SU1008434A1 - Устройство дл опробовани водоносных горизонтов в скважинах - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРОВрВАНИЯ ВОДОНОСНЫХ ГОРИЗОНТОВ В СКВАЖИНАХ , включающее спускаекый по колонне труб фильтр с за глушенным 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 вращени  от колонны труб на пакерукиций узел, выполненный в виде шлицевого разъема, размйценного выше пакерующего узла, узел расхаживани  колонны труб,расположенный над узлом передачи вращени , и закрепленный на нижнем конце фильтра элемент дл  закреплени  фильтра на забое скважины, отличающеес  тем, что, с целью повышени  надежности работы устройства , фильтр и корпус пакерующего узла соединены между собой левым переходником , a выпускной канал эластичной оболочкой выведен в среднюю ё часть резьбы переходника, при этом элемент дл  закреплени  фильтра (Л на забое скважины выполнен в виде штырей с заостренными концами, укс репленными в осевом направлении.

Description

00

4:i

С 4i Изобретение относитс  к опробованию буровых скважин, а более конкретно к опробованию и исследованию водоносных горизонтов в скважинах . Известно устройство дл  опроббвани  водоносных горизонтов, включающее обсадную трубу, пакеры и фильтрыnil. Недостатком данного устройства  вл етс  то, что во врем  опробовани  может произойти прихват пакеров , в результате чего невозможно будет извлечь устройство из скважины и тем самым снижаетс  надежность опробовани . Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемо му результату  вл етс  устройство, позвол ющее совместить бурение и эксплуатацию водозаборных скважин одним инструментом, которое включае спускаемый на колонне труб фильтр с заглушенным нижним концом, соединенный с фильтром,пакерующий узел выполненный в виде кольцевой эластич ной оболочки с впускным и выпускным каналами, закрепленной на полом цилиндрическом корпусе,узел передачи вращени  от колонны на пакерующий узел, выполненной в виде шлицевого разъема,размещенного выше пакерующего узла,узел расхаживани  колонны труб, расположенный над узлом передачи вра щени , и закрепленный на нижнем конце фильтра элемент дл  закреплени  фильтра на забое скважины в- виде долота . Фильтр помещен между коаксиаль ными подвижными трубами, причем внут ренн   труба служит промывочным каналом и жестко св зана с нижней теле скопической трубой, а верхн   телеснопическа  труба св зана при помощи ку лачков с заь-и1тным кожухом пакера t2 Поскольку бурение скважин  вл етс  сложным и длительным процессом в процессе которого вс  компановка бурильной колонны подвержена длитель ным и знакопеременным нагрузкам, сов мецение бурового и эксплуатационного инструментов с системой кулачковых соединений дл  скважин сравнительно большой глубины (более 100 м) опасно в аварийном отношении. Примен емые буровые установки ограничивают допус тимые диаметры и глубины бурени  скв жин, а также размеры примен емого ко плекса бурового инструмента, что не позвол ет увеличить размеры .кулачко вых соединений, а следовательно, повысить их надежность. В известном устройстве также не предусмотрена во можность его извлечени , например, дл  ремонта в процессе эксплуатации. Из-за песковани , осадени  частиц по роды и длительности нахождени  без движени  неизбежны прихваты, все это снижает надежность опробовани . Цель изобретени  - повышение надежности работы устройства. Указанна  цель достигаетс  тем, что в устройстве дл  опробовани  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 вращени  от колонны труб на пакерующий узел, выполненный в виде шлицевого разъема , размещенного выше пакерующего узла, узел расхаживани  колонны труб, расположенный над узлом передачи вращени , и закрепленный на нижнем конце фильтра элемент дл  закреплени , фильтра на забое скважины, фильтр и корпус пакерующего узла соединены между собой левым переходником , а выпускной канал эластичной оболочки выведен в среднюю часть резьбы переходника, при этом элемент дл  закреплени  фильтра на з.абое скважины выполнен в виде штырей с заостренными концами, укрепленными в осевом направлении. На фиг. 1 показано устройство дл  опробовани  и исследовани  водоносных горизонтов в скважинах, продольный осевой разрез, нижн   часть; на фиг. 2 - то же, верхн   часть. Устройство дл  опробовани  водоносных горизонтов представл ет собой опускаемый на колонне насоснокомпрессорных труб фильтр 1 с заглушенным нижним концом, с которым посредством переводника 2 соединен узел пакерующего элемента 3. Устройство показано в своем рабочем положении при нахождении в скважине 4, фильтр находитс  в зоне водоносного , пласта 5. Узел пакерующего элемента 3, в свою очередь, соединен с трубой б, служащей дл  расхождени  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 