Испытатель пластов Советский патент 1986 года по МПК E21B49/00 

Изобретение относится к гефтяной. промышленности, конкретно к технике применяемой при исследовании пластов гщ1,родинамическими методами.

Целью изобретения является повышение эффективности проведения испытания и упрощение конструкции. На фиг.1 показано устройство, положение предложенное в статике; на фиг.2 - пакеррвание устройства в скважине; на фиг.З - запись кривой восстановления давления в меж- пакерном пространстве; на фиг.4 - положение отбора пробы в камеру атмосферного давления под воздействием полной депрессии.

Испытатель пластов включает корпус 1, внутри которого размещается шток 2, кинематически связанный с ним шлицевым соединением. На внешней поверхности штока 2 установлены компенсатор 3 и упорный подшипник 4 с опорными кольцами 5 и 6, воспринимающий осевую нагрузку от бурильного инструмента. Внутренняя полость привода заполнена рабочей жидкостью и скомпенсирована по давлению с внут ритрубным пространством бурильного инструмента через компенсатор 3 и отверстия а , выполненные в штоке 2 Для прохода пластового флюида шток 2 выполнен- полым. Кинематическая связь штока 2 с полой гильзой 7 осуществляется с помощью муфты 8, которая своими шлицами входит в зацеплеп ние со штоком 2, причем шток 2 имеет свободу,осевого перемещения до посадки буртом на опорное кольцо 5 и упорный подшипник 4, воспринимающий осевую нагрузку от действия веса бурильного инструмента.

Внутри корпуса установлена полая гильза 7 с муфтой 8, кинематически связанной с гильзой 7 посредством скобы 9,- для чего на внешней поверхности гильзы 7 выполнено по десять витков трапецеидальной резьбы левого и правого направления, концы которой сопряжены между собой и образуют бесконечную винтовую канавку. По канавке скользит жестко связанная с муфтой 8 скоба 9, которая имеет ограниченное вращение вокруг своей оси. Благодаря такому исполнению при правом вращении штока 2 обеспечивается возвратно-поступательное движение гильзы 7. Гильза 7 с муфтой 8 размещается в части 10 корпуса 1. Сооб408842

щение внутритрубного пространства бурильного инструмента с пластом осуществляется по полостям штока и гильзы. Для прохода пластовой жидкости в 5 камеру атмосферного давления на гильзе 7 предусмотрен кольцевой паз.

На внешней поверхности части 10 корпуса 1 смонтированы верхний и нижний уплотнители 11, распорная втул- 10 ка 12, кольца 13 металлического перекрытия и конус 14, причем верхней опорой нижнего уплотнителя служит фланец корпуса 1, а нижней опорой верхнего уплотнителя - конус 14, }5 опирающийся своим нижним торцом в кольцевой выступ конуса. Связанные воедино через распорную втулку 12 с помощью резьбы корпуса 1 образуют блок кольцевой герметизации. 20 Для доступа флюида из пласта к гильзе 7 в корпусе выполнетл несколько отверстий 4-5 , причем в распорной втулке 12 предусмотрены щелевые отверстия 5, выполняющие одно- 5 временно и роль фильтра, а в корпусе - отверстия О. Для обеспечения механической установки гильзы 7, при котором одновременно загерметизированы от внешней среды внутри- трубное пространство бурильного инструмента и камера 2- атмосферного давления, в части 1 О корпуса 1 и распорной втулке 12 вьшолнены сорсно отверстия о для установки щупа, а на гильзе 7 предусмотрена кольцевая цилйндршгеская канавка А по ширине равная.диаметру щупа. Установка гильзы 7 в исходное положени, (в дальнейшем Закрыто обеспечивается вращением штока 2 до входа щупа в канавку А . Кольца 13 металлического перакрьп ия играют роль защитных элементов и при деформации упругих уплотнителей 11 под воздействием осевой нагрузки инструмента, выдвигаясь, перекрьшают зазор Между стенкой скважины, распорной втулкой 12, корпусом 1 и корпусом 1 и конусом 14, предотвращают затекание и защемление резины под воздействием значительных: депрессий, в результа - те чего возрастает надежность работы уплотнителей 11, увеличивается срок их службы и повьш1ается глубинность исследования. Сообщение меж- 5 пакерного пространства с камерой 2- осуществляется через кольцевой канал гильзы 7, каналы и , вьшолиенные в части 10 корпуса клапана и гид0

