Патент на изобретение №2229024

(54) УСТРОЙСТВО (ВАРИАНТЫ) И СПОСОБ (ВАРИАНТЫ) ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ ПЛАСТА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СОПЛА

(57) Реферат:

Изобретение относится к исследованию пластов и может быть использовано для измерения давления пласта, через который проходит ствол скважины. Погружают испытательное устройство пластов в ствол скважины, выдвигают сопло через слой глинистой корки, образуя уплотнение между слоем глинистой корки и уплотняющей поверхностью сопла, при этом сопло проникает в пласт и наконечник сопла подвергается воздействию давления пласта, осуществляют разблокировку наконечника сопла, чтобы подвергнуть канал в сопле воздействию давления пласта, передают давление пласта через сопло датчику давления. Данные о давлении пласта могут передавать на поверхность земли. Испытательное устройство может быть включено в бурильную колонну. В зависимости от давления пласта могут регулировать плотность бурового раствора. Во время выдвигания сопла или перед этим могут осуществлять поджим испытательного устройства пластов в направлении стенки ствола скважины на той стороне, на которой находится сопло. Наконечник может иметь множество сквозных пор, диаметр которых меньше размера частиц глинистой корки. Наконечник может быть выполнен с возможностью перемещения между выдвинутым и отведенным положением для ограничения входа в канал. Изобретение позволяет уменьшить время, требуемое для исследования, и уменьшить риск застревания испытательного устройства в скважине. 5 с. и 29 з.п. ф-лы, 8 ил.

Область техники

Настоящее изобретение относится к бурению скважин для добычи нефти и газа. Более точно, изобретение относится к способу и устройству для измерения подповерхностного давления пласта в нисходящей скважине.

Предшествующий уровень техники

В процессе бурения ствола скважины горная порода, удаленная из скважины с помощью бура, должна быть заменена эквивалентной массой для обеспечения устойчивости пласта. Буровой раствор, более часто называемый глиняной массой, используется для компенсации потери массы удаленной породы путем создания стабилизирующего давления в стволе скважины и сохранения давления текучих сред пласта. Поскольку имеется линейная зависимость между гидростатическим давлением и высотой вертикального столба текучей среды, можно легко регулировать стабилизирующее давление бурового раствора путем изменения плотности бурового раствора.

Желательно поддерживать давление глиняной массы – бурового раствора на уровне, немного превышающем давление пласта, чтобы избежать проблем при разработке скважины. Если вес бурового раствора значительно больше давления пласта, возникает состояние, называемое перевесом бурового раствора, и буровой раствор будет глубоко проникать в пласт. Такое глубокое проникновение может привести к уменьшению продуктивности скважины и вызвать полное блокирование прохода текучей среды в скважину из пласта. Если перевес будет достаточно большим, можно разрушить скважину, вызвав поглощение бурового раствора. Напротив, если масса бурового раствора недостаточна для уравновешивания давления пласта в том случае, когда давление пласта превышает давление бурового раствора, могут происходить нерегулируемые выбросы, приводящие к неконтролируемой и невосполнимой потере материала из скважины. Если давление пласта будет известно на ранней стадии разработки, скважину можно разрабатывать таким образом, чтобы оптимизировать дебит скважины.

В том случае, когда имеет место перевес бурового раствора, буровой раствор в стволе скважины будет образовывать слой твердых частиц с высокой концентрацией у граничной поверхности пласта, образующей стенку ствола скважины. Этот слой называется “глинистая корка”. Толщина глинистой корки зависит также от перепада давления между пластом и стволом скважины. Путем уравновешивания давления бурового раствора и давления пласта толщину слоя глинистой корки оптимизируют, тем самым уменьшая вероятность того, что какие-либо инструменты, применяемые для обслуживания или бурения скважины, застрянут внутри скважины.

На фиг.1А показан вид сверху ствола 11 скважины.

Когда ствол 11 скважины заполняют буровым раствором, буровой раствор будет образовывать слой 13, представляющий собой глинистую корку. В ситуации перевеса бурового раствора давление бурового раствора будет настолько большим, что буровой раствор будет проникать в пласт 12, приводя к созданию зоны поврежденного наружного слоя 14. В зоне 14 поврежденного наружного слоя проникающий буровой раствор оказывает влияние на характеристики пласта, включая давление, проницаемость и пористость. На фиг.1В показано то же положение при виде сбоку.