симметричнр в -радиальных направлени х пластины-ключи 8, которым соответствуют ответные пластины-ключи 9, укрепленные также симметрично и радиально снаружи на конце колонны насосно-компрессорных труб 7. Пластины-ключи 8, и 9 служат упорами дл  отвинчивани  узла пакерующего элемента 3 в скважине вращением колонны вправо. Резьбовое соединение узла пакерующего элемента спереводником 2 выполнено посредством резьбы с левым шагом закрутки. На нижнем конце фильтра 1 укреплены в осевом направлении штыри 10 с заостренными концами, служащие дл  создани  упора устройства в забой, что необходи мо при отворачивании. При ожидании низких пластовых давлений осевой ка нал устройства перекрыт диафрагмой зажатой между переводником 2 и узло пакерующего элемента 3. Внутренний диаметр колонны 7 нас но-крмпрессорных труб обеспечивает опускание в нее трубы меньшего диаметра , котора  используетс  при испытани х , например дл  насрснокомпрессорных труб Диаметром 73 мм может использоватьс  вставна  труба , диаметром 33 мм или 42 мм ( ГОСТ 633-75). . Узел пакерующего элемента- 3 пред ставл ет собой надувной пакер. На верхнем и нижнем его фланцах 12 посредством кольцевых гаек 13 зажата эластична  оболочка 14 пакера. На боковой,стенке осевого канала укреплен узел невозвратного клапана , состо щий из ниппел  15, навернутой на него крышки 16 с осевым каналом и шарика 17, поджатого пружиной 18, помещенного в отверстии, выход щем на осевой канал. Дл  стравливани  давлени  в корпусе узла выполнен канал 19, который соедин ет полость, ограниченную эластичной оболочкой 14 и среднюю .часть резьбовой поверхности переводника 2 Невозвратный клапан (его пружина 18 регулируетс  на рабочее давление 510 кгс/см , но не более ожидаемого пластового давлени . Если стенки скважины сложёны неустойчивыми породами и во врем  работ по опробованию возможен прихват насосно-компрессорных труб, устройс во Дополн етс  трубой 6 дл  расхажи вани  и вращени  колонны. Труба б . встроена в подвеску между узлом па . керующего элемента 3 и колонной насосно-компрессорных труб. На своем верхнем конце она несет крышку 20, в центральное отверстие которой вве нута кронбукса 21, поджимающа  саль ник 22, Через сальник проходит нижний конец колонны 7. На внутренней поверхности крышки 20 cи Iмeтpичнo и радиально укреплены пластины-ключи 23, аналогичные пластинкам-ключам 8 Крышка 20 соединена с трубой б посредством резьбы с левым шагом. Дл  обеспечени -очистки стенки водоносно го пласта от глинистой корки устройство может быть снабжено проволочным скребком 24, который крепитс  к стальной пластине 25, баглу- шёцощей снизу фильтр 1, например, по средством болта 26 с гайкой иподжимной пластины 27;, Устье скважины (фиг.2) герметизи руетс  по обычной схеме головкой 28 имеющей ниппельную резьбу и навернутой на ответную муфтовую резьбу технической колонны 29 или кондуктора . Головка имеет отвод с згщвижкой 30 и отвод дл  манометра 31 от затрубного пространства. Выход колонны насосно-компрессорных труб 7 выполн етс  через центральную горловину головки с кронбуксой 32, поджимающей сальник 33. На верхний конец насосно-компрессорных труб наворачиваетс  патрубок с боковым отводом дл  отведени  в сторону воды из скважины - дл  ведени  исследовательских работ или излива. По результатам изготовлени  опытного образца устройства и егО испытани  можно рекомендовать следующие выполнени  его отдельных деталей и узлов. Фильтр 1 изготовл етс  согласно требований технического проекта и имеет длину, равную мощности водоносного пласта 5 плюс 1 м. На верхнем конце фильтр имеет ниппель с резьбой обсадных колонн геологоразведочного сортамента (по ГОСТу,6238), Скребок 24 изготовл етс  из стальной проволоки , из пр дей стальных канатов, длина проволок по диаметру скважины плюс 5 мм на стороны. Штыри 10 - стальные, два симметрично приварены к пластине 25. Они служат дл  закреплени  на забое фильтровой трубы при отвороте узла пакерующег.о элемента 3 от переводника 2 после завершени  опробовани  скважины. Переводник 2 иаготовл етс  из труб нефт ного сортамента . Диафрагма 11 - латунна , 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, продолжающуюс  вплоть до фланца 12. Резьба на верхнем конце пакерааналогична . Эластична  оболочка 14 пакера, например, из резины. Пакет также изготовл етс  из труб;нефт ного сортамента . Рекомендуемые размеры невозвратного клапана: наружный диаметр корпуса 40 мм, внутренний 20 мм, дис1метр гнезда под шарик 15 мм, диаметр отверсти  в осевой канал 10 мм, дис1метр отверсти  в крышке 24-10 мм, диаметр пружины 16 мм. Резинова  надувна  оболочка 14 имеет цилиндрическую форму и наружный диаметр, больший на 60-70 .