Опробователь скважины Советский патент 1986 года по МПК E21B49/08 

Изобретение отнбсится к опробыва- ниго буровых скважин, в частности к опробьшанию и исследованию водоносных горизонтов в гидрогеологических скважинах.

Цель изобретения повьшение надежности работы устройства в работе при исследовании гидрогеологических скважин.

На фиг, I показан опробыватель скважины, нижняя часть, разрез; на фиг. 2 - узел кристаллизирующего элемента опробывателя скважины, верхняя часть; на фиг , 3 -- опробьшатель скважины в рабочем положении, нижняя частьJ разрез; на фиг. 4 - то же, верхняя часть, на фиг. 5 - пакер оп- робователя в транспортном положении; на фиг. 6 гериетизируюидай элемент пакера; на Аиг, 7 - пакерный узел опробователя скважины, разрез (вариант пакеровки),

Опробователь скважины представляет собой опз скаемый на колонне насос но компрессорных труб (НКТ) фильтр 1 закрытьй внутренней 2 и нарз жной 3 трубами. Фильтр нижним концом посредством резьбовогосоединения присоединен к винтовому турбулизатору 4 промывочной жидкости5 к н1-окнему концу которого присоединен отстойник- удлинитель 5, На нижний конец отстойника-удлинителя 5 закреплено якорное устройство (не показано), Фильтр I в верхней ч&ти с внутренней и наруж ной сторон имеет герметизированно- центрирующие пояски 6 с двухзаходной резьбой (навинчивание происходит с обеих концов резьбы). Аналогичные пояски 7 и 8 имеют на нижних частях с наружной стороны внутренняя труба 2, а- внутренней стороны наружная труба 3, закрьгоающие фильтр 1, Тру- ба 2 нижним концом присоединена в канал турбулизатора 4, а труба 3 - к его верхней нарулсной части посредством резьбовых соединений 9 и 10 с левым шагом, Жестко соединенные одна с другой в верхней части трубы 2 и 3 имеют на внутренней стороне гермети- зирующе-центрирующую пробку 11, вворачиваемую в верхнюю часть фильтра посредством резьбового соединения 2 с левым шагом, а на торце сверху - мз фту 13 с |езьбой д.пя вворачивания НКТ 14. На муфте 15 нгокних НВ;Т 14 на резьбовом соединении 16 подвешен многослойный упругопружинный гермети

o

5

0

у 5 55 ц

30

45

50

зирующий элемент 17 пакера, закрепленный концами в углублениях (пазах)

38верхней 19 и нижней 20 обойм, ко-, торые имеют выточки (зазоры) 21 и 22. 1н:огослойный упругопружинный пакерую - щий элемент 17 состоит из различных материалов и они имеют различные фор- га,:: одно- и двухсторонние округленные 23 и 24J квадратные 25 и 26, ромбические (не показаны) и другие геометрические формы, концы 27 которых имеют удобные для закрепления в пазах 18 обойм 19 и 20 формы. Эластичные слои 28 злемента 17 имеют цилиндрическую, веретенообразную и другие формы и могут быть изготовлены с пружинными стержнями 29. На резьбе 30 трубы 3 установлен лопастной гидромеханический скребок 31 (фиг«1), имею- ций аналогичную резьбе 30 трубы 3 резьбу 32, лопасти 33, выведенные из полости последнего в затрубное пространство, струйный канал 34 и скребущие стерж И 35,

В случаях отсутствия необходимости разглинизации водоносных пластов и . зозможнО СТИ кольматации фильтра используется упрощенный вариант опро - бователя скважины, В данном случае фильтр 1 с отстойником-удлинителем 5 и якорным устройством присоединяются к патрубку 36 с крышкой 37, сальником 38, возвратно-зажимной пружиной

39и пакерным узлом, установленкьгм между муфтой 15 и пружиной 39. Внутри патрубка 36 установлен палец 40, который входит в продольный вырез 41 Ио горизонтальные вырезы с ограничителем 42 хода НКТ 14. На конец НКТ 14 внутри патрубка 36-навернуто предохранительное кольцо 43,

Опробователь скважины используется в следующей последовательности.

Изготовленное устройство собирается по секциям: якорное устройство с С тстойн -п ом-удлинителем 5, фильтр I с защитными трубами. 2 и 3, присоедн- некными к винтовому турбулизатору 4 промывочной жидкости с установлен- пын па резьбе 30 трубы 3 гидромеханическим лопастным скребком 31 не подвешенным на резьбе 16 муфты 15 НКТ 14 многослойным упругопрукин- ным пакерующим элементом 17, закрепленным концами в углублении 18 верхней 19 и нижней 20 обойм,

Ф-ильтр i верхним концом с навер- .нутым турбулизатором 4 вводится в

трубу 3, а верхняя труба 2 входит в фильтр, при сопряжении поясков 6-8 вращением влево переводят через их резьбы и трубы 2 и 3 присоединяют к турбулизатору.

