Устройство для исследования скважин и опробования пластов Советский патент 1981 года по МПК E21B49/08 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ СКВАЖИН И ОПРОБОВАНИЯ ПЛАСТОВ

I

Изобретение относится к геохимическим и геофизическим методам исследования скважин, а именно .к устройствам, спускаемым на каротажном кабеле и предназначенным для проведен11я оперативных исследований скважин методом испытания пластов, связанных с решением ряда геологических задач путем определення гидродинамических свойств пластов и характера их насыщенности.

Известны приборы для исследования скважин и опробования пластов, спускаемые в скважину на каротажном кабеле. Такие устройства имеют электромеханический привод, пробосборник, герметизирующие элементы, изолирующие объект исследования и клапаны 1.

Однако наличие пространства в герметизирующих элементах, заполняемого буровым раствором, а также отсутствие возможности удаления его и смеси пластового флюида с фильтратом бурового раствора из зоны опробования искажают результаты исследований.

Известно также устройство, обеспечивающее улучшение качества отбираемой пробы.

которое, кроме электромеханического привода, герметизирующего элемента, изолирующего объект исследования, пробосборников и клапанов, содержит насос для вызова притока жидкости из пласта и откачки проникщего в пласт фильтрата буровой жидкости J2.

Однако конструкция данного прибора . сложна, а секторный герметизирующий элемент затрудняет ориентацию устройства на исследуемый объект, что приводит к боль,Q шим трудностям при его эксплуатации. Данные недостатки устранены в устройствах, снабженных круговыми гидравлическими пакерами.

Известно также устройство для исследования скважин и опробования пластов,

15 содержащее корпус, насос-с камерой и клапанами и с электромёханическим приводом, гидравлические пакеры, канал в корпусе для отбора проб, выходящий в пространство между пакерами, пробоотборную камеру с входным отверстием, перекрытым входным

К затвором в виде дифференциального поршня с клапаном к Выходным отверстием, перекрытым выходным затвором с индивидуальным приводом {3. Однако конструкция известного устройства сложна ввнду наличия пробоотборной камеры с двумя отверстиями - входным, перекрытым подпружиненным входным затвором в виде дифференциального поршня с клапаном, и выходным, перекрытым затвором с индивидуальным приводом. Кроме того, в момент спуска устройства в скважину и герметизации полости гидравлических пакеров пробоотборная камера, а следовательно, и отбираемая проба загрязняются скважннной жидкостью, в результате чего снижается Качество отбираемой пробы. К тому же, как показали испытания устройства, давление в полости гидравлических пакеров при изоляции объектов исследоваиия от скважины зависит от глубины расположения объектов. Следует отметить, что IB известном устройстве давление в полости пакеров не регулируется в зависимости от глубины исследуемого объекта, поэтому гидравлические пакеры испытывают нерациональные перегрузки,,что снижает надежность их работы. Цель изобретения - упрощение конструкции устройства и повышение надежности его работы. Указанная цель достигается тем, что в корпусе выполнена сообщающаяся со скважииным пространством дополнительная камера с плунжером и установленным в ней переливным регулируемым клапаном с поясками, образующими межпоясковую полость, соединяющуюся с нагнетательным каналом насоса, расположенным между двух последовательно установленных нагнетательных кла,панов, причем плунжер установлен под нижним пояском переливного регулируемого клапана, а полость под плунжером сообщена с полостью гидравлических пакеров. Управление переливным клапаном осуществляется при помощи плуижера, установленного в камере со стороны нижнего пояска переливного регулируемого клапана, соединенной с полостыо гидравлических пакеров. .На чертеже изображено устройства для исследования скважин и опробования пластов, разрез. Устройство содержит электродвигатель , редуктор 2, насос 3 с камерой 4 и клапанами 5-7; гидравлические пакеры 8, полость которых соединяется при помощи канала 9, камеры 10 с камерой U, сообщающейся со скважиной, переливиой клапан 12, поджатый регулируемой пружиной 13, расположенный в камере 14, также сообщающейся со скважиной межпоясковая полость 15 клапана 12 соединена с нагнетательным каналом 16 между двух последовательно установленных нагнетательных клапанов 5 и 7, плунжер 17, расположенный в камере 18, соединенной с полостью гидравлических пакеров 8,.полый щток 19 с разделительными поясками 20-23, нижний конец которого является затвором пробоотборной .камеры 24, соединяющейся при помощи входного отверстия 25 через радиальные отверстия 26 и 27 и осевой канал полого щтока 19 с каналом 28 для отбора проб, выходящим в межпакерное пространство. Верхний конец полого щтока 19 через винтовую пару имеет связь с индивидуальным приводом 29. Камера 4 насоса соедииена каналом 30 через радиальные отверстия 3) и 27 и осевой канал в полом щтоке 19 с каналом 28 для отбора проб. Коитроль за работой устройства осуществляется датчиком 32 давления. Скважина иад верхним пакером и под нижним пакером сообщается каналом 33 с целью предотвращения действия гидравлического удара иа элементы устройства в момент открытия пробоотборной камеры 24. Устройство работает следующим образом В исходном положении пробоотборная камера 24 загерметизирована от скважины затвором, расположенным на нижнем конце полого штока 19. Разделительные пояски 22 и 23 разобщают полость гидравлических пакеров 8 и канал 28 для отбора проб с камерой П, сообщающейся со скважиной. После установки устройства на исследуемый объект включается насос 3, поршень которого совершает возвратно-поступательные движения. Скважинная жидкость по каналу 28 через радиальные отверстия 27 и 31 по осевому каналу полого штока 19, по каналу 30 через клапан 6 поступает в камеру 4 насоса 3. При возвратном движении поршня насоса 3 происходит нагнетание скважинной жидкости через последовательно установленные клапаны 5 и 7 по каиалам 9 и 16, по радиальным зазорам между поясками в полость гидравлических пакеров 8. При дальнейшем нарастании давления в полости пакеров 8, действующего и на плунжер 17, который толкает переливной клапан 12, пружина 13 сжимается. Перемещаясь вверх, переливной клапан 12 открывает межпоясковую полость 15, соединяя ее со скважиной. Канал 16 и камера 4 насоса 3 также соединяются через эту полость со скважиной. Так как давление в полости гидравлических пакеров 8 выше давления в скважине, обратный клапан 7 герметично запирает полость пакеров 8, а переливной клапан 12 остается в верхнем положении, что дает возможность свободного сообщения камеры 4 насоса 3 со скважиной. Пакеры 8 герметично изолируют объект исследования от ствола скважины. При дальнейшей работе насоса 3 происходит откачка жидкости из межпакерного пространства, а соответственно, и из пласта. Отвод жидкости производится в скважину через клапан 5 по каналу 16 через межпоясковую полость 15 переливного клапана 12. Осуществляется процесс притока жидкости из пласта. Одновременно производится измерение гидродинамических параметров датчиком 32 давления и дается характеристика состава жидкости, которая контролируется, иапример, резистивиметром (не показаи). По окоичании откачки жидкости из пласта насос 3.выключается. Включается привод 29 полого штока 19. При движеиии полого штока вверх открывается входное отверстие 25 пробоотбориой камеры 24, Открытие пробоотбориой камеры фиксируется датчиком 32 давления. В этот момент привод 29 полого штока 19 выключается. Проба из пласта поступает по осевому каналу и радиальным отверстиям 26 и 27 полого штока 19. Происходит заполнеиие пробоотборной камеры. По восстановлению давления, контролируемого датчиком 32, определяется заполнеиие пробоотборной камеры. По окончании отбора пробы включается привод 29. При дальнейшем движении полого штока 19 вверх затвор, расположенный на его конце, герметично закрывает входиое отверстие 25 пробоотбориой камеры 24. Разделительный поясок 23 выходит в камеру II, соединяя тем самым межпакерное простраиство со скважиной через канал 28 отбора пробы. Разделительный поясок 22 выходит в камеру 10, обеспечивая соединение полости гидравлических пакеров 8 с камерой П, а соответственно, со скважиной. Давление в межпакерном пространстве и полости пакеров последовательно выравнивается до гидростатического, а эластичные лакеры 8 возвращаются в исходное положение. По ледовательное выравнивание давлення в межпакерном пространстве и полости гидравлических пакеров способствует более благоприятным условиям работы пакеров. При достижении полым штоком 19 крайнего верхнего положения привод 29 выключается. Устройство возвращается на поверхность с загерметизированной пробой.