мм реального диаметра скважины (с учетом увеличени  диаметра за счет, каверн); высота -г-в соответствии с длиной пакера,но не менее 200 мм. В услови х экспедиций оболочка может быть изготовлена в вулканизаторских цехах мастерских с учетом требуемых размеров. ОбЬлоч-ка 14 fc двух сторон п6 всей окружности кромки зажимаетс  между фланцами 12 и кольцевыми гайками 13 и т самым герметизируетс . Фланцы пакера и кольцевые гайки 13 имеют наружный диаметр, обеспечивающий достаточный, зазор со сте скважины,а на своих торцах - уплотнительные по ски. Канал 19 стравливани  давлени  просверлен от верхней стороны нижне1 о фланца 12 и выходит примерно на середину замково резьбы муфты нижнего конца пакера. При повороте муфты пакера на ниппель переводника 2 обеспечиваетс  герметизаци , а при отвороте левого резьбового соединени  отверстие канала 19 открываетс . Диаметр канала не менее 7 мм. Пластина-ключи 8 и 9 могут иметь размеры 5x10x60 мм; в количестве трех, они симметрично привариваютс  на.одном уровне своими ребрами к соответствующей внутренней или наружной поверхности. Как запасной вариант дл  извлечени  насоснО компрессорных труб в случае прихвата или заклинивани  подвески используют с  пластины-ключи 23 с размерами 16x10x60 мм и ответные им на конце колонны с размерами 11x10x60 мм на рассто нии 60 мм от пластин-ключей 9. Все плас(гины-ключи на поверх ности насосно-компрессорных труб привариваютс  соосно на одной линии. Внутренний диаметр трубы 6 дл  расха кивани  и вращени  колонны обеспечивает свободное прохождение- колонны с приваренными к ней пластинами ключами 9 и 23. Длина трубы 6 не менее 4 м и не более длины хода талевой системы буровой установки или агрегата дл  опробовани  скважины. Самоуплотн ющийс  сальник 22, изоли рующий трубу 6 от затрубного простра ства, типа сальников штоков буровых насосов У8-6М. Обща  высота сальника должна быть не менее 50 мм и при ожидании значительных давлений может быть увеличена. В законченной строительством гидрогеологический скважине провод т по ный комплекс электромеханических каротажных работ, в том числе кавернометрию и профилометрию. Уточн ют глу бины залегани  и мощности водоносных горизонтов, точно определ ют фактит ческий диаметр скважины и слагающие породы на кровл х продуктивных горизонтов . На оснований полученных данных определ ют размеры пакера, который будет ислользован в устройстве Дл  опробовани  и исследовани  скважины устройством необходимы также сведени  об ожидае1мых пластовых давлени х , поскольку невозвратный клапан пакера должен быть отрегулирован на давление, заведомо не превышающее ожидаемого пластового. Такие сведени  обычно заранее известны, так, например, в Туркмении пластовые давлени  водоносных горизонтов до глубины 500 мм составл ет 010 кгс/смЯа от 500 м до 1000 м 815 кгс/см2. Устройство собирают на буровой и опускают в скважину на талевой подвеске буровой установки или агрега .. , , та дл  опробовани , в ходе спуска подвески, по достижении верхней границы продуктивного .горизонта, вращением устройства очищают стенки водоносного пласта скребком 24,что улучшает вызов притока воды. Скорость вращени  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. Необхода- мость очистки водоносного горизонта глинистой корки определ етс  перед опусканием устройства в скважину, в соответствии с чем принимают реше ние о доукомплектовании его скребком 24. Если подошва водоносного горизонта 5 находитс  на уровне забо  скважины, фильтр 1 сажаетс  штыр ми 10 на забой. В случае нахождени  подошвы опробуемого горизонта Bfcmie забо  сквгшины устанавливают цементный мост на уровне верхней границы подошвы опробуемого пласта. Фильтр сажают штыр ми 10 на цементный мост. После спуска и установки устройства оборудуют устье скважины, на отводе устанавливают образцовый манометр и фиксируют давление в затрубном пространстве. Медленным наращиванием давлени  в колонне насосно-компрессорных труб надувают эластичную оболочку 14 пакера . Создаваемое в трубах давление не должно превышать рабочее давление пакера (5-10 кгс/см). Давление регулируют задвижной насоса буровой установки или цементировочно- го агрегата. В .случа х низкого гидростатического давлени  опробуемого горизонта надувание эластичной камеры пакера обеспечиваетс , благодар  диафрагме 11. После надува камеры пакера диафрагму разрушают спускаемой колонной насосно-компрессорных труб. При отсутствии самоизлива (фонтана ) скважины, в колонну насоснокомпрессорных труб 7 опускают до нижнего конца фильтра трубы меньшего диаметра и замен ют буровой раствор на воду. Дл  этих целей используют насосы буроЧ;рй установки, агрегата дл  опробовани  или цементировочный агрегат. В услови х низкого пластовогодавлени  испытание ведут в эрлифтном режиме и дл  этого используют компрессор .

