Устройство для исследования горизонтальных фонтанирующих скважин

 

Изобретение относится к эксплуатации нефтяных и газовых скважин. Задачей изобретения является обеспечение возможности проведения исследований фонтанирующих горизонтальных скважин без их остановки и задавливания столбом жидкости. Для этого геофизический прибор через управляемый разъем соединен с пакером химического или электрического действия. В состав пакера входит ловильная головка с электрическими контактами и разрушаемой крышкой выпускного отверстия. С помощью ловильного разъема осуществляется соединение с пакером. Управляемый разъем обеспечивает многократное соединение и разъединение скважинного прибора с пакером. Извлечение осуществляется с помощью ловильных разъемов. При разрушении крышки выпускного отверстия штифтом давление из внутренней полости пакера стравливается. Резиновый элемент принимает исходное состояние, обеспечивая необходимый зазор между стенкой насосно-компрессорной трубы и корпусом пакера. Регистрацию каротажных диаграмм проводят на спуске и подъеме каротажного кабеля. 7 ил.

Изобретение относится к эксплуатации нефтяных и газовых скважин.

Известна технология исследования действующих горизонтальных скважин с применением гибких труб (Clavier C. The Challenge of Logging Horizontal Wells. The Log Analist, March-April, 1991, p. 67-680), которая реализуется с помощью устройства, представляющего собой барабан лебедки большого диаметра, на который намотаны гибкие металлические трубы. Внутри труба пропущен каротажный кабель. Гибкие трубы с закрепленным на конце геофизическим прибором проталкивают в горизонтальный ствол скважины. Благодаря своей упругости они достигают забоя скважины. На устье трубы уплотняют с помощью специального сальника-лубрикатора, обеспечивающего проведение исследований в скважине под давлением. Недостатком данного устройства является высокая стоимость, обусловленная сложностью технологических операций и наличием специального оборудования.

Известно устройство для исследования горизонтальных скважин (Чесноков В. А. и др. "Способ доставки геофизических приборов на забой горизонтальной скважины", патент РФ N 2054519). Устройство содержит геофизический прибор, толкатель и груз-движитель, которые в сборе на каротажном кабеле спускают на забой горизонтальной скважины. Толкатель выполнен в виде колонны труб по длине соответствующей длине горизонтальной и искривленной части скважины, с токопроводом внутри, обеспечивающим соединение геофизического прибора с каротажным кабелем. Трубы толкателя герметичны и заполнены только воздухом при атмосферном давлении. Благодаря этому свойству их средняя плотность достаточно низкая и близка к плотности жидкости, заполняющей скважину, что позволяет малым усилием проталкивать геофизический прибор по горизонтальному стволу к забою скважины и исследовать скважины с большой протяженностью горизонтального ствола. Устройство позволяет исследователь и фонтанирующие горизонтальные скважины. При этом спуск геофизического инструмента (геофизический прибор, толкатель и груз в сборе) в скважину осуществляют через насосно-компрессорные трубы (НКТ). Каротажный кабель на устье уплотняют с помощью сальника-лубрикатора. Недостатком устройства является необходимость остановки скважины на время спуско-подъема геофизического инструмента. При этом скважину задавливают столбом жидкости, что приводит к значительным потерям углеводородного сырья, снижает достоверность результатов геофизических измерений и требует значительных трудозатрат.

Задачей настоящего изобретения является обеспечение возможности проведения исследований фонтанирующих горизонтальных скважин без их остановки и задавливания столбом жидкости.

Для этого в устройстве для исследования горизонтальных фонтанирующих скважин, содержащем лубрикатор с сальником, НКТ и опускаемый на кабеле геофизический прибор с толкателем и грузом, геофизический прибор снабжен закрепляемым на его нижнем конце управляемым разъемом, двумя пакерами взрывного или химического действия с ловильной головкой, электрическими контактами и разрушаемой крышкой выпускного отверстия, а также двумя ловильными разъемами с возможностью закрепления их на нижнем конце геофизического прибора или на нижнем конце пакера, при этом ловильные разъемы содержат накалывающие штифты.

Предложенное устройство отличается от известного тем, что геофизический прибор снабжен закрепляемым на его нижнем конце управляемым разъемом, двумя пакерами взрывного или химического действия с ловильной головкой, электрическими контактами и разрушаемой крышкой выпускного отверстия, а также двумя ловильными разъемами с возможностью закрепления их на нижнем конце геофизического прибора или на нижнем конце пакера, при этом ловильные разъемы содержат накалывающие штифты.

