Устройство для исследования скважин и опробывания пластов Советский патент 1980 года по МПК E21B49/02 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ СКВАЖИН И ОПРОБОВАНИЯ ПЛАСТОВ;

Изобретение относится к области геохимических и геофизических методов исследования скважин, а именно к устройствам, спускаемым на каротажном кабеле и предназначенным для проведения оперативных исследований скважин методом испь/тания пластов, связанных с решением ряда геологических задач путем определения насыщенности и характеристики пластов и их флюидов. Известны приборы для исследования скважин и опробования пластов, спуск еЩле в скЁажину на каротажном кабеле. Щ. Такие устройства имеют электромеханически привод, пробосборник, герметизирующие элементьт, изолирующие объект исследования, клапаны. Наличие пространства в герметизирующих элементах, заполняемого буровым раствором, а также отсутст вие возможности удаления его и смеси пластового флюида с фильтратом бурового раствора из зоны опробования искажают результаты исследований. Кроме того, атмосферное давление в камере пробосборни,ка при со9бщениипоследнего с объектом исследования создает явление резкой депрессии, что приводит к разрушению герметизирующих элементов, тампоналшого кольца, стенки скважины. В результате происходит загрязнение пробы пластовых флюидов, что затрудняет определение характеристик жидкости и газа, отобранных из пласта. К тому же глухой пробосборник, имеющий одно отверстие входа, делает гфоцесс кратковременным п ограничивает глубинность дренирования опробуемого пласта. Все это снижает эффективность применения таких приборов и не позволяет проводить более качественные исследования. Известно также устройство, обеспечивающее улучшение качества отбираемой про бы 2. Однако конструкция данного прибора сложна, а секторный герметизирующий эле мент затрудняет ориентацию устройства на объект, что приводит к больщим трудозатратам, при его эксплуатации. 373 Наибрлее близким к изобретению явлэется устройство для исследования скважин и опробования пластов, содержащее Корпус насос с камерой и клапанами и с электромеханическим приводом, гидравлические пакеры с нагнетательным каналом, канал в корпусе для отбора проб, вг одящий в пространство между пакерами, пробоотбор- ную камеру с входным отверстием, пере крытым входным затвором в виде дифференциального поршня с клапаном, и ктеру, сообщающуюся со скваж1шой Щ 7 Однако в этом устройстве насос не имеет связи с исследуемым объектом при его герметизации относительно ствола скважины, что исключает возможность уда ления бурового раствора, заключенного в межпакерном пространртве, и смеси пласт вого флюида с фильтратом бурового раст-. вора из зоны исследования, а наличие гл хого пробосбориика приводит к последс-пвиям, указанным выше. Целью изобретения является устранение явления резкой депрессии, улучшение качества отбираемой пробы ,пластов.9й жидкое ти и увеличение глубины дренирования пласта. Это достигается тем, что пробоотборная камера имеет вь кодное отверстие, п&рекрытое выходным затвором с индивиду- альным приводом, а подпрршневая полость В1ходного затвора сообцена с пробоотборной камерой, причем входное отверстие соединено каналом с камерой насоса, в которой установлен дополнительный нагнетате л ыаый, клапан, а выходное отверстие соединено с камерой, сообщающейся со скважиной, и с нагнетательйым каналом п керов. Затворы могут быть выполнены со сквозными осевыми каналами, сообщающимися с каналом для отбора проб и камерой насоса. . Выравнивание давления в пробоотборника с давлением в скважине до изоляции объекта 1ясследования от ствола, скважины. .и сообщение межпакерного пространства со скважиной через камеру насоса и проточный пробоотборник позволяет устранить явление рез:8;ой депрессии, произвести от качку бурового раствора, заключенного в межпакерном пространству, и смеси пластового флюида и бурового pacTisopa нз пла та, йслэдствие чего улучшается качество отбираемых проб н увеличивается глубина дренирования пласте, На чертеже показано предлагаемое ус-р ройство, разрез.. 9 Устройство содержит электродвигатель 1, редуктор 2, йасос 3 с камерой 4 и Клапанами 5,6 и 7, гйдрайлические паке- ры 8, проточньгй пробоотборник 9, имеюий отверстия входа и выхода, внутри которого расположены подпружиненный затвор 10 и затвор 11 с приводом 12, камеру 13, сообщающуюся со скважиной и поочередно с полостями пакеров 8 и пробоотборника 9. Камера 4 насоса 3 соединена аналами 14, 15и 16 с межпакерным пространством через клапан 6, а с полостью проточного пробоотборника 9 - каналами 17 и 18 через клапан 5 н затвор 10. Полость пакеров 8. собирается с камерой 4 каналами 19 и 2О через клапан 7, а со скважиной - через камеру 13. Контроль за работой устройства осуществляется да-рчиком давления 21.. Устройство работает следующим образом., В исходном положении полость пробоотборника 9 сверху загерметизирована затвором 10, а снизу - затвором 11. Полость гидравлических пакеров 8 соединена через камеру 13 со скважиной. При спуоке устройства в скважину и.