SU1232794A1 - Опробователь скважины - Google Patents

Description

Изобретение отнбситс  к опробыва- ниго буровых скважин, в частности к опробьшанию и исследованию водоносных горизонтов в гидрогеологических скважинах.

Цель изобретени  повьшение надежности работы устройства в работе при исследовании гидрогеологических скважин.

На фиг, I показан опробыватель скважины, нижн   часть, разрез; на фиг. 2 - узел кристаллизирующего элемента опробывател  скважины, верхн   часть; на фиг , 3 -- опробьшатель скважины в рабочем положении, нижн   частьJ разрез; на фиг. 4 - то же, верхн   часть, на фиг. 5 - пакер оп- робовател  в транспортном положении; на фиг. 6 гериетизируюидай элемент пакера; на Аиг, 7 - пакерный узел опробовател  скважины, разрез (вариант пакеровки),

Опробователь скважины представл ет собой опз скаемый на колонне насос но компрессорных труб (НКТ) фильтр 1 закрытьй внутренней 2 и нарз жной 3 трубами. Фильтр нижним концом посредством резьбовогосоединени  присоединен к винтовому турбулизатору 4 промывочной жидкости5 к н1-окнему концу которого присоединен отстойник- удлинитель 5, На нижний конец отстойника-удлинител  5 закреплено  корное устройство (не показано), Фильтр I в верхней ч&ти с внутренней и наруж ной сторон имеет герметизированно- центрирующие по ски 6 с двухзаходной резьбой (навинчивание происходит с обеих концов резьбы). Аналогичные по ски 7 и 8 имеют на нижних част х с наружной стороны внутренн   труба 2, а- внутренней стороны наружна  труба 3, закрьгоающие фильтр 1, Тру- ба 2 нижним концом присоединена в канал турбулизатора 4, а труба 3 - к его верхней нарулсной части посредством резьбовых соединений 9 и 10 с левым шагом, Жестко соединенные одна с другой в верхней части трубы 2 и 3 имеют на внутренней стороне гермети- зирующе-центрирующую пробку 11, вворачиваемую в верхнюю часть фильтра посредством резьбового соединени  2 с левым шагом, а на торце сверху - мз фту 13 с |езьбой д.п  вворачивани  НКТ 14. На муфте 15 нгокних НВ;Т 14 на резьбовом соединении 16 подвешен многослойный упругопружинный гермети

o

5

0

у 5 55 ц

30

45

50

зирующий элемент 17 пакера, закрепленный концами в углублени х (пазах)

38верхней 19 и нижней 20 обойм, ко-, торые имеют выточки (зазоры) 21 и 22. 1н:огослойный упругопружинный пакерую - щий элемент 17 состоит из различных материалов и они имеют различные фор- га,:: одно- и двухсторонние округленные 23 и 24J квадратные 25 и 26, ромбические (не показаны) и другие геометрические формы, концы 27 которых имеют удобные дл  закреплени  в пазах 18 обойм 19 и 20 формы. Эластичные слои 28 злемента 17 имеют цилиндрическую , веретенообразную и другие формы и могут быть изготовлены с пружинными стержн ми 29. На резьбе 30 трубы 3 установлен лопастной гидромеханический скребок 31 (фиг«1), имею- ций аналогичную резьбе 30 трубы 3 резьбу 32, лопасти 33, выведенные из полости последнего в затрубное пространство , струйный канал 34 и скребущие стерж И 35,

В случа х отсутстви  необходимости разглинизации водоносных пластов и . зозможнО СТИ кольматации фильтра используетс  упрощенный вариант опро - бовател  скважины, В данном случае фильтр 1 с отстойником-удлинителем 5 и  корным устройством присоедин ютс  к патрубку 36 с крышкой 37, сальником 38, возвратно-зажимной пружиной

39и пакерным узлом, установленкьгм между муфтой 15 и пружиной 39. Внутри патрубка 36 установлен палец 40, который входит в продольный вырез 41 Ио горизонтальные вырезы с ограничителем 42 хода НКТ 14. На конец НКТ 14 внутри патрубка 36-навернуто предохранительное кольцо 43,

Опробователь скважины используетс  в следующей последовательности.

