Устройство для опробования водоносных горизонтов в скважинах

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 119) 01)с 50 4 Е 21 В 49/08 АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ АВТОРСКОМ ЕТЕЛЬСТ ами, ором корпусе пакерующенной на колонне го узла и руб с воэтельно кор овый клапан эакре можно вращения отно причем шар ен с возмо пуса пакер пакера вып остью пооче я с окнами переаимодеис редногоп скно тенко неш.1 о т л ичто оно снабже пакерующим узм в виде жестко й стержня и полу трубное простран нны труб, причем стержня меньше рь ол Пи 2,от - что оболоч м ым защитиде отдель-о олщенным н кГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЧНРЫТИЙ 1) 3678586/22-032) 24.10,836) 15.01.86, Бюл. В 2(56) Авторское свидетельство СССР У 237076, кл. Е 21 В 49/08, 1961.Авторское свидетельство СССР У 1008434, кл, Е 21 В 49/08, 1983. (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРОБОВАНИЯ ВОДОНОСНЫХ ГОРИЗОНТОВ В СКВАЖИНАХ, содержащее спускаемый на колонне труб фильтр с заглушенным нижним концом и элементами крепления на забое скважины, пакерующий узел с эластичной оболочкой, закрепленной при помощи гаек на полом цилиндрическом корпусе, и впускным шариковым клапаиом, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности, оно снабжено перепускной втулкой со сквозными о асположенной с кольцевым з у и втулки и ее 2. Устройство по ч а ю щ е е с я тем но расположенным над лом впускным клапано связанных между собо сферы, сообщающим за ство с полостью кола плотность материала плотности материала 3. Устройство по л ич ающее ся ка пакера снабжена к ным эластичным кожух ных эластичных пласти12047Изобретение относится к исследованию и опробованию водоносных горизонтов в скважинах и предназначено дляиспользования при эксплуатации гидрогеологических скважин. 5Цель изобретения - повьшиние эксплуатационной надежности устройства.На Фкг.1 и 2 показаны нижняя кверхняя части устройства в транс-.гортном положении соответственно; 10на Фкг.З - узел пакерующего элементав рабочем положении; на фиг.4 - перепускная втулка.Устройство для опробования водоносных горизонтов в скважинах включает спускаемый на колонне насоснокомпресссрных труб фкльтр 1 ( фкг.1)с заглушенным нижним концом. С фильтром 1 посредством переходника 2 сленой резьбой соединен узел пакерук 1- 2 Ощего элемента 3, взаимодействующийсс стенками скважины 4 (Фиг.З) и соединенный верхней частью через переходник 5 ( Фиг.2) с трубой б, служащей для расхаживания и вращения в 25ней колонны насосно-компрессорныхтруб 7, либо через перепускную втулку 8 непосредственно с концом колонны труб 7 (ди;,3) .Внутренние диаметры колонны нассснс-компрессорных труб 7 и перепускной втулки 8 обеспечивают опус"канне в нкх труб меньшего диаметракоторые используются при опробовании. Например для насссно-компрессорных труб диаметром 73 мм можетиспользоваться вставная труба диаметром 33 ктк 43 мм,В случае использования трубы бна внутренней стенке у верхнего кон Опа сквозно с осевого канала узлапакерующего элемента 3 укрепленысимметрично в радиальных направлениях пластины-ключи 9, которым соответствуют ответные пластины -ключк 4510, укрепленные также симметричнои радиально ка конце колонны насоско-компрессорных труб 7. Нласткныключк 9 к 1 О служат упорамк для отвкнчквания узла пакерующего элемен Ота 3 в скважине 4 вращением колоннывправо.На нижнем конце Фильтра 1 укреплены в осевом направлении штыры 11с заостреннымк концами, служащие для 55ссзцейкя лора устройства в забой,что необходимо при ствсрачкваник.Нрк ожидании низких пластовых дав 12лений осевой канал устройства перекрыт диафрагмой 12, зажатой между переходником 2 к узлом пакерующего элемента 3.На верхнем и нижнем фланцах 13 пакерующегс элемента 3 посредством кольцевых гаек 14 зажата эластичная оболочка 15 пакера, На боковой стенке осевого канала укреплен клаган пакера состоящий кз ниппеля 1 б, навернутой на него крьпцкк 17 с осевым каналом и шарика 18, поджатого пружиной 19 и выступающего не менее чем на треть диаметра в полость осевого канала, Для стравлкванкя давления из эластичной оболочки 15 (основнойвариант ) в корпус узле 3 ввертывается перепускна.