Устройство для исследования пластов в процессе бурения Советский патент 1988 года по МПК E21B49/00 

сл

оо о to

со

05

тановлен обратньй клапан 9 с механизмом 10 его фиксации. Спускаемый блок устройства закреплен на подвеске 14 и состоит из пробоотборной камеры 15, измерительных приборов (ИП) 19, запорного элемента, привода (П) 25, опорного элемента 27 с отверстиями и полых валов 20 и 22. Они установлены концентрично и имеют радиальные отверстия 21 и 24 для Сообщения под- пакерного пространства скпажины с полостью БТ. Внешний вал 22 имеет

винтовую нарезку 23 и автоматическую муфту 26. Она связьгаает вал 22 с П 25. Циклы притока пластовой жидкости и восстановления давления пласта производят нужное количество раз, управляя П 25 с поверхности. Весь приток жидкости проходит через камеру 15, омывает ИП 19 и выходит в полость БТ. Информацию о забойных параметрах ИП 19 передают в виде электрических сигналов по подвеске 14. 3 ил.

Изобретение относится к горной пром-ти и позволяет повысить надежность работы устройства за счет исключения неконтролируемого выброса нефти и газа на дневную поверхность и уменьшения опасности прихвата бурильных труб (ВТ). Устройство содержит буровой снаряд, корпус которого установлен на БТ и имеет кольцевую проточку, в которой размещена подпружиненная гайка 11. В корпусе ус

1

Изобретение относится к горной пpo ьпLшeннocти, а точнее к исследованию (испытанию) пластов в скважинах в процессе бурения.

Цель изобретения - повышения надежности работы устройства за счет исключения неконтролируемого выброса нефти и газа на дневную поверхность и уменьшения опасности прихвата бурильных труб.

На фиг. 1 изображен буровой снаряд в процессе бурения; на фиг. 2 - момент проведения испытаний с помощью спускаемого блока;.на фиг. 3 - механизм фиксации при открытом клапане .

Устройство состоит из бурового снаряда и опускаемого на трос-кабеле блока, включающего механизмы управления, измерительные приборы и про- боотборную камеру.

Буровой снаряд включает цилиндр уста%1овленньш на нижнем конце бурильных труб 2 выше долота или турбобура 3, пакерный узел с уплотнительным элементом 4, корпус 5 с кольцевой проточкой 6, упорным выступом 7 и седлом 8.

В корпусе 5 установлен обратный клапан 9 с механизмом 10 его фиксации, а в кольцевой проточке 6 установлена подпружиненная гайка 11 с уплотнением. Гайка 11 соединена с корпусом 5 направляющими шпонками 12 с возможностью перемещения вдоль оси без вращения.

Корпус 5 соединен с цилиндром 1 шпоночным соединением 13 с возмож

6

0

5

0

5

ностью взаимного продольного перемещения.

Спускаемый на подвеске (трос-кабеле) 14 блок состоит из пробоотборной камеры 15 проточного типа с клапанами 16 и 17 и контейнера 18 с измерительными приборами 19, внутреннего полого вала 20 с радиальным отверстием 21, внешнего вала с винтовой нарезкой 23 и радиальным отверстием 24 и привода 25.

Внутренний полый вал 20 постоянно соединен с валом привода 25, а внешни полый вал 22 соединен с валом привода 25 автоматической муфтой 26, позволяющей отключать его после затяжки гайки 11.

Радиальные отверстия 21 и 24, совмещаясь или расходясь при вращении внутреннего полого вала 20, представляют собой запорный элемент, сообщающий и разобщающий подпакерное пространство с полостью бурильньк труб.

Устройство работает следующим образом.

Устройство можно использовать для испытаний по двум технологиям:

1)непосредственно для испытаний предварительно вскрытого бурением пласта;

2)вести бурение с установленным буровым снарядом на конце колонны бурильных труб до вскрытия пласта, подлежащего испытанию.

