Устройство для исследования пластов в процессе бурения

Устройство для исследования пластов в процессе бурения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к горной пром-ти и позволяет повысить надежность работы устройства за счет исключения неконтролируемого выброса нефти и газа на дневную поверхность и уменьшения опасности прихвата бурильных труб (ВТ). Устройство содержит буровой снаряд, корпус которого установлен на БТ и имеет кольцевую проточку, в которой размещена подпружиненная гайка 11. В корпусе ус

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) 01) (5))4 E 21 В 49 00 р»

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

18

f7!

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4108638/22-03 (22) 10.06.86 (46) 30.01.88. Бюл. У 4 (71) Западно-Сибирский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт технологии глубокого разведочного бурения (72) В.М. Кокорин, П.С. Лапшин и Г.Г. Бабихин (53) 622.245.7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 653386, кл. Е 21 В 49/00, 1976.

Авторское свидетельство СССР

1113529, кл. Е 21 В 49/00, 1984.. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

ПЛАСТОВ В ПРОЦЕССЕ БУРЕНИЯ (57) Изобретение относится к горной пром-ти и позволяет повысить надежность работы устройства за счет исключения неконтролируемого выброса нефти и газа на дневную поверхность и уменьшения опасности прихвата бурильных труб (БТ). Устройство содержит буровой снаряд, корпус которого установлен на БТ и имеет кольцевую проточку, в которой размещена подпружиненная гайка 11. В корпусе ус1370236 тановлен обратный клапан 9 с механиз- винтовую нарезку 23 и автоматичесмом 10 его фиксации. Спускаемый блок кую муфту 26. Она связывает вал 22 с устройства закреплен на подвеске 14 П 25. Циклы притока пластовой жиди состоит иэ пробоотборной камеры кости и восстановления давления плас15, измерительных приборов (ИП) 19, та производят нужное количество раз, запорного элемента, привода (П) 25, управляя П 25 с поверхности. Весь опорного элемента 27 с отверстиями приток жидкости проходит через камеи полых валов 20 и 22. Они установ- ру 15, омывает ИП 19 и выходит в полены концентрично и имеют радиальные лость БТ. Информацию о забойных паотверстия 21 и 24 для сообщения под- раметрах ИП 19 передают в виде электпакерного пространства скважины с рических сигналов по подвеске 14. полостью БТ. Внешний вал 22 имеет 3 ил.

Изобретение относится к горной промышленности, а точнее к исследованию (испытанию) пластов в скважинах в процессе бурения.

Цель изобретения — повышения надежности работы устройства за счет исключения неконтролируемого выброса нефти и газа на дневную поверхность и уменьшения опасности прихва10 та бурильных труб.

На ф.т . 1 изображен буровой снаряд в процессе бурения; на фиг. момент проведения испытаний с помощью спускаемого блока .на фиг. 3

16 механизм фиксации при открытом клапане.

Устройство состоит из бурового снаряда и опускаемого на трос-кабеле блока, включающего механизмы управ20 ления, измерительные приборы и пробоотборную камеру.

Буровой снаряд включает цилиндр 1, установленньп на нижнем конце бурильных труб 2 выше долота или турбобура

3, пакерный узел с уплотнительным элементом 4, корпус 5 с кольцевой проточкой 6, упорным выступом 7 и седлом 8.

В корпусе 5 установлен обратный клапан 9 с механизмом 10 его фиксации, а в кольцевой проточке 6 установлена подпружиненная гайка 11 с уплотнением. Гайка 11 соединена с корпусом 5 направляющими шпонками 12 с воэможностью перемещения вдоль оси без вращения.

Корпус 5 соединен с цилиндром 1 шпоночным соединением 13 с возможностью взаимного продольного перемещения.

Спускаемый на подвеске (трос-кабеле) 14 блок состоит из пробоотборной камеры 15 проточного типа С клапанами 16 и 17 и контейнера 18 с измерительными приборами 19, внутреннего полого вала 20 с радиальным отверстием 21, внешнего вала с винтовой нарезкой 23 и радиальным отверстием 24 и привода 25.

Внутренний полый вал 20 постоянно соединен с валом привода 25, а внешний полый вал 22 соединен с валом привода 25 автоматической муфтой

26, позволяющей отключать его после затяжки гайки 11.

Радиальные отверстия 21 и 24, совмещаясь или расходясь при вращении внутреннего полого вала 20, представляют собой эапорный элемент, сообщающий и разобщающий подпакерное пространство с полостью бурильных труб.

Устройство работает следующим образом.

Устройство можно использовать для испытаний по двум технологиям

1) непосредственно для испытаний предварительно вскрытого бурением пласта;

2) вести бурение с установленным буровым снарядом на конце колонны бурильных труб до вскрытия пласта, подлежащего испытанию.