Известные способы измерения давления пласта включают в себя удаление бурильной колонны (отключение скважины), чтобы измерительные приборы можно было опустить в открытый ствол скважины. После выполнения измерений бурильную колонну повторно устанавливают в ствол скважины так, чтобы можно было продолжить выполнение операций бурения. Поскольку обычно бурение не прекращают только для того, чтобы обеспечить возможность выполнения измерений в нисходящей скважине, давление пласта, как правило, не измеряют до тех пор, пока бурильную колонну не удалят.

Один способ измерения давления пласта называется способом снижения уровня давления или способом предварительных испытаний. В этом способе испытательное устройство направляют вниз в ствол скважины для измерения давления пласта. Испытательное устройство содержит горообразный резиновый пакер, который прижимают к стенке ствола скважины, чтобы изолировать небольшую зону поверхности пласта от давления в стволе скважины. Когда испытательное устройство окажется в заданном положении, поршень с гидроприводом смещают внутри испытательной камеры устройства до тех пор, пока давление в небольшой изолированной зоне не станет существенно меньше давления пласта. Этот перепад давлений заставляет текучую среду проходить из пласта в камеру. Через некоторое время давление в испытательном устройстве стабилизируется на уровне давления пласта.

Способ предварительных испытаний имеет ряд недостатков.

Во-первых, в пластах с низкой проницаемостью процесс выравнивания давления в испытательном устройстве относительно давления пласта может занять несколько дней. То обстоятельство, что испытательное устройство будет находиться в нисходящей скважине в течение продолжительного периода времени, может привести к застреванию устройства, что затруднит его удаление из ствола скважины. Кроме того, большие дисбалансы давления могут привести к поломке пакера и может возникнуть тенденция к забиванию испытательного устройства твердыми частицами пласта. Другая проблема заключается в том, что при использовании способа предварительных испытаний используются большие тяжелые приборы, которые требуют подачи гидравлической энергии к испытательному устройству, пока оно находится в нисходящей скважине. Кроме того, из-за высоких напряжений в пакере способ предварительных испытаний не дает хороших результатов в рыхлых пластах.

Другой способ измерения давления пласта описан в патенте США №6164126. Пробник выдвигают из прибора для нисходящей скважины в пласт. Пробник проходит через глинистую корку и проникает в пласт. Поскольку пробник имеет конусообразную форму, он создает уплотнение между пробником и глинистой коркой, и пакер не требуется. Пробник должен проникнуть в пласт на достаточную глубину от стенки ствола скважины, чтобы обеспечить измерение давления пласта без существенного воздействия со стороны текучих сред в стволе скважины, то есть пробник должен пройти через зону поврежденного наружного слоя. В отличие от способа предварительных испытаний в данном случае отсутствует снижение уровня давления.

Несмотря на то, что способ с использованием пробника позволяет преодолеть некоторые из недостатков способа предварительных испытаний, тем не менее он также имеет некоторые недостатки. Во-первых, пробник должен проникать в пласт через зону поврежденного наружного слоя. При этом сам пробник может воздействовать на давление пласта. Когда пробник вставляют, может произойти увеличение давления пласта в зоне пробника. Трудно прогнозировать величину, на которую увеличивается давление, поскольку она будет изменяться в зависимости от пористости и проницаемости пласта. Это увеличение со временем исчезает. В конце, когда пробник удаляют, он может оставить отверстие в глинистой корке и в пласте. Это может позволить буровому раствору проникать в пласт через отверстие.

Последние достижения в области бурения скважин позволяют осуществлять разработку скважин по существу с нулевым наружным слоем. Пласт без наружного слоя обеспечивает возможность измерения давления пласта при минимальном проникновении пробника или датчика в пласт.

Другой проблемой, с которой сталкивались при использовании известных устройств, является закупоривание. Как правило, отверстие в пробнике может быть заблокировано частицами породы из пласта или полностью закрыто частицами породы, в результате чего происходит полное закрытие отверстия и невозможно выполнить достоверные измерения давления.

Краткое изложение сущности изобретения

Задачей настоящего изобретения является разработка способа оценки характеристик пласта, т.е. разработка усовершенствованного способа и устройства для измерения давления пласта.

