SU791965A1

SU791965A1 - Formation tester

Info

Publication number: SU791965A1
Application number: SU772553197A
Authority: SU
Inventors: Валерий Викторович Пустов; Эдуард Иванович Аракелян
Priority date: 1977-12-12
Filing date: 1977-12-12
Publication date: 1980-12-30

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ПЛАСТОВ(54) DEVICE FOR TESTING PLATES

Изобретение относитс к геологоразведочным работам при поисках на нефть и газ, а именно к проведению пр мых гидродинамических исследований испытаний и опробований пластов , осуществл емых с помощью)испытательного инструмента на трубах.в процессе бурени или пробной эксплуатации скважин. Основное назначение устройства обеспечение возможности испытани пластов любой интенсивности притока в услови х, идентичных услови м эксплуатации , из которых наиболее важны и существенным вл етс ограничение и сохранение посто нства депрессии на пласт. Известно устройство дл испытани пластов имеющее дроссель притока, за вор которого выполнен в виде дифференцисшьного поршн , гидравлически св занного с затрубным пространством и стакан, жестко св занный с корпусо и образующий с затвором дроссел буферную камеру. Устройство снабжено винтовой паро св занной с верхней частью колонны труб и обеспечивающей регулировку депрессии по командам с поверхности и, кроме того , оно имеет запорный клапан, позвол ющий в конце испытани производить запись кривой восстановлени давлени 1. К недостаткам данного устройства следует отнести следующее. Регулировка усилий дроссельной пружины осуществл етс с помощью вращени верхней части колонны труб, св занных с винтовой парой. Таким образом , вращение оказываетс задей твованным , в св зи с чем его нельз использовать с целью борьбы с прихватом колонны труб в скважине, в то врем кЛкименно такой способ борьбы с приЬсватом получил, наибольшее распространение . Вторым существенным недостатком описываемого устройства вл етс отсутствие в его составе клапана дл заливки, например, водой нижней части колонны труб в процессе .спуска испытательного инструмента в скважину, в св зи с чем существенно снижгиотс допустимые глубины установки испытател пластов по условию прочности труб на см тие от воздействи пере:пада внешнего давлени . Кроме того, использование в качестве затвора дроссел дифференцигшьноие) поршн , гидравлически св занного с затрубным пространством, усложн ет процесс регулировки депрессии на пласт, т.к. ставит последнюю в зависимость от давлени в эатрубном пространстве на глубине установки прибора. Это давление часто не удает JCH точно прогонозировать и, кроме то го, оно может мен тьс в процессе ис пытани . Известно устройство дл испытани пластов, включающее корпус, жестко св занный с нижней частью колонны труб и стаканом, подпружиненный затвор дроссел притока, образующий со стаканом герметичную камеру, винтову кару, состо щую из ходового винта и гайки, установленной в корпусе- с возможностью осевого перемещени , затвор запорного клапана и заливочный клапан 2. Недостатком устройства вл етс необходимость вращени верхней части колонны труб дл регулировки пружины дроссел притока, что исключает возможность использовани одного из наи более эффективных методов-борьбы с прихватом инструмента в скважине. Целью насто щего изобретени -, вл етс обеспечение возможности регулировки и управлени с поверхности депрессией, передаваемой на пласт, без вращени колонны труб, что позво 1ЛИТ использовать предлагаемое устрой ство в составе комплекта испытательного инструмента совместно с устройством дл раздельного вращени колон . ны-и, таким образом, повысит безопасность , а также качество и информативность процесса испытани . На фиг. 1 показано устройствов сборке с комплектом испытател пластов на бурильных трубах с .первым вариантом исполнена средства, преобразующего возвратно-поступательное движение винта во вращательное; на фиг. 2 показан второй вариант исполнени средства, преобразующего возвратно-поступательное движение винта во вращательное; на фиг. 3 представлен , разрез по А-А на фиг. 2. .Устройство содержит корпус 1 со стаканом 2, полый ходовой винт 3 и шлицевую гайку 4, образующие винтовую пару, плунжер 5, вл ющийс зат вором дроссел притока, пружину 6, передающую осевое усилие через винт Bj пару и толкатель 7 на плунжер 5 Ходовой винт 3 загерметизирован относительно корпуса 1 с помощью уп лотне и 8. Кроме того, на наружной поверхности ходового винта 3 вЬполн замкнута фигурна канавка Б,взаимо . действующа со штифтом 9 корпуса 1. Выступ может быть выполнен на наруж ной поверхности винта 3, а фигурна канавка на внутренней поверхности корпуса 1. В зависимости от намеченной технологии испытани и формы фигурной канавки Б ходового винта 3 устройство может быть оснащено винтовой паой правого или левого вращени . Причем , в том случае, если винтова паа работает на вывинчивание (переход т больших депрессий к меньшим), запорный клапан должен быть перевернутого типа, т.е. обеспечивать ерекрытие притока при полностью вывернутрм ходовом винте 3. Верхн часть ходового винта 3 имеет специальную головку дл сцеплени с каким-либо устройством 10, типа , ловйльногр спускаемого в полость труб на кабеле или тросе 11. Гайка 4, посто нно наход ща с в шпицебом зацеплении с корпусом 1, снабжена поршнем 12, выполн ющим роль затвора запорног.о клапана. В корпусе 1 размещен подпружиненный заливочный клапан. 13 с каналами дл заполнени н.ижел.ежащей полости труб жидкостью при спуске пластоиспытател в скважину . Вкорпусе 1 выполнен центральный- осевой канал В, снабженный уплотнением дл герметизации плунжера 5-, верхний- конец которого также снаб- . жен уплотнени ми и образует со стаканом 2 герметичную (буферную) камеру Г, предохран ющую плунжер 5 от воздействи гидростатического давлени столба жидкости в трубах. Причем , дл обеспечени посто нства депрессии на пласт необходимо, чтобы верхний и нижний концы плунжера 5 имели равные площади поперечного сечени . . В комплект испытател пластов . включены трубы 14, соедин ющие корпус 1 устройства с компоновкой испытательного инструмента, устройство дл раздельного Вращени колонны труб 15, испытатель пластов 16 со сн тым штуцером , пакер 17, фильтр 18 с манометром 19, хвостовик или корь и трубы 20, на которых осуществл етс спуск всей сборки в скважину. С целью получени наиболее полной информации о процессе испытани в скважину совместно с ловильным устройством 10 может быть спущен дополнительный глубинный манометр 21. Устройство работает следующим образОм . Перед спуском в скважину осуществл етс регулировка пружины 6 на определенное усилие в зависимости от ожидаемого пластового давлени и депрессий (начальной и конечной), которые можно передать на пласт. Затем при помощи труб 14 корпус 1 устройства соедин етс в - вышеописанной компоновкой испытательного инструмента и вс сборка на трубах 2.0 спускаетс в скважину. При спуске в глубокие скважины или скважины с ут желенной промывочной жидкостью, когда наружное давле .