я втулка 8 с окнами 20, В аварийном вариантедля стравливания давления кэ эластиччой оболочки 15 в нижнем Фланце 13выполкек канал . 1, который соединяетполость, ограниченную эластичной оболочкой 15, и среднюю часть резьбовсйповерхности переходника 2. Пружина19 невозвратногс кла.пана регулируется на рабочее давление превышающееожидаемое пластовое давление не более чем ка 0,2 - 0,3 1 Яа, .1 ежду корпусси узла 3 и верхней частью втулки8 оставлен зазор 22.Для предохранения эластичной оболочки 15 от кстирания о неровностис;вола скважины 4 во время транспортировки устройства в зону опробования к подъема его после завершенияопробования пласта эластичная оболочка снабжена предохранительным кожухом 23 кз эластичного растягивающегося материала, например кз резины,в виде набора полос шириной 50100 мм с утолщенными шарообразнымиконцами, закрепленными в отверстиях24 гаек 141,1 рк ожидании низких плас=овых давлений в устройстве устанавлквается диафрагма 12 которая пеекрьгвает доступ промывочной жидкости в колонну насоскс-ксмпресссрных труб 7. Для заполнения колонны 7 между верхней чаетью корпуса пакера 3 и трубой б3 установлен впускной клапан 25 (фкг,2). В случае отсутствия опасности прихвата в компановку устройства трубу б не включают а впускной клапан 25 может быть вмонтирован только в верхней части перепускной втулки 8.Впускной клапан монтируется в утол 3 1204 щенную часть переходника 5 путем фрезерования в нем углубления и выполнен в виде полусферы, закрывающей полусферическое гнездо нижнего впускного отверстия 26. Полусферический клапан 25 закреплен на направляющем стержне 27 с полусферическим верхним концом, обращенным в сторону выпускного отверстия 28.Труба 6 на верхнем конце снабжена 10 крышкой 29, в центральное отверстие которой ввернута кронбукса 30, поджимающая сальник 31. На внутренней поверхности крьппки 29 симметрично и радиально укреплены пластины-ключи 15 32, аналогичные пластикам-ключам 9, Крьппка 29 соединена с трубой 6 посредством резьбы с левым шагом. Для обеспечения очистки стенки водоносного пласта от глинистой корки уст ройство может быть снабжено проволочным скребком 33 1 фиг.1), который крепится к стальной пластинке 34 заглушающей снизу фильтр ) посредством болта 35 с гайкой и поджимной пластины 36.Рекомендуется следующее выполнение отдельных деталей и узлов устройства.Гнездо шарика 18 невозвратного клапана вытачивается с таким расчетом, чтобы шарик не менее чем на одну треть диаметра выступал во внутреннюю полость окна 20.Для улучшения взаимодействия ша 35 рика 18 с окном 20 и обеспечения свободного выхода стравливаемой жидкости иэ полости пакера диаметр втулки 8 ниже резьбовой части) уменьшен,на 1 - 2 мм, Окно 20 имеет ширину, равную диаметру шарика 18 плюс 1 мм на стороны, и высоту, равную 5-8 диаметров шарика, Зазор между стенками цилиндрического углубления в переходнике 5 и направляющим стержнем 27 составляет 1-2 мм, а свободный ход клапана составляет около 10 мм. Направляющий стержень 27 изготавливается из более легкого материала, чем клапан 25, что способствуетболее легкому подъему последнего впромывочной жидкости,Устройство для опробования водоносных горизонтов в скважинах работает следующим образом,В законченной строительством гидрогеологической скважине производят 74полный комплекс электрометрических каротажных работ, в том числе кавернометрию и профилометрию. Уточняют глубины залегания и мощности водоносных горизонтов, точно определяют фактический диаметр скважины и слагающие породы на кровлях продуктивных горизонтов. На основании полученных данных определяют размер пакера, который используется в устройстве. Для опробования и исследования скважины устройством необходимы также сведения об ожидаемых пластовых давлениях, поскольку клапан пакера должен быть отрегулирован на давление, превьппающее пластовое не более чем на 0,2 - 0,3 МПа. Такие сведения обычно заранее известны. Так, например, в Туркменской ССР пластовые давления водоносных горизонтов до глубины 500 м составляют 0-1 МПа, от 500 до 1000 м - 0,8-1,5 МПа.