Устройство для исследования пластов горючих ископаемых Советский патент 1980 года по МПК E21B49/08 

1

Изобретение относится к области горного дела и предназначено для исследования газофлюидонасыщенности горных пород.

Известны устройства для исследова- НИН пластов методом количественного изучения газофлюидонасыщенности пласта по забойным герметизированным пробам шлама горных пород, заключающего-.. ся в газоаналитической обработке пробы после подъема на дневную поверхность и замера давления посредством транспортируемого на колонне бурильных труб устройства, включающего корпус, к которому присоединены шла- 15 моприемный контейнер и породоразрушаиощее долото 1 .

Недостатком известного устройства является невозможность устранения 20 отрицательного фактора воздействия фильтрата бурового раствора (инфильтрации) на разбуриваемые горные породы, приводящего к потере и искажению пластовой информации, характеризую- 25 щей исследуемый объект.

Указанный недостаток частично устранен в устройстве, где отбор пробы производится после бурения в момент истечения пластового флюида. 30

Известно устройство, содержащее колонну бурильных труб с гидравлическим каналом, пробоприемный контейнер, пакер с корпусом и нажимным приспособлением, буровой снаряд с породоразрушающим долотом и механизм для создания 1епрессии в подпакерной зоне с управляемым затвором 21 .

Однако в силу того, что в момент отбора пробы нет обнажения новой поверхности пласта, а п{ оникновение :фильтрата в пласт весьма значительно, отбираемая известным устройством проба также подвержена воздействию промывочной жидкости. Кроме того, это техническое решение не позволяет отбирать одновременно и пробу породы.

Целью изобретения является повышение достоверности исследования за счет исключения воздействия инфильтрации на информативность проб горных пород.

Для достижения этой цели оно снабжено забойным механизмом подачи долота, выполненным в виде секции утяжеленных труб, связанной с бурильными трубами подвижным шлицевым соединением а с корпусом пакера - опорной пятой с возможностью вращения.

Достижению цели способствует таке и то, что устройство снабжено

огружным насосом, имеющим привод т колонны бурильных труб.Кроме то-. го, затвор выполнен в виде втулки, становленной с возможностью смещения в корпусе пакера на резьбе, перекрывающей отверстия в корпусе пакера и связанной подвижным шлицевым соеинением с бурильными .трубами .

На фиг. 1 изображено устройство, .« общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - разрез В-В на фиг. 1.

Устройство в сборе содержит шламовую трубу 1, распределительный диф- 5 фузор 2, промежуточный вал 3, узел привода герметизирующего клапана в виде поршня 4, гильзы 5 и штока-толкателя 6, наружную трубу 7 с фильтром 8, образующую буровой снаряд, 20 а также пробоприемный контейнер в виде корпуса 9, заглушки 10, верхней крышки 11, внутри которой смонтированы клапан 12, пружина 13 и шток-опора 14.. .25

Забойный механизм подачи имеет секцию утяжеленных труб (УБТ) 15, которая через трубу 16 связана с подвижным -соединением, состоящим из 2Q шлицевого патрубка 17, ишицевой муфты 18 и переводника 19.

Опорная пята, включающая корпус 20, крышку 21, вал 22, сальниковую прокладку 23 и подшипники 24, 25, с обеспечивает свободу вращения. Для создания призабойной циркуляции в устройстве имеется погружной насос, включающий клапанный блок, состоящий из переводника 26, всасывающего 27 и нагнетательного 28 клапанов, 0 корпус 29 с встроенными в него рабочими пальцами 30, упорное кольцо 31, поршневой кулачок 32, на внешней стороне которого имеется паз, выполненный в виде синусоиды, полую 45 штангу 33 с.двумя продольными пазами и закрытую сверху пробкой 34, а также рабочие пальцы 35, посредством которых Связаны детали 32 и 33.

Пакер устройства закреплен на кор- JQ пусе 36, в продольных пазах которого на осях 37 укреплены распорные плашки-держатели 38. Нажимной пакера содержит патрубок 39 с установленной в его средней части ,, маслозаполненной резино-тканиевой манжетной 40, опорное кольцо пакера 41, шлицевую муфту 42, сочлененную шлицами с перекрывающей стулкой 43, центральную бурильную трубу 44, шлицевой хвостовик 45, сочлененный шли- 60 цами со шлицевым патрубком 46, переходник 47 на колонну бурильных - труб, направляющую трубу 48 и упорный подшипник 49, посредством которого разобщается неподвижный при буре- 65

НИИ узел пакерной системы от вращающейся трубы 44.

Устройство работает следующим образом.

Перед спуском устройства в скважину необходимо заполнить герметичный контейнер и полость труб до пробки 34 нейтральным солевым раствором

Устройство спускают в скважину на незаполненной буровым раствором колонне бурильных труб и устанавливают на забой. При этом происходит перемещение шлицевой муфты 1В до упора в нижний торец переходника 19. Возможность проникновения промывочной жидкости внутрь колонны бурильных труб при спуске устройства устранена за счет пробки 34, установленной в верхней части полой штанги 33.

После установки инструмента ца забой скважины производят изоляцию призабойной зоны ствола. Для зтого нагрузку с колонны бурильных труб передают на резино-тканиевую манжету 40 через переходник 47 и шлицевой патрубок 46 на верхнее упорное кольцо пакера 41 и одновременно на подшипник 49 и нажимной патрубок 39. При перемещении вниз патрубка 39 за счет усилия, передаваемого через торцы его кoл цeвoй выточки на выступы плашек-держателей 38, происходит поворот их вокруг осей 37 и внедрение .в стенки скважины, чем достигают фиксации статического положения устройства в скважине, а упорные выступы в корпусе 36 через плашки-держатели 38 воспринимают осё.вую нагрузку, передаваемую посредством колонны бурильных труб.

