RU2675616C1

RU2675616C1 - Wells hydrodynamic logging device

Info

Publication number: RU2675616C1
Application number: RU2018102074A
Authority: RU
Inventors: Виктор Маркелович Саргаев; Юлия Викторовна Саргаева
Original assignee: Виктор Маркелович Саргаев; Юлия Викторовна Саргаева
Priority date: 2018-01-19
Filing date: 2018-01-19
Publication date: 2018-12-20

Abstract

FIELD: mining.SUBSTANCE: claimed invention relates to the mining, and can be used for the uncased wells hydrodynamic studies. According to the invention, the assigned task is solved by fact, that the wells hydrodynamic logging device is made in the form of two sealed blocks, separated by the clamping system, made in the form of the pantograph type multi-link lever mechanism with the sealing element 13 and the channel 14, at that, the first block contains connected to the sample receiver 10 drive 3 the power supply unit 2, with piston 4 placed in the depression chamber 5, which by the channel with a hydraulic valve 6 is connected to the cylinder, inside which pistons 8, 9 and the separating piston 7 are installed, designed to isolate the cylinder cavity, the sample receiver 10, which by the channel is connected to the pressure sensor 11, telemetry unit 24 and the sealing element 13, and the other block 15 comprises connected to the piston 17 rod 16, separating piston 18 by the channel connected to the piston 17, electromagnetic valve 19 by the channels connected to the piston 17, the separating piston 18, and also by the channel connected to the discharge chamber 20, pressure relay 22 by the channels connected to the solenoid valve 20 and the integrated reversing valve 21, designed to hold pressure in the pressing system pantograph type multi-link lever mechanism drive system 23 during the fluids sampling.EFFECT: object of the invention is development of the wells hydrodynamic logging device, providing the permeable layers hydrodynamic characteristics determining high accuracy while improving reliability and safety during operation, and expansion of its application scope.1 cl, 5 dwg

Description

Заявляемое изобретение относится к горному делу и может быть использовано для гидродинамических исследований необсаженных скважин.The claimed invention relates to mining and can be used for hydrodynamic studies of open-hole wells.

Известно техническое решение, описанное в патенте РФ №2471984 на изобретение: "Устройство для гидродинамического мониторинга скважин", МПК Е21В 47/06, приоритет от 20 апреля 2011 года, в котором описано устройство, содержащее подвешиваемый на геофизическом кабеле корпус, в котором размещены электродвигатель, связаннный с ним посредством винтовой передачи электромеханический паркер, и управляемое клапанное устройство. Устройство для гидродинамического мониторинга скважин содержит также блок коммутации, установленный выше электродвигателя, якорь, установленный выше электромеханического паркера, два компенсатора давления, один из которых установлен выше якоря, а второй установлен ниже уравнительного клапана, наконечник кабельной головки, установленный в нижней части устройства, и дистанционный скважинный прибор, прикрепляемый к наконечнику кабельной головки, причем блок коммутации и электродвигатель размещены в герметичном корпусе.A technical solution is known, described in the patent of the Russian Federation No. 2471984 for the invention: "Device for hydrodynamic monitoring of wells", IPC Е21В 47/06, priority dated April 20, 2011, which describes a device containing a housing suspended on a geophysical cable in which an electric motor is placed associated with it by a helical transmission electromechanical parker, and a controlled valve device. The device for hydrodynamic monitoring of wells also includes a switching unit mounted above the electric motor, an armature mounted above the electromechanical parker, two pressure compensators, one of which is installed above the armature, and the second is installed below the equalizing valve, the cable head end mounted at the bottom of the device, and remote downhole tool attached to the tip of the cable head, and the switching unit and the motor are placed in a sealed enclosure.

