УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ СКВАЖИНЫ

Полезная модель относится к области нефтегазодобычи и может применяться при проведении измерений параметров системы «скважина-пласт» методами гидродинамических исследований скважин (ГДИС) в режиме депрессии, в частности, методом регистрации кривой восстановления давления (КВД).
Известно устройство для гидродинамических исследований и испытаний скважин, содержащее подвешиваемый на геофизическом кабеле первый корпус, размещенные в первом корпусе электродвигатель с редуктором, связанный с электродвигателем винтовой передачей пакер-якорь, шток передачи нагрузки на якорь-пакер, уравнительный клапан, установленный посредством муфты-гайки ниже первого корпуса второй корпус, второй электродвигатель, механически связанный с уравнительным клапаном, и блок телеметрии, размещенные во втором корпусе, дистанционный скважинный прибор, прикрепленный к наконечнику кабельной головки на нижнем конце второго корпуса, при этом якорь включает в себя клиновые плашки в виде зубчатой рейки, предназначенной для упора во внутренние стенки скважины или колонны насосно-компрессорных труб (НКТ), и расширитель клиновых плашек (RU 2584169 С1, опубл. 20.05.2016).
Известно также устройство для гидродинамического мониторинга скважин, принятое за наиболее близкий аналог, содержащее подвешиваемый на геофизическом кабеле корпус, в котором размещены электродвигатель и блок коммутации, связанный с электродвигателем посредством винтовой передачи шток, передающий нагрузку на пакер, установленный ниже корпуса, якорь, установленный над пакером, уравнительный клапан, компенсаторы давления, дистанционный скважинный прибор, прикрепленный к наконечнику кабельной головки на нижнем конце устройства, при этом якорь включает в себя клиновые плашки в виде зубчатой рейки, предназначенной для упора во внутренние стенки скважины или колонны НКТ, и расширитель клиновых плашек (RU 2471984 С2, опубл. 10.01.2013).
Технической проблемой известных устройств является недостаточная эффективность работы при проведении гидродинамических исследований скважины, обусловленная вероятностью осевого смещения устройства по скважине, обсадной колонне или колонне НКТ, что приводит к искажению результатов измерений, снижает эффективность проведения гидродинамического мониторинга. Смещение может происходить по причине недостаточно надежной фиксации устройства, которую способен обеспечить применяемый якорь известной конструкции.
Технический результат полезной модели заключается в повышении эффективности работы устройства для гидродинамических исследований скважины.
Достигается технический результат тем, что в устройстве для гидродинамических исследований скважины, которое, как и наиболее близкий аналог, содержит корпус, подвешиваемый в скважине на геофизическом кабеле, размещенные в корпусе блок управления и электродвигатель, связанный с электродвигателем посредством винтовой передачи шток, передающий нагрузку на пакер, якорь, установленный над пакером, уравнительный клапан, компенсаторы давления, дистанционный скважинный прибор, прикрепленный к переходному наконечнику на нижнем конце устройства, согласно полезной модели, якорь содержит втулку, установленную на штоке и выполненную с проточными каналами и радиальными отверстиями, и фиксирующие шарики, размещенные в радиальных отверстиях втулки с возможностью перемещения, при этом на штоке выполнена кольцевая проточка для размещения в ней фиксирующих шариков якоря в нерабочем положении устройства.
Предлагаемое устройство для гидродинамических исследований скважины представлено на чертежах, показано:
на фиг. 1 - устройство в нерабочем (транспортном) положении, общий вид, продольный разрез;
на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1;
на фиг. 3 - устройство в рабочем положении при проведении гидродинамических исследований, уравнительный клапан закрыт, продольный разрез;
на фиг. 4 - устройство в рабочем положении после проведения гидродинамических исследований, уравнительный клапан открыт, продольный разрез.
