Устройство для исследования скважин и опробования пластов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН Ия

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социапистических

Республик (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 09.01.80 (21) 2867497/22-03 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М Кл а

Е 21 В 49/08

Государственный комнтет (53) УДК 622.243..68 (088.8) Опубликовано 30.!0.81. Бюллетень №40. по делам нэобретеннй н открытий

Дата опубликования описания 05.11.81

П. А. Бродский, В. А. Миронов, С. Х. Гаврилов, В; Н. Чижов, А. E. Власкин и 3. И. Ильина (72) Авторы изобретения

Калининское. отделение Всесоюзного научно-исследовательского и проектно-конструкторского института геофизических исследований. геологоразведочных скважин (71) Заявитель (54) УСТРОЛСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ СКВАЖИН

И ОПРОБОВАНИЯ ПЛАСТОВ

Изобретение относится к геохимическим и геофизическим методам исследования скважин, а именно .к устройствам, спускаемым на каротажном кабеле и предназначенным для проведения оперативных исследований скважин методом испытания пластов, связанных с решением ряда геологических задач путем определения гидродинамических свойств пластов и характера их насыщенности.

Известны приборы для исследования скважин и опробования пластов, спускаемые в скважину на каротажном кабеле. Такие устройства имеют электромеханический привод, пробосборник, герметизирующие элементы, изолирующие объект исследования и клапаны 11).

Однако наличие пространства в. герметизирующих элементах, заполняемого буровым раствором, а также отсутствие возможности удаления его и смеси пластового флюида с фильтратом бурового раствора из зоны опробования искажают результаты исследований.

Известно также устройство, обеспечивающее улучшение качества отбяраемой пробы, 2 которое, кроме электромеханического при. вода, герметизирующего элемента, изолирующего объект исследования, пробосборников и клапанов, содержит насос для вызова притока жидкости из пласта и откачки проникшего в пласт фильтрата буровой жид кости 12).

Однако конструкция данного прибора сложна, а секторный герметизирующий элемент затрудняет ориентацию устройства на исследуемый объект, что приводит к большим трудностям при его эксплуатации. Данные недостатки устранены в устройствах, снабженных круговыми гидравлическими пакера ми.

Известно также устройство для исследования скважин и опробования пластов, S содержащее корпус, насос-с камерой и.клапанами и с электромеханическим приводом, гидравлические пакеры, канал в корпусе для отбора проб, выходящий в пространство между пакерами, пробоотборную камеру с входным отверстием, перекрытым входным х0 затвором в виде дифференциального поршня с клапаном и выходным отверстием, перекрытым выходным затвором с индивидуальным приводом 13).

876982

Однако конструкция известного устройства сложна ввиду наличия пробоотбориой камеры с двумя отверстиями — входным, перекрытым подпружиненным входным затвором в виде дифференциального поршня с клапаном, и выходным, перекрытым затвором с индивидуальным приводом. Кроме того,. в момент спуска устройства в скважину и герметизации полости гидравлических пакеров пробоотборная камера, а следовательно, и отбираемая проба загрязняются скважннной жидкостью, в результате чего снижается качество отбираемой пробы. К тому же, как показали испытания устройства, давление в полости гидравлических пакеров при изоляции объектов исследования от скважины зависит от глубины расположения объектов. Следует отметить, что в известном устройстве давление в полости пакеров ие регулируется в зависимости от глубины исследуемого объекта, поэтому гидравлические пакеры испытывают нерациональные перегрузки„что снижает надежность их работы.

Цель изобретения — упрощение конструкции устройства и повышение надежности его работы.

Указанная цель достигается тем, что . в корпусе выполнена сообщающаяся со скважинным пространством дополнительная камера с плунжером и установленным в ней, переливным регулируемым клапаном с поясками, образующими межпоясковую полость, соединяющуюся с нагнетательным каналом насоса, расположенным между двух последовательно установленных нагнетательных клапанов, причем плунжер установлен под нижним пояском переливного регулируемого клапана, а полость под плунжером сообщена с полостью гидравлических пакеров.

Управление переливным клапаном осуществляется при помощи плунжера, установленного в камере со стороны нижнего пояска переливного регулируемого клапана, соединенной с полостью гидравлических пакеров., На чертеже изображено устройства для исследования скважин н опробования пластов, paspes.

Устройство содержит электродвигатель i, редуктор 2, насос 3 с камерой 4 и клапанами 5 — 7; гидравлические накеры 8, полость которых соединяется прн помощи канала 9, камеры 10 с камерой 11, сообщающейся со.скважиной, переливной клапан 12, поджатый регулируемой пружиной 13, расположенный в камере 14, также сообщающейся со скважиной, межпоясковая полость 15 клапана 12 соединена с иагнетательным каналом 16 между двух последовательно установленных иагнетательных клапанов 5 и 7, плуижер 17, расположенный в камере 18, соединенной . с полостью гидравлических пакеров 8,.полый шток 19 с разделительными поясками 20 — 23, нижний конец которого является затвором пробоотбориой,камеры 24, 4 соединяющейся при помощи входного mверстия 25 через радиальные отверстия 26 и 27 и осевой канал полого штока !9 с каналом 28 для отбора проб, выходящим в межпакерное пространство. Верхний конец полого штока 19 через винтовую пару имеет связь с индивидуальным приводом 29. Камера 4 насоса соединена каналом 30 через радиальные отверстия 31 и 27 и осевой канал в полом штоке 19 с каналом 28 для отбора проб. Контроль за работой уст10 ройства осуществляется датчиком 32 давления, Скважина над верхним пакером и под нижним пакером сообщается каналом ЗЗ с целью предотвращения действия гидравлического удара на элементы устройства

15 в момент открытия пробоотборной камеры 24.

