Устройство для исследования скважин и опробования пластов Советский патент 1983 года по МПК E21B49/10 

Изобретение относится к геохимическим и геофизическим методам иссяедоеания скважин, а именно к уст ройствам, спускаемый на каротажной кабеле и предназначено для проведения оперативных исследований скважин методом испытания пластов, и решения ряда геогюгических задач путем определения гидродинамических свойств пластов и характера их насыщенности. Известно устройство для исследова ния скважин и опробования пластов, содержащее насос с электромеханическим приводом, клапаны, гидравлические пакеры, канал для отбора.проб, выходящий в пространство между пакерами и затвор прс оотбснэной камеры с индивидуальным приводом Г Ч- , Однако конструкция устройства слож на, а качество отбираемой пробы ухудшается из-за постоянного контакта в проточной пробоотборной камере ппастовой и скважинной жидкостей, посколь ку выходное отверстие из проточной .пробоотборной камеры в момент про- . качки постоянно открыто. Известное устройство для исследования скважины и опробования пластов содершащее насос, клапатг), гидрав|й1ческие пакеры, индивидуальный привод затвора, канал /Е|ля отбора проб, выходяврй в пространство между пакервми пробоотборник, пере| 18ной клапан, О зволяющий регули{х вать дав/шние а пакерах . Однако конструкция устройства сложна ввиду наличия индивидуального прршода затвора, намические перегрузки, возникающие при ревер сировании движения поршня насоса по упорам, снижают надежность работы электродвигателя. Указанные недостатки устранения в устройстве для исследования скважин и опробования пластов, содержащем корпус, насос с камерой и электромеханическим приводом с поршнем, каналы со всасывающим и нагиетательнь1м клапанами , полый шток с поясками, гидрав лицеские пакеры, канал для отбора проб , выходящий в пространство между пакерами и сообщенный пробоотборнЫ камерой, переливной клапан, конечные выключатели, взаимодействующие с поршнем насоса толкателями с подпр|ужиненными упорами, дополнительные камеры, одна из которых имеет дополнительный толкатель и разделительный поршень, разделяющий камеру на верхнюю полость, заполненную воздухом, и нижнюю полость, заполненную жидкостью, другая - загерметизированная верхним пояском полого штока, заполненная жидкостью и сообщающаяся каналами с нижней полостью первой дополнительной камеры, а третья - имеющая гидрозатвор, заполнена воздухом и загерметизирована нижним пояком полого mtoKa, причем дополнительный толкатель, расположенный в верхней полости первой дополнительной камеры взаимодействует с поршнем насоса в его крайнем нижнем положении 3. Однако .ограниченная возможность устройства, позволяющая за спускоподъемную операцию провести испытание только одного объекта снижает эффективность его работы. Цель изобрет€нй|я - пьвышение эффективности устройства путем проведе я испытаний нескольких объектов за одну спускоподъемную операцию. . Указанная цель достигается тем что устройство для исследования скважин и опробованмя пластов, содерncauiee корпус, насос с камерой и электромеханическим приводом с поршнем, конечные выключатели, полый шток с поясками, гидравлические пакеры, канал дпя отбора проб, выходж й в пространство между пакерами и сооб|ценный с пробоотборной каме|юй, камеру, сообщающуюся со скважиной и переливной клапан, снабжено догюянительной камерой, в Которой установлены допо/иительный клапан и дифференциальная втулка, взаимодействукзщая с верхним торцом дополнительного клапана и с нижний торцом полого тока, а поршень вьтолнен по/шм и имеет в нижней части ограничитель, взаимодействующий в крайнем верхнем с верхней частью полого штока, снабже юй наконечником с выступом,при этом пробоотборная камера выполнена проточной и сообщена с всасывающей линией.нвсоса, полый шток снабжен дополнительными поясками для. герметизации пробоотборной камеры, а полости пакеров сообщены со скважиной через канал штока, дополнительную камеру и дополнительный клапан. Конструкция устройства поясняется чертежом. Устройство содержит корпус 1, ji электромеханический приЕюд 2, насос 3 с камерой 4, концевыми выключателями 5 и 6, пластинчатыми пружинами 7 и 8, клапанами 9 и 10., клапан 11, гидравлические пакеры 12, полости ко торых соединены между собой, нагнета тельный канал 13, переливной регулируемый и управляемый в зависимости от давления в пакерах клапан Н, полый шток 15, верхняя часть которрго, имеющая форму ступенчатого стержня, расположена в полости поршня насоса и имеет на конце наконечник с выступом 16. На штоке 15 установлены такж разделительный поясок Т7, закрывающий выходное отверстие 18 проточной пробоотборной камеры, разделительный поясок 19, закрыеающий входное отверстие 20 проточной пробоотборной камеры, разделительные пояски 21 и 2 Устройство содержит также камеру 23, сообщенную со скважиной посредством радиальных отверстий 2k. и осевого ка .