В первом случае сначала производят промывку скважины, затем бурильные трубы 2 поднимают на поверхность

137 и присоединяют к ним буровой снаряд и долото 3 (или турбобур). В такой компановке бурильные трубы 2 спускают в скважину до забоя. При этом обратный клапан 9 бурового снаряда, находясь в закрытом положении, препятствует проникновению бурового раствора в полость бурильных труб 2, в результате чего полость бурильных труб 2 остается не заполненной, т.е. пустой . Затем в "пустую" полость бурильных труб 2 спускают на подвес" ке 14 блок с приводом 25, измерительными приборами 19 и пробоотборной камерой 15 °

Во втором случае буровой снаряд присоединяют к колонне бурильных труб 2 во время очередной смены долота 3 при глубине скважины, близкой к глубине, на которой находится подлежащий испытанию пласт. В такой компановке бурильные трубы 2 спускают в скважину и продолжают процесс бурения до вскрытия исследуемого пласта, после чего бурение останавливают.

Проводят промывку скважины и вытесняют буровой раствор из полости бурильных труб 2 известными способами, например сжатым воздухом.

При этом обратный клапан 9 бурового снаряда, находясь также в закрытом положении, препятствует перетоку бурового раствора из эатрубного пространства в полость бурильных труб 2. После вытеснения бурового раствора из бурильных труб спускают блок с приводом 25, измерительными приборами 19 и пробоотборной камег рой 15.

При спуске внутрь бурильных труб на подвеске 14 спускаемого блока контейнер 18 с измерительными приборами 19 и пробоотборной камерой

15 проходит через отверстие гайки

11, а опорный элемент 27 привода 25 садится на седло 8.

После посадки на седло 8 привод

25 включают. При этом вращательное движение вала привода 25 .передается внутреннему полому валу 20 непосредственно, а внешнему полому валу 22 через автоматическую муфту 26. На внешний вал 22, имеющий винтовую нарезку 23 накручивается гайка 11 и, перемещаясь по направляющим 12, прижимается к упорному выступу, разделяя этим самым корпус 5 на две . (верхнюю и нижнюю) изолированные

0236

10

55 герметичные секции. Лвтоматическая муфта 26, отрегулированная на заданную перегрузку, отключает внешний вал 22, при этом внутренний полый вал 20 продолжает вращаться вместе с валом привода 25, управляемым с дневной поверхности.

Гайка 11, прижимаясь к выступу 7, вместе с этим заставляет прочно сесть привод 25 на седло 8. В результате привод 25 и корпус 5 образуют жесткую систему.

После затяжки гайки 11 привод 25 включают.

Затем повышают осевую нагрузку на долото 3 выше максимального значения нагрузки при бурении скважины, вследствие чего происходит взаимное перемещение цилиндра 1 и корпуса 5 по шпонкам 13. В результате эластичный элемент 4 пакерного узла разобщает исследуемый пласт от остальной части скважины.

Далее включают привод 25, внутренний вал 20, вращаясь вместе с контейнером 18 через механизм 10 фиксации, воздействует на обратный клапан 9 и открывает его.

Механизм 10 фиксации (фиг.3) состоит из гайки 29 с левой резьбой со встроенными в нее подпружиненными . шариками 30 втулки 31, установленной в корпусе 5 с возможностью осевого перемещения по направляющим

32 без вращения, имеющей сферические гнезда для взаимодействия их с шариками 30, причем втулка 31 подпружинена пружиной 33 и имеет цапфу 34 и каналы А для прохода жидкости, подпружиненного толкателя 35, имеющего пяту 36 и кулачок 37, выполненный в виде храпового зубца, подпружиненных собачек 38, взаимодействующих с кулачком 37 и ограничительного кольца

39. Контейнер имеет каналы Б для пропуска жидкости и снабжен резьбовым хвостовиком 40 с левой резьбой, на который навернута гайка 29 с подпружиненными шариками 30, входящая в состав спускаемого блока.

Механизм 10 фиксации работает следующим образом.

Внутренний вал 20, вращаясь вместе с контейнером 18, заставляет гайку 29 свинчиваться с резьбового хвостовика 40 и перемещать втулку

31 вниз, которая, воздействуя цапфой

34 на пяту 36, перемещает толкатель

5

13702

35 и шток обратного клапана 9 вниз.

При этой гайка 29 с шариками 30 и втулка 31 под действием пружины 33 находятся в постоянном контакте и образуют шариковую муфту, в которой шарики 30, находясь в сферических гнездах, препятствуют вращению гайки. Толкатель 35, перемещаясь вниз, нижней поверхностью кулачка 37 раз- 10 двигает собачки 38, которые при дальнейшем перемещении толкателя 35 вниз.под действием своих пружин воз вращаются в первоначальное положение и, упираясь в верхнюю поверхность ку- 15 лачка 37, фиксируют толкатель 35 в нажатом состоянии. В результате обратный клапан будет зафиксирован в положении "Открыто".

Толкатель 35 имеет воэможность двигаться вниз до упора пятой 36 в элементы корпуса 5, при этом резко возрастает момент сил сопротивления перемещения гайки 29 вниз против настроенного вращающего момента шари- 25 ковой муфты, в результате шарики 30 выйдут из сферических гнезд втулки

31 и гайка 29 начнет вращаться вместе с резьбовым хвостовиком прекратив свое перемещение вниз.