Собранный из секций опробователь скважины проверяется на работоспособность в целом в условиях механических мастерских и после наладки работы узлов и устройства в целом транспортируется секциями к скважине.После сборки на месте опробователь спускается в скважину на пониженной скорости, плавно регулируя торможение и разгон, что предупреждает его повреждения и возникновение дополнительного гидродинамического давления в скважине.

До спуска устройства в скважину по плану опробования и исследования, по каротажным исследованиям керново- го материала определяются глубина и мощность опробуемого водоносного пласта, а также место установки па- керного узла и якорного устройства. Интервал установки пакерного узла не должен иметь или иметь минимальные размеры каверн и желобных выработок, а также значительных сужений ствола, которые влияют на герметичность па- кера и создают опасность прихвата оп робователя. Фильтр 1 устанавливается в интервале опробуемого пласта.

Для разглинизации стенок ствола в зоне пласта гил,ромеханическим способом в скважину закачивается через НКТ 14 при максимальной производительности насоса (цементировочного агрегата) вода. При закачке воды про- 1Ф1вочная жидкость в затрубном пространстве скважины, проходя через винтовой турбулизатор 4, получает турбулентный режим движения, что усиливает обрыв глинистой корки от ствола. Одновременно с закачкой воды начинает вращаться гидромеханический лопастной скребок 31. Промывочная жидкость или вода, протекающая в данном интервале в турбулентном режиме, попадая в лопасти 33, выходя через струйные каналы 34 в затрубное пространство и вращаясь на резьбе 32 и по резьбе 30 трубы 3, очищает глинистую корку U помощью скребущих стержней 35,, а. струя, выходящая из канала 34 и направленная на стенки ствола,смывает комья глины и углубляет глубину очистки. Через лопасти скребка 31 пр32794

текает примерно половина объема заканчиваемой жидкости, остальная часть проходит через зазоры между стенкой скважины и скребком 31.

5 Величина зазора соответстзует принятым для компоновок низа бурильной колонны при бурении скважины. Диа- метр канала 34 на выходе может быть 10-20 мм, а длина выступающей части

10 стержней 35, изготавливаемых из проволок талевого KaSiaTa или полимерных материалов, может быть 5-10 мм больше диаметра скважины и зависит от толщины корки подлежащих очистке сте15 нок ствола. Резьба 30 на трубе 3 и резьбе 32 скребка 31 аналогичны по профилю и размерам, изготовляют на максимальное свободное вращение с тем, чтобы при промывке (закачке)

20 скребок 31 возвращался на исходное (нижнее) положение, что дает возможность неоднократного повторения процесса очистки ствола.

После очистки стенок водоносного

25 пласта, если по геологическим усл&- виям интервалы выше пакерного узла и представлены неустойчивыми породами, в затрубноа пространство интервала заканчивается расчетный объем бу2Q рового раствора. После этой операции производится заякорение опробователя скважины в установленном интервале. Место установки якорного устройства- регулируется длиной (обьино до 5 м) отстойника-удлинителя 5.Надежность фиксации опробователя скважины проверяется свободным подвешиванием всего комплекса на талевой системе буровой установки (агрегата для опробования), после чего на устье скважины и на НКТ 14 делается отметка (фиксирование положения) для регулировки процесса пакеровки. Далее вращением вправо производится отворот закрывающих с внутренней и наружной сторон фильтр 1 труб 2 и 3, которые имеют левые резьбовые соединения 9 и 10 (фиг. 3 и 4). Одновременно происходит отворот герметизирующе-центрирующей пробки 11 и свернутого в верхнюю часть фильтра посредством левого резьбового соединения 12. Профиль и размеры резьб 9, 10 и 12 идентичны. Зазоры между трубами 2 и 3 и фильтром 1 обеспечивают свободное их вращение при их навороте i отвороте. После отворота труб 2 и 3 .производится плавное поднятие их вверх, при 1этом длина подъема заранее известна

35

40

45

50

55

и отсчитывается от отметки на НКТ иа устье скВс 1Ж1 Ны.