Изготовленное устройство собираетс  по секци м:  корное устройство с С тстойн -п ом-удлинителем 5, фильтр I с защитными трубами. 2 и 3, присоедн- некными к винтовому турбулизатору 4 промывочной жидкости с установлен- пын па резьбе 30 трубы 3 гидромеханическим лопастным скребком 31 не подвешенным на резьбе 16 муфты 15 НКТ 14 многослойным упругопрукин- ным пакерующим элементом 17, закрепленным концами в углублении 18 верхней 19 и нижней 20 обойм,

Ф-ильтр i верхним концом с навер- .нутым турбулизатором 4 вводитс  в

трубу 3, а верхн   труба 2 входит в фильтр, при сопр жении по сков 6-8 вращением влево перевод т через их резьбы и трубы 2 и 3 присоедин ют к турбулизатору.

Собранный из секций опробователь скважины провер етс  на работоспособность в целом в услови х механических мастерских и после наладки работы узлов и устройства в целом транспортируетс  секци ми к скважине.После сборки на месте опробователь спускаетс  в скважину на пониженной скорости , плавно регулиру  торможение и разгон, что предупреждает его повреждени  и возникновение дополнительного гидродинамического давлени  в скважине.

До спуска устройства в скважину по плану опробовани  и исследовани , по каротажным исследовани м керново- го материала определ ютс  глубина и мощность опробуемого водоносного пласта, а также место установки па- керного узла и  корного устройства. Интервал установки пакерного узла не должен иметь или иметь минимальные размеры каверн и желобных выработок, а также значительных сужений ствола, которые вли ют на герметичность па- кера и создают опасность прихвата оп робовател . Фильтр 1 устанавливаетс  в интервале опробуемого пласта.

Дл  разглинизации стенок ствола в зоне пласта гил,ромеханическим способом в скважину закачиваетс  через НКТ 14 при максимальной производительности насоса (цементировочного агрегата) вода. При закачке воды про- 1Ф1вочна  жидкость в затрубном пространстве скважины, проход  через винтовой турбулизатор 4, получает турбулентный режим движени , что усиливает обрыв глинистой корки от ствола . Одновременно с закачкой воды начинает вращатьс  гидромеханический лопастной скребок 31. Промывочна  жидкость или вода, протекающа  в данном интервале в турбулентном режиме, попада  в лопасти 33, выход  через струйные каналы 34 в затрубное пространство и враща сь на резьбе 32 и по резьбе 30 трубы 3, очищает глинистую корку U помощью скребущих стержней 35,, а. стру , выход ща  из канала 34 и направленна  на стенки ствола,смывает комь  глины и углубл ет глубину очистки. Через лопасти скребка 31 пр32794

текает примерно половина объема заканчиваемой жидкости, остальна  часть проходит через зазоры между стенкой скважины и скребком 31.

5 Величина зазора соответстзует прин тым дл  компоновок низа бурильной колонны при бурении скважины. Диа- метр канала 34 на выходе может быть 10-20 мм, а длина выступающей части

10 стержней 35, изготавливаемых из проволок талевого KaSiaTa или полимерных материалов, может быть 5-10 мм больше диаметра скважины и зависит от толщины корки подлежащих очистке сте15 нок ствола. Резьба 30 на трубе 3 и резьбе 32 скребка 31 аналогичны по профилю и размерам, изготовл ют на максимальное свободное вращение с тем, чтобы при промывке (закачке)

20 скребок 31 возвращалс  на исходное (нижнее) положение, что дает возможность неоднократного повторени  процесса очистки ствола.

После очистки стенок водоносного

25 пласта, если по геологическим усл&- ви м интервалы выше пакерного узла и представлены неустойчивыми породами , в затрубноа пространство интервала заканчиваетс  расчетный объем бу2Q рового раствора. После этой операции производитс  за корение опробовател  скважины в установленном интервале. Место установки  корного устройства- регулируетс  длиной (обьино до 5 м) отстойника-удлинител  5.Надежность фиксации опробовател  скважины провер етс  свободным подвешиванием всего комплекса на талевой системе буровой установки (агрегата дл  опробовани ), после чего на устье скважины и на НКТ 14 делаетс  отметка (фиксирование положени ) дл  регулировки процесса пакеровки. Далее вращением вправо производитс  отворот закрывающих с внутренней и наружной сторон фильтр 1 труб 2 и 3, которые имеют левые резьбовые соединени  9 и 10 (фиг. 3 и 4). Одновременно происходит отворот герметизирующе-центрирующей пробки 11 и свернутого в верхнюю часть фильтра посредством левого резьбового соединени  12. Профиль и размеры резьб 9, 10 и 12 идентичны . Зазоры между трубами 2 и 3 и фильтром 1 обеспечивают свободное их вращение при их навороте i отвороте. После отворота труб 2 и 3 .производитс  плавное подн тие их вверх, при 1этом длина подъема заранее известна

