Устройство для опробования водоносных горизонтов в скважинах — SU 1008434 (original) (raw)

(1% (И)3(Д) Е 21 В 49/08 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРОБОВАНИЯ ВОДОНОСНЫХ ГОРИЗОНТОВ В СКВАЖИНАХ, включающее.спускаемый по колонне труб фильтр с заглушенным нижним концом, соединенный с фильтромпакерующий узел, выполненный в видекольцевой эластичной оболочки с:.впускным и выпускным каналами, заК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(46) 30.03;83. Вюл. В 12 (72) А.Е.Едиев и А.О.Халлыев (71) Небитдагская комплексная геологоразведочная экспедиция управления геологии Туркменской ССР (53) 622.243.68(088.8)(56) 1. Авторское свидетельство СССР В 258200 кл. Е 21 В 49/08, 1967,2. Авторское свидетельство СССР Ф 237076, кл. Е 21 В 49/08, 1961крепленной на полом цилиндрическомкорпусе, узел передачи вращения отколонны труб на пакерующий узел, выполненный в виде шлицевого разъема,размещенного выше пакерующего узла,узел расхаживания колонны труб,рас"положенный над узлом передачи вра"щения, и закрепленный на нижнем кон"це Фильтра элемент для закрепленияФильтра на забое скважины, о т л ич а ю.щ е е с я тем, что, с цельюповышения надежности работы устройства, фильтр и корпус пакерующего:узла соединены между собой левым переходником, а выпускной канал эластичной оболочкой выведен в среднюючасть резьбы переходника, при этомэлемент для закрепления Фильтрана забое скважины выполнен.в видештырей с заостренными концами, ук"репленными в осевом направлении.15 20 25 ЗО 35 Ф Изобретение относится к опробованию буровых скважин, а более конкретно к опробованию и исследованию ВОдОнОсных горизОнтоВ В скважинах.Известно устройство для опробования водоносных горизонтов, включающее обсадную трубу, пакеры ифильтры 1 ,Недостатком данного устройстваявляется то, что во время опробования может произойти прихват пакеров, в результате чего невозможнобудет извлечь устройство иэ скважины и тем саьым снижается надежностьопробования,Наиболее близким к предлагаемомУпо технической Сущности и достигаемому результату является устройство,позволяющее совместить бурение иэксплуатацию водозаборных скважинодним инструментом, которое включаетспускаемый на колонне труб Фильтрс заглушенным нижним концом, соединенный с фильтромпакерующий узел,выполненный в виде кольцевой эластичной оболочки с впускным и выпускнымканалами, закрепленной на полом цилиндрическом корпусе,узел передачиВращения от колонны на пакерующийузел, выполненный в виде шлицевогоразъема, размещенного выше пакерующегоузла, узел расхаживания колонны труб,расположенный над узлом передачи вращения, и закрепленный на нижнем конце Фильтра элемент для закрепленияфильтра на забое скважины в виде долота. Фильтр помещен между коаксиальными подвижными трубами, причем внутренняя труба служит промывочным каналом и жестко связана с нижней телескопической трубой,а верхняя телескопическая труба связана при помощи ку"лачков .с защитным кожухом пакера 121Поскольку бурение скважин явля"ется сложным и длительным процессом,в процессе которого вся компановка 45бурильной колонны подвержена длительным и знакопеременным нагрузкам, совмещение бурового и эксплуатационногоинструментов с системой кулачковыхсоединений для скважин сравнительнобольшой глубины (более 100 м) опаснов аварийном отношенииПрименяемыебуровые установки ограничивают допустимые диаметры и глубины бурения скважин, а также размеры применяемого комплекса бурового инструмента, что непозволяет увеличить размеры кулачко,вых соединений, а следовательнО, повысить их надежность. В известномустройстве также не предусмотрена возможность его извлечения, например,60для ремонта в процессе эксплуатации.Иэ-за песковаНИЯ, ОСадЕНИЯ ЧаотиЦ пОроды и длительности нахождения бездвижения неизбежны прихваты, всеэто снижает надежность Опробования. 1 65 Цель изобретения - повышение надежности работы устройства.Укаэанная цель достигается тем, что в устройстве для опробования водоносных горизонтов в скважинах, Включающем спускаемый на колонне труб Фильтр с заглушенным нижним концом, соединенный с фильтром пакерующий узел, выполненный в виде кольцевой эластичной оболочки с впускным и выпускным каналами, закрепленной на полом цилиндрическом корпусе, узел передачи вращения от колонны труб на пакерующий узел, выполненный в виде шлицевого разъе" ма, размещенного выше пакерующего узла, узел расхаживания колонны труб, расположеыный над узлом передачи вращения, и закрепленный на нижнем конце фильтра элемент для закрепления. фильтра НАР забое скважины, Фильтр и корпус пакерующего узла .