Устройство для исследования скважин и опробования пластов Советский патент 1983 года по МПК E21B49/02 

to

оо

00 00

со

Изобретение относится к геохимрГ ческим 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 насыт: щения.

Известно, устройство для исследования скважин и опробования пластов, опускаемое в скважину на каротгданом кабеле, содержащее электромеханический привод, пробосборник, герметизирующие элементы, изолирующие объект исследования)и клапаны fl3«

Однако наличие пространства в герметизирующих элементах, заполняемого буровым раствором, и отсутствие возможности удаления его и смеси пластового флюида с фильтратом бурового раствора из зоны опробования приводят к. искажению достоверности результатов исследований.

Известно также устройство для исследования скважин и опробования пластов. Это устройство содержит насос с электромеханическим приводом, клапаны, гидравлические пакеры, кана для отбора проб, выходящий в пространство между пакерами, и затвор пробоотборной камеры с индивидуальны приводом, резистизиметр .

Недостатком этого устройства является сложность его конструкции, а также то, что качество отбираемой пробы ухудшается вследствие того, что проточная камера,предназначенная для отбора пробы, имеет в момент откачки жидкости из пласта в скважину постоянно открытое выходное отверстие, в результате чего скважинная и пластовая жидкости перемешиваются, а отсутствие возможности регулирования давления в полости паке ровснижает надежность их работы.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство для исследования скважин и опробывания пластов, которое содержит корпус насос с камерой и электромеханически приводом с поршнем, каналы со всасывающими и нагнетательными клапанами, полый шток с поясками, гидравлические пакеры, канал для отбора проб, выходящий в пространство между паке рами, глухую пробоотборную камеру, камеру, сообщакмуюся со скважиной, переливной клапан и плунжер, конечны выключатели и взаимодействующие с поршнем насоса толкатели с подпружиненныг и упорами, три дополнительные камеры, одна из которых имеет дополнительный толкатель и разделительный

поЕхаень, разделяющий камеру на верхнюю полость, заполненную воздухом, и нижнюю полость, заполненную жидкостью, другая загерметизирована верхни пояском полого штока, заполненная жидкостью и сообщающаяся каналами с нижней полостью первой дополнительной .к амери, а третья, имеющая гидрозатвор, заполнена воздухом и загерметизирована нижним пояском полого штока, дополнительный толкатель, расположенный в верхней полости первой дополнительной камеры, имеющий возможность взаимодействовать с поршнем насоса в его крайнем нижнем положении Сз.

Недостатком этого устройства является то, что наличие в нем камеры с гидрозатвором и камеры с раздели- тельным поринем, верхняя полость которой заполнена воздухом, а нюхняя жидкостью, усложняет конструкцию и условия обслуживания устройства при эксплуатации, кроме того, наличие глухой пробоотборнойкамеры, находящейся под атмосферным давлением в момент отбора пробы, приводит к возникновеник) явления резкой депрессии, вследствие разницы давлений в пробоотборнике и гидростатического в сквах ине, воспринимаемого гидравлическими пакерами, в результате которой происходит перемешивание пластовой жидкости со скважинной, находящейся в отстойной зоне отбора мехсду пакерами, что значительно снижает качество отбираемой пробы при соизмеримости объема -пробоотборника и отстойной зоны в межпакерном пространстве, увеличение же объема пробоотборника делает устройство громоздким и неудобным в эксплуата-, ции.

Цель изобретения - повышение качества отбираепой пробы и упрощение конструкции.

