При работе испытателя пластов на кабеле выполняются следующие операции:

а) изоляция небольшого испытуемого участка на стенке скважины от
остальных частей ствола при помощи селекторного прижимного герметич­
ного элемента;

б) соединение пористого пространства испытуемого участка породы с
баллоном для отбора пробы и создание (при необходимости) дренажного
канала в пласте;

в) отбор пробы жидкости и газа из пласта в баллон и герметизация
его;

г)  уравнивание давления на участке отбора пробы с гидростатическим,
что обеспечивает беспрепятственный подъем прибора.

Наличие притока и изменение давления при испытании контролиру­ются и регистрируются на поверхности при помощи дистанционных датчи­ков. Для работы используются спускоподъемное оборудование, регистри­рующая аппаратура и кабель, применяемые при геофизических исследова­ниях скважин.

Испытания пластов приборами, спускаемыми на кабеле, имеют свои характерные особенности.

1. Высокая выборочность  —  исследуется очень небольшой интервал
разреза. Это позволяет использовать испытатель для поинтервального ис­
следования, обнаружения места расположения водонефтяного и газожид­
костных контактов, отбивки границ пластов.

2.      Высокая чувствительность  испытателя  к  наличию  углеводородов
(нефти и газа) в породах связана с глубокой депрессией, создаваемой в
пласте при отборе пробы. Герметизация и хранение в баллоне пластовых
газов дает возможность изучать характер насыщения пластов несмотря на
наличие зоны проникновения.

3.      Точная привязка результатов испытания к каротажным диаграммам
позволяет обоснованно выбрать точки испытания и сопоставить эти ре­
зультаты с данными других геофизических методов. При наличии точной
привязки существует возможность испытать пласты малой мощности.

4.      Оперативность. На одну операцию, даже при глубоких скважинах,
потребуется 0,5 —1,5 ч. Специальной подготовки скважина не требует.

5.      Невозможность открытого фонтанирования при испытании, так как
во время работ гидростатическое давление в стволе скважины остается не­
изменным. Это особенно важно при исследовании газоносных пластов.

Сочетая оперативность геофизических методов с информативностью прямого испытания, испытатели пластов обеспечивают увязку результатов испытания с данными каротажа и существенно дополняют комплекс иссле­дований разведочных скважин.

Процесс испытания можно разделить на три последовательные ста­дии:

1)  возникновение и распространение гидродинамического возбужде­
ния в пласте;

2)     движение жидкости и газа из пластов в баллон;

3)     восстановление пластового давления в зоне испытания после оста­
новки притока.

Испытание пластов приборами на кабеле является сложным многоста­дийным, неустойчивым процессом, протекающим в короткие промежутки времени.

Впервые в нефтяной практике испытатель пластов на каротажном ка­беле был предложен в 1937 г. Г.С. Морозовым, Г.Н. Строцким и К.И. Бон-даренко.

В США работы по созданию испытателей пластов на кабеле проводи­лись фирмой «Шлюмберже». С 1955 г. эти приборы начали широко исполь­зоваться фирмой «Шлюмберже» и другими геофизическими фирмами мира.

Испытатель фирмы «Шлюмберже» спускают в скважину на семи­жильном бронированном кабеле (рис. 11.18). Для работы прибора в сква­жине используют энергию гидростатического давления жидкости в сква­жине. После установки прибора в заданном интервале сигналом по кабелю открывается управляющий клапан 1. Промывочная жидкость поступает на поршень-мультипликатор 2, вытесняющий рабочую жидкость, которая на­полняет гидравлическую систему прибора, через регулятор давления 4 к поршням 11 прижимающего механизма. Поскольку поршень-мульти­пликатор создает в системе давление более высокое, чем гидростатическое, поршни  11  выдвигаются из корпуса прибора.  При этом прижимающая

Рис.  11.18. Принципиальная схема испытателя пластов на кабеле фирмы «Шлюмберже»

17

18

планка 12 и резиновый уплотняющий башмак 8, закрепленные на поршнях, прижимаются к противоположной стенке скважины с усилием в несколько килоньютонов. После этого по сигналу с поверхности срабатывает перфора­ционное приспособление 9, создающее дре­нажный канал в пласте и открывающее дос­туп пластовому флюиду в емкость прибора 18. Конструкция емкости для пробы слож­ная. Она разделена на две части перегород­кой, в которой находится дросселирующее отверстие-штуцер 17 очень малого сечения (0,2 — 0,002 мм). В верхнюю часть емкости пе­ред спуском прибора заливается вода, очи­щенная от твердых частиц, в нижней — нахо­дится воздух под атмосферным давлением. Поступающие из пласта флюиды давят на подвижный поршень 16, вытесняющий воду из верхней части емкости в нижнюю через штуцер. Депрессия, воздействующая на пласт, определяется гидравлическим сопротивлением штуцера. Снижение величины депрессии для предотвращения разрушения коллекторов позволяет облегчить условия ра­боты уплотняющего башмака и исключить ударные нагрузки в приборе. После отбора пробы открывается клапан 6, подающий рабочую жидкость к гидравлическому клапану баллона 14. Клапан перемещается, герметизируя пробу в баллоне. Для снятия прижимного приспособления открывается клапан 5, соединяющий гидравлическую систему со сливной камерой 19, заполненной воздухом под атмосферным давлением. Рабочая жидкость на­правляется в сливную камеру, а обратные пружины 13 помогают вернуть башмак и прижимную планку в прежнее положение. Поскольку разница давления под башмаком и гидростатического давления продолжает созда­вать прижимное усилие, удерживающее башмак, то при этом загорается уравнительный пороховой заряд 10, отрывающий от стенки башмак или разрушающий его. Если не сработает клапан сливной камеры, то натяжкой кабеля срезают аварийный штифт 3. При этом нарушается уплотнение гидравлической системы и давление в ней уравнивается с гидростатиче­ским.

