Испытатель пластов Советский патент 1992 года по МПК E21B47/10 

(Л

С

Изобретение относится к гидрогеологии. Целью изобретения является повышение произ-сти испытания пластов за счет из поинтервального исследования без подъема испытателя на поверхность. Испытатель пластов содержит пробосборник с впускным клапаном, фильтр, регистрирующий датчик давления, камеру сгорания и газогенератор кислородно-водородной смеси. Дополнительно испытатель пластов содержит газогенератор кислородно-водородной смеси, предохранительный затвор и камеру сгорания, причем пробосборник содержит выпускные клапаны, а полость газогенератора связана с полостью камеры сгорания через предохранительный затвор. В пакере смонтирован электролизер. 1 ил.

Изобретение относится к гидрогеологии и может быть использовано для осуществления гидрогеологических наблюдений и исследований скважин в процессе бурения, а также в ходе их эксплуатации для определения степени кольматации пласта по высоте.

Известен способ исследования гидродинамических параметров пласта и приза- бойной зоны, в котором с помощью испытателя пластов возбуждают импульс давления в одной точке, а регистрация процессов возбуждения пласта производится в смежных точках, удаленных от этой точки на расстояние, которое определяет собой участок исследования. Известный испытатель пластов предусматривает внесение возмущений на одном герметизированном участке пласта с регистрацией реакции пласта в других смежных герметизированных точках в той же скважине.

Однако известный способ представляет сбой конструкцию однократного действия, так как после производства одного им пульса разрежения, его извлекают на поверхность из скважины, чтобы слить жидкость из приемной камеры, а только затем откачивают из нее воздух и опускают в призабойную зону скважины. Кроме того, испытатель пластов непригоден для работ в обсаженных фильтрами скважинах, так как в любом фильтре невозможно гарантировать нахождение герметизированной точки для замера давления на проницаемой поверхности фильтра, а не на глухом участке (например между отверстиями в перфорированной трубе).

Известен также испытатель пластов на трубах с пакерующим элементом, содержащий бурильные трубы, циркуляционный и запорный клапаны, фильтр, заглушку. Испытатель пластов спускают в зону пласта на бурильных трубах, герметизируют зону о

СП

ел ел

о

ста пакером, реле времени открывает впускной клапан. Жидкость проходит через фильтр, отверстие в штоке пакера и поступает в пустые бурильные трубы. Манометры в фильтре записывают давление при откры- тип клапана и заполнении труб жидкостью.

К недостаткам испытателя пластов относится его громоздкость, необходимость использования специального оборудования для обеспечения спуска и подъема испыта- теля пластов, так как здесь необходима буровая вышка. Необходимость свинчивания и развинчивания бурильных штанг требует значительных затрат времени на опробование. Кроме того, испытатель пластов на тру- бах требует перезарядки на поверхности после каждой технологической операции, для чего его демонтируют и производят перезарядку. Это нетехнологично особенно в пластах, содержащих несколько испытуе- мых по высоте водоносных и нефтеносных горизонтов и пропластков.

Цель изобретения - повышение производительности испытания пластов за счет их поинтервального исследования без подъ- ема испытателя на поверхность.

Цель достигается тем, что испытатель пластов, содержащий пробосборник с впускным клапаном, пакеры, фильтр и регистрирующий датчик давления, снабжен газогенератором кислородно-водородной смеси, предохранительным затвором, камерой сгорания, свечей поджига, напорным клапаном, выпускными обратными клапанами, газовой трубкой и трубкой электролизе- ра, причем полости газогенератора и камеры сгорания связаны между собой через предохранительный затвор, обратный клапан и газовую трубку, полость камеры сгорания соединена через напорный клапан с полостью пробосборника, в дне которого установлен впускной клапан, а на боковой поверхности смонтированы выпускные обратные клапаны, фильтр установлен между пакерами, соединенными между собой трубкой электролизера, при этом электролизер и выпускной клапан размещены в ближайшем к пробосборнику пакере.

На чертеже представлена принципиальная схема испытателя пластов.

Испытатель пластов состоит из газогенератора 1, в полости которого установлены электроды 2, погруженные в раствор щелочи (КОН или NaOH), предохранительного затвора 3 с обратными клапанами 4 и 5, газовой трубки 6, которая переходит в камеру 7 сгорания с напорным клапаном 8 в нижней части, пробосборника 9 с регистрирующим датчиком 10, выпускными 11 и впускным клапаном 12, верхнего пакера 13с

резиновой оболочкой 14, электролизером 15, нижнего пакера 16 с резиновой оболочкой 17, выпускным клапаном 18, трубкой 19, фильтра 20, свечи 21 поджига.

