СКВАЖИННЫЙ РАСХОДОМЕР Российский патент 1994 года по МПК E21B47/10 

Изобретение относится к исследованию скважин, поглощающих промывочную жидкость в процессе бурения.

Известно устройство для определения зон поглощения в скважинах, содержащее корпус с отверстиями, цилиндрический запорный элемент и гидравлический пакер, спускаемое на бурильных трубах в скважину [1]. Недостатком известного устройства является низкое качество исследования, заключающееся в невозможности определения интервалов ухода промывочной жидкости, расположенных в зоне поглощения, мощность которой может достигать многих десятков метров и иметь несколько поглощающих интервалов с различной мощностью и приемистостью, которые косвенно характеризуют раскрытие поглощающих каналов, что особенно важно при выборе тампонирующих материалов и определении технологии проведения изоляционных работ. Кроме того, с помощью этого устройства невозможно определить наличие перетока пластовых вод по стволу скважины, а также направление и интенсивность этого перетока, которые необходимо учитывать при выборе способа доставки тампонирующих материалов к зоне поглощения. Следует также отметить, что наличие каверн над кровлей и ниже подошвы зоны поглощения приводит к неточности определения кровли и подошвы зоны поглощения, так как гидравлический пакер в кавеpнах не способен перекрывать ствол скважины. Причем для определения подошвы и кровли зоны поглощения данным устройством необходима многократная установка его в различных интервалах с пакеровкой ствола и доливом скважины, что требует значительных затрат времени и большого расхода промывочной жидкости.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является глубинный дебитомер, включающий корпус с входными и выходными окнами, расположенные в корпусе крыльчатку, самописец, шток, пружину и барабан с лентой [2] . Однако известный глубинный дебитомер имеет недостатки: сложность устройства, включающего, кроме перечисленных выше узлов, часовой механизм вертикального перемещения барабана вниз со стопорным устройством, понижающий редуктор, обеспечивающий понижение оборотов выходного вала с пером, передающихся от турбины, соединение с выходным валом пластинчатой пружины (предварительно заводимой) для увеличение энергии, поступающей от турбины. Низкая точность исследования в результате непрерывного понижения силы раскручивания пластинчатой пружины и сложность интерпретации записанной кривой вследствие многократного поворота выходного вала с пером, особенно при исследовании зон поглощения большой мощности, представленных несколькими интервалами поглощения. Импульсная запись кривой в результате того, что за один оборот турбины происходит одно колебание вилки, приводящее к периодическому небольшому повороту храпового колеса понижающего редуктора, соединенного с выходным валом. Кроме указанных недостатков, возможно заклинивание стопорного устройства, вилки и понижающего редуктора.

Цель изобретения - повышение точности исследования.

Использование предлагаемого скважинного расходомера позволяет проводить более качественные исследования поглощающих скважин, заключающиеся в повышении точности определения интервалов и направления перетока пластовых вод, интервалов поглощения и их приемистости. Причем получаемые данные исследований способствуют применению наиболее эффективных тампонирующих материалов и оптимальной технологии изоляционных работ.

Достигается это тем, что скважинный расходомер, включающий корпус с входными и выходным окнами, расположенные в корпусе крыльчатку, самописец, шток, пружину и барабан с лентой, снабжен расположенной в корпусе трубой, установленными в трубе грузом, поршнем, закрепленным на одном конце штока, и трубкой с продольным пазом, установленной соосно со штоком, при этом груз установлен с возможностью взаимодействия с поршнем, шток выполнен со штуцерным отверстием со стороны крепления с поршнем, а на свободном конце штока установлен с возможностью свободного вращения, контактирования с лентой и перемещения по продольному пазу трубки самописец, при этом трубка установлена соосно со штоком, подпружинена относительно крыльчатки и связана с ней посредством валика, груз, поршень со штоком и самописец размещены с возможностью равномерного движения вдоль оси корпуса, а лента выполнена из фольги.