нала в полом штоке 15, камеру 25, со общенную с полостью пакеров 12. Нижний конец полого штока 15 герметично входит до упора в дифференциальную втулку 26, установленную в камеру 27 и сообщенную со скважиной.: верхний конец клапана .28 выходит в камеру 27 а нижний конец подпружинен. Нежпояскоаая полость клапана 2В уравновешен и сообщается с полостью пакеров. Уст ройство содержит канал для отбора проб 29, канал 30, радиальные отверс тия 31, канал 32, ограничитель 33, установленный в ПОЛОСТИ поршня насоса Пресйразователь давления 3 осуществяяет контроль за работой прибо. ра, а резистивиметр 35, контроль за ;характеристикой пластовой жидкости. Канал 32 соединяет надпакерную и под пакерную оны с помощью радиальных отеерстий 31 осевого канала в датоке 15 и камеры 27.. Устройство работает следунщим обр зом. В исходном положении пойпружиненный клапан 28 закрыт и разобщает полость пакеров 12 от скважины; разделительный поясок 22 разобщает камверу 25, сообщенную с полостью пакеров 12 от камеры 23, сообщенной со скважиной посредством радиальных отверстий 2 и осевого канала в штоке 15; разделительный поясок 21 разобщает камеру 23 от камеры, сообщенной с каналом для отбора проб 29. После установки устройства на исследуемый объект включается питание конечных выключателей 5 и 6 и привода 2 насоса 3- Поршень насоса 3 поступательно перемещается вниз с закрепленной на нем пластинчатой пружиной 7, причем последняя входит в контакт с толкателем выключателя 5 и выключает его. Направление движения поршня меняется на противоположное и он перемещается вверх. Перемещаясь вверх, Пружина 8 поршня насоса входит в контакт с толкателем выключателя 6 и выключaet его, направление движения поршня меняется н он перемещается вниз. Таким образом, порниень«(Совершает возвратно-поступательное движение. Скважиннай жидкость по каналу 29 через входное отверстие 20, выходное отверстие 18 по канайу 30 через клапан 9 поступает в камеру насоса 3- При движении поршня насоса вниз происходит нагнетание жидкости через клапан 10, по каналу 13 через клапан 11 в полость гидравлических пакеров 12. Раздуваясь, пакеры изолируют от CTBODia скважины исследуемый объект. При дальнейшей работе насоса осуществляется вызов притока изпласта и закачка пластовой жидкости в пакер до тех пор, пока создаваемое избыточное давление в полости пакеров превысит запираййчее усилие пружины переливного клапана Vk, после чего он открывается, клапан 11 под действием избыточного давления в полости пакеров надежно запирает ее, а переливной клапан 1, оставаясь открытым, сообщает канал 13 со скважиной. Таким образом, при дальнейшей работе насоса происходит откачка пластовой жидкости через канал для отбора проб 29, входное отверстие 20, проточную камеру, являющуюся пробоотборником, выходное отверстие 18, канал 30i клапан 9 камеру насоса 3. Поршень насоса вытесняет поступившую пластовую жидкость из камеры k через клапан 10, канал 13, переливной клапан 1 в скважину, одновременно производится измерение гидродинамических параметров пласта преобразователем давления 3 и дается характеристика состава жидкости, которая контролируется резистивиметром 35. По окончании откачки жидкости из пласта, конечные выключатели 5 и 6 отключаются. Поршень насоса 3, перемещаясь вверх, выходит из рабочего интервала, ограниченного конечными выключателями. Это достигается нали51чием пластинчатой пружины 8, закрепленной на поршне, которая деформируясь под воздействием толкателя выключателя 6, позволяет переместиться поршню насоса дополнительно вверх причем толкатель скользит по поверхности пружины 8, Наконечник 16, закрепленный на стержневой части полого штока 15, входит в зацепление с ограничителем 33, установленным в нижней части поршня и шток 15 перемещается вместе с поршнем Hatoca вверх. При