Устройство для исследования пластов Советский патент 1989 года по МПК E21B49/00 

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к исследованию геологического строения пластов, конкретно к технике, применяемой для исследования пластов гидродинамическими методами.

Цель изобретения - расщирение функциональных возможностей устройства за счет определения гидродинамических параметров пласта в вертикальном направлении.

На фиг. 1 представлено устройство, находящееся в стволе скважины в запа- керованном состоянии, общий вид; на фиг. 2 - конструкция запорного клапана с размещенным в нем дифманометром; на фиг. 3 - диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство включает якорь 1, пакеры 2 селективного разобщения, герметизирующие кольцевые зоны 3, надпакерный запорный клапан 4 с уравнительным клапаном 5, межпакерные запорные клапаны 6 (фиг. 1) Оборудование опускается на бурильных трубах 7. Межпакерный запорный клапан выполнен в виде, отдельного узла, имеющего резьбы 8 и 9 (фиг. 2) для соединения его с бурильными трубами 7 и па- керами 2. Сверху и снизу от смежных кольцевых камер подведены каналы 10 и 11, которые перекрываются запорным щтоком 12 при его осевом движении. Шток 12 перемещается в цилиндре 13 и в нижней части, образует камеру 14 атмосферного давления, заполненную воздухом. В верхней части шток 12 соединен с поршнем 15, размещенным во втором цилиндре 16. Пос- ледний снизу сообщается со скважинной средой через отверстие 17, а сверху - с верхней кольцевой зоной 3 через градуированное гидросопротивление 18 и фильтр 19. В данном устройстве размещен также дифманометр 20, входы которого, через каналы 10 и 11 подключаются к смежным кольцевым камерам.

Устройство работает следующим образом.

Устройство опускается в скважину и с помощью якоря 1 устанавливается в интервале исследования. При этом пакеры 2 сжатия образуют ряд загерметизированных кольцевых зон.

Работа устройства поясняется на фиг. 3, где на диаграммах I и III показано 5 положение надпакерного и межпакерного клапанов соответственно: 3-закрыто, О - открыто; на диаграмме II - зависимость давления в верхней кольцевой зоне во времени; на диаграмме IV - перепад давQ ления между верхней и смежной с ней кольцевой зоной; на диаграмме V - давление в смежной кольцевой зоне ( граммы представлены в едином масштабе времени и по порядку расположения соответствуют элементам на фиг. 1).

5 В начальный период (до to) надпакерный клапан находится в закрытом положении, межпакерный клапан открыт, при этом надпакерные манометры регистрируют гидростатическое давление столба жидкости

Q в скважине. В момент времени to с помощью бурильных труб открывается надпакерный клапан, давление во всех кольцевых зонах изменяется до гидростатического давления столба жидкости, залитой в бурильные трубы, и возникает приток

5 жидкости из кольцевых зон в бурильные трубы. Запорный межпакерный клапан до момента to находится в открытом положении под действием силы, действующей сверху на щток 12 (фиг. 2) от скважин- ного давления. В момент to на верхний

0 поршень начинает действовать сила, направленная вверх, обусловленная разностью давлений в скважине и в верхней кольцевой зоне. Под давлением этой силы поршень перемещается. Скорость перемещения ограничивается перетоком жидкости через гра5 дуированное гидросопротивление 18, поэтому перекрытие каналов происходит с задерж - кой времени .

Это время заранее известно, поскольку 0 определяющие его величины: вязкость жидкости, перепад давления, величина гидросопротивления, известны. Кроме того, оно заранее задается подбором соответствующего гидросопротивления. Одновременно закрываются последующие межпакерные запорные клапаны, и все кольцевые зоны, кроме верхней, оказываются загерметизированными. Затем в момент времени t2 осуществляется герметизация верхней кольцевой зоны путем закрытия надпакерного клапана. Далее до времени 1з производится выравнивание давлений в кольцевых зонах до пластовых с регистрацией кривой восстановления давления (КВД). В момент времени 1з вновь открывается надпакерный клапан, и в верхней кольцевой зоне создается гидродинамическое возмущение до момента времени ts.

В последующих кольцевых зонах при наличии гидродинамической связи с верхней зоной возмущение улавливается в виде снижения пластового давления. Момент снижения давления происходит с задержкой времени At t4-ts. Величина этого времени, вид кривой снижения давления, степень снижения давления являются данными, несущими информацию о вертикальной проницаемости и пьезопроводности пласта. При закрытии верхнего клапана в момент времени ts происходит повторный скачок давления, который также поступает с задержкой времени At t6-ts. Времена At t6-ts и At t4--t3 определяются по диаграмме дифманометра, где на одном бланке регистрируются моменты времени создания импульса давления (точки А, С на фиг. 3) и его поступления (точки В, Д). Снятие инструмента производится открытием уравнительного клапана 5 (фиг. 1) и снятием нагрузки с пакеров 2. При этом поршни 15 (фиг. 2) последовательно во всех запорных клапанах возвращаются в исходное положение и происходит выравнивание давлений во всех кольцевых зонах со скважинным. Возврат поршней 15 в исходное положение осуществляется под действием перепада гидростатического давления и давления в камере 14 атмосферного давления. Компоновка снимается со стенок скважины и перемещается на следующий интервал исследований или извлекается на поверхность.

Для определения дебита при создании гидродинамического возмущения необходимого регистрировать объем пластовой жидкости, поступившей в бурильные трубы, например, уровнемером на кабеле. )

По данным исследований в первую очередь производится качественная оценка - наличие гидродинамической связи между отдельными точками пласта или

5 между различными пластами, выявляются непроницаемые интервалы.

Затем по результатам измерений - давлений, перепадов давлений в масштабе времени, объемов пластовых жидкостей по

Q аналогии с горизонтальным гидропрослушиванием рассчитывается Кв/|а - подвижность жидкости (отношение проницаемости KB к вязкости |х) и пьезопроводность (эСв) в вертикальном направлении. Привлекая для дальнейших расчетов результаты испытания

5 объектов в радиальном направлении: гидро- проводность (Кряь;Ьэф/|.1), пьезопроводность (эвр ), величину эффективной мощности пласта (Ьэф), по данным геофизических исследований определяется анизотропность плас- та по проницаемости Кр/Кв и по пьезопроводности Эбр/ЗЕв.

Формула изобретения

Устройство для исследования пластов,

5 включающее установленные на бурильных трубах пару пакеров селективного разобщения с якорем, многоцикловой запорно- поворотнын клапан с уравнительным клапаном и дифманометр, отличающееся тем, что. с целью расширения функциональных воз0 можностей устройства за счет определения гидродинамических параметров пласта в вертикальном направлении, оно снабжено дополнительными парами пакеров селективного разобщения, образующими кольцевые зоны герметизации, и раз.мещенными между

5 парами пакеров запорными клапанами , каждый из которых содержит два цилиндра с запорным штоком в одном из них, установл,енным с возможностью перекрытия канала, сообщающего смежные

0 кольцевые зоны при осевом перемещении, снизу шток с цилиндром - камеру атмосферного давления, а второй цилиндр имеет идросопротивление и поршень, связанный с запорным штоком, причем под- поршневое пространство второго цилиндра

5 сообщено со скважинной средой, а над- поршневое через гндросопротивление - с верхней кольцевой зоной, при этом диф- манометры и запорные клапаны соединены со смежными кольцевыми зонами герметизации.

+АР

М

t2,t5tGi