Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

В связи с ростом глубин буровых скважин и необходи­мостью детализации исследований по разрезу в значительной степени возрастает роль приборов, опускаемых в скважину на кабеле. Такие приборы можно успешно применять в про­цессе бурения и в законченных скважинах, устойчивых и рых­лых породах, наклонных и искривленных скважинах.

За рубежом широкое применение получили опробователи на кабеле, разработанные фирмой «Шлюмберже» (Франция). Широкое использование этих приборов, постоянная их модер­низация и расширение области применения свидетельствуют об их большой эффективности.

Спуск прибора в скважину на кабеле с помощью каро­тажного подъемника обеспечивает оперативность и экономич­ность работ; даже в глубоких скважинах опробование произ­водят за 1—2 ч.

В СССР во ВНИИГСе (БашАССР) разработаны опробо­ватели пластов на кабеле ОПГ-4-9 и ОПГ-4-7.

Каротажные опробователи пластов для гидрогеологических скважин (ОПГ) обеспечивают герметизацию участка стенки скважины, отбор проб пластовой жидкости и газа и подъем пробы на поверхность с сохранением ее герметичности. Зона исследования пласта по глубине приборами ОПГ не превы­шает 0,4—0,5 м, поэтому в ряде случаев на качество резуль­

татов опробования существенное влияние оказывает зона про­никновения промывочной жидкости.

Применение опробователей пластов на каротажном кабеле по сравнению с испытателями, опускаемыми на трубах, имеет ряд преимуществ:

а) возможен более быстрый спуск в скважину и подъем опробователя, что ускоряет процесс опробования;

б) исключена опасность выброса, так как испытание про­водят в одной точке пласта, а вся остальная поверхность его находится под давлейием глинистого раствора;

в) проба поднимается на поверхность с сохранением пла­стового давления в период отбора, за исключением измене­ний, связанных с различием температур в скважине и на днев­ной поверхности;

г) погрешность в установке опробователя на требуемой глубине не превышает 25—30 см.

Один из существенных недостатков данного аппарата — ог­раниченный объем (15—"20 л) отбираемых проб.

Опробователи пластов на кабеле позволяют ускорять темпы и повышать экономическую эффективность разведоч­ных работ.

Приборы типа ОПГ рассчитаны для работы с трехжиль­ным каротажным кабелем в комплексе с серийной каротаж­ной станцией АКС и подъемником СКП-3000 или станциями АЭКС-1500 и АЭКС-900.

Такой опробователь состоит из глубинного прибора и на­земных пультов, обеспечивающих управление его работой в скважине, а при использовании глубинных датчиков — ре­гистрацию характеристики процесса отбора пробы.

После установки ОПГ в интервале опробования включают электродвигатель и прибор прижимается к стенке скважины и герметизируется. Проба отбирается в два пробосборника под действием разности пластового и атмосферного давлений; герметичность ее контролируется датчиками давления и при­тока. На поверхности пробу извлекают, время отбора пробы не превышает 1 ч.

Схема прибора ОПГ-4-7 показана на рис. Ш.7. Техниче­ские характеристики приборов приведены в табл. Ш.4.

Комплектность поставки

2 5 3

Прибор скважинный………………………………….

Датчик давления…………………………………………..

Датчик притока……………………….. . . . .

Пульт опробования……………………………………..

Г азометр…………………………………………………

Приспособление для замера и отбора пробы.

В состав опробователей пластов ОПГ-4-9 включают про­боотборники, позволяющие отбирать пробы пород-из стенок скважины.

