Устройство для исследования скважин и опробования пластов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6t) Дополнительное к авт. свид-ey(22) Заявлено 14. 04. 81 (21) 3274368/22-03 l51) M. Кд.

Е 21 .В 49/10 с присоединением заявки ¹â€” (23) ПриоритетГосударственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий!

Опубликовано 231082. Бюллетень № 39 (53) УДК 622.243..68(088.8) Дата опубликования описания 23 . 10 . 82

П.А.Бродский, В..А.Миронов, В.H.×èæoâ, С.Х,ГаврфуСЯ у .-,-т.

3.И.Ильина и Н.И Епур (72) Авторы изобретения

" : 2 Ци l t ff 1з;,„

1 ,1 (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕцОВАНИЯ СКВАЖИН

И ОПРОБОВАНИЯ ПЛАСТОВ

Изобретение относится к области геохимических и геофизических методов 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, клапаны(1 1.

Наличие пространства в герметизирующих элементах, заполняемого буровым раствором, а также отсутствие возможности удаления его и смеси ппастового; флюида с фильтратом бурового раствора из эоны опробования

Искажают результаты исследований.

Известно танже устройство для исследования скважин н опробования пластов, содержащее кроме насоса с электромеханическим приводом, камеры и кланайов также, гидравлические пакеры, канал для отбора проб, выходящий в пространство между пакерами, .и зат5 вор пробоотборнбй камеры с индивидуальным приводом (21.

Однако конструкция данного устройства сложна ввиду наличия пробоотборной камеры с двумя отверстиямивходным, перекрытым подпружиненным входным затвором, и выходным, перекрытым затвором с индивидуальным приводом, Наличие проточной Пробосборной камеры снижает качество отбнраемой пробы, а отсутствие воэможности регулирования давления в полости пакеров снижает надежность их работы.

Известно устройство для исследования скважин и опробования пластов, содержащее корпус, насос с камерой н электромеханическим приводом с поршнем, каналы с всасывающим и нагнетательными клапанами, полый шток с

25,индивидуальным приводом и поясками, гидравлические пакеры, канал для отбора проб, выходящий в пространство между пакерами, пробоотборную камеру, камеру, сообщающуюся со скважиной, переливной клапан и плунжер (3 ). г

968365

Конструкция известного устройства сложна ввиду наличия индивидуального привода для управления полым штоком с разделительными поясками, что в свою очередь снижает надежность работы. Кроме того, реверсирование 5 движения поршня .по упору приводит к нерациональным динамическим перегрузкам насоса, а возрастание при этом тока нагрузки снижает надежность работы электродвигателя. 10

Целью изобретения является повышение надежности работы устройства. указанная цель достигается тем, что устройство снабжено конечными выключателями и взаимодействующими с поршнем насоса толкателя с подпружиненными упорами, а в корпусе выполнены три дополнительные камеры, одна иэ которых имеет дополнительный толкатель и разделительный поршень, разделяющий камеру на верхнюю полость, заполненную воздухом, и нижнюю полость, заполненную жидкостью, другая — загерметиэирована верхним пояском полого штока, заполнена жидкостью и сообщается каналами с нижней полостью первой дополнительной камеры, а третья имеет гидрозатвор, заполнена воздухом и загерметизирована нижним пояском полого штока,при« 30 чем дополнительный толкатель располо-. . жен в верхней полости первой дополнительной камеры с возможностью взаимодействия с поршнем насоса в его крайнем нижнем положении.

На чертеже изображено устройство Зэ для исследования скважин и опробования пластов, общий вид.в разрезе.

Устройство содержит электродвигатель 1, редуктор 2, насос 3 и с ка-. мерой 4, конечными выключателями 5 40 и 6, толкателями 7 и 8, пружинами 9 и 10, упорами 11 и 12 с клапанами

13-15, гидравлические пакеры 16, полость которых соединяется при помощи канала 17, камеры 18 с камерой 19, 45 сообщающейся со скважиной, переливной регулируемый клапан 20, межпоясковая полость 21 клапана 20 соединена с нагнетательным каналом 22 между двумя последовательно установленными нагнетательными клапанами 13 и 15, плунжер 23, расположенный в камере