уве личенйи ги;;ростатического давления затвор 10 постоянно открывает отверстие входа пробоотборника 9, в результате чего давление в его полости увеличивается. После установки устройства на объект включается привод 12 затвора 11. Выходное отверстие пробоотборника 9 при движении затвора 11 вниз открывается. Полость пробоотборника 9 соойдается со скважиной.Пр0 этом отверстие камеры 13, ооединякяцее- ся с полостью пакеров 8, герметично закрывается этим же затвором. Включается насос 3, поршень которого совершает возвратно-поступатвльное движение. Жидкость, находящаяся в скважине, по каналам 16, 15 и 14 через клапан б поступает в камеру 4 насоса 3. При возвратном движении поршня насоса 3 происходит нагнетание Жидкости в гидравлические пакеры 8 через клапан 7 и каналы 19 и 20. Затвор 10 удерживается пружиной в исходном положении, герметично закрывая тем самым отверстие входа, соединеннбёс каналом 18, что исключает возможность j движения жидкости по этому каналу. При дальней-шем нарастании давления в полости пакеров 8, действующего и на порщень затвора 10, пружина сжимается. Загвар 10, перемещаясь вниз, открывает канал 18. Камера 4 насоса 3 соединяется каналами 17 и 18 через полость пробоотборн ка 9 и камеру 13 соскважиной. Так как давление в полости гидравлических пакеров 8 выше давления в скважине, а соответственно и в камере 4, обратный кла пан 7 герметично запирает полость паке- ров 8, а затвор 10 остается в нижнем положении, что дает возможность свободного сообщения камеры 4 насоса 3 со скважиной. Пакеры 8 герметично изолируют объект исследования от ствола скважи вы, При дальнейшей работе насоса 3 происходит всасывание жидкости из межпакерного пространства, а соответственно JH из пласта через каналы 16, 15, 14 и клапан б, а отвод ее производится уже в скважину через клапан 5 rto каналу 18 через полость пробоотборника 9 и камеру 13. Осуществляется процесс откачки жидкости из пласта. Одновременно проиэводится измерение гидродинамических параметров датчиком давления 21 и дается характеристика состава жидкости, которая контролируется, например, резистивимет ром (на чертеже не показан). По окончаНИИ откачки жидкости из пласта насос 3 выключается. Включается привод 12 затвора 11. Открывается отверстие камеры 13, соединяющееся с полостями паке- ров 8. Полости пакеров 8 соединяются со скважиной и давление в них выравнивается до гидростатического. При этом отверстие выхода пробоотборника 9 герметично закрывается затвором 11. Элаотичные пакеры 8 сжимаются. Так как дав ления, действующие сверху и снизу на затвор 10, уравновешены, то под действием жесткости сжатой пружины затвор Ю во вращается в Исходное положение, герметично закрывая входное отверстие пробо-. отборника 9. Устройство возвращается на поверхность с загерметизированной 1фобой. Предлагаемое устройство позволяет ис- ключить явление резкой депрессии, а следовательно, и ее влияние на процесс исследования вследствие вьфавнивания давле ния в полости пробоотборника с давлением в скважине, а также осуществить отбор проб пластовых флюидов после предварв тельного удаления бурового раствора и смеси его фильтрата с пластовым флюидом Из зоны исследования и увеличить глубину дренирования пласта. Это повышает качвст во проводимых исследований и расширяет возможноста применения устройства, повьщ1ая его эффективность. Формула изобретения 1.Устройство для исследования скважин и опробования пластов, содержащее , насос с камерой и клапанами и с электромеханическим приводом, гидравличес1 ие пакеры с нагнетательным каналом, канал в корпусе для отбора проб, выходящий в пространство между пакерами, пробоотборную камеру с входным отверстием, перекрытым входным затвором в виде дифференциального поришя с клапаном, и камеру, сообщающуюся со скважиной, о т личающееся тем, что, с целью устранения явления резкой депрессии,улучшения качества отбираемой, пробы пластовой жидкости и увеличения глубины дрешфования пласта, пробоотборная камера имеет выходное отверстие, перекрытое выходным затвором с индивидуальным приводом,а подпоршневая полость ахориогр затвора соойцена с пробоотборной камерой, причем входное отверстие соединено кат-. налом с камерой насоса, .в.которой установлен дополнительный нагнетательный клапан, а выходное отверстие соединено сз камерой, соойдающейся со скважиной, и с нагнетателы1ым каналом пакеров, 2.Устройство по п, 1, о т л и ч а - ю щ е е с я тем, что затворы выполнены со сквозными осевыми каналами, сообщающимися с каналом для отбора rijpp6 и камерой насоса. Истошики информации, принятые во внимание при экспертизе 1,Патент США № 3577781, л. 73-.152, опублик. 1971.. 2,Авторское свидетельство СССР N 149370, кл. Е 21 В 49/02, 1960, 3,Авторское свидетельство СССР № 541977, кл. Е 21 В 49/02, 1974 (прототип)