Устройство для опробования продуктивных пластов

 

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союэ Соаетскик

Социалистических

Республик!

1)929830 (61) Дополнительное к авт . сеид-ву (22) Заявлено 270380 (2! ) 2900188/22-03 с присоединением заявки тто (23) Приоритет

Опубликовано 230582. Бюллетень Н919

Р1 М g+ з

Е 21 В 49/08

Государственный комитет

СССР

II0 делам иэобретений и открытий (531УДК 622.243.

° б 8 {088. 8) Дата опубликования описания 2305,82 (72) Авторы изобретения

В. Е. Меркулов, A.Е. Харченко, Ю.М. Скорн як и И.И. Исмаилов (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРОБОВАНИЯ ПРОДУКТИВНЫХ

ПЛАСТОВ

Изобретение относится к бурению и может быть использовано в гидрогеологии и геологии для опробования водоносных горизонтов при бурении способом обратновсасывающей промывки с эрлифтом.

Известны устройства для отбора проб пластового флюида, входящие в компановку бурового снаряда при технологическом цикле бурения. Подобные устройства монтируются над долотом бурильной колонны и включают корпус, пакер, пробоотборник, который сбрасывается внутрь бурильной колонны, и ряд каналов, клапанов и проточек.

Каналы, клапаны и проточки служат для соединения внутреннего объема пробоотборника с подпакерным пространством, т.е. для отбора проб пластового флюида (1).

Известно также устройство для опробования пластов, в котором имеются подпружиненный ° золотниковый клапан и золотник, служащие для управления работой пакера (2).

Для опробования пластов останавливают бурение, спускают в бурильную колонну пробоотборник. При этом приводится в действие клапан и канала, соединяющие-камеру пробоотборника с эатрубным пространством, где давление равно гидростатическому давлению жидкости, заполняющей ствол скважины.

При увеличении давления внутри бурильных труб эолотниковый клапан переме- . щается вниз, увлекая эа собой золотник. При этом жидкость поступает внутрь манжета пакера и происходит процесс эапакеровки .

При дальнейшем увеличении давления в трубах жидкость иэ пласта через каналы долота поступает внутрь пробоотборника. При уменьшении давления в трубах каналы перекрываются, кая .в пробоотборнике прооу пластовой жидкости. Открываются каналы, через которые происходит сообщение подпакерного пространства с внутренней полостью бурильных труб. Золотниковый клапан и золотник обеспечивают сообщение внутренней полости пакера с подпакерным пространством. Таким образом, выравнивается давление во всех зонах опробования пласта.

25 Наиболее близким к изобретению по технической сущности. является устройство для опробования продуктивных пластов, содержащее смонтированный на бурильной колонне корпус с npo3{) дольным каналом и переводником в ниж929830 ней части для соединения с долотом, прикрепленный к копрусу надувной пак ер и с и с тему управлени я па к е ром, включающую подпружиненный клапан, установленный в канале для отвода рабочего агента, и отводной канал с вы5 пускным клапаном, выполненным в виде втулки (3) °

Инструмент снабжен перемещаемым внутри бурильной колонны пробоотборни-„ ком. Впускной и выпускной клапаны

lä объединены в один регулировочный клапан, размещенный на корпусе ..Клапан реагирует на давление в стволе скважины и на давление в колонне труб. При этом регулировочный клапан перемеща - 15, ется в оцном направлении с увеличением перепада давления между бурильной колонной над пробоотборником, установленным в корпусе, и стволом скважины над пакером. Регулировочный клапан 20 перемеыается для соединения пакера, с бурильной колонной и последующего разжатия пакера. Этот же клапан перемещается в противоположном направлении в случае снижения перепада давдения между бурильной колонной выше пробоотборника, установленного в корпусе, и стволом скважины выше разжатого пакера для соединения пакера со стволом скважины и приведение пакера 30 в исходное положение. !

Пробоотборник перемещают внутри бурильной колонны на тросе после останов ки процесса бу рени я. Спустив пробоотборник, подают давление в бу- 3" оильную колонну. Благодаря наличию регулировочного клапана, открываются каналы, сообщающие бурильную колонну с пакером. При дальнейшем увеличении давления происходит открытие каналов,40 соединяющих подпакерное пространство с внутренней камерой пробоотборника.

По этим каналам пластовая жидкость поступает в пробоотборник. Когда давление в колонне уменьшают, то регули- 45 ровочный клапан перемещается в свое противоположное положение, отсоединяет пробоотборник от подпакерного пространства и соединяет пакер со стволом скважины. Давление выравнива- 0 ется, пакер приходит в исходное состояние, пробоотборник с пробой пластовой жидкости извлекают из бурильной колонны.

