Глубинное устройство для исследования пласта Советский патент 1987 года по МПК E21B47/06 

me которого расположены сквозные циркуляционные окна 4. В К 1 размещен подвижный первичный измерительный узел (ИУ) в виде полого К 15 с центраторами 1 и золотниковым клапаном 12 с запорным элементом 3. Он представляет собой подвижную втулку, на которой шарнирно закреплень защелки с косыми срезами,, взаимодействующие с поверхностью верхней части полости расположения клапана 12, В отверстия К 15 выше центраторов 11 номещен ба- ропровод (БП) 14. На,Ц первичным ИУ размещен стыковочньш вторичный ИУ. Он содержит контейнер 20 глубинных

1

Изобретение относится к исследованию сверхглубоких газовых и газокон- денсатных скважин, а также сквагшн с аномально высокими пластовыми давлениями.

Цель изобретения обеспечение возможности оперативного получения информации о процессе восстановления забойного давления до величины пластового давления в сверхглубоких газовых, газоконденсатных, а также в скважинах с аномально высоким пластовым давлением.

На фиг.1 представлен неподвижный циркуляционно-уплотнительный узел; на фиг. 2 - подвилсный первичньш измерительный узел; на фиг.З - стьжовоч- ный вторичный измерительный узел; на фиг.4 - подвижный первичный измерительный узел, размещенньй внутри неподвижного циркуллционно-уплотнитель ного узла, в рабочем положении; на фиг,5 - место стыковки стыковочного вторичного Измерительного узла с подвижным измерительным узлом, в рабочем положении.

Глубинное устройство для исследования пласта содержит неподвижный циркуляционно-уплотнительный узел, который включает частично уширенный корпус 1 со сквозным осевым каналом 2 и радиальными отверстиями 3, циркуляционные окна 4, резьбу 5 дЛя присоединения к насосно-компрессорной трубе 6, установленную на корпус i

2008

регистрирующих приборов и выполнен в виде полого К с конической поверхностью с кольцевой канавкой, сквозным окном и стыковочным каналом, сообщающимся с БП 14, При исследовании скважин внутрь спускают перв.ичный ИУ. Избыточным давлением опора 9 опускается и сжимает элемент 8, герметизирующий зазор между БП 14 и К 15. Регистрируется нарастание забойного давления. Его восстановление фиксируется вторичным ИУ. Информация передается в контейнер 20. На поверхности производят расршфровку картограмм. 3 3.п ф-лы, 5 ил,

нижнюю опору 7 уплотнительного элемента 8 и верхнюю подвижную опору 9, которая с уширенной частью корпуса 1 образует камеру 10, сообщающуюся со сквозным осевым каналом 2 радиальными отверстиями 3,

В корпусе I размещен подвижный первичный измерительный узел с центраторами 11, золотниковым клапаном

12 с запорным элементом 13, выполненным в виде втулки с возможностью ее осевого перемещения.

Неподвижный циркуляционно-уплотнительный узел выполнен со скврзными циркуляционными окнами 4, расположенными выше уплотнительного элемента 8. Камера, образуемая верхней подвижной опорой 9 уплотнительного элемента 8 и уширенной частью корпуса I, сообщена радиальными отверстиями 3 со. сквозным осевым каналом 2.

Устройство снабжено баропроводом 14. Причем подвижный первичный измерительный узел выполнен в виде полого, корпуса 15, в котором расположен баропровод 14, сообщаюЕций исследуемый пласт с кан.алом 16 золотникового клапана 12, установленного в верхней части узла, Кольцевьш зазор между баропроводом 14 и внутренней

стенкой полого корпуса 5 сообщен с внешней средой отверстиями 17, выполненными в корпусе выше нижней части центраторов II и на расстоянии,

равном расстоянию от посадочного мес

та центраторов 1I в неподвижном цир- куляционно-уплотнительном узле до отверстий 3, сообщаюиц х камеру 10, обрйзуемуго верхней подвижной опорой 9 уплотнительного элемента 8 и уширенной частью корпуса 1, с его сквоз ным осевым каналом 2,

Устройство снабжено зап5елками 18 с косыми срезами. В верхней части по лости расположения золотникового клапана 12 выполнена коническая поверхность 19 с возможностью взаимодействия с косыми срезами защелок 18, шар нирно закрепленных на втулке 13 золотникового клапана 12.

