УСТРОЙСТВО ДЛЯ СБОРА ИССЛЕДУЕМОГО МАТЕРИАЛА С ОДНОВРЕМЕННОЙ ОЧИСТКОЙ ЗАБОЯ СКВАЖИНЫ И ПРИЗАБОЙНОЙ ЗОНЫ

Предлагаемая полезная модель относится к оборудованию, используемому в нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для отбора проб и исследования состава осадка скважин и может быть применена для одновременной очистки призабойной зоны пласта и забоя скважин от исследуемого материала, и, конкретно, - механических примесей, осадков и шлама, отложений и посторонних предметов.
Предпосылки для создания полезной модели.
Анализ существующего уровня техники в данной области показал следующее:
Для проведения исследований по определению состава осадка, накапливающегося на забое скважин, в настоящее время применяются в основном два метода.
1. Отбор проб осадка при проведении промывки забоя скважины.
2. Отбор проб спуском глубинных пробоотборников на кабеле.
Оба указанных способа имеют существенные недостатки, не позволяющие получить достоверную информацию о составе осадка.
Отбор проб при проведении промывки забоя не дает полного представления о фракционном составе отложений в силу того, что при промывке сначала выносятся более мелкие частицы, а уже затем - более крупные. Значительная часть мелкофракционного материала (песок и илоподобные частицы) не улавливается применяемыми фильтрами, и большая часть их вообще не попадает в пробу.
Кроме того, из-за неравномерного выноса осадка невозможно определить истинное соотношение мелкофракционного и крупнофракционного материала отложений, так как интенсивно с забоя скважины вымывается все.
Способ требует большого расхода энергетических ресурсов и создание давления мощными агрегатами на поверхности для закачки в скважину.
Отбор проб глубинными пробоотборниками позволяет взять пробы с поверхностного слоя отложений, что не позволяет судить о составе всех отложений от верхней части осадка до забоя.
Существенным недостатком данного способа является также обрыв кабеля и трудность выноса в процессе воздействия из призабойной зоны пласта отложений, имеющих высокую плотность, вязкость и адгезию к поверхности пор породы, что приводит к недостаточному очищению пор пласта в призабойной зоне от накопившихся загрязнений.
Известно устройство, содержащее спускаемый в скважину на кабеле расходомер с закрепленным выше расходомера на кабеле вытеснителем жидкости. Вытеснитель выполнен в виде колонны нанизываемых на кабель и соединяемых между собой цилиндрических элементов, Патент РФ №2158366, класс МПК Е 21 В 47/00, «Устройство для исследования скважин)
В результате анализа известной конструкции необходимо отметить следующие недостатки:
- ограниченный диапазон применения и малая экономическая эффективность из-за значительных затрат на спуск скважинного оборудования, большое потребление электрической энергии;
- ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что это устройство сложно применять на объектах, требующих поступления в него большого объема шламовых и кольматационных отложений;
- значительные эксплуатационные затраты и трудоемкость в обслуживании связанные со сложностью конструкции.
Известно решение, направленное на герметизацию отобранной пробы посадкой инструмента на забой, содержащее многокамерный пробоотборник скважиной жидкости, спускаемый в бурильной колонне и содержащий ряд секций, имеющих приемную камеру и приемно-запирающий клапан с электровоспламенителем. (Авт. Свидетельство СССР №575413, класс МПК Е 21 В 49/02.)
Недостатком известного устройства является низкая достоверность отбираемых проб.
По общности признаков и принципу действия, наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является многокамерный пробоотборник скважинной жидкости, спускаемый в бурильной колонне, содержащий ряд секций, имеющих приемную камеру приемно-запирающий клапан с электровоспламенителем. Пробоотборник снабжен блоком переключения, питающим и двумя приемными электродами, подключенными к коммутатору, пороговым блоком и фиксирующими болтами с каналами, при этом выход порогового блока через блок переключения связан с электровоспламенителями, причем приемные камеры соединены с затрубным пространством с помощью фиксирующих болтов.(Авт. Свидетельство СССР №1154443, класс МПК Е 21 В 47/00 «Многокамерный пробоотборник скважинной жидкости»).