Устройство для гидродинамических исследований скважины содержит корпус 1, спускаемый на геофизическом кабеле 2 в скважину, обсадную колонну или в колонну НКТ 3. В корпусе 1, который выполнен герметичным, последовательно размещены блок управления 4, соединенный через электрические провода 5 с геофизическим кабелем 2, электродвигатель 6, планетарный редуктор 7, винтовая передача в составе винта 8 и гайки 9 для преобразования вращательного момента электродвигателя 6 в поступательное движение гайки 9. С гайкой 9 винтовой передачи связан шток 10, состоящий из нескольких частей. Шток 10 служит для передачи нагрузки от электродвигателя 6 на пакер 11, который обеспечивает герметичное перекрытие проходного сечения колонны труб 3 посредством расширения резиновых манжет.
С пакером 11 механически взаимодействует якорь, установленный непосредственно над пакером 11. Якорь обеспечивает центрирование устройства внутри НКТ 3 и фиксацию устройства на заданной глубине проведения исследований. Якорь предлагаемой конструкции состоит из втулки 12, выполненной с радиальными отверстиями, в которых с возможностью продольного перемещения размещены фиксирующие шарики 13. Втулка 12 имеет проточные каналы 12.1. Для взаимодействия с фиксирующими шариками 13 в транспортном положении устройства на штоке 11 выполнена кольцевая канавка 10.1, имеющая заходный конус в нижней части.
Передача нагрузки от электродвигателя 6 на пакер 11 и дистанционное управление открытием-закрытием пакера 11 осуществляется посредством толкателя 14. Для взаимодействия с толкателем 14 шток 10 выполнен с упорной ступенькой 10.2. Внутри толкателя 14 обустроен уравнительный клапан, содержащий установленный в камере 15 поршень 16, который взаимодействует с проточными отверстиями 14.1, выполненными в толкателе 14.
В верхней и нижней частях штока 10 установлены компенсаторы давления 17 и 18, предназначенные для уравновешивания гидравлического давления столба жидкости на шток 10, действующего в процессе проведения гидродинамических исследований.
Верхняя часть корпуса 1 соединена со стандартной приборной головкой 19, которая служит для крепления устройства к наконечнику 20 геофизического кабеля 2 и обеспечивает электрическую стыковку жил геофизического кабеля 2 с электрическими проводами 5 блока управления 4 и транзитным проводом 21. В нижней части устройства установлен переходной наконечник 22 под стандартную приборную головку и подсоединенный к нему дистанционный скважинный прибор 23.
Применение в устройстве якоря предлагаемой конструкции, содержащего втулку и фиксирующие шарики, взаимодействующие в рабочем положении со штоком, с одной стороны, и с муфтовым зазором в колонне НКТ, с другой стороны, обеспечивает надежную фиксацию устройства в интервале исследований, исключая осевое перемещение устройства вследствие воздействия избыточного давления. Неизменное зафиксированное положение устройства в течение всего процесса проведения гидродинамических исследований позволяет зарегистрировать кривую восстановления давления пласта без искажений и определить корректные гидродинамические параметры пласта, тем самым обеспечивая повышение эффективности работы устройства для гидродинамических исследований скважины. Выполнение во втулке якоря проточных каналов включает якорь в цикл гидродинамических исследований на этапе выравнивания давления в комплексе с уравнительным клапаном, что также повышает эффективность работы устройства. Якорь в составе втулки и фиксирующих шариков является конструктивно простым и надежным техническим решением. Применение шариков в качестве фиксирующих элементов обеспечивает работу якоря без поломок, поскольку для разрушения шариков требуются значительные усилия.
Устройство для гидродинамических исследований скважины работает следующим образом.