этом разделительный поясок 17 закрывает выход ное отверстие 18, а разделительный поясок 19 перекрывает входное отверстие 20 пробоотборной проточной камеры. Таким образом, происходит герметизация пробы в проточной пробоотборной камере. Затем разделительный поясок 21 выходит в камеру, сообщенную с каналом для отбора проб и сообщает камеру 23, связанную со скважиной, с межпакерным пространством через канал 29. Разделительный поясок 22 выходит в камеру 23 и сообщает ее с камерой 25 и полостью паке ров. Таким образом, происходит сброс избыточного давления из внутренней полости пакеров 12, которые ввиду своей эластичности приникают исходное положение. Устройство возвращается на поверхность с загерметизированной пробой, При отсутствии притока из пласта, а также если необходимо исследовать ряд объектов за одну спускоподъемную операцию, исследование этих объектов проводится с помощью преобразователя давления 3 и резистивиметра 35, без отбора пробы .с каждого испытьгваемого объекта, а отбор пробы для геохимического анализа проводится выборочно из какого-то одного объекта. В этом случае устройство работает следующим образом. После окончания откачки жидкости из пласта отключается питания током конечных выключателей 5 и 6, и поршень насоса 3 перемещаясь вниз, выходит из рабочего интервала, ограниченного конечными выключателями. Это 81 достигается наличием пластинчатой пружины 7, закрепленной на поршне, которая, деформируясь под воздействием толкателя выключателя 5, позволяет переместиться поршню насоса дополнительно вниз. При этом толкатель выключателя 5 скользит по поверхности пружины 7. Перемещаясь вниз, поршень насоса J своей нижней тарелкой взаимодействует с уступом, выполненным на старжневой части полого штока 15 ирасположенным в камере k насоса 3- Под воз-л действием поршня полый шток 15 перемещается вниз вместе со втулкой 26, которая, взаимодействуя с верхним концом клапана 28, открывает его, тем самым сообщая полость пакеров 12 со скважиной. Происходит сброс избыточного давления из полости пакеров и они возвращаются в исходное положение . Площадь втулки 26, воспринимающая гидростатическое давление скважины, выбрана такой, что передает усилие большее и противоположно направленное усилию, стремящемуся переместить шток вниз. Перемещение же штока вверх от усилия, передаваемого полому штоку этой втулкой, ограничивается тем, что втулка упирается в уступ корпуса устройства. Включается привод насоса 3 таким образцом, чтобы поршень насоса перемещался вверх. Под воздействием гидростатического давления скважины втул ка 26 и опертый на нее шток 15 также будут перемещаться вверх до тех пор, пока втулка не упрется в уступ корпуса устройства, т.е. ёаймет исходное положение. Под действием пружины клапан 28 переместится вверх и разобщит полость пакеров 12 от скважины. Устройство готово для исследования следущего объекта. Использование изобретения позволяет за одну спускоподъемную операчцию производить опробование и исслв дование скважины последовательно на . нескольких горизонтах, как на продуктивных пластах, так и при отсутствии притока жидкости.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ СКВАЖИН И ОПРОБОВАНИЯ ПЛАСТОВ, содержащее корпус, насос с камерой и электромеханическим приводом с поршнем, концевые выключатели, полый шток с поясками, гидравлические пакеры, канал для отбора проб, выходящий 8 пространство между пакерами и сообщенный с пробоотборной камерой, камеру, сообщающуюся со скважиной, переливной клапан, отличающ е е с я, тем, что, с целью повышения эффективности работы устройства путем проведения испытаний нескольких объектов за одну спуско-подъемную операцию, оно снабжено дополнительной камерой, в которой установлены дополнительный клапан и дифференциальная втулка, взаимодействующая с верхним торцом дополнительного клапана и с нижним торцом полого штока, а поршень выполнен полым и имеет в нижней части ограничитель, взаимодействующий в крайнем верхнем положении с верхней частьюполого штока, снабженной нако(Л нечником с выступом, при этом пробоотборная камера выполнена проточной и сооб|цена с всасывающей линией насоса, полый шток снабжен дополнительными поясками для герметизации пробо- ; отборной камеры, а полости пакеров о ю :л х сообщены со скважиной через канал штока, дополнительную камеру и до- полнитёльный клапан. 30