Известно техническое решение, описанное в патенте РФ №2584169 на изобретение: "Устройство для гидродинамических исследований и испытаний скважин", МПК Е21В 47/00, приоритет от 11 февраля 2015 года, в котором описано устройство, содержащее подвешиваемый на геофизическом кабеле посредством стыковочной приборной головки герметичный корпус, размещенные в корпусе электродвигатель с редуктором, связный с электродвигателем винтовой передачей паркер - якорь, шток передачи нагрузки на паркер - якорь, уравнительный клапан, установленный выше электродвигателя, блок коммутации и дистанционный скважинный прибор, прикрепляемый к наконечнику кабельной головки на нижнем конце корпуса. Устройство дополнительно снабжено вторым корпусом, установленным ниже первого корпуса, муфтой-гайкой для стыковки второго корпуса с первым корпусом и размещенными во втором корпусе вторым электродвигателем, механически связанным с уравнительным клапаном и блоком телеметрии, причем с внутренней стороны первого и второго корпусов параллельно продольной оси устройства выполнен эксцентричный канал для прокладки транзитной линии связи к блоку телеметрии, шток передачи нагрузки на якорь - паркер выполнен без центрального отверстия, а уплотнительный элемент уравнительного клапана выполнен в виде манжеты.A technical solution is known, described in the patent of the Russian Federation No. 2584169 for the invention: "Device for hydrodynamic research and testing of wells", IPC E21B 47/00, priority dated February 11, 2015, which describes a device containing suspended on a geophysical cable by means of a docking instrument head hermetic case, an electric motor with a gearbox housed in the casing, a parker-anchor connected to the electric motor by a helical gear, an anchor load transfer rod to the parker, an equalizing valve mounted above the electric motor the device, the switching unit and the remote downhole tool attached to the tip of the cable head at the lower end of the housing. The device is additionally equipped with a second housing, mounted below the first housing, a coupling nut for joining the second housing with the first housing and a second electric motor located in the second housing mechanically connected to the equalizing valve and the telemetry unit, and from the inside of the first and second buildings parallel to the longitudinal axis of the device an eccentric channel is made for laying a transit communication line to the telemetry unit, the rod for transferring the load to the anchor - the parker is made without a central hole, and tnitelny equalizing valve element is designed as a cuff.

Описанное выше техническое решение не обеспечивает точности измерения, так как может выполнять только ограниченное количество замеров за одно погружение.The technical solution described above does not ensure measurement accuracy, since it can only perform a limited number of measurements per dive.

Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения является техническое решение, описанное в авторском свидетельстве СССР №1530767 на изобретение: "Устройство для гидродинамического каротажа скважин", МПК Е21В 49/00, приоритет от 4 февраля 1988 года, в котором описано устройство, содержащее корпус с герметизирующим и прижимным элементами и установленными в нем пробосборником, клапанами приема и сброса проб, пробоприемником, преобразователем давления и телескопическим поршнем, состоящим из дифференциальных поршней в цилиндрах с проходящим через него штоком, причем герметизирующий элемент выполнен с отверстием стока для пробы. В известном устройстве пробоприемники выполнены в цилиндрах телескопического поршня. Шток выполнен в виде подпружиненного относительно корпуса дифференциального поршня с возможностью взаимодействия с клапаном приема проб, соединенного с клапаном сброса проб, причем клапан сброса проб выполнен ножевого типа.The closest analogue of the claimed invention is the technical solution described in the USSR author's certificate No. 1530767 for the invention: "Device for hydrodynamic logging of wells", IPC Е21В 49/00, priority dated February 4, 1988, which describes a device containing a housing with a sealing and clamping elements and a sampler installed therein, sample receiving and discharge valves, a sample receiver, a pressure transducer and a telescopic piston consisting of differential pistons in cylinders with a passing through it stem, wherein the sealing member is formed with an opening for the flow of the sample. In the known device, the samplers are made in the cylinders of a telescopic piston. The rod is made in the form of a differential piston spring-loaded relative to the housing with the possibility of interaction with a sampling valve connected to a sampling valve, and the sampling valve is made of knife type.

Описанное выше техническое решение не обеспечивает точности измерения, так как может выполнять только ограниченное количество замеров за одно погружение и не обеспечивает регулирования усилия прижатия.The technical solution described above does not ensure the accuracy of the measurement, since it can only perform a limited number of measurements per dive and does not provide control of the pressing force.

