Устройство для гидродинамических исследований пластов Советский патент 1991 года по МПК E21B47/10 

1

(21)4731223/03 (22) 08.06.89 (46)15.09.91. Бюл. Мг34

(71)Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт геофизических исследований геологоразведочных скважин

(72)В.И. Демидко и Р.Х Махмутов (53) 622.241 (088.8)

(56) Авторское свидетельство СССР № 1439227, кл. Е 21 В 49/00, 1987.

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПЛАСТОВ (57) Изобретение относится к геофизическим исследованиям скважин. Цель - повышение достоверности исследований. Для этого в камере 11 установлен емкостный уровнемер 12 и дополнительный выходной клапан 7. Устройство имеет пробоприемник 15, в котором установлен разделительный поршень 16. Камера 11 расположена между пробоприемником 15 и пробосборником 13.

СО

с

Шиг.1

Объем камеры 11 равен обьему пробопри- емника 15. Устройство также имеет подвижный цилиндрический шток 4, выполненный с дополнительным каналом 10, между которым и основным каналом 9 установлен дополнительный выход клапан 7. Наличие камеры 11 и размещение в ней уровнемера

Изобретение относится к геофизическим исследованиям скважин, а именно к гидродинамическим исследованиям и опробованию пластов приборами на кабеле.

Целью изобретения является повышение достоверности исследований.

На фиг.1 изображено предлагаемое устройство перед приемом пластового флюида; на фиг.2 - положение устройства в момент приема пластового флюида; на фиг.З - положение устройства после сообщения пробоприемника и измерительной камеры; на фиг.4 - положение устройства при перемещении флюида из измерительной камеры в пробосборник; на фиг.5 - диаграмма изменения давления в процессе исследования участка пласта.

Устройство для гидродинамических исследований пластов содержит герметизирующий башмак 1 с отверстием 2 для стока, прижимную систему 3. подвижный цилиндрический шток 4 с входным 5, выходным 6 и дополнительным 7 выходными клапанами, которые могут быть выполнены в виде резиновых уплотнительных колец, посаженных в заглубления (канавки) по окружности цилиндрического штока 4 или выполнены из твердосплавных притертых частей поверхности корпуса 8 устройства и штока 4. Внут- ри штока 4 выполнен канал 9 и дополнительный канал 10 для перемещения пластового флюида в устройстве. Камера 11 предназначена для определения количества газа в пробе флюида, в ее полости по всей ее высоте установлен емкостный уровнемер 12 для определения состава жидкой части флюида. Устройство также имеет пробосборник 13, датчик 14 давления, пробопри- емник 15 с разделительным поршнем 16, узел телескопических поршней 17-19, необходимых для создания различных депрессий на пласт, и гильзу 20, по которой перемещается поршень 16 с пробкой 21.

Камера 11 размещена между пробопри- емником 15 и пробосборником 13, причем пробоприемник расположен выше пробос- борника, что необходимо для перемещения жидкой фазы флюида из камеры 11 в про12 дает возможность определения состава пробы флюида в каждой точке исследования пласта, что повысит достоверность определения эффективной, абсолютной и фазовой проницаемости, фильтрационных характеристик и насыщенности пласта, сократит время исследования скважины. 5 ил.

босборник 13 после окончания процесса измерений данного участка полости. Объем камеры 11 выбирается исходя из условия выполнения двух требований. С одной стороны, при увеличении объема камеры 11 уменьшается точность определения количества газа (при малом его содержании) в пробе флюида, с другой стороны, если объем камеры 11 будет меньше объема пробоприемника 15, то часть жидкости при сообщении между собой камеры 11 и пробоприемника 15 будет оставаться в про- боприемнике, и состав жидкости по показаниям емкостного уровнемера 12 будет

определяться неверно. Поэтому объем камеры 11 выбран равным объему пробоприемника.

Дополнительный выходной клапан 7 установлен между основным 9 и дополнительным 10 каналами. Основной канал 9 предназначен для сообщения с отверстием 2 стока башмака, пробоприемником и измерительной камерой 11.

Устройство работает следующим образом.

Устройство опускается в скважину в положении, показанном на фиг. 1. После достижения интервала исследования устройство (фиг.2) прижимается герметизирующим

башмаком 1 и прижимной системой 3 к стенке скважины, шток 4 с клапанами 5-7 перемещается -вверх, выходной клапан 6 разобщает полости измерительной камеры 11 и пробоприемника 15, при этом полость

пробоприемника 15 посредством канала 9 сообщается с отверстием 2 стока башмака. При достижении поршнем 16 верхнего упора пробоприемника 15 и восстановления в нем пластового давления шток 4 перемещают вниз, входной клапан 5 разобщает полость пробоприемника 15 с отверстием 2 стока башмака, выходной клапан 7 разобщает полости камеры 11 и про- босборника 13, а выходной клапан 6

сообщает полости камеры 11 и пробоприемника 13 (фиг.З).