Прнмеиение переливного подпружиненного регулируемого клапана, межпоясковая полость которого соединена с иагиетательным каналом насоса между двух последовательно установленных нагнетательных клапанов, управляемого при помощи плунжера, расположенного, в камере, соединенной с полостью гидравлических пакеров, позволяет конструктивно совместить, его при тех же диаметральных габаритах устройства с другими функциональными элементами, а применение полого штока с индивидуальным приводом, по оси которого расположены разделительные пояски, дает возможность разместить камеру, сообщающуюся со скважиной в зоне гидравлических пакеров, что способствует уменьшению длины и веса прибора до . Кроме того, регулировка переливного клапана на соответствующее да&1еиие в полости гидравлических пакеров позволяет повысить надежность их работы и увеличить ресурс работы привода ласоса.

Формула изобретения

S

Устройство для исследования скважин и опробования пластов, содержащее корпус, насос с камерой и электромеханическим приводом, каналы с всасывающими и нагнетательными клапанами, полый шток с

0 индивидуальным приводом, гидравлические

пакеры, канал для отбора проб, выходящий в пространство между пакерами, пробоотборную камеру и камеру, ссюбщающуся со скважиной, отличающееся тем, что, с целью упрощения коиструкции устройства и повышеиия надежности работы, в корпусе выполнена сообщенная со скважиниым пространством дополнительиая камера с плунжером и установленным в ней переливным регулируемым клапаном с поясками, образующими

0 межпоясковую полость, соединяющуюся с нагнетательным каналом насоса, расположенным между двух последовательно установленных нагнетательных клапанов, причем плунжер установлен под нижним пояском переливного регулируемого клапана, а полость под плунжером сообщена с полостью гидравлических пакеров.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 541977, кл. Е 21 В 49/02, 1974.

2.Авторское свидетельство СССР № 149370, кл. Е 21 В 49/02, 1960.

3.Авторское-свидетельство СССР по заявке № 2544573/22-03, кл. Е 21 В 49/02, 1977 (прототип).