Устройство собирают на буровой и спускают в скважину на талевой подвеске. В случае ожидания низкого пластового давления и установки в устройстве диафрагмы 12 в комплект включают впускной клапан 25 для заполнения колонны 7.В ходе спуска устройства промывочная жидкость своим давлением, действующим через отверстие 26, поднимает иэ гнезда полусферический клапан 25 и через отверстие 28 поступает в трубы. При промывке клапан 25 садится на гнездо отверстия 26 и препятствует перетоку промывочной жидкости в затрубное пространство.Во время спуска эластичная оболочка 15 пакера предохраняется от истирания с помощью кожуха 23. По достижении верхней границы продуктивного горизонта вращением устройства очищают стенки водоносного пласта скребком 33, что улучшает вызов притока воды. Скорость вращения не превышает 20 об./мин, а скорость спуска не больше 2-3 м/мин. Далее скорость спуска должна быть минимальной рабочей, Необходимость очистки водоносного горизонта от глинистой корки определяется перед спусканием устройства в скважину, в соответствии с чем принимают решение о доукомплектовании его скребком 33, Если подошва водоносного горизонта находится на уровне забоя скважины, фильтрсажается штырями 11 на забой.5 1 204 7В случае нахождения подошвы опробуемого горизонта выше забоя скважины устанавливают цементный мост на уровне верхней границы подошвы опробуемого пласта, Фильтр сажают штырями на цементный мост.После спуска и установки устройства оборудуют устье скважины по принятой на данном районе схеме. На отводе от затрубного пространства не показан) устанавливают манометр и Фиксируют давление. Медленным наращиванием давления в колонне насоснокомпрессорных труб 7 надувают эластичную оболочку 15 пакера. По мере надувания последней кожух 23,растягиваясь,принимает Форму оболочки 15,Создаваемое в трубах давление должно соответствовать рабочему или превышать его не более чем на 0,2-0,3 МПа.20Давление регулируют задвижкой насосабуровой установки или цементировочного агрегата. В случаях низкого гидростатического давления опробуемогопласта эластичную камеру 15 надувают 25при установленной диаФрагме 12, которую затем разрушают спускаемой колонной насосно-компрессорных труб 7.При отсутствии самоизлива из скважикы колонну труб 7 опускают до нижнего конца Фильтра и заменяют буровой раствор на воду.В условиях низкого пластового давления опробование ведут в эрлиФтном режиме, для чего используют компрес"- сор. Если стенки скважины сложены неустойчивыми породами и во время работ по опробованию возможен прихват насосно-компрессорных труб, вустройство включают трубу б для рас- Охаживания и вращения колонны, Расхаживание и вращение должны проиэво" 1 бдиться 2 - 5 мик плавно без нарушения режима опробования и исследования сквазины,После окончания опробования водоносного горизонта все устройствоподнимают на поверхность. Для этогоповоротом на 90 перепускной втулки 8 надавливают на шарик 18 и стравливают давление в пакере, Затем поворотом втулки 8 еще на 90 закрывают осевой канал клапана пакера,при этом шарик 18 входит в окно 20. В случае использования в комплекте устройства трубы б стравливание давления производят с помощью пластин-ключей 10, Для этого колонку насоско-компрессорных труб спускают до совпадения пластин-ключей с уровнем шарика 18 и вращают вправо. Во время вращения пластины-ключи надавливают на выступающую часть шарика. В случае прихвата (пескования) Фильтра производят отворот левого замкового соедикения посредством пластин- ключей 9 и 10, для чего колонну труб 7 спускают до совпадения пластин-ключей и вращают вправо. При отвороте муФты пакера с киппеля переходника 2 открывается отверстие 21 тем самым осуществляется разгерметизация надутой эластичной оболочки 15 и происходит распакеровка. Пакер и вышерасположенные части устройства извлекают иэ скважины и используют при опробовании последующих объектов. Запасным узлом для отворота извлекаемых труб 7 в случае прихвата или заклинивания пакера 3 предусмотрена крышка 29, также имеющая левую резьбу и снабженная ключами- пластинами 32, 3204731