УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИСПЫТАНИЙ СКВАЖИН
DEVICE FOR HYDRODYNAMIC INVESTIGATIONS AND TESTING OF WELLS

Устройство для гидродинамических исследований и испытаний скважин предназначено для испытаний скважин в режиме депрессии, а именно для осуществления герметичного перекрытия внутренней полости колонны труб (НКТ) с целью записи кривой восстановления давления (КВД) пласта с применением дистанционных скважинных приборов для оперативного определения гидродинамических параметров исследуемого пласта.
Известны устройства для гидродинамических исследований скважин, содержащие спускаемый на кабеле прибор, оснащенный якорем, пакерами для разобщения кольцевого пространства скважины, уплотнительным элементом с гидравлическим каналом, управляемым циркуляционным и/или уравнительным клапаном, электродвигателем и датчиками гидродинамических параметров (патент РФ №2349751, Е21В 49/08, 2009, №2339811, Е21В 47/00, 2008). Известные приборы скважины обеспечивают контроль перепада давления над и под пакером, а также скорость притока пластового флюида и параметры его сжимаемости и подвижности. Однако диапазон исследуемых скважин ограничивается диаметром пакерующих устройств известных приборов и большой длиной всего комплекса в целом. Кроме того, для спуска известных устройств в скважину на геофизическом кабеле необходимо предварительно выполнять подготовительные действия по глушению скважины, извлечению НКТ из скважины, очистке стенок колонны и прочее. Что приводит к дополнительным производственным и временным затратам.
Известно устройство для гидродинамического мониторинга скважин (патент РФ №2471984, Е21В 47/06, 2011 г.), содержащее подвешиваемый на геофизическом кабеле корпус, в котором размещены электродвигатель, связанный с ним посредством винтовой передачи электромеханический пакер, управляемое клапанное устройство, установленный выше электродвигателя блок коммутации, установленный над пакером якорь и компенсаторы давления, один из которых установлен выше якоря, а второй - ниже уравнительного клапана. Известное устройство по сравнению с предыдущими аналогами отличается простотой и малыми габаритами конструкции. К недостаткам данного устройства следует отнести низкую надежность конструкции и низкую эффективность использования устройства в процессе испытания пласта. Это обусловлено тем, что шток со сквозным каналом для прокладки электрической линии связи не обеспечивает достаточного усилия при пакеровке, а управление работой якоря, пакера и уравнительного клапана осуществляется одним электродвигателем, что ставит процесс испытания пласта в зависимость от надежности пакеровки скважины. При этом для обеспечения эффективной работы известного устройства требуется использование электродвигателя большей мощности с большим током потребления.
Задачей настоящего изобретения является повышение надежности конструкции устройства для гидродинамических исследований и испытания скважин, а также повышение эффективности его работы за счет обеспечения разделения управления работой пакера и открытия уравнительного клапана.
Поставленная задача решается следующим образом.
К устройству для гидродинамических исследований и испытаний скважин, содержащему подвешиваемый на геофизическом кабеле посредством стыковочной приборной головки герметичный корпус, с размещенными в корпусе электродвигателем с редуктором, связанным с электродвигателем винтовой передачей пакер-якорем, штоком передачи нагрузки на якорь-пакер, уравнительным клапаном, установленным выше электродвигателя блоком коммутации и дистанционным скважинным прибором, прикрепляемым к наконечнику кабельной головки на нижнем конце корпуса, согласно изобретению, дополнительно подсоединен второй корпус, состыкованный с первым корпусом муфтой-гайкой. При этом во втором корпусе дополнительно размещен второй электродвигатель, механически связанный с уравнительным клапаном, и блок телеметрии. Кроме того, 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-пакер выполнен без центрального отверстия, а уплотнительный элемент уравнительного клапана выполнен в виде манжеты.
Предложенная конструкция устройства для гидродинамических исследований и испытаний скважин имеет следующие преимущества:
- наличие второго электродвигателя, механически связанного с уравнительным клапаном, обеспечивает возможность управления испытанием и проведением записи КВД независимо от процесса пакеровки. Кроме того, применение двух электродвигателей с раздельным их использованием позволяет снизить нагрузку на питающем токе устройства, а также исключить гидроудар при распакеровке. То есть обеспечивается возможность использования электродвигателей меньшей мощности потребления, а соответственно и меньших габаритных размеров по сравнению с прототипом;
- выполнение штока передачи нагрузки без сквозного центрального отверстия (то есть сплошным) позволяет усилить передающую нагрузку на шток, а соответственно и на якорь-пакер, повышая надежность пакеровки скважины. Кроме того, выполнение штока без сквозного осевого канала для пропуска жил линии связи (как у прототипа) повышает технологичность его изготовления.
- применение в конструкции уравнительного клапана манжеты вместо уплотнительных колец позволяет увеличить приемный канал и повысить тем самым надежность перекрытия ствола скважины;
- оснащение устройства муфтой-гайкой обеспечивает возможность смены уплотнительных элементов пакер-якоря и/или уравнительного клапана без разборки всего устройства, для чего достаточно отсоединить один корпус от другого, что повышает эффективность его эксплуатации и технологичность ремонта;
- конструкция предложенного устройства работает таким образом, что в процессе испытания пласта давление выше и ниже уравнительного клапана всегда равно надпакерному, то есть нет необходимости применения в конструкции компенсаторов давления как у прототипа, что упрощает конструкцию устройства.