В соответствии с одним аспектом изобретения разработано устройство для испытания пластов с соплом. Сопло выполнено с возможностью перемещения между отведенным положением и выдвинутым положением. В выдвинутом положении сопло проникает через глинистую корку и входит во взаимодействие с пластом, что позволяет измерить давление пласта. В выдвинутом положении сопло проходит через слой глинистой корки, создавая уплотнение между слоем глинистой корки и уплотняющей поверхностью на наружной части сопла. Датчик давления соединен в рабочем положении с соплом.

В соответствии с другим аспектом изобретения разработано испытательное устройство, выполненное с возможностью позиционирования в стволе скважины, имеющем боковую стенку. Устройство содержит сопло и наконечник. Сопло выполнено с возможностью выдвигания его из устройства в слой глинистой корки, покрывающий боковую стенку ствола скважины. Сопло имеет проходящий через него канал, обеспечивающий передачу давления датчику давления в устройстве, и образует наружную поверхность, приспособленную для входа в герметичный контакт с глинистой коркой. Наконечник находится на конце сопла. Наконечник предназначен для ограничения доступа в канал, в результате чего предотвращается поступление частиц глинистой корки в канал во время испытаний пласта.

В соответствии с еще одним аспектом изобретения разработан способ измерения давления пласта. Способ согласно изобретению включает опускание испытательного устройства до заданного положения измерения. После этого сопло выдвигают из отведенного положения в выдвинутое положение так, что оно проникает через глинистую корку в стенку пласта (поверхность породы) в стволе скважины, и сопло образует уплотнение вместе с глинистой коркой. Давление пласта передается через отверстие в наконечнике сопла, через сопло и в датчик давления, соединенный в рабочем положении с соплом.

В соответствии с еще одним аспектом изобретения разработано испытательное устройство для пластов, содержащее корпус для перемещения через ствол скважины. Приводное устройство расположено в корпусе испытательного устройства пластов и выполнено с возможностью смещения сопла из отведенного положения в выдвинутое положение. Сопло в выдвинутом положении проникает через слой глинистой корки на величину, необходимую для того, чтобы подвергнуть наконечник сопла воздействию давления пласта.

Наконечник размещен на аксиальном конце сопла. Наконечник имеет поры с диаметром, который меньше размера частиц в слое глинистой корки. Сопло имеет проходящий через него канал, обеспечивающий передачу давления датчику давления в испытательном устройстве. Канал открывается при установке наконечника сопла в заданное положение.

Еще один аспект изобретения относится к способу испытания пласта путем опускания испытательного устройства в первое заданное положение измерения в стволе скважины, выдвигания сопла через слой глинистой корки на боковой стенке ствола скважины для образования уплотнения между слоем глинистой корки и уплотняющей поверхностью сопла, установки наконечника сопла в заданное положение, чтобы подвергнуть канал в сопле воздействию давления пласта, и передачи давления пласта через сопло датчику давления. Сопло имеет наконечник на конце и проходящий через сопло канал. Наконечник может быть пористым или может быть выполнен выдвижным для ограничения доступа в канал.

Краткое описание чертежей

Другие аспекты и преимущества изобретения поясняются нижеприведенным описанием предпочтительных вариантов воплощения со ссылками на чертежи, на которых:

фиг.1А и 1В изображают вид сверху и вид сбоку ствола скважины в пласте, в котором подача бурового раствора привела к образованию зоны поврежденного наружного слоя;

фиг.2 – испытательное устройство (поперечное сечение) пластов, расположенное в стволе скважины и выполненное с соплом согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.3 – сопло в отведенном положении в приборе для геофизических исследований в скважине согласно изобретению;

фиг.4 – вариант осуществления сопла (поперечное сечение), имеющего пористый наконечник, проникающий через глинистую корку, при этом пористый наконечник проходит в зону проникновения фильтрата бурового раствора для измерения давления пласта согласно изобретению;

фиг.5 – блок-схема алгоритма реализации способа согласно изобретению;

фиг.6 – альтернативный вариант осуществления сопла и приводное устройство для выдвигания и отвода сопла;

фиг.7 – еще один вариант осуществления сопла с предусмотренным в нем отводным наконечником, предназначенным для ограничения потока текучей среды, поступающей в сопло.

