устройство для определения пластового давления

Формула изобретения

Устройство для определения пластового давления, включающее измерительную камеру, датчик давления, прижимной элемент и герметизирующий башмак, канал для сообщения измерительной камеры с испытуемым пластом, систему управления, включающую кабель, электродвигатель, силовой вал, отличающееся тем, что оно содержит вращающийся вал с лопастями на наружном конце вала, установленный в канале для сообщения измерительной камеры с пластом и связанный с системой управления, передаточный механизм для вращения вала с лопастями и механизм осевой подачи для прижатия лопастей к поверхности фильтрации пласта.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области горного дела, преимущественно к нефтяной и газовой промышленности, и может быть использовано в области технологии бурения скважин, разработки месторождений и решения других геологических задач на основе большого количества данных по пластовым давлениям.

Известные устройства для определения пластовых давлений подразделяются на устройства прямого и косвенного (расчетного) определения. При прямом определении непосредственно измеряют пластовые давления в скважинах манометрами. Прямое измерение пластовых давлений осуществляется испытателями пластов на бурильных трубах, приборами, спускаемыми в скважину на каротажном кабеле, гидродинамическими исследованиями скважины в эксплуатационной колонне.

Известно устройство для определения пластового давления, спускаемое в скважину на каротажном кабеле (Рындин В.Н., Мурзаков Е.М., Сагиров С.В. и др. Испытание пластов и отбор глубинных проб аппаратурой на кабеле. / НТВ «Каротажник». Тверь: Изд. АИС. 2006. Вып.7-8. С.255-272).

Известное устройство содержит измерительную камеру, датчик давления, прижимной элемент, герметизирующий башмак, канал для сообщения измерительной камеры с пластом, систему управления. Это устройство обладает тем недостатком, что маленькие объемы измерительной камеры для приема пластовой жидкости и каналов в инструменте могут забиваться глинистой коркой и твердым материалом пласта при вызове из него притока, что приведет к неисправности устройства.

Известен также испытатель пластов на кабеле (а.с. СССР № 1740646, МПК Е21В 47/00, 49/00, приор. 05.05.88 г. опубл. 15.06.92 г.), принятый за прототип. Он содержит прижимной рычаг, измерительную камеру, герметизирующую манжету (башмак) с отверстием для связи с испытуемым пластом, систему управления. Измерение пластового давления этим устройством может осуществляться путем регистрации уменьшения давления в измерительной камере от гидростатического до пластового. Прототип обладает следующим недостатком: фильтрация жидкости из измерительной камеры в пласт осуществляется через глинистую корку на стенке скважины, что осложняет процесс и соответственно увеличивает время определения пластового давления.

Задача настоящего изобретения - повышение эффективности, упрощение процесса и уменьшение времени определения пластового давления путем удаления глинистой корки со стенки скважины в точке испытания.

Указанная задача решается таким образом, что устройство для определения пластового давления, включающее измерительную камеру, датчик давления, прижимной элемент и герметизирующий башмак, канал для сообщения измерительной камеры с испытуемым пластом, систему управления, включающую кабель, электродвигатель, силовой вал, дополнительно содержит вращающийся вал с лопастями на наружном конце вала, установленный в канале для сообщения измерительной камеры с пластом и связанный с системой управления, передаточный механизм для вращения вала с лопастями и механизм осевой подачи для прижатия лопастей к поверхности фильтрации пласта.

На фиг.1 приведен общий вид устройства для определения пластового давления в положении в скважине до проведения испытаний.

На фиг.2 приведен общий вид устройства в рабочем положении.

На фиг.3 приведен участок диаграммы, записанный глубинным или дистанционным манометром во время определения пластового давления при помощи заявляемого устройства: а - рост гидростатического давления при спуске инструмента в скважину; b - гидростатическое давление на глубине испытания; с - падение давления от гидростатического до пластового в процессе фильтрации жидкой фазы бурового раствора в пласт; d - восстановление в измерительной камере гидростатического давления.

Устройство содержит каротажный кабель 1, корпус 2, измерительную камеру 3, канал 4 для сообщения измерительной камеры с пластом, датчик давления 5, герметизирующий башмак 6, прижимной элемент 7, систему управления, включающую кабель 1, электродвигатель 8, силовой вал 9, передаточный механизм 10 и механизм осевой подачи 11. В цилиндрическом канале 4 расположены вал 12 с лопастями 13 на наружном конце вала.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

В процессе спуска устройства на глубину испытания в скважину, заполненную буровым раствором 14, датчик давления регистрирует рост гидростатического давления бурового раствора с ростом глубины спуска устройства в скважину по прямой а и величину гидростатического давления на глубине испытания b, как показано на фиг.3.

После спуска устройства на глубину испытания и установки герметизирующего башмака 6 против испытуемого пласта включением системы управления выдвигается прижимной элемент 7 до его упора в стенку скважины. При этом герметизирующий башмак 6 прижимается к глинистой корке 15, отложившейся на стенке скважины 16 испытуемого пласта, и изолирует измерительную камеру 3 от действия гидростатического давления бурового раствора.

Одновременно с моментом изоляции камеры 3 от действия гидростатического давления бурового раствора системой управления включается во вращение вал 12 с лопастями 13, которые с помощью механизма осевой подачи 11 прижимаются к глинистой корке. Устройство остается неподвижным в течение определенного времени (несколько минут, обычно 3-10 мин). В течение этого времени происходит фильтрация в пласт жидкой фазы из бурового раствора в измерительной камере 3. Одновременно с процессом этой фильтрации лопасти 13 удаляют со стенки скважины глинистую корку по всей круговой площади фильтрации, чем обеспечивается высокая скорость фильтрации жидкой фазы бурового раствора из камеры 3 в испытуемый пласт. При этом давление в камере 3 уменьшается от гидростатического давления бурового раствора на глубине испытания b до пластового давления в испытуемом пласте по кривой с, как показано на фиг.3.

Время, необходимое для выдержки инструмента в неподвижном состоянии, определяется из следующих соображений. Кривая с должна выйти на пологий участок, что говорит о том, что давление в камере близко (в пределах требуемой погрешности) к величине пластового давления. Максимальное время выдержки ограничивается условиями предупреждения прихвата инструмента к стенке скважины.

После выдержки снаряда в течение необходимого времени прижимной элемент 7 и вал 12 с лопастями 13 приводятся в исходное положение. Давление в измерительной камере 3 резко возрастает до гидростатического давления бурового раствора по прямой d на фиг.3. Устройство готово для замера пластового давления в другом вышележащем пласте

Выполнены лабораторные испытания уменьшения во времени давления бурового раствора величиной 10 МПа в камере объемом 100 см³ за счет фильтрации жидкой фазы раствора через песчаные фильтры. Уменьшение давления в камере до величины 1 МПа происходит за несколько десятков минут. Глинистая корка, отлагающаяся на стенке скважины в процессе отфильтровывания жидкой фазы бурового раствора в пласт, резко уменьшает скорость фильтрации и увеличивает время падения пластового давления от гидростатического до пластового в измерительной камере.