ние на трубы испытательного инструмента может превысить, допустимое, в трубы дл создани противодавлени заливают жидкость, котора своим давлением открывает заливочный клапан 1 и заполн ет нижнюю полость испытательного инструмента. The invention relates to geological exploration for oil and gas prospecting, in particular, to conduct direct hydrodynamic studies of formation tests and tests carried out with the aid of a test tool on pipes in the course of drilling or test operation of wells. The main purpose of the device is to ensure the possibility of testing formations of any intensity of inflow under conditions identical to the operating conditions, of which the most important and essential is limiting and maintaining a constant depression on the formation. A device for testing formations is known to have an inflow throttle, for which the thief is designed as a differential piston hydraulically connected to the annulus and a cup rigidly connected to the body and forming a buffer chamber with the throttles. The device is equipped with a screw pair connected to the upper part of the pipe string and providing depression control on commands from the surface and, moreover, it has a shut-off valve that allows recording pressure recovery curve 1 at the end of the test. The disadvantages of this device are the following. The throttle spring force adjustment is performed by rotating the upper part of the pipe string associated with the screw pair. Thus, rotation turns out to be activated, and therefore it cannot be used for the purpose of combating the sticking of a string of pipe in a well, while in the mean time this method of stall control has received the greatest distribution. The second significant drawback of the device described is the absence of a valve for pouring, for example, water, the lower part of the pipe string during the test tool launch into the well, and therefore significantly reduces the permissible installation depths of the reservoir tester according to the condition of pipe strength from the effect of a re: pada external pressure. In addition, the use of the differentiation of a piston hydraulically connected to the annulus as a throttle valve complicates the process of adjusting the depression to the reservoir, since makes the latter dependent on the pressure in the eatrubny space at the depth of installation of the device. This pressure often does not reliably predict JCH and, moreover, it may vary during the test. A device for testing formations is known, comprising a body rigidly connected to the lower part of the pipe string and a glass, a spring-loaded gate of the throttles of the inflow forming a sealed chamber with the glass, a screw car consisting of a spindle and a nut mounted in the body with the possibility of axial displacement , shut-off valve and priming valve 2. A disadvantage of the device is the need to rotate the upper part of the pipe string to adjust the supply throttle spring, which eliminates the possibility of using one of the Ai more effective methods of dealing with sticking tool in the well. The purpose of the present invention is to provide the possibility of adjusting and controlling from the surface a depression transmitted to the formation without rotation of the pipe string, which allows the LIT to use the proposed device as part of the test tool kit together with the device for separate rotation of the column. us — and thus increase the safety as well as the quality and informativeness of the testing process. FIG. 1 shows an assembly device with a set of reservoir testers on drill pipes with. The first option is the means that converts the reciprocating movement of the screw into a rotary; in fig. 2 shows a second embodiment of a means that converts the reciprocating movement of a screw into a rotational one; in fig. 3 shows, a section along A-A in FIG. 2. The device includes a housing 1 with a glass 2, a hollow spindle screw 3 and a slotted nut 4, forming a screw pair, a plunger 5, which is the throttle throttle of the tributary, a spring 6, transmitting axial force through the screw Bj pair and a pusher 7 to the plunger 5 The lead screw 3 is sealed relative to the housing 1 by means of a gasket and 8. In addition, on the outer surface of the lead screw 3 there is a closed figure B of the groove B, mutually. acting with the pin 9 of the housing 1. The protrusion can be made on the outer surface of the screw 3, and the figurine groove on the inner surface of the housing 1. Depending on the intended testing technology and the shape of the figured groove B of the lead screw 3, the device can be equipped with a right or left hand screw rotation Moreover, in the event that the screw aa works on unscrewing (transition of large depressions to smaller ones), the shut-off valve should be of an inverted type, i.e. to ensure the overlap of the inflow with the fully inverted lead screw 3. The upper part of the lead screw 3 has a special head for coupling with any device 10, such as a pipe that is lowered into the cavity of the pipes on the cable or cable 11. Nut 4, which is constantly in the spicebus The engagement with the housing 1 is provided with a piston 12, which acts as a shutter of the gate valve. In the housing 1 is placed spring-loaded filling valve. 13 with channels for filling the N-cavity cavity of the pipe with fluid during the descent of the tester into the well. The housing 1 is made central-axial channel, equipped with a seal for sealing the plunger 5-, the upper end of which is also provided with-. with the glass 2, it forms a sealed (buffer) chamber G, which protects the plunger 5 from the hydrostatic pressure of the liquid column in the pipes. Moreover, in order to ensure a constant depression on the formation, it is necessary that the upper and lower ends of the plunger 5 have equal cross-sectional areas. . The kit tester layers. pipes 14 connecting the case 1 of the device with the layout of the test tool, the device for separate rotation of the pipe string 15, the formation tester 16 with a detachable fitting, the packer 17, the filter 18 with the pressure gauge 19, the shank or measles, and the pipes 20, which include lowering the entire assembly into the well. In order to obtain the most complete information about the testing process, an additional depth gauge 21 may be lowered into the well together with the fishing device 10. The device operates as follows. Before descending into the well, the spring 6 is adjusted for a certain force depending on the expected reservoir pressure and depressions (initial and final), which can be transferred to the reservoir. Then, using pipes 14, the device body 1 is connected to the - above described test instrument assembly and the entire assembly on pipes 2.0 is lowered into the well. When descending into deep wells or wells with an enhanced flushing fluid, when the external pressure on the test instrument tubes can exceed what is allowed, the fluid is poured into the backpressure tubes, which with its pressure opens the filling valve 1 and fills the lower cavity of the test instrument.