По окончании операций пакеровки призабойной зоны ствола скважины соединяют Подпакерную зону с атмосферой. Для этого вращают колонну бурильных труб, а вместе с ней и шлицевую муфту 42, связанную с перекрывающей втулкой 43, подавая ее вниз по резьбе, в результате чего происходит открытие отверстий в нижней части корпуса36 пакера. Вывернутая из корпуса 36 втулка 43 садится на упорное койьцо 31.

Таким образом, через открытые отверстия в корпусе 36 пакера призабойная зона скг.ины сообщается с не- заполненной оуровым раствором полостью колонны бурильных труб. В результате этого в призабойной зоне происходит снижения давления до величины, соответствующей пластовому, и дополнительное уплотнение пакера, а попавший в пласт фильтрат промывочно жидкости вытесняется вверх и замещается пластовой газофлюидной сме.сью.

После установления пластового давления производят вскрытие и разбуриванйе исследуемого коллектора (продуктивного горизонта).

Осевую нагрузку создают весом УБТ Момент вращения передают с бурильной колонны через переводник 47, шлицевой патрубок 46, шлицевой хвостовик 45, центральную трубу 44 и полую штангу 33, соединенные между собой муфтой 42, далее через деталь 22, шлицевое соединение и УБТ на промежуточный вал 3, распределительный диффузор 2 и наружную- трубу 7, т.е. на породоразрушающее долото.

Одновременно штанга 33 при своем вращении передает момент вращения через пальцы 35 поршневому кулачку 32. Так как корпус 29 насоса неподвижен (удерживается от вращения и осевого перемещения плашками-держателями 38), то встроенные в него рабочие пальцы 30 обеспечивают перемещение по синусоидальному пазу поршневого кулачка 32 и заставляют его совершать возвратно-поступательное движение вдоль полой штанги 33. При движении поршневого кулачка 32 вверх происходит всасывание пластовой -.жидкости через клапан 27 и запонение цилиндра насоса, а при ходе вниз - через клапан 28 - нагнетание промывочной жидкости (пластовой жидкости) во внутреннюю полость УБТ. При этом промывочная жидкость через радиальные отверстия в полой штанге 33 поступает в осевой канал, образуемый деталями 22, 19, 17, 18, 16, 15 и 3, воздействует на поршень 4, перемещает его вниз до упора вместе с клапаном 12 и одновременно открывает промывочное окно в гильзе 5. Далее поток поступает по кольцевому зазору между наружной трубой 7 и корпусом 9 на забой скважины.

Образующийся при бурении шлам выносится с забоя восходящим потоком флюкда, захватывается шламовой трубо 1, проходит через распределительный диффузор 2, отверстие в верхней крышке 11 и оседает в шламоприемном контейнере.

После проходки установленного рейса прекращают вращение бурильной колонны, а следовательно,и подачу про вJвoчнoй жидкости на забой скважины. При этом на поршень 4 и клапан 12 перестает воздействовать перепад давления, вследствие чего пружина 13 возвращает последний в крайнее верхнее положение и герметизирует . шламовую пробу, отобранную в пластовых условиях.

Затем осуществляют разгрузку и ос,вобождение пакера. Для этой цели производят закачку буровыми насосами промывочной-жидкости на забой скважины. При этом раствор поступает через отверстия в шлице вой муфте 42 и корпусе 36 под пакер, в результате уего ПРОИСХОДИТ уравновешивание гидростатического давления,воздействующего на пакер сверху и снизу. После

- этого производят подъем колонны бурильных труб и извлечение бурильного инструмента с устройством на поверхность .

По мере подъема устройства буровой раствор изливается из бурильной колонны в скважину через радиальные отверстия в деталях 42 и 36,выполняющих роль сливного устройства.

0

На поверхности шламоприемную камеру (контейнер) с герметично закрытой пробой отсоединяют от устройства, замеряют величину пластового

давления в контейнере, после чего

5

пробу направляют на лабораторную обработку..

Применение изобретения исключает воздействие инфильтрации на информативность шламовых проб по газофлюидному, бактериальному и другим фак0торам, что позволяет установить истинную (природную) газофлюидонасыщенность коллектора и подсчитать запасы газа и нефти прямым объемным методом.

5

Формула изобретения

1.Устройство для исслёдОвания пластов горючих ископаемых,, содержащее колонну бурильных труб с гидравлическим каналом, пробоприемный

0 контейнер, пакер с корпусом и нажимным приспособлением, буровой снаряд с породоразрушающим долотом и механизм для создания депрессий

в подпакерной зоне С управляемым.зат5вором, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности исследований за счет исключения воздействия инфильтрации на информативность проб горных пород, оно

0 снабжено забойным механизмом подачи долота, выполненным в виде секции утяжеленных труб, св.язанной с бурильными трубами подвижным шлицевым соединением, а с корпусом пакера опорной пятой с возможностью вращения,

5

2.Устройство по п. 1,отли-чающееся тем, что, с целью

создания призабойной циркуляции флюида, оно снабжено погружным насосом, имеющим привод от колонны бурильных,

0 труб.

3.Устройство по п. 1, о т л и чающееся тем, что затвор выполнен в виде втулки, установленной в корпусе пакера и связанной подвиж5ным г:1лицевым соединением с бурильными трубами.

- Источники информации,, принятые во внимание при экспертизе

1.Нгодкин В. В. и др. Глубинные

0 герметические пробоотборники и их применение. Обзор, серия XI, ВИЭМС. М., 1974, с. 51, рис. 17.

2.Авторское свидетельство СССР № 583288, кл. Е 21 В 49/00, 1977

5 (прототип).

t1