В первом случае сначала производят промывку скважины, затем бурильные трубы 2 поднимают на поверхность

и присоединяют к ним буровой снаряд и долото 3 (или турбобур). В такой компановке бурильные трубы 2 спускают в скважину до забоя. При этом обратньй клапан 9 бурового снаряда, находясь в закрытом положении, препятствует проникновению бурового раствора в полость бурильных труб 2, в результате чего полость бурильных труб 2 остается не заполненной, т.е. пустой. Затем в пустую полость бурильных труб 2 спускают на подвеске 14 блок с приводом 25, измерительными приборами 19 и пробоотборной камерой 15,

Во втором случае буровой снаряд присоединяют к колонке бурильных труб 2 во время очередной смены долота 3 при глубине скважины, близкой к глубине, на которой находится подлежащий испытанию пласт. В такой компановке бурильные трубы 2 спускают в скважину и продолжают процесс бурения до вскрытия исследуемого пласта, после чего бурение останавливают Проводят промьшку скважины и вытесняют буровой раствор из полости бурильных труб 2 известными способами, например сжатым воздухом.

При этом обратный клапан 9 бурового снаряда, находясь также в закрытом положении, препятствует перетоку бурового раствора из затрубного пространства в полость бурильных труб 2. После вытеснения бурового раствора из бурильных труб спускают блок с приводом 25, измерительными приборами 19 и пробоотборной камег рой 15.

При спуске внутрь бурильных труб на подвеске 14 спускаемого блока контейнер 18 с измерительными приборами 19 и пробоотборной камерой 15 проходит через отверстие гайки 11, а опорный элемент 27 привода 25 садится на седло 8.

После посадки на седло 8 привод 25 включают. При этом вращательное движение вала привода 25 .передается внутреннему полому валу 20 непосредственно, а внешнему полому валу 22 - через автоматическую муфту 26. На внешний вал 22, имеющий винтовую нарезку 23, накручивается гайка 11 и, перемещаясь по направляющим 12, прижимается к упорному выступу, разделяя этим самым корпус 5 на две . (верхнюю и нижнюю) изолированные

5

5

0

5

0

5

0

5

герметичные секции. Автоматическая муфта 26, отрегулированная на заданную перегрузку, отключает внешний вал 22, при этом внутренний полый вал 20 продолжает вращаться вместе с валом привода 25, управляемым с дневной поверхности.

Гайка 11, прижимаясь к выступу 7, вместе с этим заставляет прочно сесть привод 25 на седло 8. В результате привод 25 и корпус 5 образуют жесткую систему.

После затяжки гайки 11 привод 25 включают.

Затем повышают осевую нагрузку на долото 3 выше максимального значения нагрузки при бурении скважины, вследствие чего происходит взаимное перемещение цилиндра 1 и корпуса 5 по шпонкам 13. В результате эластичный элемент 4 пакерного узла разобщает исследуемый пласт от остальной части скважины.

Далее включают привод 25, внутренний вал 20, вращаясь вместе с контейнером 18 через механизм 10 фиксации, воздействует на обратный клапан 9 и открывает его.

Механизм 10 фиксации (фиг.З) состоит из гайки 29 с левой резьбой со встроенными в нее подпружиненными . шариками 30 втулки 31, установленной в корпусе 5 с возможностью осевого перемещения по направлякщим 32 без вращения, имеющей сферические гнезда для взаимодействия их с шариками 30, причем втулка 31 подпружинена пружиной 33 и имеет цапфу 34 и ; каналы А для прохода жидкости, подпружиненного толкателя 35, имеющего пяту 36 и кулачок 37, выполненный в виде храпового зубца, подпружиненных собачек 38, взаимодействующих с кулачком 37 и ограничительного кольца 39. Контейнер имеет каналы Б для пропуска жидкости и снабжен резьбовым хвостовиком 40 с левой резьбой, на которьй навернута гайка 29 с подпружиненными шариками 30, входящая в состав спускаемого блока.

Механизм 10 фиксации работает следующим образом.

Внутренний вал 20, вращаясь вместе с контейнером 18, заставляет гайку 29 свинчиваться с резьбового хвостовика 40 и перемещать втулку 31 вниз, которая, воздействуя цапфой 34 на пяту 36, перемещает толкатель

35 и шток обратного клапана 9 вниз. При этой гайка 29 с шариками 30 и втулка 31 под действием пружины 33 находятся в постоянном контакте и образуют шариковую муфту, в которой шарики 30, находясь в сферических гнездах, препятствуют вращению гайки. Толкатель 35, перемещаясь вниз, нижней поверхностью кулачка 37 раздвигает собачки 38, которые при дальнейшем перемещении толкателя 35. вниз, под действием своих пружин возг- вращаются в первоначальное положение

упираясь в верхнюю поверхность ку- 15 раметрах в виде электрических сигналачка 37, фиксируют толкатель 35 в нажатом состоянии. В результате обратный клапан будет зафиксирован в положении Открыто.