Подробное описание предпочтительных вариантов воплощения изобретения

На фиг.2 показан вариант осуществления испытательного устройства пластов. Испытательное устройство 20 пластов содержит корпус 21, выполненный с возможностью опускания его в ствол 11 скважины в виде части бурильной колонны. Бурильная колонна содержит бурильную трубу 17 и буровое долото 18, используемое для проникновения в пласты земли. Испытательное устройство 20 содержит сопло 24, расположенное на приводном устройстве (не показано на фиг.3), и выполнено с возможностью выдвигания из корпуса 21 устройства 20, так что сопло 24 проникает через слой 13 глинистой корки, наросший на стенке пласта 12, и на него оказывает давление текучая среда из пор внутри пласта 12. На фиг.2 сопло 24 показано в выдвинутом положении.

На фиг.2 изображена бурильная колонна, устройство может представлять собой любое из множества используемых в нисходящей скважине, например спускаемое в скважину на канате.

На фиг.3 показано сопло 24 в отведенном положении, при этом оно предпочтительно отводится в выемку 25 в корпусе 21 устройства 20, так что устройство 20 может перемещаться по стволу 11 скважины и поворачиваться без повреждения сопла 24. Устройство 20 в описываемом варианте осуществления также содержит подпирающий башмак 32. Подпирающий башмак 32 предназначен для поджима корпуса 21 устройства 20 в поперечном направлении в стволе скважины для минимизации расстояния, на которое необходимо выдвинуть сопло 24, чтобы оно вошло в контакт с пластом 12. Многие аналогичные средства для поджима устройства для геофизических исследований в стволе скважины известны в данной области техники. В патенте США №5230244 раскрыто соответствующее устройство подпирающего башмака и привода для него.У основания сопла 24 имеется приводное устройство 31. Приводное устройство 31 обеспечивает перемещение сопла 24 из отведенного положения в выдвинутое положение, так что сопло 24 проникает через слой 13 глинистой корки и входит в контакт с пластом 12. В данной области техники известно множество приводных устройств, которые могут быть использованы в различных вариантах осуществления настоящего изобретения. Одно из них раскрыто в патенте США 6164126.

На фиг.4 показан вариант выполнения сопла 24 в выдвинутом положении. Сопло 24 имеет наконечник 41 на своем конце. Наконечник 41 представляет собой пористый наконечник, проходящий от конца сопла. Пористый наконечник 41 проходит через слой 13 глинистой корки и в зону 14 во время испытания. Размеры пористого наконечника 41 следует выбирать в зависимости от свойств бурового раствора. Предпочтительно пористый наконечник 41 имеет одну или более пор или отверстий, выполненных в нем, при этом каждое отверстие имеет максимально возможный диаметр, в то же время диаметр отверстия должен быть меньше размера частиц в слое 13 глинистой корки. Если отверстия пористого наконечника 41 будут меньше размера частиц слоя глинистой корки, пористый наконечник 41 сможет проникать через слой 13 глинистой корки без забивания отверстий частицами. Пористый наконечник 41 находится в конце канала или прохода 44 в сопле 24, проходящем в аксиальном направлении. Предпочтительно канал 44 занимает небольшой объем, при этом он должен обеспечивать быструю передачу давления, имеющегося вблизи пористого наконечника.

Сопло 24 имеет уплотняющую поверхность 42, которая образует уплотнение вместе со слоем 13 глинистой корки. Диаметр уплотняющей поверхности 42 увеличивается в направлении от пористого наконечника 41, так что в конечном счете она будет иметь диаметр достаточно большой для того, чтобы образовать эффективное уплотнение вместе с глинистым слоем 13. При возникновении “утечки” буровой раствор будет проходить, оставляя слой, который будет образовывать уплотнение и обеспечит прекращение утечки. По мере проталкивания сопла 24 через слой 13 глинистой корки, уплотняющая поверхность 42 создает уплотнение относительно слоя 13. Это обеспечивает изоляцию пористого наконечника 41 от гидростатического давления бурового раствора в стволе 11 скважины. Благодаря тому, что пористый наконечник 41 изолирован от ствола 11 скважины, он подвергается только воздействию давления текучей среды в пласте 12.

Сопло 24 связано по давлению с датчиком 43 давления посредством канала 44. Как только сопло 24 окажется в выдвинутом положении и будет образовано уплотнение между уплотняющей поверхностью 42 и глинистой коркой 13, давление текучей среды в пласте 12 будет передаваться через сопло 24 датчику 43 давления. Любое избыточное давление, существующее в сопле 43 из-за бурового раствора перед выдвиганием сопла 24, быстро “рассеется” в пласте 12 вследствие относительно малого объема в сопле 24, канале 44 и датчике 43 давления. Существует множество датчиков давления, известных в данной области техники, которые могут быть использованы в настоящем изобретении.