Давление в гидравлической системе и в канале отбора пластовых флюидов контролируется дистанционными датчиками давления 7 и 15. В качестве перфорационного приспособления применяется кумулятивный перфоратор. При установке блока с кумулятивным зарядом большой мощ­ности, способным пробить обсадную колонну и цементное кольцо, прибор может применяться для испытания обсаженных скважин. Наибольший размер прибора в поперечном сечении 140—160 мм в зависимости от пер­форационного блока позволяет использовать его в необсаженных скважи­нах диаметром более 157 мм.

В поинтервальном испытателе пластов фирмы «Шлюмберже» устанав­ливаются два кумулятивных заряда на расстоянии 30 см друг от друга. В приборе, предназначенном для работы в необсаженных скважинах, оба за­ряда находятся внутри одного герметизирующего башмака, а при сборке для обсаженных скважин у каждой точки отбора имеется индивидуальный уплотняющий элемент небольших размеров. Обе точки отбора соединены каналом с баллоном для пробы.

Наличие двух точек отбора пробы вызвано желанием повысить ре­зультативность работ в неоднородных коллекторах, когда попадание на не­проницаемый пропласток служит условной причиной отсутствия притока, что требует дополнительных спусков прибора. В обсаженных скважинах, кроме того, наличие двух зарядов повышает надежность вскрытия пласта. В сборке для обсаженных скважин герметизирующие элементы жестко под­соединяются на блоке прижимного приспособления. Уравнительный поро­ховой заряд и разрушающий башмак заменены управляющим уравнитель­ным клапаном, который открывается при убирании прижимного приспо­собления. Между каналом отбора и баллоном установлен регулирующий клапан, который позволяет отобрать пробу без выстрела кумулятивными зарядами путем соединения герметизированных участков отбора с балло­ном. Для повышения надежности герметизации баллона устанавливают об­ратный клапан.

Испытатели пластов, используемые другими фирмами, незначительно отличаются от испытателя фирмы «Шлюмберже».

Технические характеристики испытателей пластов на кабеле (по ката­логу фирмы «Дрессер Атлас») приведены в табл. 11.10.

В б. СССР разработка и применение испытателей пластов на кабеле развивались аналогично зарубежным. ВНИИГДС (г. Уфа, Тверь) были впервые проведены испытания в скважинах и осуществлен серийный вы­пуск ИПК в 1963 г. После проведения исследований в скважинах глубиной 4 км и более возникла необходимость в новой принципиальной схеме при­бора для этих условий. Большие ударные нагрузки и гидравлические удары приводили к заклиниванию подвижных поршней. В результате воздействия высокоскоростных течений раствора с абразивными добавками силовой цилиндр изнашивался, ненадежно работали термоустойчивые заряды, уп­лотняющие резиновые клапаны и т.д.

Таблица   11.10

Технические характеристики испытателей пластов на кабеле

 

 

 

 

 

		Макси-	Максималь-		Габариты при-
Область при-	Диаметр	мально	но	Объем	бора, мм	Масса,
	скважины,	допустимое	допустимая	баллона, л
менения			кг
	мм	давление, МПа	температу­ðà, °Ñ		диа­метр	длина
Для необса-	200-305	140,4	157	20,9	165	8900	600
женных сква-
жин
Для необса-	178-343	140,6	177	11,3	133	8800	250
женных сква-
жин, малогаба-
ритные
Для обсажен-	127-178	140,6	177	9,4	92	10 200	320
ных скважин

Для создания термоустойчивого испытателя пластов ИПТ-7-10 была использована замкнутая гидравлическая система двойного действия с зо­лотниковым клапаном-распределителем. Применение золотникового пере­ключателя в термоустойчивом испытателе пластов ИПТ-7-10 исключает возможность возникновения резких гидравлических ударов в гидравличе­ской системе прибора и больших ударных нагрузок в его деталях, которые имели место в испытателях типа ИПК при подаче высокого гидростатиче­ского давления на силовой и обратный клапаны. В приборе ИПТ-7-10 опас­ность заклинивания подвижных частей из-за температурных деформаций меньше, чем в силовом узле испытателя пластов типа ИПК. Это, а также сниженные рабочие перепады давления обеспечивают работу прибора ИПТ-7-10 на больших глубинах при значительных гидростатических давле­ниях.

Испытатели пластов с дистанционными датчиками давления ИПД-7-10 разработаны на основе прибора ИПТ-7-10 и повторяют его принципиаль­ную схему. Читать далее →