Кроме того, устройство снабжено стыковочным вторичным измерительным узлом, содержащим контейнер 20 глубинных регистрирующих приборов и выполненным в виде полого корпуса 21 с конической поверхностью 22 в его нижней части, со сквозным -окном 23 в средней его части и стыковочным каналом 24, проходящим через нижний торец узла и входящим в сквозное окно (не показано) и размещенным над подвижным первичным измерительным узлом. При этом на конической поверхности 22 выполнена кольцевая канавка

25с возможностью взаимодействия с защелками 18 золотникового клапана 12, а контейнер 20 глубинных регист- рируюш 1х приборов установлен с возможностью сообщения через баропровод

26со стыковочным каналом 24, причем место сообщения баропровода 26 со

стыковочным каналом 24 выполнено на расстоянии, равном расстоянию от верхнего торца втулки 13 золотникового клапана 12 при нахождении ее в крайнем нижнем положении до вьтолнен ных в золотниковом клапане радиальных отверстий 17.

Глубинное устройство для исследования пласта работает следующим образом.

Неподвижный циркуляционно-уплотни- тельный узел спускают в скважину на нижнем конце насосно-компрессорных труб. Во время спуска промывочнаш жидкость, которой заполнена скважина свободно перетекает снизу через сквозной осевой канал 2 и далее в на- сосно-компрессорные трубы 6, а также через циркуляционные окна -4 в кольцевое пространство скважины.

После завершения спуска насосно- компрессорных труб 6 с неподвижным

32008

циркуляционно-уплотнительным узлом на заданную глубину и оборудования устья скважины фонтанной арматурой возбуждают приток газа из пласта. В зависимости от того, из какого пространства (трубного или затрубного) производят отбор газа на поверхности, газ свободно может двигаться через 10 сквозной осевой канал как в насосно- компрессорные трубы, так и через циркуляционные окна 4 и далее через кольцевое пространство скважины. Для осуществления исследования

15 скважины при нестационарном режиме филь трации поток газа направляют через кольцевое пространство скважины, а в насосно-компрессорные трубы 6 закачивают жидкость с постоянным рас20 ходом, исключающим глушение пласта. На головке скважины устанавливают лубрикатор (не показан).

После достижения стационарного состояния притока выходящую из сква25 жины газожидкостную разделяют на фазы, замеряют дебит газа на величину забойного давления.

Не прекращая закачки в скважину жидкости внутри насосно-компрессор30 ных труб 6, транспортируют вниз подвижный первичный измерительный узел (вводят в поток закачиваемой жидкостью либо спускают на каротажном кабеле) .

По достижении подвижного первичного измерительного узла глубины нахождения циркуляционно-уплотнительного узла, центраторы И упираются в торец внутреннего кольцевого выступа

40 корпуса 1 (на глубине нижнего конца насосно-компрессорных труб 6)и дальнейшее его движение вниз прекращает- , ся, при этом радиальные отверстия 3 в неподвижном циркуляционно-уплот4g нительном узле и нижние радиальные каналы 27 подвижного первичного измерительного узла совмещаются, а кольцевой зазор между этими узлами герметизируется уш1отнителы1ыми кольцами 28 и 29 (фиг.4).

35

50

При достижении на устье скважины избыточного давления -Р. , величину которого определяют из соотношения (I), дальнейшую закачку жидкости прекращают, однако на протяжении всего периода восстановления забойного давления до пластового на устье скважины (в насосно-компрессорных трубах) поддерживают на прежнем уровне величину

избыточного давления Р

Pv b2P,,,, - Hpg,

где Ру - избыточное давление на

устье скважинь (в насосно- компрессорных трубах)э Па; Р(,д, - значение максимально возможной величивъ пластово го давления. Па; Н - глубина залегания исследуе

мого пласта, м; р . - плотность закачиваемой в

насосно-компрессорные трубы жидкости, g - ускорение свободного.паде- , ния, равное 9,80665 м/с, Коэффициент Ij2 в зависимости (1) указывает, что давление в нижней части насосно компрессорных труб должно превышать ожидаемую максимально возможную в еличину пластового давления не менее, чем на 20%.