а — с одним баллоном н датчиком притока; б — с двумя баллонами н датчиком дав­лення: / — датчики притока, 2 — пробосборннк, 3 — клапан, 4 — манжета уравнитель­ного клапана, 5 — герметизирующий башмак, 6 — управляющий шток, 7 — подшипники, Я — Электродвигатель, 9 — рычаг, 10 — датчик давления, 11 — пробосборннк, /2 —клапан второго пробосборннка, 13 — клапан

Рнс. ІІІ.7. Опробователь пластов на кабеле ОПГ:4-7:

Техническая характеристика пробоотборника

Диаметр скважины, мм……………………………………….. 90 и более

TOC o "1-5" h z Давление в скважине, МПа………………………………….. О—30

Максимальная температура, °С………………………….. 85

Глубина скважины, м…………………………………………. 2500

Габариты прибора, мм:

диаметр. ………………………………………………….. . .’ 76

длина…………………………………………………………………. 1325

Масса, кг………………………………………………………. 25

Разработаны конструкции опробователей пластов ОПУ-92 и ОПУ-76, предназначенные соответственно для скважин диа­метрами более 92 и 76 мм и давлением 30 МПа. Помимо опро­бования водоносных пластов эти приборы позволяют изучить газовую обстановку на угольных месторождениях.

Таблица ІІІ.4

Техническне характеристикн опробователей пластов иа кабеле

Показатели	ОП Г-4-7	ОПГ-4-19
Диаметр скважин, мм Давление в скважине, МПа:	112—196	112—243
максимальное	50	50
минимальное	0,5	0,5
Максимальная температура, °С	120	120
Объем пробоотборника, л	2,5 и 1,2	5
Число опробуемых участков за один рейс Габариты прибора, мм:	12—15	12—15
диаметр	82	82
длина	3200	3112
Масса, кг	72 —	64

В отличие от испытателей пластов, которые позволяют устанавливать положение статического уровня водоносного горизонта, состав воды и оценивать фильтрационные свойства пород, применение пробоотборников дает возможность устано­вить химический и газовый составы воды в любой точке сква­жины, а также ее температуру. В большинстве случаев для работы с пробоотборниками достаточно наличия лебедки с тросом и счетчика глубин. Применение пробоотборников не требует больших затрат средств и времени.

Существующие типы пробоотборников различаются по спо­собу заполнения приемной камерой пробой и управления ра­ботой клапанов.

По способу заполнения приемной камеры пробоотборники можно разделить на две группы: пробоотборники с промываю­щимися рабочими камерами (обычно двухклапанного типа) и с непромывающимися рабочими камерами (одноклапанного типа).

Пробоотборник ГГП (рис. Ш.8) состоит из груза 3 с уп­лотнением 2 и краном 1, стального оцинкованного цилиндра 4 с козырьком внизу и воронкой вверху. Сверху пробоотборник прикрыт пробкой 5. Технические, характеристики пробоотбор­ников приведены в табл. III.5,

Для отбора груз спускают в скважину на тонком тросе на нужную глубину; во время спуска цилиндр с пропущенным через него тросом придерживают рукой. Затем цилиндр отпу­скают. Свободно падая по тросу, он достигает груза, плотно насаживается на него с помощью резиновой прокладки и за­хватывает пробу воды с нужной глубины. Во избежание попа­дания в цилиндр частиц породы со стенок скважины при из­влечении прибора на поверхность перед подъемом пробоотбор­ника по тросу сбрасывают пробку. Воду из прибора выливают в бутылку для отбора проб через кран с надетой на него ре­зиновой трубкой.

Чтобы предотвратить загрязнение проб воды оцинкован­ным корпусом, внутреннюю поверхность трубы покрывают прочным кислотостойким лаком.

Таблица II 1.5 Технические характеристики пробоотборников Показатели ГГП-20 ‘ ГГП-19 Объем пробы, л 0,6 1,5 Длина троса, м 60 60 Габаритные размеры, мм 48 X 630 82 X 700 Масса без троса, кг 1,5_ 4,4

Поршневой пробоотборник бесклапанный ППБ (рис. Ш.9) предназначен для отбора проб воды и растворенного в ней газа из сква­жин любой глубины. Он состоит из узла уп­равления ударного механизма 1 и приемной камеры 3 с надпружинным поршнем 2.