Размещение в трубе груза после срезки удерживающей его шпильки обеспечивает равномерное давление на поршень и равномерное опускание их вместе со штоком и самописцем вследствие постоянной производительности перетока рабочей жидкости из-под поршня через штуцерное отверстие штока, а размещение свободно вращающегося на конце штока самописца в продольном пазе подпружиненной трубки, соединенной с помощью валика с крыльчаткой, обеспечивает поворот самописца на угол, зависящий от интенсивности потока промывочной жидкости, проходящей через окна корпуса и воздействующей на лопасти крыльчатки, и упругости пружины, сопротивляющейся повороту трубки с продольным пазом. Предлагаемое изобретение позволяет при постоянной скорости подъема бурильных труб регистрировать наличие, интенсивность и направление перетока пластовых вод (фиг. 3 и 4), а при постоянной производительности долива скважины и постоянной скорости подъема бурильных труб определять интервалы поглощения и их относительную приемистость (фиг.5). Регистрация указанных параметров осуществляется самописцем в виде кривой на фольге кожуха.

На фиг. 1 представлен скважинный расходомер, разрез; на фиг. 2 - фоновая линия, записанная скважинным расходомером без долива скважины и при отсутствии перетока пластовых вод; на фиг. 3 - кривая, записанная без долива скважины при перетоке пластовых вод из верхнего водоносного пласта или поглощающего интервала в нижний поглощающий интервал; на фиг. 4 - кривая, записанная без долива скважины при перетоке пластовых вод из нижнего поглощающего интервала в верхний; на фиг. 5 - кривая регистрации интервалов поглощения и их относительной приемистости, записанная при доливе скважины.

Скважинный расходомер содержит корпус 1, снабженный входными 2 и выходным 3 окнами и ввернутый в замковую муфту 4 с доливочными отверстиями 5. На нижний конец корпуса 1 навернута муфта-центратор 6, предназначенная для центрирования прибора в стволе скважины и уменьшения потерь потока промывочной жидкости, проходящей через входные 2 и выходное 3 окна. Внутри корпуса 1 размещена труба 7, ввернутая верхним концом в замковую муфту 4 и соединенная нижним концом с конусом 8, снабженным центральным отверстием. В верхней части трубы 7 расположен груз 9, закрепленный в замковой муфте 4 срезной шпилькой 10, а под ним - поршень 11 с ввернутым в него штоком 12 со штуцерным отверстием 13. На нижнем конце штока 12 установлен самописец 14 с возможностью свободного вращения, а также перемещения в продольном пазе трубки 15, навернутой на валик 16. Нижний конец трубки с продольным пазом 15 соединен с внутренним концом спиральной пружины 17, а наружный ее конец с конусом 8. На свободном конце валика 16 закреплена крыльчатка 18. В расширенной внутри нижней части трубы 7 установлен барабан с лентой 19, выполненный, например, из пружинной стали в виде разрезанного вдоль цилиндра с закрепленной на внутренней его поверхности лентой из фольги.

Подготовка скважинного расходомера к исследованию осуществляется в следующей последовательности. Груз 9 вставляется в замковую муфту 4 и закрепляется в ней срезной шпилькой 10. В расширенную часть трубы 7 вставляется барабан с лентой 19, затем в центральное отверстие конуса 8 вставляется валик 16 с закрепленной на нижнем его конце крыльчаткой 18, а на верхний резьбовый конец валика 16 наворачивается трубка с продольным пазом 15 и соединяется с конусом 8 спиральной пружиной 17. После чего конус 8 со смонтированными на нем деталями вворачивается в трубу 7, а сверху в нее вставляют поршень 11 со штоком 12 и самописцем 14 с таким расчетом, чтобы самописец 14 опустился в продольном пазе трубки 15 в крайнее нижнее положение. Затем через отверстие с обратным клапаном в корпусе 8 (не показаны) в трубу 7 закачивают рабочую жидкость, например машинное масло, с таким расчетом, чтобы поршень 11 переместился в трубе 7 на высоту, при которой самописец 14 займет в продольном пазе трубки 15 крайнее верхнее положение. Подготовленную трубу 7, заполненную над поршнем небольшим объемом машинного масла, вворачивают в замковую муфту 4 таким образом, чтобы груз 9 вошел в трубу 7 и нижний конец его находился над поршнем 11 на расстоянии, равном, не менее двух-трех диаметров срезной шпильки 10. По окончании указанных работ подготовки прибора в замковую муфту 4 вворачивают корпус 1 с навернутой на него муфтой-центратором 6.