24, соединенный с полостью гидравлических пакеров 16, полый шток 25 с разделительными поясками 26-29, разделительный поясок 30, являющийся затвором пробоотборной камеры 31, соединяющейся при помощи входного отверстия и камеры 32 с камерой 33 и каналом 34 для отбора проб, выходящим в межпакерное IIpocTpBHGTBo °

Нижний конец полого штока 25 установ лен в камере 35 с разделительным поршнем 36, образующим полости, причем верхняя со стороны нижнего конца полого штока 25 заполнена жидкостью, 65 а нижняя — воздухом. Верхний поясок

37 на Монце полого штока 25 герметично входит в заполненную жидкостью камеру 38, которая сообщается через канал 39 и клапан 40, а также через канал 41 и запорный кран 42 с камерой 43, в которой установлен разделительный поршень 44, образующий две полости, одна из которых заполнена жидкостью, а другая воздухом, причем в полости, заполненной воздухом, установлен дополнительный толкатель

45, конец которого выходит в камеру насоса 4. Камера насоса 4 соединена

1каналом 46 через радиальные отверс,тия 47 и 48 и осевой канал в полом штоке 25 с каналом 34 -для отбора проб.

Контроль за работой устройства осуществляется датчиком 49 давления.Скважина над верхним пакером и под нижним пакером сообщается каналом 50 с целью предотвращения действия гидравличес,кого удара на элементы устройства в момент открытия пробоотборной камеры 31.

Устройство работает следующим образом.

В исходном положении пробоотборная камера 31 загерметиэирована от скважины затвором 30, расположенным на штоке 25, Разделительные пояски

28 и 29 раэобщают полость гидравлических. пакеров 16 и канал 34 для .отбора проб с камерой 19, сообщающейся со скважиной. После установки устройства на исследуемый объект включается питание током конечных выключателей 5 и 6, включая насос 3. Поршень насоса 3, поступательно перемещается вниз, входит в контакт поверхностью А с толкателем 8, который в свою очередь перемещает пружину 10 и упор 12, включая выключатель 6 ° Направление движения поршня меняется на противоположное,и он поступатель- но перемещается вверх.

Перемещаясь вверх, поршень насоса 3 входит поверхностью Б в контакт с толкателем 7, перемещает последний и через пружину 9 и упор 8 включает выключатель 5. Направление движения поршня меняется, и он перемещается вниз. Таким образом, поршень насоса

3 совершает возвратно-поступательные движения. Скважинная жидкость по каналу 34, по .осевому каналу полого штока 25, по каналу 46, через клапан

14 поступает в камеру 4 насоса 3.

При возвратном движении поршня насоса 3 происходит нагнетание скважинной жидкости через последовательно установленные клапаны 13 и 15 по каналам 17 и 22, по радиальным зазорам между поясками 26-28 в полость гидравлических пакеров 16. Давление,возрастающее в полости пакеров 16, действует на плунжер 23, который толкает подпружйненный переливной кла9368365 6 камеры 32 и герметично закрывает входное отверстие.пробоотборника ниже камеры 32. Разделительный поясок 29 выходит в камеру 33,. соединяя тем самым межпакерное пространство со

5 скважиной через канал 34 отбора пробы. Разделительный поясок 28 выходит в.камеру 19, обеспечивая соединение камеры 18, а значит и .полости пакен ров .16 со скважиной. Давление в межпакерном пространстве и полости пакеров последовательно выравнивается до гидростатического, а эластичные т. пакеры 16 возвращаются в исходное положение. При достижении полым штоком 25 крайнего нижнего положения насос 3 выключается. Устройство возвращается на поверхность с загерметизированной пробой.

Применение конечных выключателей и толкателей с подпружиненными упорами ! ,позволяет плавно, беэ динамических нагрузок реверсировать движение поршня, .избежать нерациональных перегрузок электродвигателя, что повышает надежность работы устройства а вве-.

I дение камеры с разделительным поршнем, толкателя, выходящего в камеру насоса, камеры, загерметизированной верхним пояском полого штока и сообщающейся посредством каналов с камеь30 рой с разделительным поршнем, и камеры с гидрозатвором, загерметизиро ванной нижним пояском полого штока позволяет дополнительно переместить я, поршень насоса вниз и управлять дви-35 жение полого штока без индивидуального привода, а это способствует упрощению конструкции устройства, уменьшению его длины и веса до 20%, и в конечном итоге повысить надеж4Q ность работы устройства.