Известное устройство состоит из корпуса с надувным пакером, системы управления работой пакера, т.е. его разжатием и сжатием в скважине, и пробоотборника. В систему управления пакером входят продольный канал с разветвлениями и камерами, регулировочный клапан и другие подпружиненные клапаны.

В известных устройствах объем отбираемой пробы пластовой жидкости ограничивается объембм внутренней каме- 65 ры пробоотборника. Это не исключает возможности попадания в пробу промывочной жидкости и отбора только промывочной жидкости. Отсюда ;".ледует, что информативность пробы весьма ограничена и она дает воэможность определить только. некоторые качественные характеристики пластовой жидкости. Вместе с тем повышению информативности пробы препятствует не только малый объем пробоотборника, но и тот факт, что в снаряде для бурения с прямой промывкой возбуждение пласта может осуществляться только путем кратковременной подачи давления в колонну. Затем отбор пробы производится уже за счет перепада давления между пластом и пробоотборником.

Цель изобретения — повышение информативности отбираемой пробы при бурении скважины с обратной эрлифтной промывкой.

Указанная цель достигается тем, что на внутренней поверхности продольного канала корпуса выполнено посадочное седло под бросовый нагнетательный клапан, а выпускной клапан установлен в канале корпуса ниже его посадочного седла и выполнен с дополнительным посадочным седлом под бросовый клапан, диаметр которого меньше диаметра бросового нагнетательного клапана, причем, переводник соединен с корпусом посредством шлицевого соединения с возможностью взаимодействия с выпускным клапаном.

На фиг.1 изображено устройство, вертикальный разрез; на фиг.2 — сечение A-А на фиг.1; на фиг.3 — сечение

Б-Б на фиг.1; на фиг.4 — сечение В- В на фиг.1.

В состав устройства входит муфта

1, имеющая в верхней части форму шестигранника со скошенными вераинавал, к которым приварен кожух 2. Кожух и муфта образуют сегментные каналы 3.

На цилиндрическую часть муфты надет выпускной клапан 4, поджатый пружиной

5, расположенной в кольцевой проточке б муфты 1. В муфте имеются отверстия .7. Между цилиндрической частью муфты 1 и кожухом 2 имеется зазор, образующий канал 8. На торце имеются проточки 9. Муфта 1 присоединена к корпусу 10, Между буртиком кожуха 2 и корпусом 10 имеется зазор 11. Верхняя часть резинового пакера 12 эажимается цилиндром 13, приваренным к корпусу

10. В цилиндре 13 имеется кольцевая проточка 14 и отверстия 15, нижняя часть пакера зажимается цилиндром 16, приваренным к корпусу 10 и соединенным с приспособлением для возврата в исходное положение выпускного клапана 17. Приспособление состоит из кольца 18, надетого на муфту 19. K

929830 исходит падение уровня при пробной откачке, то значит пакеровка проведена некачественно. Для качественной пакеровки пакер перемещают íà другую глубину и все манипуляции повторяют.

При качественной покеровке падение уровня при откачке не происходит.

Для более четкой фиксации в скважину (надпакерную зону) вводят специальные индикаторы (красители и т.д.) .

Во время откачки бросовый клапан

26 потоком. восходящей жидкости выносится на поверхность. По окончании откачки в колонну спускают бросовый клапан 27 меньшего размера, который садится на посадочное седло 28 клапана 17. Задвижка на выкиде перекрывается, в колонну подается давление и клапан 17 сдвигается, открывая отверстие 22. Одновременно сдвигается переводник 21 с кожухом 20 и кольцом 18, если они до этого не сдвинулись под весом долота, навернутого на никель 21. После этого открывают задвижку на выкиде, давление в колонке падает, через отверстия 22 снимается давление в пакере 12, отходит от стенок и возвращается в исходное положение за счет эластичных свойств рез|— ны.

После снятия давления создается эрлифтная промывка. Восходящим потоком промывочной жидкости бросовый клапан 2 7 подни мае тс я н а пове рхн ость .

Снаряд разгружается на забой скважины. Под действием веса снаряда переводник 21 возвращается в исходное положение и тем самым возвращает клапан 17.