соединены между собой левым переход" ником, а выпускной канал эластичной оболочки выведен в среднюю часть резьбы переходника, при этом элемент для закрепления фильтра на забое скважины выполнен в виде штырей с заостренными концами, укрепленными в осевом направлении,На Фиг1 показано устройство для опробования и исследования водоносных горизонтов в скважинах, продольный осевой разрез, нижняя часть; на Фиг. 2 - то же, верхняя часть,Устройство для опробования водоносных горизонтов представляет собой опускаемый на колонне насоснокомпрессорных труб фильтр 1 с заглушенным нижним концом, с которымпосредством переводника 2 соединенузел пакерующего элемента 3, Устройство показано в своем рабочемположении при нахождении в скважине 4, фильтр находится В зоне водоносного пласта 5. Узел пакерующего элемента 3, в свою очередь, соединен с трубой б, служащей для расхождения в ней колонны, либо непосредственно с концом колонны насоснокомпрессорных труб 7 (фиг. 2),На внутренней стенке у верхнего конца сквозного осевого канала узла пакерующего элемента 3 укреплены симметрично в радиальных направлениях пластины-ключи 8, которым соответствуют ответные пластины-ключи 9, укрепленные также симметрично и радиально снаружи на конце колонны насосно-компрессорных труб 7, Пластины"ключи Я,и 9 служат упорами для отвинчивания узла пакерующего элемента 3 в скважине вращением колонны вправо. Реэьбовое соединение узла пакерующего элемента спереводником 2 выполнено посредством резьбы с левым шагом закрутки, На нижнем конце фильтра 1 укреплены в осевомнаправлении штыри 10 с заостреннымиконцами, служащие для создания упора устройства в забой, чтонеобходимо при отворачивании. При ожиданиинизких пластовых давлений осевой канал устройства перекрыт диафрагмой 11,зажатой между переводникам 2 и узломпакерующего элемента 3.Внутренний диаметр колонны 7 насосно-компрессорных труб обеспечивает 10опускание в нее трубы меньшего диаметра, которая используется при испытаниях, например для насоснокомпрессорных труб Диаметром 73 ммможет использоваться вставная труба 15,диаметром 33 мм или 42 ммГОСТ 633-75).Узел пакерующего элемента. 3 представляет собой надувной пакер. Наверхнем и нижнем его фланцах 12 20посредством кольцевых гаек 13 зажата эластичная оболочка 14 пакера.На боковой, стенке осевого каналаукреплен узел невозвратного клапана, состоящий из виппеля 15, навернутой на него крышки 16 с осевымканалом и шарика 17, поджатого пружиной 18, помещенного в отверстии,выходящем на осевой канал, Длястравливания давления в корпусе узла выполнен канал 19, который соединяет полость, ограниченную эластичной оболочкой 14 и среднюю частьрезьбовой поверхности переводника 2,Невозвратный клапан (его пружина 18)регулирУется на рабочее давление 510 кгс/см , но не более ожидаемогопластового давления.Если стенки скважины сложены неустойчивыми породами и во время работпо опробованию возможен прихват 40насосно- компрессорных труб, устройство дополняется трубой б для расхаживания и вращения колонны. Труба б.встроена в подвеску между узлом па. керующего элемента 3 и колонной насосно-компрессорных труб. На своемверхнем конце она несет крышку 20,в центральное отверстие которой ввернута кронбукса 21, поджимающая сальник 22. Через сальник проходит нижний конец колонны 7, На внутреннейповерхности крышки 20 симметрично ирадиально укреплены пластины-ключи23, аналогичные пластинкам-ключам 8.Крышка 20 соединена с трубой б посредством резьбы с левым шагом. Дляобеспечения очистки стенки водоносного пласта от глинистой корки уст.ройство может быть снабжено проволочным скребком 24, который крепится к стальной пластине 25, эаглушающей снизу (фильтр 1, например, посредством болта 26 с гайкой иподжимной пластины 27;,- Устье скважины (Фиг.2) герметиэируется по обычной схеме головкой 28, 65 имеющей ниппельную резьбу и навернутой на ответную муфтовую резьбу технической колонны 29 или кондуктора. Головка имеет отвод с задвижкой 30 и отвод для манометра 31 от затрубного пространства. Выход колонны насосно-компрессорных труб 7 выполняется через центральную горловину головки с кронбуксой 32, поджимающей сальник 33. На верхний конец насосно-компрессорных труб наворачивается патрубок с боковым отводом для отведения в сторону воды иэ скважины - для :ведения исследовательских работ или излива.Но результатам изготовления опытного образца устройства и его испытания можно рекомендовать следующие выполнения его отдельных деталей и узлов.