Под действием избыточного давления, передаваемого через верхние радиальные каналы 30, кольцевой зазор меж.ду внутренней стенкой полого корпуса 15 и баропроводом 14, нижние ра- диапьные каналы 27 и радиальные отверстия 3 в камеру 10, верхняя подвижная опора 9 перемещается вниз сжимая уплотнительный элемент 8. За счет этого герметизируется кольцевое пространство. Проникновению жидкости в зону исследуемого пласта препятствует также нижнее угшотнительное кольцо 28,

Нарастание забойного давления регистрируется глубинньши измеритеитьны- ми приборами, находящимися в контейнере 31 и имеющими сообщение с исследуемым пластом через ряд отверстий или щелей в его стенке.

Кроме того, текущая величина забойного давления передается через радиальные каналы 30, баропровод 14 в золотниковый клапан 12, отверстия которого перекрыты скользящей втулкой 13, находящейся в крайнем верхнем положении .

Если подвижный первичный измерительный узел спущен на каротажном кабеле, по команде с поверхности (посылка электрического сигн;зла, пр: И1ве- дение в свободное падение по карот.аж- ному кабелю кольцевого грузика и т, д.)-головку каротажного кабеля осво- бождают от соединения с внутреш ш-ш

-

кольцевыми канавками 32 и поднимают на поверхность.

Для получения оперативной информации о процессе восстановления забойного давления без нарушения этого процесса в скважину через лубрикатор на каротажном кабеле или проволоке спускают стыковочный вторичньй изме 0 рительный узел, который, дойдя до глубины нахождения подвижного первичного измерительного узла, под действием приобретенной во время спуска кинетической энергии ударяет своей

15 торцовой частью по скользящей втулке 13, смещая ее в: крайнее нижнее положение. Стыковочный канал 24 перемещается по золотниковому клапану 12 также в крг1йнее нижнее положение,

20 при этом жидкость свободно вытесняется через сквозное окно 23. Выход ба- ропровода 26 в стыковочном канале 24 совмещается с радиальными отверстиями в золотниковом клапане 12, а

25 защелки 18 входят в зацепление с кольцевой канавкой 25 на конической поверхности 22.

В результате стыковки выход баро- лровода 26 в стенке стыковочного ка30 нала 24 совмещается с радиальными каналами золотникового клапана 12, за счет этого информация о процессе восстановления давления из интервала исследуемого пласта передается в кон32 тейнер 20 глубинных регистрирующих приборов.

По истечении некоторого времени натяжением каротг1жного кабеля или

40 проволоки (не показана) приводят в движение вверх стыковочный вторичный измерительный узел, при этом защелки 18, находящиеся в зацеплении с кольцевой канавкой 25, также перемещают45 ся вверх вместе со скользящей втулкой 13. По достижении скользящей втулкой крайнего верхнего положения отверстия золотникового клапана 12 перекрываются, а защелки 18, скользя

50 своими косыми срезами по внутренней конической поверхности 19, отводятся в крайнее перифер:нйное положение и за счет этого выходя г из зацепления с кольцевой канавкой 25. Освобожден55 ньй от зацепления стыковочный вторичный измерительный узел поднимают на поверхность, извлекают из контейнера 20 глубинные измерительные приборы, расшифровывают картограммы давления

и принимают решение о продолжении или прекращении исследования.

В случае необходимости продолжения исследования операции спуска стыковочного вторичного измерительного узла периодически повторяют.

В олучае завершения восстановления забойного давления до пластового либо нецелесообразности продолжения исследования производят разрядку избыточного давления на устье скважины при этом уменьшается давление в камере 10, и верхняя подвижная опора 9 возвращается в исходное положение.

Внутрь насосно-компрессорных труб спускают специальный съемник, который входит в зацепление с внутренними кольцевьши канавками 32, производят натяжение каротажного кабеля и поднимают подвижньй первичный измерительный узел на поверхность.