Вариант осуществления приводного устройства 31 и другой вариант осуществления сопла 24 с механизмом затыкания показаны более подробно на фиг.6. Сопло 24 присоединено к плунжеру 60 и поршню 60А. Поршень 60А плавно перемещается с обеспечением герметичности в отверстии гидравлического цилиндра 61, расположенного в корпусе устройства 20. Гидравлическое давление от насоса 63 подается к одной или другой стороне поршня 60А через селекторный клапан 62 в зависимости от того, должен ли поршень 60А выдвигаться или отводиться из цилиндра 61. Жидкость со стороны поршня 60А отводится в питающий резервуар (не показан). Давление жидкости может быть измерено с помощью второго датчика 64 давления. Состояние, при котором сопло 24 выдвинуто до точки контакта с пластом 12 (фиг.1), может быть определено за счет того, что наблюдают увеличение давления подачи насоса. Аналогичным образом можно определить состояние полного отвода поршня 60А путем наблюдения увеличения давления подачи насоса.

Трубка 24В гидравлически связана с датчиком 43 давления и может входить в контакт со стенкой центрального канала или отверстия 24А в сопле 24 с возможностью скольжения и с обеспечением герметичности. Эта конструкция эквивалентна каналу 44 (фиг.4) и обеспечивает возможность создания гидравлической связи между соплом 24 и датчиком 43 давления при любой величине выдвигания.

Сопло 24 в данном варианте осуществления содержит отводной наконечник 65, который может смещаться между выдвинутым и отведенным положением. Наконечник 65 предназначен для затыкания конца сопла 24 во время выдвигания (фиг.7) и может быть отведен для открытия отверстия сопла 24 (фиг.6). Отводной наконечник 65 обеспечивает возможность проникновения сопла 24 в слой глинистой корки в выдвинутом положении или положении, при котором сопло заткнуто, чтобы предотвратить проход частиц в сопло и забивание отверстия 24А. Как только заданное положение будет достигнуто, отводной наконечник может быть смещен в отведенное положение, или положение, при котором сопло не заткнуто, так что отверстие 24А подвергается воздействию давления текучей среды в пласте.

Вариант осуществления сопла, имеющего механизм затыкания, показан на фиг.7. Механизм затыкания содержит соленоид 71, имеющий гибкий соединительный элемент 70, присоединенный в рабочем положении одним концом к соленоиду 71. Другой конец гибкого соединительного элемента находится в контакте со стопорным штифтом 74. При отсутствии какой-либо осевой силы, действующей на наконечник 65, отводной наконечник 65 поджимается в положение затыкания (выдвинутое положение) с помощью пружины 72, расположенной в канале (отверстии 24Д), и герметично закрывает канал. После этого можно осуществить управление соленоидом 71, чтобы обеспечить выдвигание гибкого соединительного элемента 70 для смещения стопорного штифта 74 так, чтобы стопорный штифт 74 препятствовал перемещению в аксиальном направлении наконечника 65, находящегося в положении затыкания.

Когда приводное устройство 31 (фиг.3) выдвинуто, стопорный штифт 74 удерживает отводной наконечник 65 на конце сопла. Это позволяет соплу 24 проникать в глинистую корку 13 в положении, при котором оно заткнуто. В данном варианте осуществления сопло и отводной наконечник проникают в глинистую корку 13, не проникая в зону 14. После того, как приводное устройство 31 выдвинуто (что может быть определено путем отслеживания давления, измеренного вторым датчиком давления, показанным на фиг.6), соленоид 71 приводится в действие для отвода стопорного штифта 74. Это позволяет осуществить отвод отводного наконечника 65 в отверстие 24А, так что канал 24А открывается для воздействия давления текучей среды в пласте 12, которое в конечном счете передается датчику давления 43 (фиг.4).

В одном варианте реализации способа согласно изобретению давление пласта измеряют во время выполнения операции бурения. В зависимости от измеренного давления пласта можно регулировать плотность бурового раствора так, чтобы гидростатическое давление в стволе скважины превышало давление текучей среды в пласте на заданную величину, было меньше этого давления на заданную величину или было равно этому давлению. Выравнивание давления в стволе скважины обеспечивает выполнение по меньшей мере двух важных функций. Во-первых, выравнивание делает бурение более эффективным за счет предотвращения проникновения бурового раствора в пласт и закупоривания пласта, которое возникает из-за перевеса бурового раствора. Во-вторых, выравнивание делает бурение более безопасным за счет существенного уменьшения риска неконтролируемых выбросов, которые могут происходить из-за меньшей, чем нужно, массы бурового раствора.