35

40

45

50

55

и отсчитываетс  от отметки на НКТ иа устье скВс 1Ж1 Ны.

При дохожцении герметизируюде-цент рирующих по сков 7 и 8 труб 2 и 3 до по сков 6 фильтра 1 правым вращением производ т соединение по сков, профиль и .размеры резьб которых одинаковы . Резьбы по сков делаютс  с таким расчетом, чтобы заворачивание в уело- ВИЯХ сквад(ины происход шо нормально., например.резьба цилиндрическим профилем , В процессе соединени  по сков 6-8 одновременно происходит пакеров- ка многослойного упруго-пружинного шемента 17 подвешенного на резьбо- раи соединении 16 куфты 15 НКТ и присоединенного нижним концом к 13

Длина 1п-1жпей НКТ 4, на муфте 15 которой подвешен пакерный узел, вьгби- раеч с  такой, чтобы после отворота, подъема 1зверк и в ходе завинчивани  по сков 7 и 8 к по скам 6 происходила одновременна  пакеровка элемента J7 Герметичность пакеровки провер етс  стаби;и5ностыо уровн  жидкости в зат- рубном пространстве на устье скважины и в НКТ.

Пакерный элемент 17 изготавливают

многослойным, например первый внутри эластичный цилиндрической формы слой 28, изготовленный, например, из резины или полимерных материалов, может быть с прула-гнг ь ми стержн ми 29. второй слой мет 1ллический с упругопружин- ными пластинами 23, 24 или 25,26 „третий слой эластичный, аналогичггый первому слою, четвертый (наружный) слой пластины, анало1 ич11Ый второму слою, изготовлен из полимерных материалов, имеющих максимально гладкие поверх- HocffK, Слои 28 элемента 17, чередующиес  со сло ми 23, 24 или 25, 26, при пакеровкб (изгибе) должны достаточно прикрывать один другой, а также эластичные слои. Слои элемента 17 могут быть ггриклеены один к другому. В этом случае эластичнью слои 28 долны иметь свои свойства максимальной раст гиваемости.

Герметизирующий элемент 17 концами 27 слоев закрепл етс  в углублени  18 обойм 19 н 20 приклеиванием, болтами, сшиванием через мелкие отверсти  (iifi показано) или в их соче- тании. Зазоры 21 и 22 обойм 19 и 20 обеспечивают свободное движение па- серного узла но НКТ и его посадку на

j 0 s

0 5

0

5

0

5

муфту 13, Размеры углублений (пазов) 8 завис т от размеров герметизирующего элемента 17.

Подготовленные таким образом опро- бователь скБажинЕ 1 и водоносный пласт испытываютс  и исследуютс  в обычном пор дке.

После окончани  опробовательских работ мергленным вращением влево НКТ отвинчивают резьбовое соединение 16 на муфте 15 и обойма 9, освобожда сь за счет усилий унругопр жинных слоев 23, 24 или 25, 26 или в их сочетании, передвигаетс  вверх. Таким образом, происходит распакеровка. Длина резьбового соединени  16 должна быть не более 1/3 длины резьбового соединени  НКТ 14, а шаг резьбы 16 должен бЕ)ГГь больше, чем резьбы НКТ 14. Это необходимо дл  безопасного ведени  распакеровки элемента 17, После распа- керовки правЕ)1м вращением НКТ производитс  закрепление их резьбовых соединений.

После сн ти   корного устройства с рабочего ноложени  производитс  подъем опробовател  скважины на поверхность .