Устройство работает следующим образом

В исходном положении пробоотборная камера 24 загерметизирована от скважины . затвором, расположенным на нижнем конце полого штока 19, Разделительные пояски 22

20 и . 23 разобщают полость гидравлических пакеров 8 и канал 28 для отбора проб с камерой l l, сообщающейся со скважиной, После установки устройства на исследуемый объект включается насос 3, поршень которого .совершает возвратно-поступательные движения. Скважинная жидкость по каналу 28 через радиальные отверстия 27 и 31 по осевому каналу полого штока 19, по каналу 30 через клапан 6 поступает в камеру 4 насоса 3. При возвратном движении щ поршня насоса 3 происходит нагнетание скважинной жидкости через последовательно установленные клапаны 5 и 7 по каналам 9 и 16, по радиальным зазорам между поясками 20 — 22 в полость гидравлических пакеров 8. При дальнейшем нарастании давления в полости пакеров 8, действующего и на плунжер 17, который толкает переливной клапан 12, пружина 13 сжимается. Перемещаясь вверх, переливной клапан 12 открывает межпоясковую полость 15, соединяя ее со скважиной. Канал 16 и каме40 ра 4 насоса 3 также соединяются через эту полость со скважиной. Так как давление в полости гидравлических пакеров 8 выше давления в скважине, обратный клапан 7 герметично, запирает полость пакеров 8, 45 а переливной клапан l2 остается в верхнем положении, что дает возможность свободного сообщения камеры 4 насоса 3 со скважиной. Паке ры 8 герметично изолируют объект исследования от ствола скважины.

При дальнейшей работе насоса 3 происходит откачка жидкости из межпакерного прост-. ранства, а соответственно, и из пласта. Отвод жидкости производится в скважину через клапан 5 по каналу 1,6 через межпоясковую полость 15 переливного клапана 12. Осуществляется процесс притока жидкости из пласта. Одновременно производится измерение гидродинамических параметров датчиком 32 давления и дается характерисФормула изобретения

1S

Устройство для исследования скважин и опробования пластов, содержащее корпус, насос с камерой и электромеханическим приводом, каналы с всасывающими н нагиетательиыми клапанами, полый шток с

20 индивидуальным приводом, гидравлические пакеры, канал для отбора проб, выходящий в пространство между пакерамн, пробоотборную камеру и камеру, сообщающуся со скважиной, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции устройства и повышения надежности работы, в корпусе выполнена сообщенная со скважинным пространством дополнительная камера с плунжером и установленным в ней переливным регулируемым клапаном с поясками, образующими

Зр межпоясковую полость, соединяющуюся с нагнетательным каналом насоса, расположенным между двух последовательно установленных нагнетательных клапанов, причем плунжер установлен под нижним пояском переливного регулируемого клапана, а по3З лость под плунжером сообщена с полостью гидравлических пакеров.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе.

l. Авторское свидетельство СССР № 541977, кл. Е 21 В 49/02, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР № 149370, кл. Е 21 В 49/02, 1960.

3. Авторское свидетельство СССР по за. явке № 2544573/22-03, кл. Е 21 В 49 02, 1977 (прототип).

87698 тика состава жидкости, которая контролируется, например, реэистивиметром (не показан). По окончании откачки жидкости иэ пласта насос З.выключается. Включается привод 29 полого штока 19. При движении полого штока вверх открывается входное отверстие 25 пробоотборной камеры 24. Открытие пробоотборной камеры фиксируется датчиком 32 давления. В этот момент при-, вод 29 полого штока 19 выключается. Проба из пласта поступает по осевому каналу н радиальным отверстиям 26 и 27 полого штока 19. Происходит заполнение пробоотборной камеры. По восстановлению давления, контролируемого датчиком 32, определяется заполнение пробоотборной камеры. По окончании отбора пробы включается привод 29.

При дальнейшем движении полого штока 19 вверх затвор, расположенный на его конце, герметично закрывает входное отверстие 25 пробоотборной камеры 24. Разделительный поясок 23 выходит в камеру ll, соединяя тем самым межпакерное пространство со скважиной через канал 28 отбора пробы.

Разделительный поясок 22 выходит в камеру !О, обеспечивая соединение полости гидравлических пакеров 8 с камерой 11, а соответственно, со скважиной. Давление в межпакерном пространстве и полости пакеров последовательно выравнивается до гидростатического, а эластичные пакеры 8 возвращаются в исходное положение. Последовательное выравнивание давления в межпакерном пространстве и полости гидравлических пакеров способствует более благоприятным условиям работы пакеров. При достижении полым штоком !9 крайнего верхнего положения привод 29 выключается.

Устройство возвращается на поверхность с загерметизированной пробой.

Применение переливного подпружиненного регулируемого клапана, межпоясковая полость которого соединена с нагнетательным каналом насоса между двух последовательно установленных нагнетательных клапанов, управляемого при помощи плунжера, расположенного, в камере, соединенной с полостью гидравлических пакеров, позволяет конструктивно совместить, его при тех же диаметральных габаритах уст2 6 ройства с другиаи функциональными элементами, а применение полого штока с индивидуальным приводом, по оси которого расположены разделительные пояски, дает возможность разместить камеру, сообщающуюся со скважиной в зоне гидравлических пакеров, что способствует уменьшению длины и веса прибора до 30 / . Кроме того, регулировка переливного клапана на соответствующее давление в полости гидравлических пакеров позволяет повысить надежность их работы и увеличить ресурс работы привода насоса.

876982

/У

/Ф

Ю у р я

/7

Составитель В. Никулин

Редактор Л. Филь Техред А. Бойкас Корректор Г. Огар

Заказ 954И46 Тираж 630 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий. l13035, Москва, Ж вЂ”.35, Раушскаи наб., д. 4/5 Филиал ПНП «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4