Формула изобретения пан 20. Перемещаясь вверх переливной клапан 20 открывает межпоясковую полость 21, соединяя ее со скважиной. Канал 22 и камера 4 насоса 3 также соединяются через эту полость со скважиной. Так.как давление в полости гидравлических пакеров 16 выше давления в скважине, обратный клапан 15 герметично запирает полость пакеров 16, а переливной клапа

20 остается в верхнем положении,что дает возможность свободного сообщения камеры 4 насоса 3 со скважиной.

Пакеры 16 герметично изолируют объек исследования от ствола скважины.При дальнейшей работе насоса 3 происходит откачка жидкости из межпакерного пространства, а соответственно и иэ пласта. Отвод жидкости производится в скважину через клапан 13, по каналу 22 и через межпоясковую полость

21 переливного клапана 20. Осуществляется процесс притока жидкости из пласта. Одновременно производится измерение .гидродинамических параметров датчиков 49 давления и дает .ся характеристика состава жидкости, которая контролируется, например, .резистивиметром (не показан).

По окончании откачки жидкости из пласта конечные выключатели 5 и 6 отключаются от питания током. Поршен насоса 3, перемещаясь вниз, выходит из рабочего интервала, ограниченного конечными переключателями, это достигается наличием пружины 10, котора сжимаясь, позволяет дополнительно пе ремещаться поршню вниз. Перемещаясь, поршень насоса 3 своей нижней тарелкой входит в контакт с толкателем 45

Последний перемещает разделительный . поршень 44 вниз, вытесняя жидкость из камеры 43, через клапан 40, канал

39 в камеру 38, перемещая при этом шток 25. Вследствии того, что поршень 44 имеет площадь большую, нежели верхний конец полого штока 25, а вы- 45 тесценный объем жидкости из камеры 43 займет равный объем в камере 38, по- . лый шток 25 дополнительно перемещается, сжимая воздух нижним концом в камере 35. Таким образом, перемещая полый шток вниз, затвор 30 входит в камеру 32, открывая входное отверстие пробоотборной камеры 31. Откры тие пробоотборной камеры фиксируется

:датчиком 49 давления, в этот момент насос 3 выключается, движение штока

25 вниз останавливается. Проба из пласта через входное отверстие, камеру 32, по осевому зазору входного отверстия поступает в пробоотборную камеру 31. Заполнение пробоотборной камеры контролируется датчиком 49 давления по восстановлению давления.

По окончании отбора пробы включается насос 3, полый шток 25 продолжает движение вниз, затвор 30 выходит из 65 устройство для исследования скважин и опробования пластов, еодержащее корпус, насос с камерой и электромеханическим приводом с поршнем, каналы со всасывающими и нагнетательными клапанами, полый шток с поясками, гидравлические пакеры, канал для отбора проб, выходящий в прост-. ранство между пакерами, пробоотборную камеру, камеру, сообщающуюся со скважиной, переливной клапан и плунжер, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надеж- . ности устройства в работе, оно снабжено конечными выключателями и взаимодействующими,с поршнем насоса толкателя с подпружиненными упорами, а в корпусе выполнены.три дополнительные камеры, одна из которых имеет дополнительный толкатель и разделительный поршень, разделяющий камеру на верхнюю полость, заполненную воздухом и нижнюю полость, запол968365 ненную жидкостью, другая камера загерметиэирована верхним пояском полого штока, заполнена жидкостью и сообщается каналами с нижней полостью первой дополнительной камеры, а третья имеет гидроэатвор, заполнена,5 воздухом и загерметизирована нижним пояском полого штока, причем допол-нительный толкатель расположен в верхней полости первой дополнительной камеры с возможностью вэаимодей- !О

22

21

18

П

gQ

48

Уд

Ю

zs

2Ч

ХО

16

И

Я

12

Ч

1Ч

42

И

S8

37

46

47

26

27 ствия с поршнем насоса в его крайнем нижнем положении.

Истбчники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 541977 кл. Е 21 В 49/02, 1974, 2. Авторское свидетельство СССР, 9 735759, кл. Е 21 В 49/02, 1977.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2867497/22-03, кл. Е 21 B 49/02, 1980 {прототип).

ВНИИПИ Заказ 8071/54

Тираж 623 Подписное

Филиал ППП "Патент", г„ Ужгород, ул, Проектная,4