Недостатком известного устройства является невысокая надежность устройства, так как при аварийном отключении электропитания отсутствует возможность привести устройство в исходное состояние, что приводит к невозможности дальнейшей эксплуатации устройства.A disadvantage of the known device is the low reliability of the device, since during an emergency power outage it is not possible to bring the device to its original state, which leads to the impossibility of further operation of the device.

Кроме того, известное устройство имеет большой диаметр, что не позволяет его использовать в скважинах малого диаметра и тем самым ограничивает область его использования.In addition, the known device has a large diameter, which does not allow its use in wells of small diameter and thereby limits the scope of its use.

Задачей заявляемого изобретения является создание устройства для гидродинамического каротажа скважин, обеспечивающего высокую точность определения гидродинамических характеристик проницаемых слоев при одновременном повышении надежности и безопасности при эксплуатации и расширении области его использования.The task of the invention is to provide a device for hydrodynamic logging of wells, providing high accuracy in determining the hydrodynamic characteristics of permeable layers while improving reliability and safety during operation and expanding the scope of its use.

Согласно изобретению поставленная задача решается тем, что, устройство для гидродинамического каротажа скважин выполнено в виде двух герметичных блоков, разделенных прижимной системой, выполненной в виде многозвенного рычажного механизма пантографного типа с герметизирующим элементом и каналом, при этом первый блок содержит блок питания, соединенный с приводом пробоприемника, с поршнем, размещенным в камере депрессии, камеру депрессии, которая соединена каналом с гидравлическим клапаном с цилиндром, внутри которого установлены поршни и разделительный поршень, предназначенный для изолирования полости цилиндра, в котором расположены поршни, пробоприемник, который соединен каналом с датчиком давления, блоком телеметрии и герметизирующим, а другой блок содержит шток, поршень, связанный с поршнем, разделительный поршень, связанный каналом с поршнем, электромагнитный клапан, связанный каналами с поршнем и разделительным поршнем, а также связанный каналом с камерой сброса, реле давления, связанное каналами с электромагнитным клапаном и встроенным реверсивным клапаном, предназначенным для удержания давления системе привода в многозвенном рычажном механизме пантографного типа прижимной системы при отборе флюидов.According to the invention, the problem is solved in that the device for hydrodynamic logging of wells is made in the form of two sealed blocks separated by a clamping system made in the form of a multi-link pantograph-type lever mechanism with a sealing element and a channel, while the first block contains a power supply connected to the drive sample receiver, with a piston located in the depression chamber, a depression chamber, which is connected by a channel with a hydraulic valve to a cylinder inside which the piston is installed and a dividing piston designed to isolate the cavity of the cylinder in which the pistons are located, a sampler that is connected by a channel to a pressure sensor, a telemetry unit and a sealing unit, and the other block contains a rod, a piston connected to the piston, a dividing piston connected by the channel to the piston, an electromagnetic valve connected by channels to a piston and a separation piston, as well as connected by a channel to a discharge chamber, a pressure switch connected by channels to an electromagnetic valve and an integrated reversing valve, rednaznachennym for holding the pressure in the drive system multilink linkwork pantograph type clamping system for the selection of fluids.

Сущность изобретения поясняется чертежами:The invention is illustrated by drawings:

фиг. 1 - общий вид устройства для гидродинамического каротажа скважин (в сборе)FIG. 1 is a General view of the device for hydrodynamic logging of wells (assembled)

фиг. 2а…2г - фрагменты общего вида, иллюстрирующие работу устройства для гидродинамического каротажа скважин.FIG. 2a ... 2g are fragments of a general view illustrating the operation of the device for hydrodynamic logging of wells.

