Устройство для воздействия на пласт в скважине Советский патент 1989 года по МПК E21B33/12 E21B43/26 

1

Јь 1

05

Изобретение относится к пакерным устройствам для воздействия на пласт при исследовании скважин в процессе их бурения и испытания. Цель изобретения - повышение надежности работы устройства при циклическом воздействии на пласт в скважине. Устройство снабжено установленными над основным поршнем клапаном с гильзой, концентрично размещенной на штоке и взаимодействующей с корпусом, и дополнительной пружиной с жесткостью меньшей, чем основная пружина, и установленным под основным поршнем дополнительным поршнем с конусными упорами, при этом основной поршень имеет перекрытые сверху клапаном осевые каналы, в которых установлены взаимодействующие с клапаном конусные упоры. Над корпусом установлен накопитель энергии. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к пакерным устройствам для воздействия на пласт при исследовании скважин в процессе их бурения и испытания.

Цель изобретения - повышение надежности работы устройства при циклическом воздействии на пласт в скважине.

о

На фиг.1 показана общая схема работы с устройством в скважине; на фиг.2-5 - устройство соответственно в транспортном и рабочем положениях

и при переводе его из рабочего положения в транспортное.

С устройством в скважине работают следующим образом (фиг.1).

Устройство 1 на кабель-тросе (гибкой связи) 2 спускают в заполненную жидкостью скважину ниже исследуемого пласта 3, затем поднимают и одновременно по кабель-тросу 2 подают на привод (с замком) 4 устройства элек- трическую команду на открытие устройства 1, которое перекрывает (паке-

С&

(,ру(т) гкняжпну (фиг.1) и стремится пиднять столб вышележащей среды скважины. При этом создается избыточное давление над пакером и пониженное под ним. Среда, находящаяся в стенках скважины ниже устройства, устремляется в область пониженного давления под устройством 1 (фиг.1 показано стрелками), в результате создается приток из стенок скважины ниже устройства 1. При определенной нагрузке на кабель-трос 2 происходит распаке- ровка, давление над и под устройством выравнивается. При прохождении устройства 1 через исследуемый пласт 3 операцию открытия устройства многократно повторяют.

Для многократного воздействия в интервале исследуемого пласта 3 операции спуска устройства 1 в данный интервал, открытия и его подъема повторяют или используют гирлянду из нескольких устройств, которую опускают ниже исследуемого интервала, затем поднимают и в моменты прохождения каждого устройства гирлянды через Интервал пласта 3 подают команды к открытию оч редного устройства, проходящего по интервалу пласта. Накопление энергии и производство накопленной энергией работ в скважине осуществляют следующим образом.

На одном или нескольких участках механически в виде петли 5 развязывают кабель-трос 2 и в этот участок помещают накопитель 6 механической энергии. Оп-ускают соединенное с накопителем 6 устройство 1 в скважину, затем поднимают и при подъеме открывают устройство 1 электрической командой с поверхности. Нагрузкой, возникающей на кабелы-тросе 2 в моменты перевода устройства 1 из рабочего положения в транспортное, воздействуют через кабель-трос 2 на накопитель 6 энергии, накапливают энергию в накопителе. Накопленной энергией производят работу в скважине, воздействуют на пласт, возбуждают сейсмические колебания или осуществляют иную работу в скважине.

Устройство содержит (фиг.2) соединенный с кабель-тросом 2 корпус 7 электрически соединенную с кабель- тросом 2 электромагнитную катушку 8 с подпружиненным сердечником 9, размещенную в герметичном отсеке корпуса 7, жестко соединенный с сердечни

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ком 9 конус 10, шарики 11, помещенные в отверстия сепаратора 12, и втулку 13 с проточкой 14 для взаимодействия с шариками 11, силовую сжатую пружину 15, шток 16 с упором 17, основной поршень 18 с каналами 19, дополнительный поршень 20 с конусными упорами 21, цилиндр 22 с радиальными отверстиями 23 и кольцевым буртом 24, клапан 25 с гильзой 26 и подпружиненными шариками 27, установленными между клапаном 25 и поршнем 18 в фигурных пазах клапана 25 (фиг.З), дополнительную пружину 28, установленную между цилиндром 22 и клапаном 25, по упругости меньшую, чем силовая пружина 15, и расширяющийся уплот- нительный элемент 29, установленный на цилиндре 22 и имеющий с ним герметичные места закрепления. Кроме того, корпус 7 и цилиндр 22 имеют герметичное и подвижное сочленение друг с дгугом посредством патрубка 30, а их внутренние полости заполнены жидкостью.

Устройство работает следующим образом.