Толкатель 35 имеет возможность двигаться вниз до упора пятой 36 в элементы корпуса 5, при этом резко возрастает момент сил сопротивления перемещения гайки 29 вниз против настроенного вращакндего момента шариковой муфты, в результате шарики 30 выйдут из сферических гнезд втулки 31 и гайка 29 начнет вращаться вместе с резьбовым хвостовиком прекратив свое перемещение вниз.

Задавая зазор между цапфой 34 и пятой 36, устанавливают необходимое время вьщержки открытия обратного клапана 9 после включения привода 25.

лов по подвеске 14 (трос-кабелю).

После 10-15 мин притока жидкости из пласта вновь включают привод 25, улавливают (также с помощью извест20 ных устройств) момент разобщении

радиальных отверстий 21 и 24 и в ком положении вала 20 останавливают привод 25. Обратный клапан 9 при этом остается открытым. В результа25 те приток пластовой жидкости в полость бурильных труб прекращается, начинается процесс восстановления давления, измерительные приборы 19 выдают на поверхность информацию о

30 характере этого процесса, а наземные приборы фиксируют кривую восстановления давления (КВД).

Управляя таким образом приводом с поверхности, т.е. включая и выклюПри включении привода 25 на реверс чая его в нужный момент времени, цик- гайка 28 будет накручиваться на резь- лы притока пластовой жидкости и бовой хвостовик 39 и перемещаться восстановления давления пласта про- вверх вместе с втулкой 31, поджимае- изводят необходимое число раз. При мой пружиной 33, причем втулка 31, этом весь приток пластовой жидкости

40 происходит в полость бурильных труб.

После окончания исследований пласта привод 25 включают на реверс, в результате чего срабатьшает автоматическая муфта 26, соединяя с 45 приводом 25 внешний вал 22. В результате вращения наружного вала в обратную сторону гайка 11 отходит от выступа 7 и сходит с резьбы 23 вала 22, обратный же клапан 9 в ре- и 24 и в этом положении останавлива- Q зультате действия механизма 10 фик- ют привод 25, а значит и вал 20. сации остается открытым.

В результате подпакерное прост- Освободившийся от закрепления ранство через открытый клапан 9, сов- спускаемый блок, включающий привод мещенные отверстия 21 и 24 и отвер- 25 с опорным элементом 27, автома- стия сообщится с полостью бурильных gg тическую муфту 26, наружный и внутдойдя вверх до упора, остановится и отстанет в своем перемещении от гайки 28, которая перейдет во вращательное движение вместе с хвостовиком 39. После этого привод 25 выключают и спускаемьй блок вместе с гайкой 28 поднимают на поверхность.

Продолжая вращение вала 20, с помощью известных устройств улавливают момент радиальных отверстий 21

труб.

Образовавшийся перепад давления между пространством под пакером 4 и полостью бурильных труб 2, находя70236

щейся под атмосферным давлением или частично залитой, вызывает приток жидкости из пласта.

Пластовая жидкость проходит через пробоотборную камеру 15 и,омывая измерительные-приборы 19, выходит в полость бурильных труб 2 совмещенные отверстия 21 и 24. При этом 10 измерительные приборы 19, находящиеся в контейнере 18, передают на дневную поверхность информацию о забойном давлении, температуре, дебите жидкости и других забойных палов по подвеске 14 (трос-кабелю).

После 10-15 мин притока жидкости из пласта вновь включают привод 25, улавливают (также с помощью известных устройств) момент разобщении

радиальных отверстий 21 и 24 и в ком положении вала 20 останавливают привод 25. Обратный клапан 9 при этом остается открытым. В результате приток пластовой жидкости в полость бурильных труб прекращается, начинается процесс восстановления давления, измерительные приборы 19 выдают на поверхность информацию о

характере этого процесса, а наземные приборы фиксируют кривую восстановления давления (КВД).

Управляя таким образом приводом с поверхности, т.е. включая и выклюренний валы 20 и 22, контейнер 18 с глубинными приборами 19, пробоотборную камеру 15 поднимают на подвеске 14 на поверхность. При этом в нача г