Устройство для исследования пластов в процессе бурения

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ТЕЛЬСТВ К АВТОРСКОМ ПЛАС научно-иссле -конструктор СССР 976. СР 1984 9 10 16 15 Г 7 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Западно-Сибирскийдовательский и проектноский институт технологии глубокогоразведочного 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 содер жит буровой снаряд, корпус которого установлен на БТ и имеет кольцевую проточку, в которой размещена подпружиненная гайка 11. В корпусе ус 1370236тановлен 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 плас, 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 по- лены 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 промьппленности, 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 прихва 10 та бурильных труб.На Фиг. 1 изображен буровой снаряд в процессе бурения; на фиг. момент проведения испытаний с помощью спускаемого блока.на фиг, 3116 механизм фиксации при открытом клапане.Устройство состоит из бурового снаряда и опускаемого на трос-кабеле блока, включающего механизмы управ 20 ления, измерительные приборы и пробоотборную камеру.Буровой снаряд включает цилиндр 1, установленньп на нижнем конце бурильных труб 2 выше долота или турбобура 25 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 Склапанами 16 и 17 и контейнера 18с измерительными приборами 19, внутреннего полого вала 20 с радиальнымотверстием 21, внешнего вала с винтовой нарезкой 23 и радиальным отверстием 24 и привода 25.Внутренний полый вал 20 постоянно соединен с валом привода 25, авнешний полый вал 22 соединен с валом привода 25 автоматической муфтой26, позволяющей отключать его послезатяжки гайки 11.Радиальные отверстия 21 и 24,совмещаясь или расходясь при вращении внутреннего полого вала 20, представляют собой эапорный элемент, сообщающий и разобщающий подпакерноепространство с полостью бурильныхтруб.Устройство работает следующим образом,Устройство можно использовать дляиспытаний по двум технологиям1) непосредственно для испытанийпредварительно вскрытого бурениемпласта;2) вести бурение с установленнымбуровым снарядом на конце колонныбурильных труб до вскрытия пласта,подлежащего испытанию.В первом случае сначала производят промывку скважины, затем бурильные трубы 2 поднимают на поверхность3137 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 15Во 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) изолированные0236 510 15 20 25 30 35 40 45 50 55 герметичные секции. Автоматическая 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 25включают.Затем повышают осевую нагрузку надолото 3 выше максимального значениянагрузки при бурении скважины, вследствие чего происходит взаимное перемещение цилиндра 1 и корпуса 5 пошпонкам 13. В результате эластичныйэлемент 4 пакерного узла разобщаетисследуемый 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 резьбойсо встроенными в нее подпружиненными . шариками 30 втулки 31, установленной в корпусе 5 с возможностьюосевого перемещения по направляющим32 без вращения, имеющей сферическиегнезда для взаимодействия их с шариками 30, причем втулка 31 подпружинена пружиной 33 и имеет цапфу 34 иканалы А для прохода жидкости, подпружиненного толкателя 35, имеющегопяту 36 и кулачок 37, выполненный ввиде храпового зубца, подпружиненныхсобачек 38, взаимодействующих с кулачком 37 и ограничительного кольца39. Контейнер имеет каналы Б дляпропуска жидкости и снабжен резьбовым хвостовиком 40 с левой резьбой,на который навернута гайка 29 с подпружиненными шариками 30, входящаяв состав спускаемого блока.Механизм 10 фиксации работает следующим образом.Внутренний вал 20, вращаясь вместе с контейнером 18, заставляетгайку 29 свинчиваться с резьбовогохвостовика 40 и перемещать втулку31 вниз, которая, воздействуя цапфой34 на пяту 36, перемещает толкатель30 51370235 и шток обратного клапана 9 вниз.При этой гайка 29 с шариками 30 ивтулка 31 под действием пружины 33находятся в постоянном контакте иобразуют шариковую муфту, в которойшарики 30, находясь в сферическихгнездах, препятствуют вращению гайки. Толкатель 35, перемещаясь вниз,нижней поверхностью кулачка 37 раздвигает собачки 38, которые придальнейшем перемещении толкателя 35.