После выравнивания давлений в камере 11 и пробоприемнике 15 и регистрации qoказаний датчиков 14 давления и емкостного уровнемера 12 производят дальнейшее перемещение штока 4 вниз, при этом выходной клапан 7 разобщает полости камеры 11 и пробосборника13, выходной клапан 6 при этом остается открытым (фиг.4) и отобранный флюид по каналам 9 и 10 перемещается из пробоприемника 15 и камеры 11 в про- босборник13.

Далее шток 4 перемещают в крайнее нижнее положение, регистрируют давление при сообщении всех камер и устройство возвращается в исходное состояние.

Весь процесс изменения давления регистрируется датчиком 14 давления на диаг- рамме (фиг.5). Изменение давления в промежутках времени , , t/j-ts характеризует заполнение флюидом соответствующих нормированных объемов V0, Vi, V2, Va, заданных длиной хода телескопиче- ского поршня. Стабилизации пластового давления РПл соответствует участок времени .

Момент сообщения пробоприемника с измерительной камерой отмечается паде- нием пластового давления до значения Рс, после чего за счет перемещения поршней пробоприемника под действием скважин- ного давления, в зависимости от соотношения объемов газообразной и жидкой фазы отобранной пробы, давление возрастает до величины Риэм. Конечный участок диаграммы характеризует давление Рк в измерительной камере после перемещения флюида в пробосборник.

Если взять объем измерительной камеры равным объему пробоприемника, то объем газа, поступившего в процессе отбора пробы в пробоприемник, при давлении, равном РПЛ, можно определить по известной формуле:

Vr

ДУ Р

РПЛ - PI/

изм

где АV - объем пробоприемника под разделительным поршнем, образовавшийся вследствие расширения газа при сообщении пробоприемника и измерительной камеры (фиг.З).

Положение поршня, а следовательно, и объем А V определяется по диаграмме давления (фиг.5). Для этого линию стабилизации Риэм продолжают до пересечения с кривой восстановления давления и опреде- ляют соответствующие нормированные объемы.

П р и м е р. На фиг,5 линия Ризм пересекает кривую восстановления давления на

участке Pi-P2. Тогда объем под раздели тельным поршнем будет

AV-Vo + Vi,

(2)

5

10

5 0

5 0 5

0

5

0

5

где V0 - начальный объем пробоприемника и канала 9 при закрытом положении выходного клапана 5 (фиг.2);

/1 - нормированный объем пробоприемника, образовавшийся вследствие расширения газа и перемещения разделительного 16 и телескопического 17 поршней вверх (фиг.З).

При этом объем, находившийся в про- боприемнике жидкости 0/ж), будет

V Vnc - Vr,

где Vnc - объем пробоприемника.

Зная объем, а следовательно, и уровень переместившейся из пробоприемника в камеру жидкости по известной формуле для емкостного уровнемера или по калибровочным кривым, получаемым при заполнении измерительной камеры водой, нефтью или их смесью, можно определить состав жидкой фазы пробы.

Объем камеры выбран равным объему пробоприемника для того, чтобы вся жидкость отобранной пробы смогла переместиться из пробоприемника в измерительную камеру, в противном случае устройство работать не будет, так как жидкость практически не сжимаема.

С другой стороны при увеличении объема измерительной камеры снижается точность определения малого количества газа в пробе. Исходя из данных условий объем измерительной камеры выбран равным объему пробоприемника.

Наличие камеры и размещение в ней емкостного уровнемера дает возможность определения состава пробы флюида в каждой точке исследования пласта, что повысит достоверность определения эффективной, абсолютной и фазовой проницаемости, фильтрационных характеристик и насыщенности пласта, сократит время исследования скважины, объем работ по лабораторному исследованию керна и повысит надежность и оперативность прогнозной оценки продуктивности пласта и его эксплуатационных характеристик.

Формула изобретения

Устройство для гидродинамических исследований пластов, включающее корпус, установленные на нем прижимную систему и герметизирующий башмак с отверстием стока, установленные в корпусе пробоприемник с узлом телескопических поршней, разделительный поршень, шток с входным и выходным клапанами и каналом для сообщения с пробоприемником и отверстием стока башмака, камеру и датчик давления, отличающееся тем, что, с целью 1 повышения достоверности исследований, оно снабжено установленным в камере емкостным уровнемером и дополнительным

Фиг. 2

выходным клапаном, причем разделительный поршень установлен в пробопри- емнике, камера расположена между пробоприемником и пробосборником, объем камеры равен объему пробоприемника, а шток выполнен с дополнительным каналом, между которым и основным каналом установлен дополнительный выходной клапан.

фиг.З

фиг.Ь

f