Заявителю не известны технические решения, содержащие сходные признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критериям "Новизна" и Изобретательский уровень".

Наличие у предлагаемого устройства указанных выше отличительных признаков позволяет перекрывать сечение НКТ с помощью пакера. При этом пакер может быть установлен на любой глубине, не требуется остановка и задавливание скважины столбом жидкости.

Предложенное устройство для исследования горизонтальных фонтанирующих скважин показано на фиг. 1-7. Устройство содержит спущенные в скважину НКТ 1 и оборудованные на устье лубрикатором и сальником для герметизации спускаемого в скважину каротажного кабеля. На каротажном кабеле в скважину спускают внутрь НКТ 1 геофизический прибор 2, который может быть снабжен толкателем и грузом для перемещения в горизонтальном стволе к забою скважины. К нижнему концу геофизического прибора 2 (фиг. 1) прикреплен с помощью управляемого разъема 3 номер 4 взрывного или химического действия. Пакер 4 содержит ловильную головку 5 (фиг. 2) с электрическими контактами 6 и разрушаемой крышкой выпускного отверстия 7. К геофизическому прибору 2 с помощью управляемого разъема 3 может быть подсоединен (фиг. 3 - 5) второй пакер 10, который соединяется с пакером 4 с помощью ловильного разъема 8, снабженного накалывающим штифтом 9. Пакер 10 содержит ловильную головку 11 с электрическими контактами 12 и разрушаемой крышкой выпускного отверстия 13. Геофизический прибор 2 может быть соединен с пакером 10 (фиг. 6-7) и с помощью ловильного разъема 14, снабженного накалывающим штифтом 15. Пакеры 4 и 10 приводятся в действие импульсом электрического тока, подаваемого от управляющего разъема 3 через электрические контакты 6, 12. В том случае если пакер взрывного действия, то импульсом электрического тока поджигается пороховой заряд. Если применяется пакер химического действия, то с помощью импульса электрического тока нарушается герметизация одного из химических компонентов. Например, может быть использован порошок бикарбоната аммония и герметично закрытая ампула соляной кислоты. При этом импульсом электрического тока расплавляется ампула кислоты, которая, вытекая из ампулы, вступает в химическую реакцию с другим компонентом. Выделяемые в результате сгорания пороха или химической реакции газы расширяют резиновый элемент пакера, прижимая его к стенкам НКТ. При этом обеспечивается герметичное отделение внутренней полости НКТ от ствола скважины. Управляемый разъем 3 содержит приводимый в действие от электрического привода захват ловильной головки и электрические контакты, соединяющиеся с контактами ловильной головки. Управляемый разъем предназначен для спуска пакера 4, 10 в скважину и установку его на заданной глубине. Он обеспечивает многократное соединение и разъединение скважинного прибора 2 с пакерами 4 и 10. Извлечение пакеров 4 и 10 из скважины осуществляется с помощью ловильных разъемов 8 и 14. Ловильные разъемы 8 и 14 предназначены для соединения с пакером, перевода резинового элемента пакера в исходное состояние и подъема пакера на поверхность. Ловильный разъем 8 и 14 содержит подпружиненный захват ловильной головки, который при попадании в него ловильной головки пакера закрывается. Открыть захват можно только подняв его на поверхность. Для перевода резинового элемента пакера в исходное состояние служит накалывающий штифт 9, 15. При опускании ловильного разъема на ловильную головку пакера, после того как закроется захват ловильной головки, накалывающий штифт 9, 15 достигает разрушаемой крышки отверстия 7, 13 и прокалывает ее. При этом газ выходит из внутренней полости пакера 4, 10, внутреннее давление на резиновый элемент пакера снижается и последний переходит в исходное состояние, когда между корпусом пакера и стенкой НКТ имеется зазор, достаточный для подъема или спуска пакера.