После достижени забо или зацеплени за стенки скважины в полость труб опускают на кабеле или тросе 11 ловильное устройство 10. После сцеплени ловильного устройства 10 с головкой ходового винта 3 весом труб создают осевую нагрузку, котора деформирует уплотнительный элемент пакера 17 и герметизирует испытываемую зону, после чего открываетс приемный клапан испытател пластов 16 и притекающий из пласта флюид создает осевую нагрузку на плунжер 5. В момент, когда усилие от действи давлени флюида, направленное вверх, превысит суммарную нагрузку на плунжер 5 от действи пружины 6 и давлени в буферной камере Г, плунжер 5 переместитс вверх и отверстие В дроссел притока частично откроетс , сообща испытываемую зону с внутренней полостью верхней части колонны труб. Таким образом происходит отбор флюида из пласта при забойном давлении , заданном оператором. При изменени х дебита скважины плунжер 5 будет иметь соответствующие вертикальные перемещени на некоторую незначительную величину. При этом изменени усили пружины 6 и давлени в буферной камере Г также будут незначительны, поэтому забойное давление практически сохран етс посто нным .After the borehole has reached the walls of the borehole, the catching device 10 is lowered onto the cable or cable 11. After the catching device 10 is coupled with the screw head 3 and the weight of the pipes, an axial load is created that deforms the sealing element of the packer 17 and seals the test area, after which The reservoir test valve 16 opens, and the fluid flowing from the reservoir creates an axial load on the plunger 5. At the moment when the upward force from the pressure of the fluid exceeds the total load On the plunger 5 from the action of the spring 6 and the pressure in the buffer chamber G, the plunger 5 will move upwards and the opening B of the throttle of the inflow will partially open, together with the test area with the internal cavity of the upper part of the pipe string. Thus, there is a selection of fluid from the reservoir at the bottomhole pressure set by the operator. When the well production rate changes, the plunger 5 will have corresponding vertical displacements of a small amount. In this case, the changes in the force of the spring 6 and in the pressure in the buffer chamber D will also be insignificant, therefore the bottomhole pressure is almost constant.