В сггуча х отсутстви  необходимости в разглинизадии водоносных пластов и возможности кольматации ф5-шьт- ра 1 1- спользуетс  упрош,енный вариант опробовател  скважины, например ис- пО Льзование при бурении сквалсин крах- мальнод о раствора или безглинистых промывочных жидкостей. В этом случае з компонопку трубы 2 и 3 не включают, фильтр 1 присоеди :г етс  к патрубку 36 с крышкой 37, котора  зажимает cajii fiHK 38. Обойма 9 пакерного элемента Г/ упираетс  на муфту 17 ТКТ (без резьбового соединени  15), а обойма 20 - на возвратно-зажимную пру- л кну 39, котора  установлена на крьш- ке 37.

Пак€;ровка в данном слз чае производитс  следующим образом.

После за корегш  опробовател  сква- жнны в интервале опробовани  производитс  расч:етный нажим в скважину ко- лоннь ПКТ 14 на установленную заранее длину, в это врем  зажатый между муфтой 15 и пружиной 39 пакерный элемент 17 изгибаетс  и происходит 1::акеровка. В процессе нажима колонны НКТ 14 палец 40 продвигаетс  вниз по

7123

продольному вырезу А1, по достижении необходимой длины продвижени  вниз палец вводитс  в горизонтальный вырез с ограничителем 42 хода НКТ. Таким образом фиксируетс  рабочее поло жение пакерного узла. Распакеровка

в обратном пор дпроизводитс  ке.

Предохранительное кольцо 43 служит дл  ограничени  хода НКТ 14 в патрубке 36, например хода вверх через крьшку 37.

2ff

Фиг. г

J5

W

W

18

/

21

16

,/7

27

27-1

-25

25

Фиг5

-28.

-29

Редактор А.Козориз

Составитель И.Кепке Техред М.Ходанич

2447/33

Тираж 548Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предпри тие, г.Ужгород, ул.Проектна , 4

Корректор Г.Решетник

Claims (6)

1. ОПРОБОВАТЕЛЬ СКВАЖИНЫ, состоящий из связанного с колонной насосно-компрессорных труб фильтра с концентрично установленными относительно него внутренней и наружной трубами, связанного с нижней частью фильтра и установленного на колонне насосно-компрессорных труб над фильтром пакера, имеющий герметизирующий элемент, концы которого закреплены в верхней и нижней обоймах, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности устройства в работе при исследовании гидрогеологических скважин, фильтр в верхней части выполнен с центрирующим пояском, имеющим внутреннюю и наружную резьбы, внутрення труба выполнена с центрирующей пробкой, имеющей резьбу для соединения с фильтром, а наружная и внутреняя трубы в нижней части выполнены с центрирующими поясками, имеющими резьбы под резьбы центрирующего пояска фильтра, идентичные резьбе пробки, при этом герметизирующий элемент установлен с возможностью взаимодействия его верхней обоймы с •муфтовым соединением колонны насос но-компрессорных труб в крайнем верх,нем положении наружной и внутренней трубы Фильтра для его деформации.

2, Опробователь по п.1, отличающийся тем,чтогерметизируго'щий элемент выполнен многослойным с чередованием упругопружинных слоев и эластичных, имеющих пружинные стержни.

3, Опробователь по пп. 1 и 2, отличают и й с я тем, что верхняя опора герметизирующего про цесса элемента имеет внутреннюю резьбу, а взаимодействующая с этой опорой муфта колонны насосно-компрессорных труб - наружную резьбу под аасе ры герметизирующего элемента.

4. Опробователь по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю щ и й с к тем, что колонна насосно-компрессорных труб в месте установки пакера имеет продольный и горизонтальный вырезы и снабжена подпружиненным патрубком с пальцем, размещенным в вырезе колонны насосно-компрессорных труб.

5. Опробователь по π.1, отличаю щ инея тем, что, с целью очистки стенок пласта в процессе промывки, он снабжен установленным на наружной трубе скребком с внутренней, резьбой, а наружная труба имеет резьбу по наружной поверхности под резьбу скребка, имеющего лопасти и струй•ные каналы, направленные под углом к оси опробователя для осевого перемещения по резьбе наружной трубы в процессе промывки.

6. Опробователь по п.1, о т л и чающийся тем, что на колонне труб, ниже фильтра установлен турбулизатор с отстойником.

I 23 2794