Несмотря на то, что механизм затыкания, показанный на фиг.6 и 7, содержит отводной наконечник 65 со стопорным штифтом 74, также могут быть использованы другие механизмы затыкания, чтобы в рабочем положении обеспечить отвод наконечника 65. Например, может быть использован механизм с отводной пружиной, подобный механизмам, широко используемым в шариковых авторучках, для выдвигания и отвода отводного наконечника.

Устройство может быть выполнено с множеством сопел, соединенных или с одним датчиком давления, или с отдельными датчиками давления. Использование множества сопел увеличивает возможность получения достоверных данных измерения давления и позволяет осуществить перекрестную проверку значений давления на соплах. Сопла могут быть расположены на башмаке в некотором порядке или распределены вокруг устройства.

Последовательность операций способа согласно изобретению показана в блок-схеме на фиг.5. Сначала на шаге 51 устройство 20 опускают до заданного положения в стволе скважины. Оператор опускает устройство до тех пор, пока оно не окажется расположенным на глубине, где требуется выполнить измерение давления пласта. После этого на шаге 52 прибору для геофизических исследований придают устойчивое положение в стволе скважины. Это может быть выполнено путем выдвигания одного или более опорных башмаков таким образом, что они прижимаются к стенке ствола скважины. Опорные башмаки придают устойчивое положение устройству 20 пластов и предохраняют его от какого-либо смещения в поперечном направлении, когда сопло проникает в глинистую корку и в пласт.

На шаге 53 происходит выдвигание сопла из отведенного положения в выдвинутое положение. В отведенном положении (показано на фиг.3) сопло находится внутри гнезда в корпусе испытательного устройства. Приводное устройство обеспечивает выдвигание сопла в выдвинутое положение. В процессе его выдвигания сопло проникает в слой глинистой корки, образуя уплотнение между слоем глинистой корки и уплотняющей поверхностью сопла.

Пористый наконечник сопла проникает через слой глинистой корки и в зону фильтрата бурового раствора, где он подвергается воздействию давления пласта. В альтернативном варианте осуществления сопло содержит отводной наконечник, выдвигаемый из сопла и отводимый в сопло для избирательного затыкания отверстия в сопле. При использовании варианта осуществления с отводным наконечником сопло и отводной наконечник проникают через слой глинистой корки, но предпочтительно не настольно далеко, чтобы проникнуть в зону фильтрата бурового раствора.

Поскольку воздействие давления пласта ограничено воздействием только на открытый для воздействия наконечник, сопло не оказывает существенного влияния на давление пласта.

Уплотнение, созданное между соплом и слоем глинистой корки, обеспечивает изоляцию наконечника, так что он подвергается воздействию давления пласта и свободен от воздействия давления в стволе скважины. Таким образом, за счет создания уплотнения вместе с глинистой коркой и проникновения только на минимально необходимое расстояние сопло может обеспечить выполнение точного измерения давления пласта.

После этого давление пласта передается датчику давления, соединенному в рабочем положении с соплом. В одном варианте осуществления данные давления пласта передаются на поверхность земли с помощью любого средства, известного в данной области техники, например, система телеметрии пульсации бурового раствора. На поверхности данные давления могут быть проанализированы, и может быть осуществлено регулирование плотности бурового раствора, чтобы давление в стволе скважины стало равным давлению пласта. Затем наконечник может быть отведен. Если из наконечника будет выходить нефть, желательно его заменить после отвода.

Процесс может быть повторен на различных глубинах путем отвода сопла и перемещения испытательного устройства пластов в другое выбранное положение измерения в стволе скважины. В том случае, когда для одного испытательного устройства пластов используется более одного сопла, та же операция может быть повторена для каждого сопла. Может быть выполнено столько измерений, сколько необходимо, пока устройство находится в стволе скважины, и при этом не требуется извлекать устройство из ствола скважины.

