Устройство для воздействия на пласт в скважине

 

Изобретение относится к пакерным устройствам для воздействия на пласт при исследовании скважин в процессе их бурения и испытания. Цель изобретения - повышение надежности работы устройства при циклическом воздействии на пласт в скважине. Устройство снабжено установленными над основным поршнем клапаном с гильзой, концентрично размещенной на штоке и взаимодействующей с корпусом, и дополнительной пружиной с жесткостью меньшей, чем основная пружина, и установленным под основным поршнем дополнительным поршнем с конусными упорами, при этом основной поршень имеет перекрытые сверху клапаном осевые каналы, в которых установлены взаимодействующие с клапаном конусные упоры. Над корпусом установлен накопитель энергии. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СО(.(ИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51) 4 Е 21 В 33/12 43/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM

ПРИ ГКНТ СССР

К А BTOPCK0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3790094/22-03 (22) 12.09.84 (46) 30.04.89. Бюл. У 16 (71) Восточно-Сибирский научноисследовательский институт геоло-. гии, геофизики и .минерального сырья (72) В.С.Кулагин, Е.П.Кузнеченков и Н.А.Гормаш (53) 622.245.4 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 973805, кл. Е 21 В 43/26, 1980.

Авторское свидетельство СССР

М 1137182, кл. Е 21 В 33/12, 1983. (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗДЕЙСТВИЯ HA ПЛАСТ В СКВАЖИНЕ, включающее соединенный с кабель-тросом корпус с упором, установленные в корпусе замок с приводом и силовой механизм в виде основной пружины и штока с упором, связанным с замком, размещенный под корпусом заполненным жидкостью цилиндр с радиальными отверсИзобретение относится к пакерным устройствам для воздействия на пласт при исследовании скважин в процессе их бурения и испытания.

Цель изобретения — повышение надежности работы устройства при циклическом воздействии на пласт в скважине.

На фиг.1 показана общая схема работы с устройством в. скважине; на фиг.2-5 - устройство соответственно в транспортном и рабочем положениях тиями и уплотнительным элементом, полость которого связана с полостью цилиндра, и установленным в цилиндре и связанным со штоком основным поршнем, о т.л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы при циклическом воздействии на пласт, оно снабжено установлен-. ными над основным поршнем клапаном с гильзой, концентрично размещенной на штоке и взаимодействующей с корпусом, и дополнительной пружиной с жесткостью меньшей,чем основная пружина, и установленным под основным поршнем дополнительным поршнем с конусными упорами, при этом основной поршень имеет перекрытые сверху клапаном осевые каналы, в которых установлены взаимодействующие с клапаном конусные упоры.

2. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что над корпусом установлен накопитель энергии. и при переводе его из рабочего положения в транспортное.

С устройством в скважине работают следующим образом (фиг.1).

Устройство 1 на кабель-тросе (гибкой связи) 2 спускают в заполненную жидкостью скважину ниже исследуемого пласта 3, затем поднимают и одновременно по кабель тросу 2 подают на привод (с замком) 4 устройства электрическую команду на открытие устройства 1, которое перекрывает (паке1476106 (1 у, т) <-кнажпну (фиг. 1) и стремится и днять столб вишележашей среди скважины. При этом создается избыточное давление над пакером и пониженное под ним ° Среда, находящаяся в стенках скважины ниже устройства, устремляется в область пониженного цавления под устройством 1 (фиг.1;:оказано стрелками), в результате создается приток иэ стенок скважины ниже устройства 1. При определенной нагрузке на кабель-трос 2 происходит распакеровка, давление над и под устройством выравнивается. При прохождении устройства 1 через исследуемый пласт 3 операцию открытия устройства многократно повторяют.

Для многократного воздействия в интервале исследуемого пласта 3 операции спуска устройства 1 в данный интервал, открытия и его подъема повторяют или используют гирлянду из нескольких устройств, которую опускают ниже исследуемого интервала, затем поднимают и в моменты прохождения каждого устройства гирлянды через интервал пласта 3 подают команды к открытию оч: редного устройства, проходящего по интервалу пласта.

Накопление энергии и производство накопленной энергией работ в скважине осуществляют следующим образом.

На одном или нескольких участках механически в виде петли 5 развязывают кабель-трос 2 и в этот участок

35 помещают накопитель 6 механической энергии. Опускают соединенное с накопителем 6 устройство 1 в скважину, затем поднимают и при подъеме откры40 вают устройство 1 электрической командой с поверхности. Нагрузкой, возникающей на кабель;тросе 2 в моменты перевода устройства 1 из рабочего положения в транспортное, воз45 действуют через кабель-трос 2 на накопитель 6 энергии, накапливают энергию в накопителе. Накопленной энергией производят работу в скважине, воздействуют на пласт, возбуждают сейсмические колебания или осущест- 50 вляют иную работу в скважине.

Устройство содержит (фиг.2) соединенный с кабель-тросом 2 корпус 7 электрически соединенную с кабель тросом 2 электромагнитную катушку 8 с прдпружиненным сердечником 9, размещенную в герметичном отсеке корпуса 7, жестко соединенный с сердечником 9 конус 10, шарики 11, помещенны в отверстия сепаратора 12, и втулку 13 с проточкой 14 для взаимодействия с шариками 11, силовую сжатую пружину 15, шток 16 с упором 17, основной поршень 18 с каналами 19, дополнительный поршень 20 с конусными упорами 21, цилиндр 22 с радиальными отверстиями 23 и кольцевым буртом 24, клапан 25 с гильзой 26 и подпружиненными шариками 27, установленными между клапаном 25 и поршнем 18 в фигурных пазах клапана 25 (фиг.3), дополнительную пружину 28, установленную между цилиндром 22 и клапаном 25, по упругости меньшую, чем силовая пружина 15, и расширяющийся уплотнительный элемент 29, установленный на цилиндре 22 и имеющий с ним герметичные места закрепления. Кроме того, корпус 7 и цилиндр 22 имеют герметичное и подвижное сочленение друг с другом посредством патрубка

30, а их внутренние полости заполнены жидкостью.

