устройство для исследования скважин

Формула изобретения

1. Устройство для исследования скважин, содержащее спускаемый в скважину на каротажном кабеле расходомер и спускаемую в скважину колонну труб с обратным клапаном, отличающееся тем, что колонна труб с обратным клапаном спускается в скважину на отдельном кабеле и снабжена сальниковым отверстием для пропуска внутри труб каротажного кабеля.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что длина L колонны труб выбирается в зависимости от величины создаваемой на продуктивный пласт депрессии из соотношения

L = P/K,

где P - создаваемая депрессия, МПа;

K - коэффициент депрессии, МПа/м.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к эксплуатации нефтяных скважин, а именно к исследованиям эксплуатационных скважин.

Известно устройство скважинного расходомера, или дебитомера (Петров А. И. Методы и техника измерений при промысловых исследованиях скважин. - М.: Недра, 1972). Скважинный расходомер содержит датчик расхода в виде турбинки, которая помещена в поток. Скорость оборотов турбинки пропорциональна интенсивности потока или расходу жидкости в стволе скважины. Расходомер спускают в скважину на каротажном кабеле через насосно-компрессорные трубы. Уплотняют кабель на устье скважины с помощью сальника-лубрикатора. Возбуждают скважину, закачивая сжатый воздух в межтрубное пространство. Перемещая расходомер вдоль фильтровой части скважины, измеряют интенсивность притока или поглощения скважины. Скважинный расходомер позволяет определить фактический приток или поглощение жидкости продуктивным пластом или его частью и оценить, насколько эффективно работает скважина. Недостатком скважинного расходомера является необходимость возбуждения скважины с помощью компрессора, что значительно увеличивает стоимость исследований и повышает опасность работ (закачка сжатого воздуха в скважину опасна возможностью взрыва смеси атмосферного воздуха и газа, выделяемого из нефти).

Известно "Устройство для исследования скважин" (см. патент РФ 2108458, Бюллетень изобретений N 10 за 1998 г.), позволяющее проводить исследования скважин расходомером без возбуждения их компрессором, которое и примем за прототип. Известное устройство содержит спускаемый в скважину на каротажном кабеле расходомер и снабжено дополнительно колонной герметичных труб с входным отверстием с крышкой на верхнем конце и сливным отверстием с обратным клапаном на нижнем конце и кабельным зажимом, посредством которого она крепится на каротажном кабеле выше расходомера.

При измерении дебита (определение профиля отдачи) устройство спускают в скважину. При подходе колонны к уровню жидкости скорость спуска снижают и, погружая колонну на малой скорости в жидкость, добиваются, чтобы уровень установился близким к первоначальному, а входное отверстие находилось несколько выше (на 1-2 м) уровня жидкости в скважине. В этот момент жидкость во внутреннюю полость колонны не поступает, поскольку сливное отверстие перекрыто обратным клапаном, а входное отверстие находится выше уровня. После этого устройство спускают в скважину до установки расходомера в точке измерений и через определенный промежуток времени (от 30 секунд до 10 минут) после погружения колонны под уровень жидкости производят отсчет показаний расходомера. При погружении колонны под уровень жидкости происходит заполнение ее внутренней полости через входное отверстие. В результате уровень жидкости в скважине снижается, уменьшается давление столба жидкости на пласт и начинается приток флюида из пласта. Наличие и интенсивность притока регистрируют с помощью расходомера. По окончании измерений в точке устройство поднимают так, чтобы колонна поднялась выше уровня жидкости. При этом обратный клапан сливного отверстия открывается, и жидкость из внутренней полости колонны сливается в ствол скважины. После восстановления уровня в скважине устройство вновь спускают до установки в следующей точке измерений. Таким образом, известное устройство позволяет определять профиль притока скважины без возбуждения компрессором, насосом или другими разновидностями оборудования для эксплуатации скважин.

Недостатком известного устройства является невозможность проводить непрерывную регистрацию расходограммы, что снижает достоверность и производительность измерений.

Задачей изобретения является создание устройства, позволяющего проводить непрерывную регистрацию расходограммы.

Поставленная задача решается тем, что колонна труб с обратным клапаном спускается в скважину на отдельном кабеле и снабжена сальниковым отверстием для пропуска внутри трубы каротажного кабеля расходомера. Длина колонны труб L выбирается в зависимости от величины создаваемой депрессии из соотношения:

L = P/K,

где P - создаваемая депрессия, МПа;

K - коэффициент депрессии, МПа.

Сопоставительный анализ выявил следующие существенные отличия предложенного устройства от прототипа:

- колонна труб с обратным клапаном спускается в скважину на отдельном кабеле и снабжена сальниковым отверстием для пропуска внутри труб каротажного кабеля расходомера;

- длина колонны труб L выбирается в зависимости от величины создаваемой депрессии из соотношения:

L = P/K,

где P - создаваемая депрессия, МПа;

K - коэффициент депрессии, МПа.