Все шаги 51-55 могут быть выполнены с помощью испытательного устройства, которое встроено в виде части бурильной колонны. При реализации способа с использованием устройства, образующего часть бурильной колонны, можно измерять давление пласта без необходимости удаления бурильной колонны из ствола скважины, в результате чего экономится время, требуемое для подъема бурильной колонны из скважины. Кроме того, при реализации способа во время выполнения операции бурения гидростатическое давление в стволе скважины (массу бурового раствора) можно отрегулировать до требуемого значения без подъема бурильной колонны. Однако следует четко понимать, что, несмотря на то, что описанные здесь варианты осуществления изобретения предназначены для включения их в виде части бурильной колонны, способ также может быть реализован в тот момент, когда бурильная колонна не находится в стволе скважины. Следовательно, другие варианты осуществления устройства согласно изобретению могут быть приспособлены для опускания в скважину при перемещении устройства на канате или по гладкой поверхности.

В соответствии с вариантами осуществления изобретения предложены способ и измерительный прибор для выполнения быстрых измерений давления пластов земли, при этом при использовании данного способа и прибора отсутствует необходимость выполнять операции снижения давления или устанавливать пакер большой – площади или уплотняющий элемент в контакте со стенкой ствола скважины. Варианты осуществления изобретения могут обеспечить уменьшение времени, необходимого для получения данных измерений давления пласта, и могут обеспечить уменьшение риска застревания испытательного устройства в стволе скважины.

Формула изобретения

1. Способ измерения давления пласта, заключающийся в том, что погружают испытательное устройство пластов в первое выбранное положение измерения в стволе скважины, выдвигают сопло через слой глинистой корки на поверхности пласта, образуя уплотнение между слоем глинистой корки и уплотняющей поверхностью сопла, при этом сопло проникает в пласт, наконечник сопла подвергается воздействию давления пласта, осуществляют разблокировку наконечника сопла, чтобы подвергнуть канал в сопле воздействию давления пласта, передают давление пласта через сопло датчику давления.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно осуществляют передачу данных давления, генерируемых датчиком давления, на поверхность земли.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что испытательное устройство пластов включают в бурильную колонну.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что опускание, выдвигание и передачу данных давления выполняют во время операции бурения.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно регулируют плотность бурового раствора в зависимости от давления пласта, определенного с помощью датчика давления.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно осуществляют поджим испытательного устройства пластов в направлении стенки ствола скважины на той же стороне, на которой находится сопло, при этом поджим выполняют во время выдвигания сопла или перед выдвиганием сопла.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно осуществляют отведение сопла, перемещение испытательного устройства во второе заданное положение измерения и повторяют выдвижение, разблокировку и передачу данных давления.

8. Испытательное устройство пластов для установки в заданном положении в стволе скважины, имеющем боковую стенку, содержащее сопло, выполненное с возможностью выдвигания из испытательного устройства в слой глинистой корки, покрывающей боковую стенку ствола скважины, причем сопло имеет сквозной канал для передачи давления датчику давления в испытательном устройстве, при этом сопло имеет наружную поверхность, предназначенную для герметичного контакта с глинистой коркой, наконечник на конце сопла для ограничения доступа в канал и предотвращения поступления частиц глинистой корки в канал во время испытания пласта.

9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что наконечник имеет множество сквозных пор, при этом поры имеют диаметр, который меньше размера частиц глинистой корки.

10. Устройство по п.8, отличающееся тем, что наконечник расположен в канале на конце сопла, при этом наконечник выполнен с возможностью перемещения между выдвинутым и отведенным положением для ограничения входа в канал.

11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что дополнительно содержит приводное устройство, предназначенное для выдвигания и отвода наконечника.

12. Устройство по п.11, отличающееся тем, что дополнительно содержит стопорный штифт, предназначенный для фиксации наконечника в заданном положении.

13. Устройство по п.8, отличающееся тем, что дополнительно содержит телеметрическое устройство, предназначенное для передачи данных от датчика на поверхность земли.

14. Устройство по п.8, отличающееся тем, что устройство приспособлено для подсоединения к бурильной колонне.

15. Испытательное устройство пластов, содержащее корпус испытательного устройства для перемещения через ствол скважины, приводное устройство, размещенное в корпусе испытательного устройства, присоединенное к соплу и выполненное с возможностью перемещения сопла из отведенного положения в выдвинутое положение, наконечник сопла, расположенный на конце сопла, присоединенный к стопору, предназначенному для удерживания наконечника в конце сопла во время выдвигания приводного устройства и для отпускания наконечника после выдвигания приводного устройства, при этом сопло имеет сквозной канал, связанный с датчиком давления и открывающийся при отпускании наконечника сопла.