Перемещение ходового винта 3 на величину рабочего хода плунжера 5 не вызовет его вращени относительно гайки 4, так как при этом выступi 9 корпуса 1 будет скользить по одному из вертикальных участков канавки Б.Moving the spindle 3 by the magnitude of the stroke of the plunger 5 will not cause it to rotate relative to the nut 4, since in this case the protrusion 9 of the housing 1 will slide along one of the vertical sections of the groove B.

При необходимости оценки пласта на других режимах ходовому винту 3/ путем нат жек кабел ил.и троса 11 передают то или иное количество возвратно-поступательных перемещений. При этом ходовой винт 3, скольз канавкой В по выступу 9 корпуса I, повернетс на соответствующий угол относительно корпуса 1 и св занной с ним гайки 4, в результате чего изменитс усилие пружины 6 и, следовательно , депресси , передаваема на пласт.If it is necessary to evaluate the reservoir in other modes, the drive screw 3 / by tensioning the cable of the silo and cable 11 transfers this or that amount of reciprocating movements. At the same time, the spindle screw 3, the slit groove B along the protrusion 9 of the housing I, will turn to the corresponding angle relative to the housing 1 and the associated nut 4, as a result of which the force of the spring 6 and, consequently, depression transmitted to the formation will change.

По окончании открытого периода испытани многократными нат жками кабел или троса 11 гайку 4 полностью наворачивают на ходовой винт 3, при этом поршень 12 перекрывает центральное отверстие ходового винта 3, прекраща отбор пробна. Манометр 19 записывает кривую восстановлени давлеии .At the end of the open period of testing by repeated tensioning of the cable or cable 11, the nut 4 is completely wrapped around the lead screw 3, while the piston 12 closes the central opening of the lead screw 3, stopping the sampling probe. A pressure gauge 19 records a pressure recovery curve.

На фиг. 2 и 3 показан второй, равноценный , с точки зрени полезности, вариант исполнени средства дл преобразовани возвратно-поступательного движени ходового винта 3 во вращательное . В данном случае указанное средство дополнительно включает .промежуточную втулку 22, подпружиненную относительно корпуса 1 пружиной 23 и . концентрично установленную между корjnycoM 1 и ходовым винтом 3. На.наружo ной поверхности втулки 22 нарезана крута винтова канавка Д, взаимодействующа с выступом 9 корпуса, 1. Ходовой винт 3 св зан с втулкой 22 храповым устройством, обеспечивающим FIG. Figures 2 and 3 show a second equivalent, from the point of view of utility, version of the means for converting the reciprocating movement of the lead screw 3 into a rotary one. In this case, said means additionally includes an intermediate sleeve 22, spring-loaded relative to the housing 1 by a spring 23 and. concentrically mounted between the corejny 1 and the lead screw 3. On the detecting surface of the sleeve 22 a screw groove D is cut, which cooperates with the housing protrusion 9, 1. The drive screw 3 is connected to the sleeve 22 by a ratchet providing

5 одностороннее вращение ходового винта 3 и его осевое перемещение (люфт) относительно гайки 4. В данном случае храповое устройство выполнено в виде подпружиненного шарика 24, вза0 имодействующего с канавками Е специального профил выполненными на наружной поверхности ходового винта 3.5 one-sided rotation of the lead screw 3 and its axial movement (play) relative to the nut 4. In this case, the ratchet device is made in the form of a spring-loaded ball 24 that interacts with the special profile grooves E formed on the outer surface of the lead screw 3.