При дохожцении герметизируюде-цент рирующих поясков 7 и 8 труб 2 и 3 до поясков 6 фильтра 1 правым вращением производят соединение поясков, профиль и .размеры резьб которых одинаковы. Резьбы поясков делаются с таким расчетом, чтобы заворачивание в уело- ВИЯХ сквад(ины происход шо нормально., например.резьба цилиндрическим профилем, В процессе соединения поясков 6-8 одновременно происходит пакеров- ка многослойного упруго-пружинного шемента 17 подвешенного на резьбо- раи соединении 16 куфты 15 НКТ и присоединенного нижним концом к 13

Длина 1п-1жпей НКТ 4, на муфте 15 которой подвешен пакерный узел, вьгби- раеч ся такой, чтобы после отворота, подъема 1зверк и в ходе завинчивания поясков 7 и 8 к пояскам 6 происходила одновременная пакеровка элемента J7 Герметичность пакеровки проверяется стаби;и5ностыо уровня жидкости в зат- рубном пространстве на устье скважины и в НКТ.

Пакерный элемент 17 изготавливают

многослойным, например первый внутри эластичный цилиндрической формы слой 28, изготовленный, например, из резины или полимерных материалов, может быть с прула-гнг ь ми стержнями 29. второй слой мет 1ллический с упругопружин- ными пластинами 23, 24 или 25,26 „третий слой эластичный, аналогичггый первому слою, четвертый (наружный) слой пластины, анало1 ич11Ый второму слою, изготовлен из полимерных материалов, имеющих максимально гладкие поверх- HocffK, Слои 28 элемента 17, чередующиеся со слоями 23, 24 или 25, 26, при пакеровкб (изгибе) должны достаточно прикрывать один другой, а также эластичные слои. Слои элемента 17 могут быть ггриклеены один к другому. В этом случае эластичнью слои 28 долны иметь свои свойства максимальной растягиваемости.

Герметизирующий элемент 17 концами 27 слоев закрепляется в углубления 18 обойм 19 н 20 приклеиванием, болтами, сшиванием через мелкие отверстия (iifi показано) или в их соче- тании. Зазоры 21 и 22 обойм 19 и 20 обеспечивают свободное движение па- серного узла но НКТ и его посадку на

j 0 s

0 5

0

5

0

5

муфту 13, Размеры углублений (пазов) 8 зависят от размеров герметизирующего элемента 17.

Подготовленные таким образом опро- бователь скБажинЕ 1 и водоносный пласт испытываются и исследуются в обычном порядке.

После окончания опробовательских работ мергленным вращением влево НКТ отвинчивают резьбовое соединение 16 на муфте 15 и обойма 9, освобождаясь за счет усилий унругопр жинных слоев 23, 24 или 25, 26 или в их сочетании, передвигается вверх. Таким образом, происходит распакеровка. Длина резьбового соединения 16 должна быть не более 1/3 длины резьбового соединения НКТ 14, а шаг резьбы 16 должен бЕ)ГГь больше, чем резьбы НКТ 14. Это необходимо для безопасного ведения распакеровки элемента 17, После распа- керовки правЕ)1м вращением НКТ производится закрепление их резьбовых соединений.

После снятия якорного устройства с рабочего ноложения производится подъем опробователя скважины на поверхность .

В сггучаях отсутствия необходимости в разглинизадии водоносных пластов и возможности кольматации ф5-шьт- ра 1 1- спользуется упрош,енный вариант опробователя скважины, например ис- пО Льзование при бурении сквалсин крах- мальнод о раствора или безглинистых промывочных жидкостей. В этом случае з компонопку трубы 2 и 3 не включают, фильтр 1 присоеди :гяется к патрубку 36 с крышкой 37, которая зажимает cajii fiHK 38. Обойма 9 пакерного элемента Г/ упирается на муфту 17 ТКТ (без резьбового соединения 15), а обойма 20 - на возвратно-зажимную пру- л кну 39, которая установлена на крьш- ке 37.

Пак€;ровка в данном слз чае производится следующим образом.

После заякорегшя опробователя сква- жнны в интервале опробования производится расч:етный нажим в скважину ко- лоннь ПКТ 14 на установленную заранее длину, в это время зажатый между муфтой 15 и пружиной 39 пакерный элемент 17 изгибается и происходит 1::акеровка. В процессе нажима колонны НКТ 14 палец 40 продвигается вниз по

7123

продольному вырезу А1, по достижении необходимой длины продвижения вниз палец вводится в горизонтальный вырез с ограничителем 42 хода НКТ. Таким образом фиксируется рабочее поло жение пакерного узла. Распакеровка

в обратном порядпроизводитсяке.

Предохранительное кольцо 43 служит для ограничения хода НКТ 14 в патрубке 36, например хода вверх через крьшку 37.

2ff

Фиг. г

J5

W

W

18

/

21

16

,/7

27

27-1

-25

25

Фиг5

-28.

-29

Редактор А.Козориз

Составитель И.Кепке Техред М.Ходанич

2447/33

Тираж 548Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Корректор Г.Решетник