16. Устройство по п.15, отличающееся тем, что сопло содержит уплотняющую поверхность для образования уплотнения в слое глинистой корки, когда сопло находится в выдвинутом положении.

17. Устройство по п.15, отличающееся тем, что дополнительно содержит телеметрическое устройство для передачи данных от датчика на поверхность земли.

18. Устройство по п.15, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью подсоединения к бурильной колонне.

19. Испытательное устройство пластов, содержащее корпус испытательного устройства для перемещения через ствол скважины, приводное устройство, размещенное в корпусе испытательного устройства и выполненное с возможностью перемещения сопла из отведенного положения в выдвинутое положение, при этом сопло в выдвинутом положении проходит через слой глинистой корки на величину, необходимую для воздействия давления пласта на наконечник сопла, наконечник на аксиальном конце сопла, имеющий поры с диаметром меньше диаметра частиц в слое глинистой корки, при этом сопло имеет сквозной канал, связанный с датчиком давления, причем канал открывается при установке наконечника сопла в заданное положение.

20. Устройство по п.19, отличающееся тем, что сопло содержит уплотняющую поверхность для образования уплотнения в слое глинистой корки, когда сопло находится в выдвинутом положении.

21. Устройство по п.19, отличающееся тем, что дополнительно содержит телеметрическое устройство для передачи данных давления от датчика на поверхность земли.

22. Устройство по п.19, отличающееся тем, что оно является частью бурильной колонны.

23. Способ измерения давления пласта, заключающийся в том, что опускают испытательное устройство пластов в первое выбранное положение измерения в стволе скважины, продвигают сопло через слой глинистой корки на боковой стенке ствола скважины для образования уплотнения между слоем глинистой корки и уплотняющей поверхностью сопла, при этом используют сопло, которое имеет сквозной канал и наконечник на конце, предназначенный для ограничения доступа в канал, устанавливают наконечник сопла в заданное положение для подачи в канал сопла давления пласта, передают давление пласта через сопло датчику давления.

24. Способ по п.23, отличающийся тем, что выдвигают сопло через слой глинистой корки на боковой стенке ствола скважины для образования уплотнения между слоем глинистой корки и уплотняющей поверхностью сопла, при этом используют наконечник, который имеет поры, диаметр которых меньше размера частиц глинистой корки для предотвращения поступления частиц глинистой корки в канал.

25. Способ по п.24, отличающийся тем, что для установки сопла в заданное положение осуществляют установку пористого наконечника сопла в заданное положение в зоне фильтрата бурового раствора, чтобы подвергнуть канал в сопле воздействию давления пласта.

26. Способ по п.23, отличающийся тем, что при выдвигании сопла осуществляют выдвигание сопла через слой глинистой корки на боковой стенке ствола скважины для образования уплотнения между слоем глинистой корки и уплотняющей поверхностью сопла, причем используют отводной наконечник, который выполнен с возможностью смещения между выдвинутым и отведенным положением для ограничения доступа в канал.

27. Способ по п.26, отличающийся тем, что для установки в заданное положение осуществляют отвод отводного наконечника сопла, чтобы подать в канал сопла давление пласта.

28. Способ по п.23, отличающийся тем, что дополнительно осуществляют передачу данных давления, генерируемых датчиком давления, на поверхность земли.

29. Способ по п.23, отличающийся тем, что испытательное устройство пластов включают в состав бурильной колонны.

30. Способ по п.29, отличающийся тем, что опускание, выдвигание и передачу давления выполняют во время операции бурения.

31. Способ по п.23, отличающийся тем, что дополнительно регулируют плотность бурового раствора в зависимости от давления пласта, определенного с помощью измерений, осуществленных посредством датчика давления.

32. Способ по п.23, отличающийся тем, что дополнительно осуществляют поджим испытательного устройства пластов в направлении стенки ствола скважины на той же стороне, на которой находится сопло, при этом поджим выполняют во время выдвигания сопла или перед выдвиганием сопла.

33. Способ по п.23, отличающийся тем, что дополнительно осуществляют отвод сопла, перемещение устройства во второе заданное положение измерения и повторение выдвигания, разблокировки и передачи давления.

34. Способ по п.23, отличающийся тем, что дополнительно повторяют операции выдвигания, установки в заданное положение и передачи давления для каждого сопла.

РИСУНКИ