устройство для исследования горизонтальных фонтанирующих скважин

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 насосно-компрессорные трубы снабжены клапаном, а геофизический прибор снабжен цепляющим механизмом, который позволяет геофизическому прибору свободно проходить через клапан при движении вниз и закрывает клапан при движении геофизического прибора вверх, причем отключение цепляющего механизма производится путем увеличения усилия натяжения кабеля.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к эксплуатации нефтяных и газовых скважин.

Известна технология исследования действующих горизонтальных скважин с применением гибких труб (Clavir C. The Challenge of Logging Horizontal Wells, The Log Analist March - April, 1991, p. 67 - 68), которая реализуется с помощью устройства, представляющего собой барабан лебедки большого диаметра, на которой намотаны гибкие металлические трубы. Внутри труб 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 исследовать и фонтанирующие 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 добычи углеводородного сырья, снижает достоверность результатов геофизических исследований и требует значительных трудозатрат.

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

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для исследования горизонтальных фонтанирующих скважин, содержащем лубрикатор с сальником, насосно-компрессорные трубы и спускаемый на кабеле геофизический прибор с толкателем и грузом, НКТ снабжены клапаном, а геофизический прибор снабжен цепляющим механизмом, который позволяет геофизическому прибору свободно проходить через клапан при движении вниз и закрывает клапан при движении геофизического прибора вверх, причем отключение цепляющего механизма производится путем усиления натяжения кабеля.

Предложенное устройство отличается от известного тем, что НКТ снабжены клапаном, а геофизический прибор снабжен цепляющим механизмом, который позволяет геофизическому прибору свободно проходить через клапан при движении вниз и закрывает клапан при движении геофизического прибора вверх, причем отключение цепляющего механизма производится путем увеличения усилия натяжения кабеля.

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 предложенного устройства указанных выше отличительных признаков позволяет перекрывать сечение НКТ с помощью клапана. При этом клапан может быть спущен на НКТ на любую заданную глубину, что обеспечивает спуск в скважину геофизического инструмента (геофизический прибор, толкатель, груз) любой длины и проведение геофизических исследований без остановки и задавливания скважины столбом жидкости.

Предложенное устройство для исследования горизонтальных фонтанирующих скважин (см. чертеж) содержит лубрикатор с сальником, НКТ и спускаемый на кабеле геофизический прибор с толкателем и грузом. При этом НКТ снабжены клапаном, а геофизический прибор снабжен цепляющим механизмом. Корпус клапана 1 содержит верхний патрубок 2 и нижний патрубок 3, которые закреплены в корпусе 1 соосно между собой и имеют на концах резьбы для присоединения к НКТ. Внутри корпуса 1 между патрубками 2 и 3 с помощью шарнира 4 закреплена крышка 5, подпружиненная растягивающейся пружиной 6. Крышка 5 имеет уплотнение 7, с помощью которого обеспечивается герметичное закрытие патрубка 2. Крышка 5 с помощью шарнира 8 соединена с тягой 9, которая другим концом соединена с опорной втулкой 10. Опорная втулка 10 размещена в верхнем патрубке 2 и может перемещаться вдоль оси патрубка 2 вместе с тягой 9. При открытии крышки 5 втулка 10 вместе с тягой 9 перемещается вниз, а при закрытии - вверх. Приведение в действие крышки 5 осуществляется с помощью цепляющего механизма, которым снабжен геофизический прибор 11, спускаемый в скважину на кабеле 12. Основным элементом механизма являются шарнирные подпружиненные лепестки 13, которые закреплены на неподвижных осях 14. Лепестки 13 подпружинены пружиной 15, которая, толкая их вверх, прижимает к торцевой поверхности плунжера 16. Верхняя часть плунжера 16 входит в цилиндрическую втулку 17, неподвижно закрепленную на корпусе прибора, и может совершать в ней возвратно-поступательное движение. При этом движение плунжера 16 вниз ограничено лепестками 13, а движение вверх ограничено срезаемым штифтом 18. При разрушении штифта 18 плунжер 16 перемещается вверх, давая возможность сложиться лепесткам 13. Для разрушения штифта 18 достаточно дополнительного усилия натяжения кабеля 12 в пределах 200 - 250 кг.