В связи с тем что колонна труб с обратным клапаном спускается в скважину на отдельном кабеле и снабжена сальниковым отверстием для пропуска внутри труб каротажного кабеля расходомера, обеспечивается одновременно с регистрацией расходограммы подъем колонны из скважины. При этом за счет гидравлического сопротивления в зазоре между стенкой колонны и стенкой скважины создается депрессия на продуктивный пласт. В связи с тем что длина колонны труб L выбирается в зависимости от величины создаваемой депрессии из соотношения:

L= P/K,

где P - создаваемая депрессия, МПа;

K - коэффициент депрессии, МПа,

обеспечивается создание депрессии, близкой к значениям, имеющим место в процессе эксплуатации скважины. Исходя из вышеизложенного, можно сделать вывод, что предложенное устройство отвечает критерию изобретения "новизна". Заявителю не известны технические решения, содержащие сходные признаки, отличающие заявляемое изобретение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии его критерию "изобретательский уровень"

Предлагаемое устройство показано на чертеже. Устройство содержит эксплуатационную скважину 1, в которую на глубину продуктивного пласта 2 на каротажном кабеле 3 спущен расходомер 4. Выше расходомера 4 в скважину 1 помещена колонна труб 5, спускаемая в скважину на кабеле 6. Колонна труб 5 имеет диаметр, близкий к диаметру скважины 1. Но вместе с этим зазор между колонной труб 5 и стенкой скважины 1 достаточно велик и обеспечивает безопасный спуско-подъем колонны труб 5 в скважине 1. Например, в скважину диаметром 127 мм спускают колонну труб диаметром 110 мм. Такое соотношение диаметров колонны труб 5 и скважины 1 позволяет создать достаточно большое гидравлическое сопротивление в зазоре между колонной труб 5 и стенкой скважины 1, которое зависит от длины колонны труб 5 и от степени шероховатости ее поверхности. Чем больше гидравлическое сопротивление в указанном зазоре, тем большая депрессия создается при подъеме колонны труб 5 с постоянной скоростью на кабеле 6. Создаваемая депрессия на продуктивный пласт определяется по формуле:

P = KL,

где P - депрессия, МПа;

L - длина труб, м;

K - коэффициент депрессии.

Таким образом, повысить депрессию при постоянной скорости подъема труб 5 можно увеличив длину колонны труб 5 или коэффициент депрессии, который при заданном диаметре труб зависит от степени шероховатости их поверхности. Необходимую длину труб определяют по формуле:

L = P/K,

считая, что коэффициент депрессии K для данного материала труб постоянный. Так, в скважине диаметром 127 мм при подъеме колонны труб со специально выполненными на поверхности ребрами шероховатости диаметром 110 мм со скоростью 2500 м/ч коэффициент депрессии K составляет 0,02 МПа/м. Для создания депрессии величиной 2,0 МПа необходима колонна труб длиной:

L = P/K = 2/0,02 = 100 м.

Колонна труб выполнена с обратным клапаном 7, который обеспечивает свободную циркуляцию жидкости через внутреннюю полость колонны труб 5 при ее спуске, что позволяет снизить величину гидравлического сопротивления и соответственно повысить скорость спуска. Колонна труб 5 выполнена с сальниковым отверстием 8, через которое внутри труб пропущен кабель расходомера. Сальник позволяет исключить циркуляцию жидкости через внутреннюю полость колонны труб 5 при ее подъеме.

Работает предлагаемое устройство следующим образом. Первоначально собирают колонну труб 5, подвешивая ее на устье скважины с помощью элеваторов. Далее внутрь колонны труб 5 на каротажном кабеле 3 спускают расходомер 4 таким образом, что кабель 3 пропускается через сальниковое отверстие 8, а расходомер 4, пройдя сквозь колонну труб 5, достигает глубины продуктивного пласта 2. После этого подсоединяют колонну труб 5 к кабелю 6 и спускают на нем в скважину 1. При этом в результате гидравлического сопротивления циркуляции жидкости по зазору между колонной труб 5 и стенкой скважины 1 внутри колонны труб создается перепад давления, под действием которого обратный клапан 7 открывается и жидкость циркулирует через внутреннюю полость колонны труб 5. В результате снижается гидравлическое сопротивление перемещению колонны труб 5 к забою скважины. Кабель расходомера 4 при этом проходит через сальниковое отверстие 8 и не мешает спуску колонны труб 5 в скважину. Далее останавливают колонну труб 5 выше глубины продуктивного пласта 2, как показано на чертеже. Выжидают время, пока произойдет стабилизация уровня жидкости в скважине, нарушенная погружением колонны труб 5 в жидкость. При этом о стабилизации уровня судят по показаниям манометра, который совмещен с расходомером 4. После стабилизации уровня жидкости в скважине начинают подъем колонны труб с заданной скоростью. Под напором жидкости клапан 7 закрывается. Жидкость из пространства над колонной труб 5 по зазору между стенкой скважины и колонной труб 5 начинает перетекать в пространство под колонной труб 5. При этом в связи со значительным гидравлическим сопротивлением указанного зазора давление в пространстве скважины под колонной труб 5 снижается, создается депрессия на продуктивный пласт. В результате из пласта 2 происходит приток жидкости в ствол скважины 1. Одновременно с подъемом колонны труб 5 начинают подъем расходомера 4 на каротажном кабеле 3, регистрируя расходограмму. После окончания измерений из скважины поднимают колонну труб 5, подвешивают ее на устье скважины с помощью элеватора. Удаляют сальник из отверстия 8. Поднимают расходомер 4 и далее извлекают из скважины колонну труб 5.

Внедрение предложенного устройства позволит повысить точность, производительность и снизить стоимость проведения расходометрии скважин.