Устройство для гидродинамического каротажа скважин (фиг. 1) содержит два герметичных блока 1 и 15, разделенных прижимной системой, выполненной в виде многозвенного рычажного механизма пантографного типа 12, с герметизирующим элементом 13 и каналом 14. Первый блок 1 содержит блок питания 2, соединенный с приводом 3 пробоприемника 10, с поршнем 4, размещенным в камере депрессии 5, которая соединена каналом с гидравлическим клапаном 6 с цилиндром, внутри которого установлены поршни 8, 9 и разделительный поршень 7, предназначенный для изолирования полости цилиндра, пробоприемник 10, который соединен каналом с датчиком давления 11, блоком телеметрии 24 и герметизирующим элементом 13. Другой блок 15 содержит шток 16, связанный с поршнем 17, разделительный поршень 18, связанный каналом с поршнем 17, электромагнитный клапан 19, связанный каналами с поршнем 17. разделительным поршнем 18, а также связанный каналом с камерой сброса 20, реле давления 22 связанное каналами с электромагнитным клапаном 20 и встроенным реверсивным клапаном 21, предназначенным для удержания давления в системе привода 23 многозвенного рычажного механизма пантографного типа прижимной системы при отборе флюидов.A device for hydrodynamic logging of wells (Fig. 1) contains two pressurized blocks 1 and 15, separated by a clamping system made in the form of a multi-link pantograph-type linkage mechanism 12, with a sealing element 13 and a channel 14. The first block 1 contains a power supply 2, connected to drive 3 of the sampler 10, with a piston 4 located in the depression chamber 5, which is connected by a channel with a hydraulic valve 6 to a cylinder, inside of which there are installed pistons 8, 9 and a separation piston 7, designed to isolate the strips and a cylinder, a sample receiver 10, which is connected by a channel to a pressure sensor 11, a telemetry unit 24, and a sealing element 13. Another block 15 comprises a rod 16 connected to a piston 17, a separation piston 18 connected by a channel to a piston 17, an electromagnetic valve 19 connected by channels with the piston 17. dividing piston 18, as well as connected by a channel to a discharge chamber 20, a pressure switch 22 connected by channels to an electromagnetic valve 20 and an integrated reversing valve 21, designed to maintain pressure in the multi-link drive system 23 lever mechanism of the pantographic type of the clamping system during the selection of fluids.

Габаритные размеры устройства: длина 4300-5000 мм, диаметр 65 мм и зависят от размера пробоприемника 10 и поршней 8 и 9. Изменение соотношения площадей поршней 8 и 9 и величины их хода дает возможность устройству работать в условиях разного давления.Overall dimensions of the device: length 4300-5000 mm, diameter 65 mm and depend on the size of the sampler 10 and pistons 8 and 9. Changing the ratio of the areas of the pistons 8 and 9 and their stroke size allows the device to work under different pressure conditions.

Работа устройства осуществляется следующим образом. Устройство опускают в скважину на заданную глубину с включенным блоком телеметрии 24, при этом регистрируется рост скважинного давления (фиг. 2а). По достижении заданной глубины, включается привод 23 прижимной системы, выполненной в виде многозвенного рычажного механизма пантографного типа 12. Многозвенный рычажный механизм пантографного типа 12 прижимной системы, раздвигаясь, прижимает герметизирующий элемент 13 (пакер) к участку стенки скважины, изолируя пласт от скважины и сообщая его по каналу 14 с пробоприемником 10. Во время прижатия камера сброса 20 отсекается электромагнитным клапаном 19. Усилие прижатия регулируется реле давления 22. Для снятия нагрузки с привода 23 многозвенного рычажного механизма пантографного типа 12 прижимной системы, гидростатика через разделительный поршень 18 подпирает поршень 17, который через шток 16 раскрывает многозвенный рычажный механизм пантографного типа 12 прижимной системы.The operation of the device is as follows. The device is lowered into the well to a predetermined depth with the telemetry unit 24 turned on, while the increase in well pressure is recorded (Fig. 2a). Upon reaching the specified depth, the drive 23 of the clamping system is turned on, made in the form of a multi-link lever mechanism of the pantograph type 12. The multi-link lever mechanism of the pantograph type 12 of the pressure system, while sliding, presses the sealing element 13 (packer) to the section of the well wall, isolating the formation from the well and communicating it through channel 14 with a sample receiver 10. During pressing, the discharge chamber 20 is cut off by the electromagnetic valve 19. The pressing force is regulated by pressure switch 22. To relieve the load from the multi-link drive 23 ychazhnogo type pantograph mechanism 12 clamping system through the hydrostatic separating piston 18 backs the piston 17 which via a rod 16 discloses a multi-link type pantograph link mechanism 12 clamping system.