Работает предлагаемое устройство следующим образом. В скважину предварительно на НКТ спускают клапан (см. чертеж) в сборе. Глубина спуска клапана должна превышать суммарную длину геофизического инструмента (геофизический прибор, толкатель, груз) на 20 - 30 м. После спуска клапана скважину запускают в работу. При этом крышка 5 открыта, т.к. удерживается в таком состоянии пружиной 6. Проведение исследований начинается с того, что в скважину через лубрикатор спускают геофизический прибор с цепляющим механизмом. При движении геофизического прибора 11 вниз по НКТ лепестки 13 открыты, т.к. удерживаются в этом положении пружиной 15. В тот момент, когда геофизический прибор 11 входит в опорную втулку 10, лепестки 13, упираясь в края втулки 10, поворачиваются на осях 14 и, сжимая пружину 15, складываются, обеспечивая беспрепятственное прохождение геофизического прибора 11 сквозь опорную втулку 10. После прохождения лепестков 13 через втулку 10 геофизический прибор 11 останавливают и начинают медленно поднимать. При этом выступающие концы лепестков 13 упираются в нижний край опорной втулки 10. В результате втулка 10 начинает двигаться вверх вместе с геофизическим прибором 11. Втулка 10 посредством тяги 9 увлекает за собой крышку 5 и она, преодолевая усилие пружины, закрывает верхний патрубок 2. Далее натяжение кабеля возрастает и при превышении его на 200 - 250 кг происходит срезание штифта 18. При этом плунжер 16 перемещается вверх во втулке 17 и освобождает внутренние концы лепестков 13, давая им возможность сложиться. В момент складывания лепестков 13 геофизический прибор 11 выходит из опорной втулки 10. Крышка 5 остается закрытой, т. к. удерживается в этом положении давлением откачиваемого из скважины флюида. Далее стравливают давление из НКТ. Геофизический прибор 11 поднимают на поверхность. Приводят лепестки 13 в нормальное положение (см. чертеж), заменяют срезанный штифт 18 и спускают прибор 11 в скважину, монтируя сверху на кабеле толкатель и груз. Уплотняют кабель с помощью сальника лубрикатора. Выравнивают давление в трубах и в межтрубном пространстве с помощью фонтанной арматуры. В момент выравнивания давления в НКТ и эксплуатационной колонне крышка 5 под действием пружины 6 открывается. Далее геофизический инструмент спускают в горизонтальный ствол. При достижении искривленной части скважины геофизический прибор соскальзывает по нижней стенке скважины, как по наклонной плоскости, и под воздействием усилия, развиваемого грузом и передаваемого посредством толкателя на корпус прибора перемещается в горизонтальном стволе, достигая забоя скважины. В процессе перемещения геофизического прибора ведется регистрация каротажных диаграмм. По окончании исследований перекрывают рабочую линию, останавливая поток флюида через НКТ. Поднимают геофизический инструмент в НКТ. При прохождении цепляющего механизма сквозь опорную втулку 10 лепестки 13 выступающими краями упираются в нижний край опорной втулки 10, которая начинает двигаться вверх вместе с геофизическим прибором 11, увлекая за собой посредством тяги 9 крышку 5, которая при этом закрывается. После закрытия крышки 5 открывают рабочую линию, стравливая давление из верхней части НКТ. При этом крышка 5 удерживается в закрытом состоянии давлением откачиваемого из скважины флюида. Далее дают натяжение кабелю на 200 - 250 кг превышающее вес геофизического инструмента. Под воздействием этого усилия лепестки 13 давят на плунжер 16. В результате срезается штифт 18, плунжер 16 перемещается вверх во втулке 17 и освобождает лепестки 13, давая возможность им сложиться. После прохождения цепляющего механизма геофизического прибора 11 сквозь опорную втулку 10 геофизический инструмент поднимают на поверхность. Закрывают буферную задвижку фонтанной арматуры, выравнивают давление в НКТ и затрубном пространстве. При этом крышка 5 открывается и удерживается в процессе работы скважины в открытом состоянии с помощью пружины 6.

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