Скважинный расходомер работает следующим образом. После вскрытия зоны поглощения и необходимого для данного месторождения углубления скважины в нее на бурильных трубах (не показаны) спускают подготовленный к исследованию скважинный расходомер до забоя. С устья в бурильные трубы бросают ломик (не показан), который ударом о груз 9 срезает шпильку 10 и освободившийся от нее груз 9 опускается вниз и давит на поршень 11, выдавливая из-под него из трубы 7 через штуцерное отверстие 13 штока 12 рабочую жидкость, что обеспечивает равномерное опускание поршня 11 со штоком 12 и сомописцем 14. Время их опускания зависит от объема вытесняемой из трубы 7 рабочей жидкости, ее вязкости, диаметра штуцерного отверстия 13 и веса груза 9. После срезки шпильки 10 производят подъем бурильных труб со скважинным расходомером с постоянной заданной скоростью без долива скважины с целью записи фоновой кривой в открытом стволе (фиг.2) и исследования перетока пластовых вод (фиг.3 и 4). Затем скважинный расходомер повторно спускают до забоя и при заданной производительности долива скважины после установления динамического уровня производят подъем прибора с прежней, что и при записи фоновой кривой, скоростью с целью регистрации интервалов поглощения и их относительной приемистости (фиг.5). При подъеме скважинного расходомера без долива скважины на лопасти крыльчатки 18 действует лишь поток, который проходит через входные 2 и выходное окна корпуса 1 в результате подъема, а при доливе скважины к этому потоку добавляется еще и встречный поток, проходящий от устья скважины в интервалы поглощения. Причем, чем интенсивнее поток жидкости, проходящий через окна корпуса 1, тем на больший угол поворачивается самописец 14 и тем больше отклоняется кривая в горизонтальном положении от фоновой кривой (фиг.5). Поэтому при доливе скважины максимальное отклонение кривой от фоновой линии происходит в кровле верхнего интервала поглощения, а начало отклонения кривой от фоновой линии - в подошве нижнего интервала поглощения.

Использование: при исследовании скважин, поглощающих промывочную жидкость в процессе бурения. Сущность изобретения: расходомер содержит корпус с входными и выходными окнами, расположенные в корпусе крыльчатку, самописец, шток, барабан с лентой, трубу, поршень, трубку с продольным пазом, установленную соосно со штоком. В трубе установлен груз с возможностью взаимодействия с поршнем. Шток выполнен со штуцерным отверстием со стороны крепления с поршнем. На свободном конце штока установлен самописец с возможностью свободного вращения, контактирования с лентой и перемещения по продольному пазу трубки. Последняя установлена соосно со штоком, подпружинена относительно крыльчатки и связана с ней посредством валика. Груз, поршень со штоком и самописец размещены с возможностью равномерного движения вдоль оси корпуса. Лента выполнена из фольги. 5 ил.

СКВАЖИННЫЙ РАСХОДОМЕР, включающий корпус с входными и выходными окнами, расположенные в корпусе крыльчатку, самописец, шток, пружину, а также барабан с лентой, отличающийся тем, что, с целью повышения точности исследования, он снабжен расположенной в корпусе трубой, установленными в трубе грузом, поршнем, закрепленным на одном конце штока, и трубкой с продольным пазом, установленной соосно со штоком, при этом груз установлен с возможностью взаимодействия с поршнем, шток выполнен со штуцерным отверстием со стороны крепления с поршнем, а на свободном конце штока установлен с возможностью свободного вращения, контактирования с лентой и перемещения по продольному пазу трубки самописец, при этом труба установлена соосно со штоком, подпружинена относительно крыльчатки и связана с ней посредством валика, груз, поршень со штоком и самописец размещены с возможностью равномерного движения вдоль оси корпуса, а лента выполнена из фольги.