Применение глубинного устройства для исследования пласта в сверхглубоких газовых и газоконденсатных сква жинах позволяет исследовать пласты при нестационарных режимах фильтрации и за счет этого получать необходимый объем ценной геологической информации. Кроме того, применение предлагаемого устройства позволяет исключить неоправданные затраты времени на восстановление давления, а также предупредить преждевременное прекращение исследований.

Формула изобрете-ния

.1. Глубинное устройство для исследования пласта, содержащее неподвижный циркуляционно-уплотнительный узел, включающий частично уширенный корпус с радиальными отверстиями и сквозным осевым каналом, установленные на корпусе верхнюю подвижную и нижнюю опоры уплотнительного элемента и размещенньй в корпусе подвижный первичный измерительный узел с центраторами и золотниковым клапаном с запорным элементом, отличающееся тем, что, с целью обеспечения возможности оперативного получения информации о процессе восстановления забойного давления до величины пластового давления в сверхглубоких газовых, газоконденсатных, Н также в скважинах с аномально высоким пластовым давлением, неподвижный циркуляционно-уплотнительный узел

, 332008

выполнен со сквозными циркуляционными окнами, расположенными вьше уплот- нительного элемента, а камера, обра- зуемая верхней подвижной опорой уплотнительного элемента и уширенной частью корпуса, сообщена радиальными отверстиями со сквозным осевым каналом.

10 2. Устройство по П.1, о т л и - чаю щееся тем, что оно снабжено баропроводом, причем подвижный первичньй и:змерительный узел выполнен в виде полого корпуса, в котором

15 расположен баропровод, сообщающий исследуемый пласт с каналом золотникового клапана, установленного в верхней части узла, а кольцевой зазор между баропроводом и внутренней стенкой полого корпуса - с внешней средой отверстиями, выполненными в корпусе выше нижней части центраторов и на расстоянии, равном расстоянию от посадочного места центраторов в неподвижном циркуляционно-уплотни- тельном узле до отверстий, сообщаю- Щих камеру, образуемую верхней подвижной опорой уплотнительного элемента и уширенной частью корпуса, с

30 его сквозным осенью каналом.

3.Устройство по п.2,о т л и - ч. ающееся тем, что оно снабжено защелками с косыми срезами, запорный элемент золотникового клапана

35 выполнен в виде втулки с возможностью ее осевого перемещения, в верхней части полости расположения золотникового клапана выполнена коническая поверхность с возможностью взаи40 модействия с косыми срезами защелок, шарнирно закрепленных на втулке золотникового клапана.

4.Устройство по П.1, отличающееся тем, что оно снабже45 но стыковочным вторичным .измерительным узлом, содержащим контейнер глубинных регистрирующих приборов и выполненным в виде полого корпуса с конической поверхностью в его нижней

20

25

части, со сквозным окном в средней его части и стыковочным каналом, про- ходяш ш через нижний торец узла и входящим в сквозное окно и размещенным над подвижным первичным измерительным узлом, .при этом на конической поверхности вьтолнена кольцевая канавка с возможностью взаимодействия с защелками золотникового клапана, а контейнер глубинных регистрирумщих приборов установлен с возможностью сообщения через баропровод со стыковочным каналом, причем место сообщения баропровода со стыковочным каналом выполнено на расстоянии, рав133200«

0

ном расстоянию от верхнего торца втулки золотникового клапана при нахождении ее в крайнем нижнем положении до выполнеТ{ных в золотниковом клапане радиальных отверстий.

/7

Изобретение позволяет обеспечить возможность оперативного получения информации о процессе восстановления забойного давления до величины пластового в сверхглубоких газовых, газоконденсатных скважинах и в скважинах с аномально высоким пластовым давлением. Устройство содержит неподвижный циркуляционно-уплотнительный узел, включающий частично уширенный корпус (К) 1 с радиальными отверстиями 3 и сквозным осевым каналом 2. На К 1 установлены верхняя 9 и нижняя 7 опоры утшотнительного элемента 8, высл с

/;-

11Фиг.1

Фиг,.3

Редактор Н,Тупица

Составитель В.Стрельченко

Техред А.Кравчук/ Корректор С. Шекмар

3779/29

Тираж 532Подписное

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

Фиг.5