Пробоотборник спускают в скважину в за­ряженном положении, т. е. поршень находится в крайнем верхнем положении, при этом пру­жина, надетая на нижнюю часть штока, сжата, а грибовидный выступ, расположенный на верхней поверхности поршня, захвачен за­щелками. Защелки прижимаются к выступу поршня кольцевой пружиной, что обеспечивает надежность фиксации поршня в крайнем верх­нем положении.

При достижении пробоотборником задан­ной глубины сверху по тросику сбрасывают посыльный груз, который ударяет по стакану ударного механизма, после чего защелки раз­жимаются. Освобожденный поршень сначала под действием сжатой пружины, а затем под действием собственного веса начинает дви­гаться, при этом вода всасывается в прост­ранство над поршнем. Когда поршень дойдет до предохранительной гайки, процесс напол­нения камеры пробой заканчивается.

При извлечении пробы воды из прибора на одно из вход­ных отверстий пробоотборника навинчивают специальный штуцер с резиновой трубкой; другое отверстие глушат проб­кой. Шток вдвигают внутрь кбрпуса и поршнем выдавливают воду через штуцер и трубку в емкость для транспортировки пробы.

Пробоотборник герметичный ПГ (рис. 111.10) относится к типу двухклапанных с проточной камерой. Он предназначен для отбора проб воды и газа и подъема их на поверхность под давлением, равным пластовому или близким к нему. Он со­стоит из ударного механизма /, расположенного в верхней части корпуса прибора, верхнего клапана 2, корпуса 3 и ниж­него клапана 4.

Пробоотборник спускают в скважину с открытым верхним клапаном. При быстром спуске (и^1 м/с) с пробоотборника в скважину нижний клапан под действием встречного потока воды поднимается из седла и вода частично проходит через приемную камеру • и открытый верхний клапан пробоотбор-

Рнс. 111.9. Поршне — Рнс. 111.10. Герме — Рйс. HI.11. Вакуум-

вой бесклапанный тичный пробоотбор — ный пробоотборник

пробоотборник ник

ника, а частично обтекает прибор снаружи. .На заданной глу­бине после трех-четырех расхаживаний прибора по тросу или проволоке, на которой подвешен прибор, сбрасывают посыль­ный груз, который ударяет по стакану механизма управления; верхний клапан освобождается и закрывается.

126

Нижний. клапан открывается только тогда, когда прибор движется вниз, а в момент остановки закрывается под дей­ствием собственного веса и усилия пружины.

По мере подъема пробоотборника перепад между давле­нием внутри прибора и снаружи возрастает и клапан прочнее прижимается к седлам, что является непременным условием для получения доброкачественной пробы воды и газа. Перевод пробы из прибора осуществляют специальным переводником.

В однокамерном глубинном пробоотборнике ПВ (вакуум­ный) используется принцип заполнения непроточной приемной камеры после разрушения на заданной глубине предохрани­тельной мембраны. Этот прибор, рассчитанный на рабочее давление до 10 МПа и позволяющий собирать до 2,5—3 л жидкости, имеет диаметр 60 мм (рис. 111.11).

Прибор состоит из корпуса, ударного механизма, клапан­ного узла и приемной камеры. При ударе груза по стакану 1 боек 3 пробивает мембрану 4, которая открывает доступ воде через обратный клапан 6 в вакуумную камеру 7.

Когда камера заполнится жидкостью и давление в ней уравновесится с давлением в скважине, обратный клапан под действием пружины 2 прижимается к седлу, отсекая воду в пробоотборнике. При подъеме прибора перепад давлений внутри и снаружи будет возрастать, герметизируя прибор. На поверхности наконечник 9 отвинчивают и пробу через шту­цер 8 сливают в бутылки.