Поставленная цель достигаете) тем, что устройство, содержащее корпус, насос с камерой и электромеханическим приводом с поршнем, каналы со всасывающими и нагнетательными клапанами, полый шток с пояс-, ками, гидравлические пакеры, канал для отбора проб, выходящий в пространство между пакерами, пробоотборную камеру, камеры, сообщающиеся со скважи-ной, переливной клапан, конечные выключатели, толкатели с подпружиненными упорами, взаимодействующие с поршнем насоса, дополнительный толкатель, взаимодействующий с поршнем насоса в его крайнем нижнем положении, полый шток с поясками, снабжено впускным клапаном, установленным на дополнительном толкателе, а пробоотборная камера расположена на всасывающей магистрали между каналом для отбора проб и всасывающим клапаном насоса. На чертеже приведено устройство для исследования скважин и опробования пластов, общий вид. Устройство содержит корпус 1, электромеханический привод 2, насос 3 с камерой 4, конечными выключателями 5 и 6, толкателями 7 и 8, пружинами 9 и 10, упорами 11 и 12 с клапанами-- нагнетательным 13 и:всасывающим 14,- клапан 15, гидравлические пакеры 16, полости которых соединены между собой, нагнетательный канал 17 выходящий в камеру 18, переливной регулируемый и управляег ий в зависямости от давления в полостях пакеров клапан 19, дополнительный толка- .. тель 20, на котором установлен впускной клапан 21, причем верхний конец штока выходит в камеру 4 насоса 3, а нижний подпружиненный - в камеру, сообщенную со скважиной; полый шток 22, верхний конец которого является поршнем 23 и расположен в воздушной камере, на щтоке 22 установлены также разделительный поя сок 24, закрывающий выходное отверстие 25 проточной пробоотборной камеры 26, разделительный поясок 27, закрывающий входное отверстие 28 проточной камерой, разделительные пояски 29 и 30, камеру 31, сообщенную со скважиной и камеру.32, соединенную с полостями пакеров, канал 33 для отбора проб, всасывающий канал 34 , камеру 35, сообщенную со скважиной, и камеру 36, сообщенную каналом с камерой над верхней тарелкой поршня 23, контроль .за работой осуществляется датчиком давления 37, Скважина сообщена с устрбйстворл посредством осевого канала в штоке 22 и радиальных отверстий 38, выполненных в корпусе 1 устройства. Каме-л ра 31 соединена с осевым каналом штока 22 радиальным отверстием 39, а верхняя полость пакеров - с камерой 32 каналом 40. Характеристика состава жидкости дается резистивиметром 41, установленным на всасываю .щем канале 34. Канал 33 для отбора проб, входное отверстие 28, пробоот борная камера 26, выходное отверстие 25, всасывающий канал 34, всасы вающий клапан 14 составляют всасываю щую магистраль. Устройство работает следующим об разом. В исходном положении поршень 23 и связанный с ним шток 22 находятся в крайнем верхнем положении и удерживаются в этом положении поддерживающей пружиной, установленной в камере, заполненной воздухом под ниж ней тарелкой поршня 23, а также по мере спуска устрбйства в скважину гидростатическим давлением скважины воспринимаемое штоком 22 и действующим снизу вверх. В этом положении разделительный поясок 30, расположенный на штоке 22, разобщает камеру 32, сообщенную с внутренней полостью пакеров каналом 40, от камеры 31, сообщенной посредством радиального отверстия.39 и осевого канала в штоке 22 со скважиной. Разделительный поясок 29 разобщает камеру, сообщенную с каналом для отбора проб 33 от камеры 31. Шток 20 также находится в крайнем верхнем положении и удерживается в нем посредством пружины, на которую он опирается, установленную в камере, сообщенной со скважиной. Усилие пружины определено заранее и исключает самопроизвольное перемещение дополнительного толкателя 20 от избыточного . давления создаваемого поршнем насоса в камере 4. Впускной клапан 21 в исходном положении Разобщает камеру 35, сообщенную со скважиной, от камеры 36, заполненной воздухом и сообщенной с камерой над верхней тарелкой поршня 23. 1 После установки устройства на исследуемый объект включается питание током конечных выключателей 5 и 6 и привода насоса 3. Поршень насоса 3, поступательно пеуеме.