Фильтр 1 изготовляется согласно требований технического проекта и имеет длину равную мощности водонос( ного пласта 5 плюс 1 м. На верхнем конце Фильтр имеет ниппель с резьбой обсадных колонн геологоразведочного сортамента (по ГОСТУ,6238), Скребок 24 изготовляется из стальной йроволоки, из прядей стальных канатов, длина проволокпо диаметру скважины плюс 5 мм на стороны. Штыри 10 - стальные, два симметрично приварены к пластине 25. Они служат для закрепления на забое Фильтровой трубы при отвороте узла пакерующего элемента 3 от переводника 2 после завершения опробования скважины. Переводник 2 изготовляется иэ труб нефтяного сортамента. Диафрагма 11 - латунная, толщиной 0,5-0 7 мм.Пакер 3 имеет на нижнем конце муфту с левой замковой резьбой, ответ-ной на ниппель левой замковой резьбы переводника 2, .а снаружи - резьбу, продолжающуюся вплоть до Фланца 12Резьба на верхнем конце пакера анало" гична,Эластичная оболочка 14 пакера, например, из резины. Пакет также изготовляется иэ труб, нефтяного сортамента, Рекомендуемые размеры невозвратного клапана: наружный диаметр корпуса 40 мм, внутренний 20 мм, диаметр гнезда под шарик 15 мм, диаметр отверстия в осевой канал 10 мм, диаметр отверстия в крышке 24-10 мм, диаметр пружины 16 мм, Резиновая надувная оболочка 14 имеет цилиндрическую Форму и наружный диаметр, больший на 60-70 мм реального диаметра скважины (с учетом увеличения диаметра за счет каверн); высота в . в соответстви.; с длиной пакера,но не менее 200 мм, В условиях экспедиций оболочка может быть изготовлена в вулканизаторских цехах мастерских с учетом требуемых размеров. ОбЬлоч.ка 14 Ь двух сторон по всей окружности кромки зажимается между флан 1008434цами 12 и кольцевыми гайками 13 и темсамым герметиэируется.Фланцы пакера и кольцевые гайки 13 имеют наружный диаметр, обеспечивающий достаточный зазор со стенхами скважины,а на своих торцах - уплотнительные пояски. Канал 19 стравливания давленияпросверлен от верхней стороны нижнеГо фланца 12 и выходит примерно на середину замковой резьбы муфты нижнего конца пакера. 1 О При повороте муфты пакера на ниппель, переводника 2 обеспечивается герметизация, а при отвороте левого . резьбового соединения отверстие 1 канала 19 открывается, Диаметр кана ла не менее 7 мм.Пластина-ключи 8 и 9 могут иметь размеры 5 х 10 х 60 мм; в количестве трех, они симметрично привариваются на.одном уровне своими ребрами 20 к соответствующей внутренней или наружной поверхности. Как запасной вариант для извлечения насосно компрессорных труб в случае прихвата или заклинивания подвески используются пластины-ключи 23 с размерами 16 х 10 х 60 мм и ответные им на конце колонны с размерами 11 х 10 х 60 мм на расстоянии 60 мм от пластин-ключей 9. Все пластины-ключи на поверхности насосно-компрессорных труб привариваются соосно на одной линии. Внутренний диаметр трубы 6 для расхаживания и вращения колонны обеспечивает свободное прохождение колонны с приваренными к ней пластинами З 5 ф ключами 9 и 23. Длина трубы Ь не менее 4 м и не более длины хода талевой системы буровой установки или агрегата для опробования скважины, Самоуплотняющийся сальник 22, изоли рующий трубу 6 от затрубного пространства, типа сальников штоков буровых насосов У 8-6 М, Общая высота сальника должна быть не менее 50 мм и при ожидании значительных давлений может быть увеличена. В законченной строительством гидрогеологический скважине проводят полный комплекс электромеханических ка ротажных работ, в том числе кавернометрию и профилометрию. Уточняют глубины залегания и мощности водоносных горизонтон, точно определяют фактический диаметр скважины и слагающие породы на кровлях продуктивных гори зонтов. На основании полученных данных определяют размеры пакера, который будет использован в устройстве. Для опробования и исследования скважины устройстном необходимы также 60Ъ . сведения об ожидаемых пластовых давлениях, поскольку невозвратный клапан пакера должен быть отрегулирован на давление, заведомо не превышающее ожидаемого пластового. Такие 65 сведения обычно заранее известны, так, например, в Туркмении пластовые давления водоносных горизонтов до глубины 500 мм составляет 0- 10 кгс/см а от 500 м до 1000 м 8- 15 кгс/смУстройство собирают на буровой и опускают в скважину на талевой под" весне буровой установки или агрегата для опробования. В ходе спуска подвески, по достижении верхней границы продуктивного горизонта, вращением устройства