В ряде случаев использовать в качестве команды для сра­батывания пробоотборника сбрасываемой по тросику груз за­труднительно: например, в сильно искривленных и наклонных скважинах, где тросик на больших участках соприкасается со стенкой скважины и груз застревает, не дойдя до пробоот­борника; в скважинах с низким гидростатическим уровнем, где грузик, развивая слишком большую скорость, падает до воды, что часто приводит к обрыву проволоки, и т. п.

Другие командные устройства (различного рода реле, си­ловые механизмы и пр.), применяющиеся в различных конст­рукциях пробоотборников, как правило, сложны и иногда не­достаточно надежны в работе.

Пробоотборник с гидравлической воронкой лишен этого недостатка. На заданной глубине рывками поднимают прибор вверх (быстрый подъем на 2—3 м). При этом вследствие со­противления встречного потока воды воронка с втулкой сдви­гается вниз, а входные отверстия открываются. Через них и далее через обратный клапан жидкость из скважины поступает внутрь герметичной приемной камеры, что пбзволяет поднять пробу воды под естественным пластовым давлением.

Для извлечения пробы из прибора вместо наконечника 9 ввинчивают переводник, с помощыр которого обратный кла­пан приподнимают из седла, а жидкость вытекает из прибора.

Показатели	ППБ	пг	пв	ПВ с воронкой	ПД-03	«Приз-2»
Диаметр при­бора, мм	60	60	60	60	35,5	35
Длина (макси­мальная), мм	1545 2645	1900	1900	2000	2640	1890
Объем отби­раемой пробы, мл	2500	3000	3000 ■ А	3000 ,	900	1000
Масса прибо­ра/ кг	10	6	6	7	9	—
Глубина спус­ка, м	Не ограни­чена	1000	1000	1000	3000	3000
Время заполне­ния, мин	5—10	—	3—5	3—5	—
Тип прибора	Поршне­вой, за­крывается после сбра­сывания груза	Поршне­вой двух­клапанный, закрывает­ся после сбрасыва­ния груза	Вакуум­ный, за­полняется после сбра­сывания груза	Вакуум­ ный	Промыв батывает вого ме или	ион, сра — от часо- ханизма груза.
Масса груза, кг	0,5	0,5	0,75	—	0,5	0,5

Рис. 111.12. Переводник для из­влечения пробы из пробоотбор­ников

С ростом глубин разбеДочНоРо й эксплуатационного буре* ния на воду и усложнением задач, стоящих при опробовании (например, подъем пробы под пластовым давлением или близ­ким к нему, чистота пробы и др.), появилась необходимость в приборах для опробования глубоких скважин.

Пробоотборники ПД-03 и «Приз-2» предназначены для от­бора глубинных проб нефти, воды и растворённого в ней газа.

Пробоотборник ПД-03 относится к типу двухклапанных приборов с промывающейся приемной камерой. Привод кла­панов осуществляется либо часовым механизмом, либо сбра­сываемым грузом. Краткая техническая характеристика при­боров дана в табл. Ш.6.

Переводник для извлечения пробы из приборов (рис. III. 12) состоит из корпуса 1 с ручками 3, двух вентилей 2, откры­вающих путь жидкости в штуцеры 5 с помощью, винта 4.

После того как переводник будет навинчен на корпус про­боотборника, вращением винта 4 приподнимают один из клапа­нов прибора (как правило, нижний). Жидкость по клапанам в корпусе переводника через вентили и штуцеры вытекает из приемной камеры пробоотборника.

Для отбора глубинных проб воды и газа из скважин необ­ходима лебедка с тросом или проволокой нужной длины.

Глубинные пробоотборники спускают в скважину подве­шенными на специальной проволоке диаметром 1,6 мм из стали с пределом прочности на разрыв 15—16 МПа. Можно приме­нять также и авиационный трос диаметром 1,8 мм с пределом прочности на растяжение 18 МПа.