щаясь 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 поступательно перемещается вверх. Перемещаясь вверх, поршень насоса 3 входит поверхностью Б в контакт с толкателем 7, перемещает его и через пружину 9 и упор 8 включает выключатель 5. Направление движения поршня меняется и он переметцается вниз. Таким образом, поршень насоса совесиает возвратно-поступательное движение. Скважинная жид- . кость по всасывающей магистрали, а ;. именно по каналу 33 через входное отверстие 28, проточную камеру 26, выходное отверстие 25, канал 34, всасывающий клапан 14, поступает в камеру 4 насоса.3. При возвратном движении поршня насоса вниз происходит нагнетание жидкости через клапан 13 по каналу 17 в камеру 18,- далее через клапан 15 в полость, гидравлических пакеров. Раздуваясь, пакеры изолируют от ствола скважины исследуемый объект. При дальнейшей работе насоса осуществляется вызов притока из пласта и закачка пластовой жидкости в па кера до тех пор, пока соездаваемое избыточное давление в полости пакеров превысит запирающее усилие пружины переливного клапана 19, после чего он открывается, клапан 15 под действием избыточного давления в по лости пакеров надежно запирает ее, а переливной клапан, оставаясь при этом открытым, сообщает камеру 18 и нагнетательный канал 17 со скважино Таким образом, при дальнейшей работе Насоса происходит откачка пластовой жидкости через канал для отбора пробы 33, входное отверстке28, проточную камеру 26, выходное отверстие 25, канал 34, клапан 14, камеру 4 насоса 3. Пораень насоса вытесняет поступившую пласто вую жидкость из камеры 4 через клапан 13, канал 17, камеру 18, переливной клапан 19 в скважину, одновременно производится измерение гид родинамических параметров пласта датчиком давления 37 и дается харак теристика состава жидкости, которая контролируется резистивиметром 41. По окончании откачки жидкости из пласта конечные выключатели 5 и 6 отключаются от питания током, Поршень насоса 3, пеЕ вме1даясь вниз, выходит из рабочего интервала, огра ниченного конечными выключателями, ЭТО достигается наличием пружины-12 которая сжимаясь, йозволяет дополни тельно перемещаться поршню насоса вниз. Перемещаясь, поршень насоса 3 своей нижней тарелкой входит в контакт с верхним концом Дополнительного толкателя 20.и перемещает его вниз. Впускной клапан 21, Е асположенный на дополнительном толка теле 20, перемещаясь вместе со штоком i вниз, сообщает заполненную воздухом камеру 36 с камерой 35, сообщенной со сква киной. Таким образом, скважинная жидкость под гидростатическим давлением поступает на верхннж) тарелку по1мня-23, которая до открытия клапана 21 воспринимала только атмосферное давление воздуха, находящегося в камере 36, и вследствие того, что площадь верхней та релки поршня .23 больше площади нижнего конца штока 22, на который действует гидростатическое давление скважины, а нижняя подпружиненная тарелка поршня 23 постоянно находится в воздушной камере,.поршень 23 и связанный с ним шток пермещаются вниз. Насос отключается. Располрженные на штоке 22 пояски 24 и 27 при движении штока вниз перекрывают соответственно выходное отверстие 25 и входное отверстие 28 проточной пробоотборной- камеры 26. Таким образом, происходит герметизация находящейся в проточной камере пластовой жидкости. После чего поясок 29 выходит в камеру 31 и сообщает канал для отбора проб со скважиной через осевой канал в штоке 22 и радйаль.ные отверстия 39, происходит выравнивание давления в межпакерной зоне до гидростатического, разделительный лоясок 30 выходит в камеру 32, организуя связь внутренней полости пакеров через канал 9р, камеру 31 и 32, радиальное отверстие 39 .с осевым каналом в штоке 22, соединенным со скважиной. Таким образом, происходит сброс избыточного давления из внутренней полости пакеров 16, которые : ввиду своей эластичности.возвращаются в исходное положение. Устройство возвращается на поверхность с загерметизированной пробой.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ СКВАЖИН И ОПРОБЫВАНИЯ ПЛАСТОВ, содер,жащее корпус, насос с камерой и электромеханйческим приводом с поршнем, каналы со всасывающими и нагнетательными клапанами, полый шток с поясками, гидравлические пакеры, канал для отбора проб, выходящий в пространстве между пакерами, пробоотборньгю камеру, камеры,сообщающиеся со скважиной,переливной клапан,конечные выключатели,толкатели с подпружиненными упорами,взаимодействуюйще с поршнем насоса,дополнительный толкатель, взаимодействующий: с першнем масоса в его крайнем нижнем положении, полый шток с поясками, о т л и ч а ю щ е е с я Teiv, 4TOj с целью повышения качества отбираемой пробы и упрощения конст ® рукцйи, оно снабжено впускным клапаном, установленшлм на дополнительном толкателе, а провоотборная камера расположена на всасывающей магистрали между каналом для отбора проб и всасывающим клапаном насоса.