устьевая головка буровой скважины

Формула изобретения

Устьевая головка буровой скважины, включающая корпус с размещенным на нем образцовым манометром для измерения давления жидкости, отличающаяся тем, что в верхней части корпуса размещен клапан с поплавком, а образцовый манометр установлен ниже поплавка.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано, в частности, для замера избыточного давления пластовых флюидов в наблюдательных, пьезометрических и геотермальных скважинах.

В процессе опытной или промышленной эксплуатации залежей углеводородов или термальных вод нередко оказывается, что при больших содержаниях растворенного газа на единицу пластовой жидкости - газовый фактор (что является типичным для вод глубокозалегающих горизонтов) на устье скважины, где установлен манометр, образуется газовая подушка, которая оттесняет жидкость, вследствие чего ее уровень оказывается на 20-25 м ниже его истинного положения. В этом случае манометр показывает давление в газовой шапке, а не в жидкости, искажая истинные значения устьевых давлений в 1,5-2,0 раза, причем, чем выше газовый фактор, тем больше искажений (см. кн. В.Корценштейна - "Методика гидрогеологических исследований нефтегазоносных районов", "Недра", Москва, 1976, с. 6).

Причина расхождения между показаниями манометра и истинным устьевым давлением заключается в следующем. Во-первых, снижение уровня жидкости в скважине приводит к превышению давления насыщения растворенного газа над текущим пластовым давлением, вследствие чего газ выделяется в свободную фазу и устремляется вверх.

Выделение газа обычно происходит в виде энергичных струй, которые обладают более высоким давлением, чем перепад между забойным и пластовым давлениями. Поскольку восстановление уровня воды до статического (наивысшей точки) занимает определенное время (от нескольких минут до нескольких дней), то в трубном пространстве над уровнем воды скапливается большое количество газа повышенного давления. Во-вторых, при быстром восстановлении уровня вода достигает статического положения, будучи сильно нагретой (до 100^oC), что приводит к дополнительному выделению растворенного газа, так как в условиях равных давлений растворимость газа меньше в жидкости с более высокой температурой. И наконец, на показания манометра отрицательно влияет высокая чувствительность газа к колебаниям температуры окружающей среды. Например, нагревание металлической головки скважины может привести к резкому повышению давления газа вследствие его расширения.

Эти искажения не дают возможности достаточно точно контролировать разработку залежей и делать подсчет углеводородов и особенно термальных вод, где устьевые давления часто бывают невысоки.

Прототипом предлагаемой конструкции является стандартная устьевая головка, применяемая повсеместно на буровых скважинах и иллюстрируемая во всех руководствах, касающихся бурения и эксплуатации глубоких скважин (например, "Инструкция по исследованию газовых скважин", 1961, стр. 9, рис. 1). Устьевая головка размещена на фонтанной арматуре с помощью фланца. Головка состоит из корпуса, в верхней части которого установлен манометр.

Такая конструкция устьевой головки приводит к существенным ошибкам, так как в условиях постоянного потока газа из воды в газовую шапку выпустить газ таким способом невозможно без нарушения столба жидкости в колонне скважины. Однако перед замером после стабилизации показаний давления на устьевом манометре газ вручную выпускают через вентиль, что приводит к существенным ошибкам, так как в условиях постоянного подтока газа из воды в газовую шапку выпустить газ таким способом невозможно без нарушения истинного газосодержания и высоты столба жидкости в колонне.

Задачей настоящего изобретения является повышение достоверности показаний устьевого манометра.

Поставленная задача решается благодаря тому, что в устьевой головке буровой скважины, включающей корпус с размещенным на нем образцовым манометром для измерения давления жидкости, в верхней части корпуса размещен клапан с поплавком, а образцовый манометр установлен ниже поплавка.

Конструкция предлагаемой устьевой головки скважины представлена на чертеже.

Устьевая головка буровой скважины состоит из корпуса 1, внутри которого размещен поплавок 2 с клапаном 3, перекрывающим отверстие 4, находящееся в верхней части корпуса, и манометра 5, установленного на корпусе 1 ниже поплавка 2. Головку устанавливают на вентильную катушку 6 колонны 7.

Работает устьевая головка следующим образом. В случае интенсивного разгазирования жидкости в скважине объем газовой подушки в полости корпуса 1 увеличивается, понижая уровень жидкости, вследствие чего поплавок 2 с клапаном 3 опускается вниз и открывает отверстие 4 в корпусе 1. Газ выходит из корпуса головки, вследствие чего уровень воды повышается и поплавок 2 снова закрывает отверстие 4. При этом измерительный манометр 5 всегда показывает истинное избыточное давление воды, так как ее уровень всегда оказывается выше уровня установки манометра.

Предлагаемое устройство позволяет значительно повысить точность подсчета термальных вод, более эффективно проводить контроль за разработкой залежей углеводородов и подземных вод (термальных, бальнеологических и др.), поскольку точные замеры устьевых давлений являются основой определения фильтрационных параметров продуктивного пласта и характера движения в нем извлекаемых жидкостей.