очищают стенки водоносного пласта скребком 24.,что улучшает вызов притокаводы. Скорость вращения устройства не должна превышать 20 об/мин и скорость спуска при этом не больше 1-2 м/мин. Далее при спуске скорость должна быть минимальной рабочей. Необходимость очистки водоносного горизонта . глинистой корки определяется перед опусканием устройства в скважину, в соответствии с чем принимают реше. ние о доукомплектовании его скребком 24. Если подошва водоносного горизонта 5 находится на уровне забоя скважины, фильтр 1 сажается штырями 10 на забойВ случае нахождения подошвы опробуемого горизонта выше забоя скважины устанавливают цементный мост на уровне верхней границы подошвы опро,буемого пласта, Фильтр сажают штырями 10 на цементный мост, После спус" ка и установки устройства оборудуют устье скважины, на отводе устанавливают образцовый манометр и фиксируют давление в затрубном пространстве. Медленным наращиванием давления в колонне насосно-компрессорных труб надувают эластичную оболочку 14 пакера. Созданаемое в трубах давление не должно превышать рабочее давление пакера (5-10 кгс/смф. Давле- ние регулируют эаднижной насоса бу" роной установки или цементировочного агрегата, В случаях низкого гидро- статического давления опробуемого горизонта надувание эластичной камеры пакера обеспечивается благодаря диафрагме 11. После надува камеры пакера диафрагму разрушают спускаемой колонной насосно-компрессорных труб. При отсутствии самоизлина (фонтана) скважины, в колонну насоснокомпрессорных труб 7 опускают до нижнего конца Фильтра трубы меньшего диаметра и заменяют буровой раствор на воду. Для этих целей используют насосы буровой установки, агрегата для опробования или цементировочный агрегат.В условиях низкого пластового давления испытание ведут н эрлифтном режиме и для этого используют компрессор.1008434 20 В зависимости от характера скважи ны меняется компановка устройства. Ес. ли стенки скважины сложены неустойчивыми породами и во время работ по опробованию возможен прихват насоснокомпрессорных труб, то в устройство включают трубу 6 для расхаживания и вращения колонны. Расхаживание и вращение должны производиться в течение 3-5 мин плавно, без нарушения режима опробования и исследования скважины.Когда стенки скважины сложены устойчивыми породамн и возможность прихвата исключена, в комплекс устройства трубу б не включают. Пакер 15 3 через соответствующий переводник или непосредственно соединен с насосно-.компрессорными; трубами, Далее опробование и исследование скважины ведут в обычном порядке.После. окончания опробовательских работ на первом объекте все устройство поднимают на поверхность (если это возможно). В случае прихвата (пескования) фильтра проиэво дят отворот левого замкового резь-, бового соединения посредством пластин-ключей 8 и 9, для чего колонну насосно"компрессорных труб опускают .вниз до совпадения ключей-. щ пластин и вращают вправо. При отвороте муфты пакера с ниппеля пере- водника 2 открывается отверстие канала 19, Тем самым осуществляется разгерметизация надутой эластичной оболочки 14 н происходит распа-керовка. Пакер и расположенные выше части устройства извлекают из скважины и используют при испытании последующих объектов. Запасным уз"лом для отворота извлекаеваюх труб предусмотрена крышка 20, также имею щая левую резьбу и снабженная клю- . чами-пластинами 23.Использование предлагаемого устройства обеспечивает возможность многократного использования устройства - полностью .(если позволяют условия в скважине) или частично (с оставлением в скважине фильтра или фильтра с пакером); воэможность оперативного предотвращения прихвата трубой для расхаживания 1 возможность пакеровки при кавернозных стенках сква жины и различных ее диаметрах, а также.осуществление распакеровки одно-. временно с извлечением устройства иэ скважины; Это приводит к сокращению сроков проведения геологоразведочных работ, к их удешевлению и повышению производительности трудаС использованием предлагаемого устройства стоимость строИТельства, опробования и исследования скважины снижается на 20-25 для скважин глубиной 200-500 м. Она еще более возрастает с увеличением глубины скважинй и с удаленностью точек бурения от баз обеспечения.1008434 Составитель В.НикулинРедактор А.Мотыль Техрец 11.Пекарь КорректорС,Шекмар,Проект пиал ППП Патент, г, Ужго аэ 2297/44 Тираж ВНИИПИ Государствен по делам изобре 113035, Москва, Ж

Смотреть

Устройство для опробования водоносных горизонтов в скважинах