Устройство на кабеле для исследования пластов в необсаженных скважинах Советский патент 1982 года по МПК E21B49/00 

Изобретение относится к нефтепромысловой геофизике, а именно к устройствам, предназначенным для отбора проб пластового флюида из стенок необсаженных скважин.

Известно устройство ка кабеле, в котором отбор пластовых флюидов осуществляется в герметичную емкость под депрессией, равной пластовому давленип l.

Такой режим отбора не позволяет получить качественные материалы для определения гидродинамических свойств пласта (в частности проницаемости) из-за разгаэ-ирования пробы, вызванной большой депрессией на пласт.

Известны устройства, в которых Для уменьшения депрессии на пласт используются специа.льные гидросопротивления. В такого рода устройствах отбираемый флюид перемещают в разделительный порошень, полость под которым заполнена рабочей жидкостью, при этом последняя вытесняется в дополнительную емкость через Ксшиброванный штуцер (гидросопротивление). В этих устройствах используется набор калиброванных штуцеров, так как каждое гидросопротивление может быть

эффективно использовано только в у:эком диапазоне проницаемости 2j.

При использовании таких устройств необходимо заранее знать величину излучаемого параметра, т.е. проницаемость, что затрудняет их применение и снижает эффективность исследований. Кроме того, устройства отличаются большой трудоемкостью процесса ис10следования, поскольку за одну спуско-подъемную операцию они позволяют исследовать лишь одну точку пласта.

Известно также устройство на кабеле для исследования пластов в необ15саженных скважинах, содержащее электропривод, плунжерный насос с всасывающими и нагнетательными каналами и клапанами, децентратор, . метизирующий элемент и пробоприем ник З.

В данном устройстве создание депрессии на пласт производится с помощью гидроэлектропривода, что позволяет производить многократное исследование пластов. Величина мощности, передаваемая на электропривод такого устройства, лиглитируется характеристиками кабеля, поэтому и величина депрессии на пласт 1ри постоянном расходе насоса тоже ограничена. При низких коллекторских свойствах пласта, а также при срыве глинистой корки со стенай скважины в начале исследований этой величины депрессии может оказаться недостаточно, что не. позволяет вызвать приток из пласта. В то же время при хороших коллекторских свойствах не требуется большой депрессии для осуществления отбора из пласта, поэтому мощность электропривода не используется полностью, что в конечном счете снижает качество результатов исследования и приводит к увеличению времени испытания с одновременным снижением эффективности исследования.

Цель изобретения - повышение эффективности исследования коллекторских свойств пластов.

Указанная цель достигается тем, что устройство снабжено автоматическим регулятором депрессии,установленным в канале между всасывающим и нагнетательным каналами и выполненным в виде подпружиненного золотника, размещенного в гильзе, имеющей ряд расположенных вдоль ее оси отверстий, каждое из которых индивидуально сообщает всасывающий канал с одним из всасывающих клапанов насоса, причем золотник установлен с возможностью перекрытия отверстий в гильзе, а полость под ним гидравлически сообщена с нагнетательным каналом.

Снабжение устройства автоматически регулятором депрессии позволяет проводить неограниченное число исследований пластов с любыми коллекторски1ЛИ свойствами. Это достигается тем, что в зависимости от проницаемости пласта производительность насоса, т. число активных плунжерных пар, устанавливается такой, что создаваемая при этом депрессия обеспечивает вызов притока флюида из пласта со скоростью, равной производительности насоса. Изменение числа активных плунжерных пар ПРОИЗВОДИТСЯ подпружиненным золотником, управляемым перепадом давления на насосе.

На чертеже схематически изображено предлагаемое устройство в исходном положении.

Устройство содержит электропривод 1, связанный с плунжерным насосом 2, который снабжен автоматически регулятором депрессии , состоящим из гильзы 3 и подпружиненного золотника 4, децентратор 5 для прижатия устройства к стенке скважины, герметизирующий элемент б, изолирующий участок стенки скважины при отборе из него пробы переключающий клапан 7 для управления процессом отбора пробы из пласта в приемную камеру 8,

снабженную разделительным поршнем 9 и выброса пробы в скважину. Приемная камера 8 сообщена через разделительный клапан 10 с полостью подпружиненного компенсатора 11, поддерживающего в гидросистеме устройства скважинное давление. В гильзе 3 выполнены отверстия 12, сообщающие полость всасывания насоса со всасывающими клапанами 13. Подпорошневая полость 14 приемной камеры 8 заполнена рабочей жидкостью и сообщена гидравлическими каналами всасывания 15 и нагнетания 16 с полостьюкомпенсатора 11.