Задавая зазор между цапфой 34 и пятой 36, устанавливают необходимое время выдержки открытия обратного клапана 9 после включения привода 25.

При включении привода 25 на реверс гайка 28 будет накручиваться на резьбовой хвостовик 39 и перемещаться вверх вместе с втулкой 31, поджимаемой пружиной 33, причем втулка 31, дойдя вверх до упора; остановится и отстанет в своем перемещении от гайки 28, которая перейдет во вращательное движение вместе с хвостовиком

39. После этого привод 25 выключают и спускаемый блок вместе с гайкой 4>

28 поднимают на поверхность, Продолжая вращение вала 20, с помощью известных устройств улавливают момент радиальных отверстий 21 и 24 и в этом положении останавливают привод 25, а значит и вал 20.

В результате подпакерное пространство через открытый клапан 9, совмещенные отверстия 21 и 24 и отверсообщитcst c noaocTsm бурильных труб.

Образовавшийся перепад давления между пространством под пакером 4 и полостью бурильных труб 2, находя36 е щейся под атмосферным давлением или частично залитой, вызывает приток жидкости из пласта.

Пластовая жидкость проходит через пробоотборную камеру 15 и,омывая измерительные .приборы 19, выходит в полость буркльных труб 2 через совмещенные отверстия 21 и 24. При этом измерительные приборы 19, находящиеся в контейнере 18, передают на дневную поверхность информацию о забойном давлении, температуре, дебите жидкости и других забойных параметрах в виде электрических сигналов по подвеске 14 (трос-кабелю).

После 10-15 мин притока жидкости из пласта вновь включают привод 25, улавливают (также с помощью известных устройств) момент разобщений радиальных отверстий 21 и 24 и в та-. ком положении вала 20 останавливают привод 25. Обратный клапан 9 при этом остается открытым. В результате приток пластовой жидкости в полость бурильных труб прекращается, начинается процесс восстановления давления, измерительные приборы 19 выдают на поверхность информацию о характере этого процесса, а наземные приборы фиксируют кривую восстановления давления (КВД).

Управляя таким образом приводом с поверхности, т.е. включая и выключая его в нужный момент времени, циклы притока пластовой жидкости и восстановления давления пласта производят необходимое число раз. При этом весь приток пластовой жидкости происходит в полость бурильных труб.

После окончания исследований пласта привод 25 включают на реверс, в результате чего срабатывает автоматическая муфта 26, соединяя с приводом 25 внешний вал 22. В результате вращения наружного вала в обратную сторону гайка 11 отходит от выступа 7 и сходит с резьбы 23 вала 22, обратный же клапан 9 в результате действия механизма 10 фиксации остается открытым.

Освободившийся от закрепления спускаемый блок, включающий привод

25 с опорным элементом 27, автоматическую муфту 26, наружный и внутренний валы 20 и 22, контейнер 18 с глубинными приборами 19, пробоотборную камеру 15 поднимают на подвеске

14 на поверхность. При этом в начаформула изобретения

Устройство для исследования пластов в процессе бурения, содержащее буровой снаряд, корпус которого установлен на бурильных трубах, пакерный узел, закрепленный на подвеске спускаемый блок с измерительными приборами и пробоотборной камерой, запорный элемент, сообщающий подпа" керное пространство с пробоотборной

40 зг

М

38

1ие. 1.Фиг J

Составитель,А. Симецкая

Техред М. Ходанич Корректор А. Тяско

Редактор А. Долинич

Заказ 381/28 Тираж 530 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

13 ле подъема клапаны 16 и 17 закрывают камеру 15, герметизируя в ней пробу.

Затем, уменьшая осевую нагрузку на пакер, возвращают уплотнительный элемент 4 в исходное состояние и, при необходимости, делают промывку скважины и продолжают бурение до следующей замены долота 3, при котором буровой снаряд отсоединяют от бурильных труб 2.

На поверхности пробоотборную камеру 15 отсоединяют от спускаемого блока и отправляют в лабораторию на анализ пробы.

70236

8 камерой, и обратный клапан, о т л ич а ю щ е е с я тем,что, с целью повышения надежности работы устрой5 ства за счет исключения неконтролируемого выброса нефти и газа на дневную поверхность и уменьшения опасности прихвата бурильных труб, спускаемый блок дополнительно содержит привод, опорный элемент с отверстиями, концентрично установленные относительно друг друга полые валы, внешний из которых имеет винтовую нарезку и автоматическую муфту, которая связывает внешний полый вал с приводом, причем полые валы выполнены с радиальными отверстиями для сообщения подпакерного пространства скважины с полостью бурильных труб, а корпус имеет механизм фиксации обратного клапана и выполнен с кольцевой проточкой и упорным выступом и подпружиненной гайкой, размещенной в кольцевой проточке с воэ25 можностью взаимодействия с винтовой нарезкой внешнего полого вала при осевом перемещении гайки.

f8 5