В зависимости от характера скваж ны мен етс  компановка устройства. ли стенки скважины сложены неустойчивыми породами и во врем  работ по опробованию возможен прихват насоснкомпрессорных труб, то в устройство включают трубу 6 дл  расхаживани  и вращени  колонны. Расхаживание и врщение должны производитьс  в течение 3-5 мин плавно, без нарушени  режима опробовани  и исследовани  скважины.

Когда стенки скважины сложены устойчивыми породами и возможность прихвата исключена, 6 комплекс устройства трубу 6 не включают. Пакер 3 через соответствующий переводник или непосредственно соединен с насосно-компрессорными .. трубами,Далее опробование и исследованиескважины ведут в обычном пор дке.

После окончани  опробовательских работ на первом объекте все устройство поднимают на поверхность (если это возможно). В случае прихвата (песковани ) фильтра производ т отворот левого замкового резь-бового соединени  посредством пластин-ключей 8 и 9, дл  чего колонну насосно-компрессорных труб опускают вниз до совпадени  ключейпластин и вращают вправо. При отвороте муфты пакера с ниппел  переводника 2 открываетс  отверстие канала 19. Тем самым осуществл етс 

разгерметизаци  надутой эластичной оболочки 14 и происходит tpacnaкеровка , Пакер и расположенные выше части устройства извлекают из с важины к используют при испытании последующих объектов. Запасным узлом дл  отворота извлекаемых труб предусмотрена крьаика 20, также имеюща  левую резьбу и снабженна  клю- . чами-пластинами.23.

Использование предлагаемрго устройства обеспечивает возможность |4ногократного иотользовани  устройства - полностью (если позвол ют услови  в скважине) или частично (с оставS лением в скважине фильтра или фильтра с пакером); возможность оперативного предотвращени  прихвата трубой дл  расхаживани ; возможность пакеровки при кавернозных стенках скважины и различных ее 1Д11амётрах, а также осуществление распакеровки рдног временно с извлечением устройства из сквгикиныо Это приводит к сокращгнию сроков проведени  геологоразведочных работ, к их удешевлению и повышению производительности труда.

С использованием предлагаемого устройства стоимость строительства, опробовани  и исследовани  скважины снижаетс  на 20-25% дл  скважин глубиной 200-500 м. Она еще более возрастает с увеличением глубины скважины и с удгшенностью точек бурени  от баз обеспечени .

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРОБОВАНИЯ ВОДОНОСНЫХ ГОРИЗОНТОВ В СКВАЖИНАХ, включающее спускаекий по колонне труб фильтр с заглушенным нижним концом^ соединенный с фильтром пакерующий узел, выполненный в виде кольцевой эластичной оболочки с впускным и выпускным каналами, за- крепленной на полом цилиндрическом корпусе, узел передачи вращения от колонны труб на пакерующий узел, выполненный в виде шлицевого разъема, размещенного выше пакерующего узла, узел расхаживания колонны труб,расположенный над узлом передачи вращения, и закрепленный на нижнем конце фильтра элемент для закрепления фильтра на забое скважины, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы устройства, фильтр и корпус пакерующего узла соединены между собой левым переходником, а выпускной канал эластичной оболочкой выведен в среднюю часть резьбы переходника, при этом элемент для закрепления фильтра на забое скважины выполнен в виде штырей с заостренными концами, ук- _β репленными в осевом направлении.

   SU „..100843