Испытатель пластов на кабеле опускают в зону испытуемого пласта. После установки снаряда на забой напряжение от источника постоянного тока подается на электроды электролизера 15, находящегося в полости верхнего пакера 13. Под действием постоянного напряжения из щелочного электролита, находящегося в полости электролизера 15 выделяется газообразная смесь. По мере заполнения пакера 13 газовой смесью давление в нем возрастает. Газовая смесь по трубке 19 распространяется в полость нижнего пакера 16. Под действием избыточного давления в полостях пакеров 13 и 16.их резиновые оболочки 14 и 17 плотно прилегают к внутренней поверхности ствола скважины. Таким образом, производится герметизация исследуемого участка пласта. В верхней части верхнего пакера 13 установлен выпускной клапан 18с электромагнитным приводом для поддержания заданного давления в пакерах 13 и 16 и стравливания газа при установке снаряда на новом интервале или подъеме его на поверхность. После герметизации интервала пласта источник постоянного тока переключается на подачу напряжения на электроды 2 газогенератора кислородно-водородной смеси 1. Под действием постоянного напряжения происходит разложение воды, содержащейся в составе щелочного электролита. Вода разлагается на водород и кислород в соотношении 2:1, которые, накапливаясь в верхней части газогенератора 1, через обратный клапан 4 поступают в полость жидкостного предохранительного затвора 3, где барботируют через слой воды и поступают в трубку 6, а затем в камеру 7 сгорания. После достижения необходимого объема давления газовой смеси в камере 7 источник тока переключают на свечу 21 поджига. Свеча 21 поджига поджигает газовую смесь, которая сгорает с образованием водяного пара. Реакция горения идет по уравнению

2Н2 + 02 2Н2О + 0.

Под действием выделившегося тепла водяной пар расширяется, давление в камере 7 увеличивается. Поддействтием перепада давлений между камерой 7 сгорания и пробосборником9 подпружиненный клапан 8 открывается. Водяной пар попадает через клапан 8 в полость пробосборника 9 и начинает воздействовать на находящиеся здесь жидкость или газ, которые удаляются через выпускные клапаны 11. Выпускные клапаны 11 могут независимо друг от друга подсоединяться к контейнерам для сбора проб (не показаны). Когда вся жидкость из пробос- борника удаляется, пар также частично может выходить в ствол скважины через клапаны 11. Объемы камеры 7 сгорания и пробосборника 9 рассчитываются таким образом, чтобы выходящий из камеры 7 пар полностью вытеснял содержимое пробосборника через клапан 11 в один из контейнеров для сбора проб. По мере расширения водяных паров они охлаждаются и давление в пробосборнике 9 падает ниже гидростатического давления, благодаря чему клапаны 11 закрываются и открывается впускной клапан 12. С этого момента идет рабочий процесс заполнения пробосборника 9 жидкостью из пласта. Причем так как весь пар в пробосборнике 9 конденсируется, последний полностью заполняется пластовой жидкостью, идущей из пласта через сетку 20. Так как камера 7 сгорания снабжена обратным клапаном 8, то при заполнении камеры

9 пластовая жидкость в камеру 7 не попадает. При заполнении пробосборника 9 датчик

10 давления передает информацию об изменении давления. Датчик 10 давления в момент открытия клапана 12 регистрирует резкое снижение давления, а затем его постепенное повышение по мере заполнения пробосборника 9 жидкостью. При окончании заполнения пробосборника 9 жидкостью по команде с поверхности открывают клапан 18 на верхнем пакере 13, вследствие чего давление в полостях верхнего и нижнего пакеров падает до гидростатического. Испытатель пластов опускают, на следующий интервал, не поднимая его на поверхность для перезарядки. Исследование нового интервала осуществляют в той же последовательности, что и предыдущего.

Герметизируют интервал пакерами, набирают новую порцию газовой смеси в камере сгорания, сжигают ее, образующийся водяной пар выталкивает пробу из пробосборника 9 через один из клапанов 11 в контейнер для сбора пробы. Испытатель пластов поднимают и изучают содержимое проб в соответствующих контейнерах. Про- босборникЭ является промежуточным между пластом и контейнером и обладает особенным удобством в скважинах, вскрывающих одновременно несколько продуктивных пластов и пропластков. Процесс работы испытателя пластов легко автоматизируется, Объем пробосборника 9 может быть достаточно большим и составлять несколько десятков кубических дециметров.

Проба в каждом контейнере поднимается на поверхность с сохранением пластового давления в период забора. Испытатель пластов является автономным экологически чистым прибором. Напряжение питания электролизера и газогенератора кислородно-водородной смеси может быть безопасным не более 42 В. Испытатель пластов может быть снабжен несколькими контейнерами для сбора проб, которые позволяют изучать химический состав пластов жидкости в каждом из пропластков.

Формула изобретения Испытатель пластов, содержащий соединенные между собой пробосборник с выпускным клапаном, пакеры, фильтр и регистрирующий датчик давления, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности испытания пластов за счет их поинтервального исследования без

подъема испытателя на поверхность, он снабжен газогенератором кислородно-водородной смеси, предохранительным затвором, камерой сгорания, свечой поджига, напорным клапаном, выпускными обратными клапанами, газовой трубкой и трубкой электролизера, причем полости газогенератора и камеры сгорания связаны между собой через предохранительный затвор, обратный клапан и газовую трубку, полость

камеры сгорания соединена через напорный клапан с полостью пробосборника, в дне которого установлен впускной клапан, а на боковой поверхности смонтированы выпускные обратные клапаны, фильтр установлен между пакерами, соединенными между собой трубкой электролизера, при этом электролизер и выпускной клапан размещены в ближайшем к пробосборнику пакере.