Существенными недостатками известного устройства являются:
- сложность конструкции, а значит низкая эксплуатационная надежность;
- низкая достоверность;
- значительные эксплуатационные затраты и трудоемкость в обслуживании.
Технической задачей полезной модели является удаление с забоя скважины накопленных отложений и осадка, сбор всего объема извлеченного материала и возможность обеспечения его «архивации», отбор проб и их исследование, а также повышение эффективности и скорости очистки призабойной зоны пласта и забоя скважины.
Сформулированная техническая задача решается предлагаемым устройством для сбора исследуемого материала с одновременной очисткой забоя скважины и призабойной зоны.
Устройство для сбора исследуемого материала с одновременной очисткой забоя скважины и призабойной зоны в исследуемой скважине с колонной насосно-компрессорных труб содержит соединенные последовательно фильтр, клапан обратный, дросселирующую камеру, перепускное устройство
со срезным штифтом, контейнеры для исследуемого материала, сбивной клапан и клапан сброса давления.
Принципиальное отличие от существующих типов устройств заключается в использовании дросселирующей камеры, установленной непосредственно у забоя скважины и позволяющей максимально использовать энергию гидростатического столба скважинной жидкости с помощью дросселя, регулирующего поток жидкости при отборе проб исследуемого материала и очистке.
Отбор проб осуществляется равномерно, в результате чего происходит более качественный отбор проб (исследуемый материал не перемешивается).
Новым является то, что секции колонны насосно-компрессорных труб исполняют роль контейнеров для сбора исследуемого материала.
Новым является и то, что отбор исследуемого материала в результате использования полезной модели происходит с возможностью получения качественной и достоверной информации о мелко - и крупнофракционном составе пробы в связи с тем, что контейнеры расположены в зонах наиболее интенсивного отбора проб по составу.
Новым является также и то, что отбор исследуемого материала производится не только из скважины, но и из призабойной зоны пласта, обеспечивая тем, самым представительность и достоверность пробы.
Устройство для сбора исследуемого материала с одновременной очисткой забоя скважины и призабойной зоны имеет следующую конструкцию и поясняется чертежом, где:
На фиг.1 изображено данное устройство.
Устройство для сбора исследуемого материала с одновременной очисткой забоя скважины и призабойной зоны в исследуемой скважине 1 с колонной насосно-компрессорных труб 2 содержит соединенные последовательно фильтр 3, клапан обратный 4, дросселирующую камеру 5, перепускное устройство 6 со срезным штифтом, контейнеры для исследуемого материала 7, расположенные в зонах наиболее интенсивного отбора проб по составу
(зона I - крупно-, зона II - средне-, зона III - мелкофракционные материалы), сбивной клапан 8 и клапан сброса давления 9.
Устройство для сбора исследуемого материала с одновременной очисткой забоя скважины и призабойной зоны работает следующим образом:
Устройство спускается до забоя исследуемой скважины 1 на компоновке колонны насосно-компрессорных труб (НКТ) 2 (фиг.1).
При посадке устройства для сбора исследуемого материала с одновременной очисткой забоя скважины и призабойной зоны на забой срезается срезной штифт перепускного устройства 6 и открывается сообщение с внутренней полостью НКТ 2, а также приводится в действие механизм срабатывания дросселирующей камеры 5. Открывается клапан обратный 4, и в результате создавшегося разряжения происходит засасывание в НКТ 2 скважинной жидкости с осадками. Интенсивность заполнения НКТ 2 регулируется дросселирующей камерой 5. Продолжительность непрерывного воздействия на призабойную зону пласта и забой скважины зависит от перепада статического уровня жидкости внутри НКТ 2 и исследуемой скважины 1. Скважинная жидкость заполняет дросселирующую камеру 5. Перепускные отверстия (на фиг. не указаны) соединяются с контейнерами исследуемого материала 7 и, за счет перепада гидростатического давления, осадки и механические примеси поднимаются вверх, проходя через фильтр 3.