После создания депрессии на пласт в исследуемой скважине компоновку устройства, оснащенного якорем предлагаемой конструкции, спускают внутрь размещенной в скважине колонны НКТ 3, между смежными трубами которой имеются муфтовые зазоры 24. С помощью геофизического кабеля 2, намотанного на барабан лебедки геофизического подъемника осуществляют спуск устройства для гидродинамических исследований скважины. Устройство находится в нерабочем (транспортном) положении (фиг. 1), при котором пакер 11 закрыт, фиксирующие шарики 13 якоря расположены внутри кольцевой канавки 10.1 штока 10 и не выступают за наружный диаметр втулки 12 (фиг. 2). Уравнительный клапан открыт, жидкость внутри колонны НКТ 3 имеет возможность свободного перетока через проточные каналы 12.1 втулки 12 якоря. Верхнее давление Рв жидкости в надпакерном пространстве и нижнее давление Рн в подпакерном пространстве одинаковы по величине.
При достижении интервала исследования устройство на геофизическом кабеле 2 посредством лебедки геофизического подъемника подтягивают вверх с целью установки фиксирующих шариков 13 якоря на уровне ближайшего муфтового зазора 24.
Для фиксации устройства и герметизации колонны НКТ 3 с устья скважины по геофизическому кабелю 2 и далее по электрическим проводам 5 через блок управления 4 подают положительное напряжение на электродвигатель 6. Воздействие от электродвигателя 6 через планетарный редуктор 7 и винтовую передачу передается на шток 10, который начинает движение вверх. При дальнейшем движении штока 10 вверх фиксирующие шарики 14 якоря выталкиваются из кольцевой канавки 10.1 штока с малым диаметром и по заходному конусу выкатываются на наружную поверхность штока 10 с основным диаметром. Далее по радиальным отверстиям втулки 12 фиксирующие шарики 13 перемещаются внутрь муфтового зазора 24, диаметр которого превышает внутренний диаметр НКТ 3, и занимают рабочее положение, в котором они зафиксированы от радиального передвижения штоком 10. В результате устройство принимает надежно зафиксированное положение в интервале исследований внутри колонны НКТ 3, без возможности осевого перемещения. Одновременно с этим при перемещении штока 10 вверх упорная ступенька 10.2 штока 10 упирается снизу в торец толкателя 14. Толкатель 14 сжимает резиновые манжеты пакера 11, резиновые манжеты увеличиваются в диаметре до величины внутреннего диаметра НКТ 3 и герметично перекрывают проходное сечение НКТ 3 (фиг. 3).
Раскрытие пакера 11 перекрывает приток жидкости в скважину, в результате чего давление Рн жидкости в подпакерном пространстве, ниже изолированного интервала, возрастает и начинает превышать давление верхнее Рв. Проводят гидродинамические исследования. По показаниям дистанционного скважинного прибора 23 регистрируют параметры кривой восстановления давления (КВД), и передают информацию через транзитный провод 21 по геофизическому кабелю 2 на поверхность.
После окончания измерений и передачи информации выполняют распакеровку устройства. Для этого с устья скважины подают отрицательное напряжение на электродвигатель 6, вызывая движение вниз штока 10. Толкатель 15 выходит из контакта с пакером 11. До тех пор, пока существует превышение давления Рн в подпакерном пространстве над давлением Рв над пакером резиновые манжеты пакера 11 не возвращаются в исходное состояние. Поэтому шток 10 двигается вниз внутри камеры 15 уравнительного клапана в режиме холостого хода вместе с поршнем 16 до момента, когда поршень 16 открывает проточные отверстия 14.1 толкателя 14. После открытия уравнительного клапана давления нижнее Рн и верхнее Рв выравниваются, и пакер 11 закрывается. Происходит переток жидкости из подпакерного пространства через проточные отверстия 14.1 толкателя 14 и проточные каналы 12.1 втулки 12 якоря в надпакерное пространство (фиг. 4).
Возврат штока 1 в крайнее нижнее положение обеспечивает возврат фиксирующих шариков 13 из муфтовых зазоров 24 в исходное транспортное положение с размещением их внутри кольцевой канавки 10.1. Тем самым восстанавливается возможность для перемещения устройства в осевом направлении, после чего устройство можно геофизическим кабелем 2 извлекать из скважины.