5

0

5

0

равлическое реле времени. Гидравли- чеекое реле времени размещается в части 10 корпуса 1 и состоит из верхнего и нижнего цилиндров, разделенных перегородкой, в которой выполнено дроссельное отверстие щ, В верхней камере установлен поршень 15, в нижней камере U- - поршень 16 с пружиной 17 сжатия. Полость цилиндра у заполнена рабочей жидкостью повьшенной вязкости, к нижней части гильзы 7-с помощью резьбы подсоединяется манометр 18 и сообщается через канал к с межпакерным пространством. Блок якоря состоит из обоймы 19, четырех планок 20 с пружи нами 21 сжатия, четырех плашек 22 и стопора 23. Плашки 22 крепятся к плашкам 20 с помощью винтов 24, фиксация планок в обойме осуществляется винтами 25. В нижней части камеры 2 для обеспечения на поверхности камеры давления и отбора на физико-химический анализ пробы предусмотрены пробка 26 и кран 27. Установка манометра 18 в камере 2- , сообщение его с полостью подпакерно- го пространства с помощью канала , выполненного в корпусе, позволяет одним манометром замерить гидростатическое, пластовое давление и дав- ление во внутритрубном пространстве бурильного инструмента, а также регистрировать КЕД в малом объеме межпакерного пространства.

Методика проведения работ на скважине включает выполнение следующих операций: подготовка к работе и спуск на .интервал испытания и замер гидростатического давления, пакерова ние, открытие многопозиционного клапана и сообщение внутритрубного пространства бурильного инструмента без разгерметизации камеры атмосферного давления и создание депрессии на пласт; запись кривой притока с помощью манометра, выдержка на прито ке; закрытие многопозиционного клапана, т.е. герметизация внутритрубного пространства бурильного инструмента от пласта И запись кривой восстановления давления (КВД) в малом объеме межпакерного пространства; при отсутствии притока флюида из пласта воздействие на пласт полной депрессии (атмосфера - пласт, сообщение межпакерного пространства с . камерой атмосферного давления.

40884 .4

запись манометром кривой притока; герметизация камеры атмосферного давления без разгерметизации внутритрубного пространства бурильного

5 инструмента и запись КВД в малом объеме межпакерного пространства; повторное открытие многопозиционного клапана и сообщение внутритрубного пространства бурильного инст- 10 ;румента определение наличия притока после воздействия на пласт полной депрессии; при наличии притока флюида из пласта отбор пробы на анализ в пробоотборник; герметизация внутри- 15 трубного пространства от пласта; рас- пакеровка устройства и перестановка на следующий интервал испытания; повторение перечисленных операций; отбор пробы пластового флюида из наиболее 20 представительной части пласта в ка- меру атмосферного давления; герметизация и транспортировка ее на поверхность.

При спуске устройства в скважи25

ну оно находится в растянутом транспортном положении, шлицы штока 2 входят в пазы корпуса 1, поэтому i проворачивание штока.2 с муфтой 8 исключается и гильза 7 находится в

положении Закрыто. По достижении интервала испытания проводится операция пакерования.

Пакерование осуществляется следующим образом.

На заданной глубине испытания бу- рильньш инструмент приподнимается на О,5-1м для вывода стопора 23 в верхнее положение фигурной канавки, выполненного на камере 2-, одновремен- но производится контроль веса инст- румента с учетом погружения в жидкость. Затем колонна плавно поворачивается на 1-2 оборота и подается вниз. Прижимное усилие пружин 21

сжатия удерживает планки 20 цент- . рирующего фонаря на стенках скважины, а камера 2 вместе с блоком герметизации движется вниз, конус 14 входит в плашки 22 и закрепляет их в

горных пор.одах ствола скважины. Под действием осевой нагрузки от веса инструмента корпус продолжает движение вниз и деформирует другие уплотнители 11, которые увлекают кольца