Работает предложенное устройство следующим образом. Первоначально в скважину через лубрикатор спускают скважинный прибор 2 с подсоединенным к нему с помощью управляемого разъема 3 пакером 4 (фиг. 1). При достижении расчетной глубины, которая должна составлять не менее суммарной длины спускаемого в дальнейшем геофизического инструмента (толкатель, груз и геофизический прибор), спуск останавливают. Закрывают рабочую линию, останавливая поток углеводородной продукции через НКТ. Подают импульс тока на электрические контакты 6. При этом загорается пороховой заряд или происходит химическая реакция с выделением газа. Резиновый элемент пакера 4 расширяется, перекрывая зазор между корпусом пакера 4 и стенкой НКТ. Проверяют надежность установки пакера, давая натяжение кабелю, превышающее усилие, развиваемое давлением на корпус пакера. После проверки надежности установки пакера стравливают давление из НКТ. Включают электрический привод управляемого разъема 3. При этом захват управляемого разъема 3 отпускает ловильную головку 5 пакера 4 и геофизический прибор 2 с управляемым разъемом 3 поднимают на поверхность (фиг. 2). После извлечения прибора из лубрикатора к управляемому разъему подсоединяют пакер 10 с ловильным разъемом 8. Далее наращивают длину геофизического прибора трубами толкателя и грузом и спускают весь геофизический инструмент в сборе (толкатель, груз и геофизический прибор) в скважину на кабеле, уплотняют кабель сальником, выравнивают давление в НКТ и стволе скважины. Спускают геофизический инструмент до соединения ловильного разъема 8 с ловильной головкой 5 пакера 4. При этом накалывающий штифт 9 упирается в разрушаемую крышку выпускного отверстия 7 и прокалывает ее. Через разрушенную крышку 7 давление из внутренней полости пакера 4 стравливается и резиновый элемент принимает исходное состояние, обеспечивая необходимый зазор между стенкой НКТ и корпусом пакера 4. Далее спускают геофизический инструмент на забой скважины, вводят скважину в нормальный режим работы и прoводят регистрацию каротажных диаграмм на спуске или подъеме каротажного кабеля. По окончании измерений поднимают геофизический инструмент в НКТ. Закрывают рабочую линию, прекращая поток через НКТ. Подают импульс тока на электрические контакты 12 (фиг. 5). При этом загорается пороховой заряд или происходит реакция с выделением газа. Резиновый элемент пакера 10 расширяется, перекрывая зазор между корпусом пакера 10 и стенкой НКТ. Проверяют надежность установки пакера, давая натяжение кабелю, превышающее усилие, развиваемое давлением на корпус пакера. Стравливают давление на НКТ. Включают электрический привод управляемого разъема 3. При этом захват управляемого разъема 3 отпускает ловильную головку 11 пакера 10, и геофизический инструмент с управляемым разъемом 3 поднимают на поверхность (фиг. 5). После извлечения геофизического прибора из лубрикатора отсоединяют управляемый разъем 3, подсоединяют ловильный разъем 14 и спускают геофизический прибор 2 с ловильным разъемом 14 в скважину (без толкателя и груза). Уплотняют сальник лубрикатора. Выравнивают давление в НКТ и стволе скважины. Опускают геофизический прибор 2 с ловильным разъемом 8 на пакер 10 до соединения ловильного разъема 14 с ловильной головкой 11 (фиг. 6). При этом накалывающий штифт 15 упирается в разрушаемую крышку выпускного отверстия 7 и прокалываeт ее. Через разрушенную крышку 7 давление из внутренней полости пакера 10 стравливается и резиновый элемент принимает исходное положение, обеспечивая необходимый зазор между стенкой НКТ и корпусом пакера 10. Далее поднимают геофизический прибор 2 с пакерами 4, 10 и с ловильными разъемами 8, 14 до установки в лубрикаторе (фиг. 7). Закрывают буферную задвижку, стравливают давление из лубрикатора и извлекают геофизический прибор с пакерами 4, 10 и ловильными разъемами 8, 14 на поверхность.

Таким образом, предложенное техническое решение позволяет проводить исследования фонтанирующих горизонтальных скважин без остановки скважины и задавливания ее столбом жидкости. В результате исключаются потери в добыче углеводородного сырья, сокращаются затраты на проведение геофизических исследований, повышается достоверность получаемых результатов исследований.

Формула изобретения

Устройство для исследования горизонтальных фонтанирующих скважин, содержащее лубрикатор с сальником, насосно-компрессорные трубы и спускаемый на кабеле геофизический прибор с толкателем и грузом, отличающееся тем, что геофизический прибор снабжен закрепляемым на его нижнем конце управляемым разъемом, двумя пакерами взрывного или химического действия с ловильной головкой, электрическими контактами и разрушаемой крышкой выпускного отверстия, двумя ловильными разъемами с возможностью закрепления их на нижнем конце геофизического прибора или на нижнем конце пакера, при этом ловильные разъемы снабжены накалывающим штифтом.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7