вниз.под действием своих пружин возвращаются в первоначальное положениеи, упираясь в верхнюю поверхность кулачка 37, фиксируют толкатель 35 внажатом состоянии. В результате обратный клапан будет зафиксирован вположении Открыто".Толкатель 35 имеет воэможностьдвигаться вниз до упора пятой 36 вэлементы корпуса 5, при этом резковозрастает момент сил сопротивленияперемещения гайки 29 вниз против настроенного вращающего момента шариковой муфты, в результате шарики 30выйдут из сферических гнезд втулки31 и гайка 29 начнет вращатьсявместе с резьбовым хвостовиком прекратив свое перемещение вниз.Задавая зазор между цапфой 34 ипятой 36, устанавливают необходимоевремя выдержки открытия обратногоклапана 9 после включения привода 25.При включении привода 25 на реверсгайка 28 будет накручиваться на резьбовой хвостовик 39 и перемещатьсявверх вместе с втулкой 31, поджимаемой пружиной 33, причем втулка 31,дойдя вверх до упора; остановится иотстанет в своем перемещении от гайки 28, которая перейдет во вращательное движение вместе с хвостовиком39. После этого привод 25 выключаюти спускаемый блок вместе с гайкой 4528 поднимают на поверхность,Продолжая вращение вала 20, с помощью известных устройств улавливают момент радиальных отверстий 21и 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 отверстия сообщится с полостью бурильныхтруб.Образовавшийся перепад давлениямежду пространством под пакером 4и полостью бурильных труб 2, находя 36вщейся под атмосферным давлением иличастично залитой, вызывает притокжидкости из пласта,Пластовая жидкость проходит черезпробоотборную камеру 15 и,омываяизмерительные, приборы 19, выходит вполость буркльных труб 2 через совмещенные отверстия 21 и 24, При этомизмерительные приборы 19, находящиеся в контейнере 18, передают надневную поверхность информацию озабойном давлении, температуре, дебите жидкости и других забойных параметрах в виде электрических сигналов по подвеске 14 (трос-кабелю).После 10-15 мин притока жидкостииз пласта вновь включают привод 25,улавливают (также с помощью известных устройств) момент разобщенийрадиальных отверстий 21 и 24 и в та-:ком положении вала 20 останавливаютпривод 25. Обратный клапан 9 приэтом остается Открытым. В результате приток пластовой жидкости в полость бурильных труб прекращается,начинается процесс восстановлениядавления, измерительные приборы 19выдают на поверхность информацию охарактере этого процесса, а наземные приборы фиксируют кривую восстановления давления (КВД).Управляя таким образом приводомс поверхности, т.е. включая и выключая его в нужный момент времени, циклы притока пластовой жидкости ивосстановления давления пласта производят необходимое число раз. Приэтом весь приток пластовой жидкостипроисходит в полость бурильных труб.После окончания исследованийпласта привод 25 включают на реверс, в результате чего срабатываетавтоматическая муфта 26, соединяя сприводом 25 внешний вал 22. В результате вращения наружного вала в обратную сторону гайка 11 отходит отвыступа 7 и сходит с резьбы 23вала 22, обратный же клапан 9 в результате действия механизма 10 фиксации остается открытым.Освободившийся от закрепленияспускаемый блок, включающий привод25 с опорным элементом 27, автоматическую муфту 26, наружный и внутренний валы 20 и 22, контейнер 18 сглубинными приборами 19, пробоотборную камеру 15 поднимают на подвеске14 на поверхность. При этом в начатор А. Долин рректор А. Тяско 81/28В тираж 530И Государственного коделам изобретений иМосква, Ж, Раушска исно итета ССткрытий 13035/5 аб оиэводственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул, 11 роектная, 4 137 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. формула 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 02368 камерой, и обратный клапан, о т л ич а ю щ е е с я тем,что, с целью повышения надежности работы устройства за счет исключения неконтроли руемого 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 воз можностью взаимодействия с винтовой нарезкой внешнего полого вала при осевом перемещении гайки. 18 5