Устройство работает следующим образом.

При спуске в скважину все его элементы занимают положе:ие, показанное на фиг.2. При подъеме пакера из скважины по кабель-тросу 2 подают электрический импульс на электромагнитную катушку 8. Под действием электромагнитных сил сердечник 9 втягивается и выводит конус 10 иэ контакта с шариками 11. Освобожденная втулка 13 под действием силовой пружины 15 смещается и вталкивает.. цилиндрической частью шарики 11 в отверстия сепаратора 12 и стопорит их. Одновременно смещается шток i6 с поршнем 18, который выталкивает жидкость из цилиндра 22 в отверстия

23 и создаваемым давлением раздувает уплотнительный элемент 29, перекрывая им скважину. Вместе с поршнем

18 смещается и клапан 25, а дополнительный поршень 20 за счет созда.— . ваемой разности давлений между сдвигаемым поршнем 18 смещается вместе с ним. Устройство занимает положение, показанное на фиг.4. Поскольку подъем кабель-троса 2 не прекращается, связанный с ним корпус 7 нагружает силовую пружину 15 и через нее и шток 16 с поршнем 18, который стремится вытолкнуть жидкость в отверс.тие цилиндра 22 и расширить уплот5

147 нительный элемент 29 до стенок скважины. Сдвигу уплотнительного элемента

29 после пакеровки в скважине препят.ствует вес столба среды и скважине, находящегося над ним. Таким образом, расширение поршнем 18 уплотнительного элемента 29 и препятствие его сдвигу по скважине столбом вышележащей среды резко затормаживают смещение расширенного уплотнительного элемента 29 и связанного с ним цилиндра 22, а также и смещение поршня 18 относительно места пакеровки, при этом кррпус 7 нагружает силовую пружину 15 до исходного положения, а на кабель-тросе 2 возникает растягивающая нагрузка, сравнимая с упругостью силовой пружины 15. При достижении проточками 14 шариков 11 последние под действием подпружиненного конуса 10 занимают исходное положение. При дальнейшем смещении корпуса

7 относительно цилиндра 22 корпус входит в контакт с гильзой 26, которая, смещаясь вместе с корпусом 7, открывает клапан 25 относительно поршня 18. Жидкость, находящаяся в пакерующем элементе 29 под избыточным давлением, через каналы 19 давит на дополнительный поршень 20, смещает

его вниз и перетекает в полость образующуюся между поршнями 18 и 20.

Одновременно конусные упоры 21 поршня 20 освобождают подпружиненные шарики 27, которые заходят в зазор между поршнем 18 и клапаном 25. Давление жидкости в уплотнительном элементе 29 падает, при этом сам уплотнительный элемент 29 под действием сопротивления вышележащего столба среды скважины стремится вытолкнуть жидкость в отверстия 23 цилиндра 22 и сжаться до исходного положения.

Сопротивление сдвижению уплотнительного элемента 29 и связанного с ним цилиндра с поршнем 18 падает с уменьшением размеров в поперечном сечении уплотнительного элемента 29, рас.тягивающая нагрузка на кабель-тросе

2 уменьшается. Силовая пружина 15 через упор 17 сдвигает втулку 13 до

6106

40

50 чивается производительность работ и сокращается, время освоения скважины.

20 упора проточками 14 в шарики 11, при этом втулка 13 занимает исходное положение и отключает силовую пружину

15 ° Устройство занимает положение, показанное на фиг.5. Сжатая пружина

28 сдвигает цилиндр 22 к корпусу 7, при этом шарики 27 удерживаются пружиной 28 между клапаном 25 и прршнем

18 и препятствуют закрыванию клапана 25. Жидкость, находящаяся между поршнями 20 и 18, перетекает по каналам 19 в полость цилиндра 22. При достижении цилиндром 22 корпуса 7 поршень 18 доходит до поршня 20, причем последний доходит до кольцевого бурта 24, при этом конусные упоры 21 выводят шарики 27 иэ контакта с порш1 нем 18 и клапаном 25, который под действием пружины 28 закрывает канал

19 на поршне 18. Устройство занимает исходное положение, показанное на фиг.2.

Таким образом, при подъеме из скважины и подаче электрического сигнала на его привод устройство, рас-,. крываясь, занимает рабочее, а затем и транспортное положение, при этом в моменты перевода устройства из рабочего положения в транспортное .ыа кабель-тросе возникает растягивающая нагрузка, которая, воздей твуя на последовательно соединенный через кабель-трос накопитель, запасает в нем потенциальную энергию в виде сжатого упругого элемента или веса поднятого столба среды скважины. При освобождении накопленной энергии оеуществляется воздействие на пласт, возбуждаются сейсмические колебания или может производиться какая-либо иная работа в скважине. Кроме того,. устройство активно влияет на среду скважины и, следовательно, на пласт, увеличивая или вызывая иэ него приток, при этом упрощается технология и технические средства для осуществления воздействия на пласт, увели1476106

22

29

Ã7

19

Гд

l4 7(з1()6

12 рие. 4

1476106

12

)7

Составитель И.Кенке

ТехРед М.Дидык КоРРектоР В.ГиРнЯк

Редактор А.Лежнина

Заказ 2138/31 Тираж 515 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям прн ГКНТ СССР

113035, Москва, X-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина,!01