После выравнивания давлений происходит закрытие клапана обратного 4, механические примеси и осадки, увлеченные потоком скважинной жидкости в НКТ 2, остаются запертыми в контейнерах исследуемого материала 7. Объем контейнеров 7 трансформируемый, подбирается исходя из предполагаемого объема накопленных на забое скважины осадков.
Давление в контейнерах исследуемого материала 7, расположенных в зонах I, II, III, выравнивается клапаном сброса давления 9, обеспечивая управление процессом сбора осадков и безопасность при подъеме устройства. Сбивной клапан 8 необходим для слива излишней скважинной жидкости из контейнеров исследуемого материала 7 при подъеме устройства.
Дросселирующая камера 5 предназначена для равномерного, плавного перемещения скважинной жидкости с механическими примесями, при котором не происходит перемешивание осадков, в результате чего объемное наполнение и отбор проб является более эффективным, а пробы - более качественные и представительные. При использовании дросселирующей камеры 5 устройства, не происходит резкого ударного способа наполнения контейнеров 7, вследствие чего происходит качественная очистка призабойной зоны пласта и забоя скважины.
Для использования эффективных параметров работы устройства, по величине допустимого перепада давления осуществляется подбор оптимального диаметра дросселирующей камеры 5.
Применение заявляемой полезной модели позволит обеспечить:
- возможность «архивации» механических примесей, шлама и песка и подъем их из скважины, обеспечивая сохранность исследуемого материала;
- контроль физико-химических параметров выходящей скважинной жидкости и исследование содержания и состава механических примесей;
- поступление больших объемов осадков, обеспечивающих представительность исследуемой пробы, т.е. ее достоверность;
- регулирование скорости перетока скважинной жидкости из области высокого давления в область низкого давления;
- упрощение конструкции и повышение эффективности и скорости очистки призабойной зоны пласта и забоя скважины;
- сокращение количества ремонтных работ при текущем обслуживании, что позволит в большей степени выполнять требования по защите окружающей среды;
- уменьшение трудозатрат при очистке призабойной зоны пласта и забоя скважины от осаждаемых и невымываемых примесей и осадков.
Данные преимущества устройства для сбора исследуемого материала с одновременной очисткой забоя скважины и призабойной зоны достигаются за счет таких отличительных признаков, как:
- вместимость контейнеров для исследуемого материала увеличивается до величины всей подвески насосно-компрессорных труб;
- плавное и равномерное наполнение контейнеров, расположенных в зонах наиболее интенсивного отбора проб по составу механическими примесями;
- управляемость процесса наполнения: при небольшом поднятии устройства - его работа прекращается, при опускании его - работа по очистке призабойной зоны пласта и забоя скважины продолжается,
- механические примеси, вынесенные из призабойной зоны и осевшие в контейнерах устройства, не участвуют повторно в создании гидравлического сопротивления потоку скважинной жидкости, улучшая, тем самым, коллекторские свойства призабойной зоны пласта.
Устройство для сбора исследуемого материала с одновременной очисткой забоя скважины и призабойной зоны ускоряет сбор и проведение исследований, повышает их точность и, тем самым, позволяет увеличить охват исследованием и обоснованно проводить мероприятия по снижению техногенной нагрузки на окружающую среду.
Устройство для сбора исследуемого материала с одновременной очисткой забоя скважины и призабойной зоны просто по изготовлению и монтажу, надежно в эксплуатации, не требует квалифицированного обслуживания и не зависит от других технических и технологических факторов, т.е. достигается устойчивый положительный эффект.