При движении ходового винта 3 вверх на величину, превышающую рабочий ход плунжера 5 дроссел , вместе When moving the screw 3 up by an amount greater than the working stroke of the plunger 5 droplets, together

5 с ходовым винтом 3, сжима пружину 23, начинает перемещатьс промежуточна втулка 22, котора взаимодейству нарезанной на ней винтовой канавкой Д с выступом 9 корпуса 1, при0 ходит во вращательное движение относительно корпуса 1. При этом храповое устройство застопорено, поэтому вместе с втулкой 22 одновременно вращаетс и ходовой винт 3, который 5 with the lead screw 3, compressing the spring 23, the intermediate sleeve 22, which interacts with the screw groove D cut on it with the protrusion 9 of the housing 1, begins to move, comes into rotational motion relative to the housing 1. At this time, the ratchet device is locked, therefore the lead screw 3 also rotates at the same time, which

5 вывертываетс или наворачиваетс (в зависимости от направлени нарезки винтовой канавки Д и резьбы винтовой пары) на гайку 4. При движении ходового винта 3 под действием пружи0 ны 6 вниз промежуточна втулка 22, смеща сь под действием пружины 23 также вниз, начинает вращатьс относительно корпуса 1 в противоположную сторону, но храповое устройство при 5 is twisted or screwed (depending on the direction of threading the screw groove D and the thread of the screw pair) onto the nut 4. When the drive screw 3 moves under the action of the spring 6 down, the intermediate sleeve 22, shifting under the action of the spring 23, also begins to rotate relative to the housing 1 in the opposite direction, but the ratchet device

5 этом расстопорено, поэтому вращени ходового винта 3 в противоположную сторону не происход т. Таким образом, при возвращении ходового винта 3 в нижнюю точку гайка 4 оказываетс повернутой относительно винта 3 на 5 this is unbroken, therefore, the rotation of the spindle 3 in the opposite direction does not occur. Thus, when the spindle 3 returns to the lower point, the nut 4 is rotated relative to the screw 3 by

0 некоторый угол, что сопровождаетс изменением усили дроссельной пружины 6, при этом шарик 24 остаетс в одной из канавок Е ходового винта 3. Предлагаемое устройство дл испы5 тани пластов может быть использовано дл проведени гидродинамических исследований (испытаний и опробований ) нефт ных, газовых и вод ных скважин как в процессе бурени (в 0 a certain angle, which is accompanied by a change in the force of the throttle spring 6, while the ball 24 remains in one of the grooves E of the spindle 3. The proposed device for testing formations can be used to conduct hydrodynamic studies (tests and tests) of oil, gas and water wells as in the drilling process (in

О откр лтом стволе) , так и в процессе пробной эксплуатации {после спуска обсадной колонны).On the open trunk), and in the process of trial operation (after lowering the casing).

Claims

1. A device for testing plastics, including a housing rigidly connected to the lower part of the pipe string and a glass, a spring-loaded gate of the supply throttles, collecting a sealed chamber with a screw, a screw pair consisting of a lead screw and a nut mounted in the housing with the possibility of axial displacement of the shut-off valve and the expansion valve, characterized in that, in order to be able to control the depression transmitted to the formation, without rotating the pipe string, the device body is connected to the upper part of the column b rigidly, and the lead screw is provided with a head for engaging with a gripper descending on a cable or a track and means for converting the screw's reciprocating motion into a rotary one for communicating with the housing.

2. The device according to claim 1, wherein t and .4 a is so that the means for converting the reciprocating motion of the screw into rotational

made in the form of a closed sinusoidal groove, which is made on the outer surface of the lead screw and rigidly connected with the pin body mounted in the groove of the “ta.

3. The device according to claim 1, characterized in that the means for converting the reciprocating movement of the screw in the casing is made in the form of axial movement and one-sided rotation relative to the latter, spring-mounted relative to the casing of the sleeve with a screw groove

5 in which a pin is fixed rigidly connected to the housing.

Sources of information taken into account in the examination

1. Authors certificate of the USSR 0 502113, cl. E 21 V 49/00, 1973.

2. Oil business 2, 1977, p. 72-74 (prototype).