При спуске в скважину все его элементы занимают положение, показанное на фиг.2. При подъеме пакера из скважины по кабель-тросу 2 подают электрический импульс на электромагнитную катушку 8. Под действием электромагнитных сил сердечник 9 втягивается и выводит конус 10 из контакта с шариками 11. Освобожденная втулка 13 под действием силовой пружины 15 смещается и вталкивает . цилиндрической частью шарики 11 в отверстия сепаратора 12 и стопорит их. Одновременно смещается шток 16 с поршнем 18, который выталкивает жидкость из цилиндра 22 в отверстия 23 и создаваемым давлением раздувает уплотнительный элемент 29, перекрывая им скважину. Вместе с поршнем i 18 смещается и клапан 25, а дополнительный поршень 20 за счет создат ваемой разности давлений между сдвигаемым гюршнем 18 смещается вместе с ним. Устройство занимает положение, показанное на фиг.4. Поскольку подъем кабель-троса 2 не прекращается, связанный с ним корпус 7 нагружает силовую пружину 15 и через нее и шток 16 с поршнем 18, который стремится вытолкнуть жидкость в отверстие цилиндра 22 и расширить уплот

014

нительный элемент 29 до стенок скважины. Сдвигу уплотнительного элемент 29 после пакеровки в скважине препят .ствует вес столба среды и скважине, находящегося над ним. Таким образом, расширение поршнем 18 уплотнительного элемента 29 и препятствие его сдвигу по скважине столбом вышележащей среды резко затормаживают смещение расширенного уплотнительного элемента 29 и связанного с ним цилиндра 22, а также и смещение поршня 18 относительно места пакеровки, при этом корпус 7 нагружает силовую пружину 15 до исходного положения, а на кабель-тросе 2 возникает растягивающая нагрузка, сравнимая с упругостью силовой пружины 15. При достижении проточками 14 шариков 11 последние под действием подпружиненного конуса 10 занимают исходное положение. При дальнейшем смещении корпуса 7 относительно цилиндра 22 корпус входит в контакт с гильзой 26, кото- рэч, смещаясь вместе с корпусом 7, открывает клапан 25 относительно поршня 18. Жидкость, находящаяся в пакерующем элементе 29 под избыточны давлением, через каналы 19 давит на дополнительньй поршень 20, смещает его вниз и перетекает в полость образующуюся между поршнями 18 и 20. Одновременно конусные упоры 21 поршня 20 освобождают подпружиненные шарики 27, которые заходят в зазор между поршнем 18 и клапаном 25. Давление жидкости в уплотнительном элементе 29 падает, при этом сам уплотни- тельный элемент 29 под действием сопротивления вышележащего столба среды скважины стремится вытолкнуть жидкость в отверстия 23 цилиндра 22 и сжаться до исходного положения. Сопротивление сдвижению уплотнительного элемента 29 и связанного с ним цилиндра с поршнем 18 падает с уменьшением размеров в поперечном сечении уплотнительного элемента 29, растягивающая нагрузка на кабель-тросе 2 уменьшается. Силовая пружина 15 через упор 17 сдвигает втулку 13 до

5

106

6

упора проточками 14 в шарики 11, при этом втулка 13 занимает исходное положение и отключает силовую пружину 15. Устройство занимает положение, показанное на фиг.5. Сжатая пружина 28 сдвигает цилиндр 22 к корпусу 7, при этом шарики 27 удерживаются пружиной 28 между клапаном 25 и прршием

18и препятствуют закрыванию клапана 25. Жидкость, находящаяся между поршнями 20 и 18, перетекает по каналам 19 в полость цилиндра 22. При достижении цилиндром 22 корпуса 7 поршень 18 доходит до поршня 20, причем последний доходит до кольцевого бурта 24, при этом конусные упоры 21 выводят шарики 27 из контакта с поршнем 18 и клапаном 25, который под действием пружины 28 закрывает канал

19на поршне 18. Устройство занимает исходное положение, показанное на фиг.2.

Таким образом, при подъеме из скважины и подаче электрического сигнала на его привод устройство, расг. крываясь, занимает рабочее, а затем и транспортное положение, при этом в моменты перевода устройства из рабочего положения в транспортное на кабель-тросе возникает растягивающая нагрузка, которая, воздействуя на последовательно соединенный через кабель-трос накопитель, запасает в нем потенциальную энергию в виде сжатого упругого элемента или веса поднятого столба среды скважины. При освобождении накопленной энергии осуществляется воздействие на пласт, возбуждаются сейсмические колебания или может производиться какая-либо иная работа в скважине. Кроме того, устройство активно влияет на среду скважины и, следовательно, на пласт, увеличивая или вызывая из него приток, при этом упрощается технодогия и технические средства для осуществления воздействия на пласт, увеличивается производительность работ и сокращается время освоения скважины.

Фи.г.1

Ц

Фиг. 2

0

Л-Л-сД:

V

й й sj