Во избежание падения давления в многозвенном рычажном механизме пантографного типа 12 прижимной системы предусмотрен клапан 21.In order to avoid pressure drop, a valve 21 is provided in the multi-link lever mechanism of the pantograph type 12 of the pressure system.

Одновременно с включением привода 23 многозвенного рычажного механизма пантографного типа 12 прижимной системы включается привод 3 пробоприемника 10. Поршень 4, перемещаясь, создает разряжение в камере депрессии бив канале за гидравлическим клапаном 6, открывая его. Давление в цилиндре за поршнем 9 падает. В результате силы, действующие на поршень 9, оказываются разбалансированными и поршень 9 приходит в движение, при этом снижается давление на стенки скважины и возникает гидродинамическое возмущение в пласте, вызывая из него приток флюида. При перемещении поршня 9 до упора в поршень 8 давление на стенке скважины будет неизменным, оставаясь ниже величины пластового давления. Достигнув поршня 8, поршень 9 останавливается, создавая условия для роста давления в пробоприемнике 10 и на стенке скважины. Возрастая, давление достигает порога страгивания поршней 8 и 9, находящихся в контакте. При перемещении поршней 8 и 9 давление в пробоприемнике 10 и на стенке скважины будет сохраняться неизменным. Дойдя до упора, поршни 8 и 9 остановятся. С этого момента начинается фаза восстановления давления в возмущенной зоне пласта до величины пластового (фиг. 26). Весь процесс изменения давления на стенки скважины регистрируется датчиком давления 10 и блоком телеметрии 24, по каналу телеметрии информация передается наверх и записывается на носитель.Simultaneously with turning on the actuator 23 of the multi-link lever mechanism of the pantographic type 12 of the pressing system, the actuator 3 of the receiver 10 is turned on. The piston 4, moving, creates a vacuum in the depression chamber by breaking the channel behind the hydraulic valve 6, opening it. The pressure in the cylinder behind the piston 9 drops. As a result, the forces acting on the piston 9 turn out to be unbalanced and the piston 9 moves, while the pressure on the walls of the well decreases and hydrodynamic disturbance arises in the formation, causing fluid to flow from it. When moving the piston 9 to the stop in the piston 8, the pressure on the well wall will remain unchanged, remaining below the reservoir pressure. Having reached the piston 8, the piston 9 stops, creating conditions for pressure growth in the sample receptor 10 and on the borehole wall. As the pressure increases, it reaches the threshold for moving the pistons 8 and 9 in contact. When moving the pistons 8 and 9, the pressure in the sampler 10 and on the wall of the well will remain unchanged. Having reached the stop, the pistons 8 and 9 will stop. From this moment, the pressure recovery phase begins in the disturbed zone of the formation to the value of the reservoir (Fig. 26). The entire process of changing the pressure on the borehole walls is recorded by the pressure sensor 10 and the telemetry unit 24, information is transmitted upward and recorded onto the carrier via the telemetry channel.

Далее на привод 23 многозвенного рычажного механизма пантографного типа 12 прижимной системы и привод 3 пробоприемника 10 подают реверсивное питание. Отключается электромагнитный клапан 19, и многозвенный рычажный механизм пантографного типа 12 прижимной системы под воздействием гидростатики на шток 16 складывается (фиг. 2в). Масло перетекает в камеру сброса 20, при возвращении привода 23 многозвенного рычажного механизма пантографного типа 12 прижимной системы в исходное положение масло перетекает в цилиндр (не показано) привода 23 многозвенного рычажного механизма пантографного типа 12 прижимной системы.Further, the drive 23 of the multi-link lever mechanism of the pantographic type 12 of the clamping system and the drive 3 of the sampler 10 supply reverse power. The electromagnetic valve 19 is turned off, and the multi-link lever mechanism of the pantograph type 12 of the clamping system is folded under the influence of hydrostatics on the rod 16 (Fig. 2c). The oil flows into the discharge chamber 20, when the actuator 23 of the multi-link lever mechanism of the pantograph type 12 of the pressure system returns to its original position, the oil flows into the cylinder (not shown) of the actuator 23 of the multi-link lever mechanism of the pantograph type 12 of the pressure system.