Устройство работает следующим образом.

Устройство опускают в скважину в исходном положении. После спуска его на интервал исследования децентратором 5 прижимают герметизирующий элемент 6 к стенке скважины. Включают электропривод 1 и плунжерным насосом 2 перекачивают рабочую жидкость из приемной камеры В под компенсатор 11, сжимая его пружину. При этом поршень 9 перемещается и в приемную камеру 8 поступает из пласта флюид. В процессе отбора производится измерение давления в камере 8 и скорости перемещения поршня 9 (измерительная аппаратура не указана).

При испытании пластов с хорсшшми коллекторскими свойствами для получения притока не требуется большой депрессии, а значит, и сила, действующая на золотник 4, недостаточна для сжатия его пружины, поэтому он остается в исходном положении, когда все отверстия в гильзе 3 открыты и насос 2 дает максимальную производительность.

При исследовании пластов с плохими коллекторскими свойствами для получения притока из пласта необходимо создание большой депрессии. Значит , под действием большого перепада давлений на торцах золотник, сжимая пружину и перемещаясь в гильзе 3 перекрывает одно или несколько отверстий 12, связывающих полость всасывания с всасывающими клапанами насоса. Плунжеры, у которых перекрыт канал всасывания, отключаются, следовательно, уменьшается число активных плун : ерных пар насоса, а значит, уменьшается и его производительность Поскольку мощность, прикладываемая к- насосу, постоянна,.то с уменьшением производительности насоса увеличивается создаваемая им депрессия. Чем ниже проницаемость пласта, тем выше депрессия, необходимая для его испытания, а значит, тем Дольше плунжерных пар отключается золотником и тем меньше становится производительность насоса. Следовательно, с помощью регулятора депрессии предлагаемое устройство автоматически подбирает оптимальный режим отбора пластового флюида в зависимости от коллекторских свойств пласта. Расстояние между отверстиями в гильзе и характеристика пружины подбираются таким образом, чтобы при всех режимах работы насоса величина производимой им работы (т.е. произведение производительности насоса на создаваемую им депрессию) оставалась постоянной.

После отбора одной пробы из исследуемой точки пласта переключающим клапаном 7 сообщают приемную камэру 8 со скважиной, а разделительным клапаном 10 - компенсатор 11 с приемной камерой. В результате рабочая жидкость из полости компенсатора под действием пружины перетекает в приемную камеру, из которой вытесняется в скважину отобранная проба. Установив клапаны 7 и 10 в первоначальное положение, можно повторить отбор из данной точки пласта. Подобным образом можно исследовать все интересующие интервалы скважины без подъема устройства на поверхность. При необходимости отобранная проба может быть вынесена на поверхность.

Предлагаемое устройство позволяет значительно расширить диапазон ис- следования коллекторских свойств пластов, сократить время исследований, а следовательно, повысить эффективность исследования приборами на кабеле.

Формула изобретения

1.Устройство на кабеле для исследования пластов в необсаженных скважинах, содержащее электропривод, плунжерный насос с всасывакяцим и нагнетательными каналами и клапанами, децентратор, герметизирующий элемент и пробоприемник, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности исследования коллекторских свойств пласта, оно снабжено автоматическим регулятором депрессии, установленным в канале между всасывающим и нагнетательным каналами.

2.Устройство по п.1, отличаю.щееся тем, что автоматический регулятор депрессии выполнен в виде подпружиненного золотника, размещенного в гильзе, имеющей ряд расположенных вдоль ее оси отверсти каждое из которых индивидуально сообщает всасывающий канал с одним

из всасывающих клапанов насоса, причем золотник установлен с возможностью перекрытия отверстий в гильзе, а полость под ним гидравлически сообщена с нагнетательным каналом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 177375, кл. Е 21 В 49/06,. 1963.

2.Патент США 3305014, кл. 166-3, опублик. 1967.

3.Авторское свидетельство СССР 149370, кл. Е 21 В 49/02, 1960 (прототип).