13 металлического перекрытия и разобщают интервал испытания от остальной части пласта. Радиальное переме- шрчие колец 13 металлического перекрытия обеспечивает надежное перекрытие кольцевого затрубного пространства, предотвращает затекание и защемление резины упругих уплотните- лей 11 и ее преждевременное разрушение. При проведении операции пакеров ки шток 2 блока привода перемещается вниз относительно неподвижных блока герметизации и блока якоря, выходит из зацепления шлицевого соединения корпуса 1 и получает свободу вращения при неподвижном испытателе пластов, а поскольку он кинематически связан муфтой 8 с гильзой 7, его можно устанавливать в заданном положении, исходя из методики испытаний пластов.

По завершении операции пакерова- ния производится вращение инструмен- та на определенное число оборотов со штоком 2, при этом скоба 9, вращаясь совместно с муфтой 8, скользит по бесконечной винтовой канавке трапецеидальной резьбы гильзы 7, пере- мещает его вниз до разгерметизации бурильного инструмента и сообщает через полость гильзы и штока и отверстия (5 и в с пластом, создавая в нем депрессию, величина которой зависит от давления в бурильном инструменте. Контроль за притоком флюида в бурильный инструмент и его интенсивность осуществляется традиционными методами например, по вы- ходу воздуха из инструмента}.

При поступлении флюида в бурильный инструмент в него спускают пробоотборник и отбирают пробу на анализ. Затем вращением инструмента возвращают гильзу 7 в положение,показанное на фиг.З и производят запись КВД в малом объеме межпакерно- го пространства.

В случае отсутствия притока из

ппаста из-за недостаточной депрессии воздействующей на пласт вследствие сильно загрязненной призабойной зо нь1, на него воздействуют полной депрессией, для чего вращением инструмента (4-5 оборотов перемещают гильзу 7 вверх до разгерметизации камеры 2.. Сообщение камеры 2 с пластом осуществляется через отверстия S и Ь , каналы б и кольцевую канавку гильзы 7 через ги/дравлическое реле времени, при этом бурильньм инструмент остается загерметизированным.

j 0 5

0 5 0 5

0

По истечении времени, определенного методиков испытаний,- вращением инструмента и перемещением гильзы 7 вниз камера 3, герметизируется без разгерметизации бурильного инструмента и производится запись КВД в малом объеме межпакерного пространства после действия полной депрессии на пласт. Вращением инструмента (б-8 оборотов J гильза 7 перемещается вниз до сообщения внутритрубного пространства с пластом и проводится контроль за изменением интенсивности притока . после воздействия полной депрессии на пласт. При наличии притока (и при необходимости производится отбор флюида в пробоотборник для проведения анализа и определения характера насыщенности пласта. В случае отсутствия притока из пласта или очень слабой интенсивности вращением инструмента гильзы 7 производится распакерование устройства и установка его на следующий объект испытаний.

При проведении испытаний нескольких объектов и выбранной кинематике привода (правое вращение инструмента) гильзы 7 после каждого цикла работы неизбежна кратковременная разгерметизация камеры г. (например, 15- 20 с ) и попадание в нее флюида или ее заполнение, что делает невозможным отбор пробы в наиболее представительном участке пласта, а также испытание слабопроницаемых коллекторов при полной депрессии. Во избежание этого на пути канала установлено гидравлическое реле времени, обеспечивающее необходимую временную задержку до герметизации канала & гильзой 7. При воздействии пластового давления на поршень 15 послед - НИИ перемещается по цилиндру :, вниз, вьщавливает рабочую жидкость через дроссельное отверстие ч в нижний цилиндр и, и перемещает поршень 16 . сжимая пружину 17, до вскрытия кана- ла 6. Скорость перемещения поршня 15 определяется величиной пластового давления, диаметром дроссельного отверстия и вязкостью рабочей жидкости. После снятия пластового давления с поршня 15 поршень 16 под действием пружиш-. 17 движется в обратном направлении, перегоняет рабочую жидкость через дроссельное отверстие в камеру Ж и возвращает поршень 15 в первоначальное положение.

из.г

Фие,3

-

Фаг.