При реверсивном включении привода 3 пробоприемника 10, поршень 4, создавая давление на поршень 9, перемещается в исходное состояние, выдавливая из пробоприемника 10 поступивший в него флюид в скважину (фиг. 2г). Поршень 9 возвращается в исходное положение за счет гидростатики через разделительный поршень 7. Устройство готово к следующему циклу работы. Работа привода 23 многозвенного рычажного механизма пантографного типа 12 прижимной системы и привода 3 пробоприемника 10 контролируется концевыми выключателями. Весь процесс контролируется оператором на станции.When the drive 3 of the sample receiver 10 is reversed, the piston 4, creating pressure on the piston 9, moves to its original state, squeezing out the fluid received into the well from the sample receiver 10 (Fig. 2d). The piston 9 returns to its original position due to hydrostatics through the separation piston 7. The device is ready for the next cycle of operation. The operation of the actuator 23 of the multi-link lever mechanism of the pantographic type 12 of the clamping system and the actuator 3 of the receiver 10 is controlled by limit switches. The whole process is controlled by the operator at the station.

Небольшой диаметр (65 мм) заявляемого в качестве изобретения устройства по сравнению с ближайшим аналогом в сочетании с возможностью выполнения неограниченного количества замеров за одно погружение, наличие привода многозвенного рычажного механизма пантографного типа прижимной системы со встроенным реверсивным клапаном, позволяющим удерживать давление в прижимной системе в процессе отбора флюидов, а также выполнение прижимной системы в виде многозвенного рычажного механизма пантографного типа и наличие реле давления для регулирования усилия прижатия герметизирующего элемента, наличие узла автоматического складывания при аварийном отключении питания, содержащем электромагнитный клапан и камеру сброса, обеспечивают высокую точность определения гидродинамических характеристик проницаемых слоев, а также высокую надежность и безопасность при эксплуатации, что расширяет область его использования и позволяет использовать его в широком диапазоне диаметров исследуемых скважин (100-260 мм).A small diameter (65 mm) of the device claimed as an invention compared to the closest analogue in combination with the possibility of performing an unlimited number of measurements per dive, the presence of a multi-link lever mechanism of the pantograph type of the clamping system with an integrated reversing valve, which allows holding pressure in the clamping system in the process fluid selection, as well as the implementation of the clamping system in the form of a multi-link lever mechanism of the pantographic type and the presence of a pressure switch for adjusting The efforts of pressing the sealing element, the presence of an automatic folding unit during an emergency power off, containing an electromagnetic valve and a discharge chamber, provide high accuracy in determining the hydrodynamic characteristics of the permeable layers, as well as high reliability and safety during operation, which expands the field of its use and allows its use a wide range of diameters of the studied wells (100-260 mm).

Заявляемое изобретение может быть изготовлено в условиях серийного производства освоенными технологическими методами с использованием существующих материалов и оборудования.The claimed invention can be manufactured in mass production using advanced technological methods using existing materials and equipment.

Claims

A device for hydrodynamic logging of wells made in the form of two sealed blocks separated by a clamping system made in the form of a multi-link pantograph-type lever mechanism with a sealing element and a channel, while the first block contains a power supply connected to the probe receiver with a piston located in the chamber depression, which is connected by a channel with a hydraulic valve to a cylinder, inside of which pistons and a separation piston are installed, designed to isolate the cilium cavity a core, a sampler, which is connected by a channel to a pressure sensor, a telemetry unit and a sealing element, and the other block contains a rod connected to a piston, a separation piston connected by a channel to a piston, an electromagnetic valve connected by channels to a piston, a separation piston, and also connected by a channel with a relief chamber, a pressure switch connected by channels to an electromagnetic valve and an integrated reversing valve designed to hold the pressure in the drive system of the multi-link lever mechanism pantographically type of pressure system during fluid sampling.