По совокупности указанных признаков изобретения предложенное устройство для гидродинамических исследований и испытаний скважин может эффективно использоваться для гидродинамических исследований и/или геофизического каротажа скважины либо для дистанционной регистрации КВД в момент остановки насосных агрегатов или для отбора представительских проб пластового флюида с помощью подсоединенного к корпусу посредством наконечника кабельной головки нижней части второго корпуса дистанционного скважинного прибора либо глубинного манометра или глубинного пробоотборника соответственно. Простота конструкции, малая потребляемая мощность обеспечивают технологичность ее изготовления и надежность практического использования.
На фиг. 1 показана схема устройства для гидродинамических исследований и испытаний скважин.
На фиг. 2 показана схема компоновки устройства гидродинамических исследований и испытаний скважин при проведении регистрации КВД.
Устройство для гидродинамических исследований и испытаний скважин (далее -устройство) содержит спускаемый на геофизическом кабеле 1 герметичный корпус 2, соединенный с геофизическим кабелем 1 посредством приборной головки 19. В корпусе 2 размещены электродвигатель 3 с редуктором 4, винтовая передача 5, преобразующая вращательный момент электродвигателя 3 в осевую силу, шток 6, толкатель 7, якорь-пакер 8, уравнительный клапан 9 и блок коммутации 10. С корпусом 2 посредством муфты-гайки 15 состыкован корпус 11, в котором установлены электродвигатель 12 с редуктором 13 и винтовой передачей 14, и блок телеметрии 18. Для перекрытия приемного канала между корпусом 2 и муфтой-гайкой 15 установлена манжета 16. По эксцентричному каналу по внутренней стороне корпусов 2, 11 проложены транзитные жилы 17 для связи геофизического кабеля 1 посредством приборной головки 19 с блоком телеметрии 18. Устройство оснащено стандартным наконечником кабельной головки 20, установленным в нижней части корпуса 11 для подсоединения дистанционных скважинных приборов. Стыковочная приборная головка 19 обеспечивает контактное соединение жил геофизического кабеля 1 с электрическими выводами блоком коммутации 10 и транзитными жилами 17 от блока телеметрии 18 и наконечника кабельной головки 20. Блок коммутации 10 обеспечивает дистанционное управление работой электродвигателей 3 и 12, а блок телеметрии 18 обеспечивает контроль показаний имеющихся в устройстве локатора муфт, влагомера и датчиков давления (на фиг. не показаны).
Устройство для гидродинамических исследований и испытаний скважин работает следующим образом.
Для проведения работ с предложенным устройством размещенный на барабане 23 каротажного подъемника геофизический кабель 1, оснащенный наконечником 21, стыкуют с приборной головкой 19, а к наконечнику кабельной головки 20 присоединяют дистанционный скважинный прибор 22. Уравнительный клапан 9 устройства открыт. Компоновку спускают в колонну НКТ 24, снабженную эксплуатационным пакером 25. По достижении заданной глубины, контролируемой с помощью расположенного в блоке телеметрии 18 локатора муфт (на фиг. не показан), оператором по геофизическому кабелю 1 подается управляющий сигнал на блок коммутации 10, в результате чего посредством электродвигателя 4 и винтовой передачи 5 происходит раскрытие якоря-пакера 8 до упора в стенки НКТ 24. Предельная величина раскрытия контролируется амперметром 26 наземного блока питания 27, отображающим сначала ток холостого хода редуктора электродвигателя 4, а затем конечную нагрузку на пакерующий элемент (резиновые манжеты) якоря-пакера 8. После раскрытия якоря-пакера 8 сигнал, поступающий на блок коммутации 10 устройства, передается на электродвигатель 12, в результате чего закрывается уравнительный клапан 9. Приток жидкости в скважину прекращается. По оперативным данным изменения давления во времени выше и ниже изолированного интервала от датчиков давления устройства определяют герметичность изоляции полости НКТ, при этом по показаниям датчика давления, расположенного в блоке телеметрии 18, регистрируются параметры КВД, а с помощью влагомера определяют обводненность нефти. По изменению кривой притока и КВД пласта во времени наземным регистратором 28 определяют гидродинамические параметры пласта, и оператором принимается решение о продолжении или прекращении работ по вызову притока из пласта или об осуществлении мероприятий по воздействию на призабойную зону пласта с целью интенсификации притока.
По окончании цикла исследования уравнительный клапан 9 открывают, меняя направление вращения электродвигателя 12. Для повторной записи КВД уравнительный клапан 9 вновь закрывают.
После окончания всех работ уравнительный клапан 9 открывают, а якорь-пакер 8 закрывают, меняя направление вращения электродвигателя 3. Далее компоновка с устройством извлекается из скважины на поверхность.
На поверхности для быстрой смены пакерующего элемента якоря-пакера 8 и манжеты 16 клапана 9 достаточно развинтить муфту-гайку 15 и отсоединить друг от друга корпуса 2 и 11
Таким образом, предложенное устройство для гидродинамических исследований и испытаний скважин позволяет:
- управлять испытанием пласта и записывать КВД независимо от процесса пакеровки, снизить нагрузку на питающем токе и исключить гидроудар при распакеровке за счет использования двух электродвигателей,
- оперативно контролировать изменение давления во времени выше и ниже изолированного интервала от датчиков давления без использования дополнительных манометров.
Технический результат заключается в упрощении конструкции, повышении функциональности, надежности и разделении процессов пакеровки и открытия уравнительного клапана, повышении безопасности и технологичности проведения работ на скважине