В случае необходимости повторения опробования или необходимости опробования вновь вскрываемого водоносного горизонта все операции повторяются сначала °

Данная конструкция устройства для опробования позволяет сократить время с момента вскрытия до момента опробования до нескольких минут. Эрлифтная откачка позволяет проводить более глубокое возбуждение пласта, что повышает его информативность, увеличивает объем получаемых проб. Кроме того, устройство позволяет проводить исследования маломощных водоносных горизонтов, которые обычными средствами не исследуются по причине экономической нецелесообразности или от-сутствия технических средств.

Установка устройства на бурильном снаряде позволяет не увеличивать количество спуско-псщъемных операций по сравнению с бурением без опробования. Использование пластоиспытателей и опробователей, спускаемых на бурильных трубах, но не вводимых в компановку снаряда при бурении скважин, увеличивает количество спускоподъемов на количество опробований. кольцу 18 приварен кожух 20. В нижней части к кожуху 20 приварен переводник

21. Муфта 19 на резьбе привинчивается к корпусу 10 ° В корпусе 10 имеются выпускные отверстия 22. Для герметизации клапана 17 имеются уплотнения 23. 5

Посадочное седло 24 приваривается к корпусу 10. Все манипуляции с клапанами и отбор проб производится через продольный канал 25, выполненный в корпусе 10. Имеются бросовый шаровой р нагнетательный клапан 26 и бросовый клапан 27. B,âåðõíåé части клапана

17 выполнено седло 28 под клапан 27.

Устройство для опробования продуктивных - пластов работает следующим 15 образом.

При нормальном цикле бурения способом обратной промывки воздух из воздухопроводных каналов бурильных труб проходит по каналам 3, происходит отжатие клапана 4 и через отверс-" тия 7 попадает в канал 25, где происходит аэризация столба жидкости.

После вскрытия исследуемого продуктивного пласта водоносного горизонта, бурение приостанавливают и устройство приподнимают над забоем.

В канал 25 спускают бросовый клапан

26, изготовленный из материала, удельный вес которого не намного превышает удельный вес промывочного 30 агента. Клапан 26 садится на седло 24.

После этого на выходной линии бурильная колонна перекрывается задвижкой.

По воздухопроводным каналам бурильной колонны компрессором, использу- 35 емым при бурении, закачивается воздух, который проходит в каналы 3. По мере выравнивания давления в канале 25 канале 3, клапан 4 перемещается до кольцевой проточки 6 и открывает до- 4р стул воздуха в воздухопроводные каналы 8, проточки 9, зазор 11, проточки 14, отверстие 15, попадает в пространство между корпусом 10 и пакером 12, который начинает раздувать-45 ся. Раздуваясь пакер 12 прижимается к стенкам скважины и изолирует приза1 бойную часть скважины от остального пространства. После выравнивания давления в пакере 12, канале 3 и канале

25, что фиксируется манометром компрессора или срабатыванием предохранительного клапана на рессивере компрессора, клапан 4 возвращается пружиной 5. ПОсле этого открывается задвижка на выходе и производится откачка жидкости из призабойной зоны через

1 л отверстия в долоте и канал 25, так как верхняя часть скважины перекрыта, вода поступает из водоносного пласта. После откачки жидкости, равной объему изолированной призабойной зоны, производят отбор проб и регистрацию других параметров водоносного пласта. Качество пакеровки регистрируется на устье скважины. Если про- 65

929830 или испытаний, что существенно влияет на производительность бурения.

Формула изобретения

Устройство для опробования продуктивных пластов, содержащее смонтированный на бурильной колонне корпус с продольным каналом и прикрепленный к корпусу надувной пакер и систему !О управления пакером, включающую подпружи н ен ный клапан, ус тан овленный в канале для подвода рабочего агента, и отводной канал с выпускным клапаном, выполненным в виде втулки, о т- )5 л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения информативности отбираемой пробы при бурении скважины с обратной эрлифтной промывкой, на внутренней поверхности продольного кана- о ла корпуса выполнено посадочное сеД=" ло под бросовый нагнетательный клапан, а выпускной клапан установлен в кана-ле корпуса ниже его посадочного седла и выполнен с дополнительным посадочным седлом под бросовый клапан, диаметр которого меньше диаметра бро-сового нагнетательного клапана, причем. переводник соединен с корпусом посредством шяицевого соединения с возможностью взаимодействия с выпускным клапаном.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 306745, кл. E 21 В 49/00, 1966 °

2. Авторское свидетельство СССР

Р 317783, кл. Е 21 В 49/00, 1968.

3. Патент США 9 2850240, кл. 166-162, опублик. 1972 (прототип) .