Наиболее удобна лебедка для глубинных исследований «Азинмаш-8», установленная на автомашине ГАЗ-66. Можно использовать также любую другую механическую или ручную лебедку, но в этом случае процесс отбора проб становится более трудоемким и менее производительным.

Техническая характеристика лебедки ч. Азинмаш-8*

TOC o "1-5" h z Диаметр барабана лебедки, мм………………………………………. 145

Длина лебедки, мм………………………………………………………….. 180

Длина троса, м . ……………………………………………………………… 6000

Диаметр троса, мм…………………………………….. 1,6—1,8

Прикрепленный к проволоке прибор вешают на перекидной ролик в скважине. Посыльный груз целесообразно распола­гать на вертикальном участке проволоки, т. е. непосредственно над скважиной. Для того чтобы в процессе спуска груз не упал вниз, его нужно фиксировать. Остановив пробоотборник на оп­ределенной глубине, по проволоке сбрасывают груз, после удара которого происходит заполнение и закрытие пробы в приемной камере прибора.

Качество и достоверность взятия проб именно с заданного интервала зависят от ряда причин конструктивного характера

ДЛЯ ka^kдbf6 типа прибора и общих мётбдйческйх условий от­бора проб.

Для пробоотборников одноклапанного типа (ППБ, ПВ, ПГВ) характерно то, что при Своевременном открытии вход­ных каналов они заполняются пробой из интервала, где уста­новлен прибор.

При использовании пробоотборников с промывными каме­рами необходимы подготовительные мероприятия, уменьшаю­щие возможность подъёма из скважины пробы жидкости не только из интервала отбора, но и из других участков скважины.

Качество промывки внутренней полости пробоотборников промывного типа зависит в основном от диаметра прибора и скважины. Рекомендуется не ограничиваться выдержкой про­боотборника на заданной глубине, а проводить его возвратно — поступательное расхаживание в интервале отбора пробы.

Чем больше глубина отбора пробы, тем больше Перепад давления и тем меньше необходимое время выдержки пробо­отборника в точке отбора. Чем больше разница диаметров прибора и скважины, тем больше должна быть длина расха­живания прибора. Для пробоотборника ПГ конструкции ВСЕГИНГЕО и приборов типа ПД-03 рекомендуется расха­живание в пределах 5—20 м.

Рекомендуемая скорость спуска пробоотборника ВСЕГИН­ГЕО и приборов типа ПД-03 находится в пределах 0,6— 1 м/е.

При опробовании глубоких скважин целесообразно вместе с пробоотборниками в специальных гильзах спускать термо­метры.

Температуру воды на глубине отбора Проб измеряют для определения термодинамических условий. Такие измерения температуры воды обычно проводят при не вполне устано­вившемся термическом режиме, нарушенном бурением, тампо — нажными и другими работами в скважине. Полного восста­новления термического равновесия (оставление скважины в покое на 20 сут) при глубинных исследованиях, как пра­вило, не достигается. Поэтому после полного восстановления нарушенного термического режима необходимо проводить спе­циальные геотермические измерения.

При отборе на поверхности проб растворенного газа из глу­бинного пробоотборника необходимо также знать температуру воздуха и барометрическое давление. Эти сведения необхо­димы для приведения газа к нормальным условиям при рас­чете упругости растворенных газов.

Ввиду того, что в настоящее время большинство опытных откачек осуществляется эрлифтом, отбираемая проба воды содержит примесь смазочных масел от компрессора, воздуха из атмосферы, что в ряде случаев может существенно иска­зить свойства пластовых вод.

Рекомендуется применять простые пробоотборники, разра­ботанные во ВСЕГИНГЕО, которые можно монтировать на конце колонны водоподъемных труб, что позволит поднять на поверхность представительную пробу воды из исследуемого интервала.

Пробоотборник ЭП спускают на конце воздушных труб при проведении откачек эрлифтом. Давлением воздуха клапан от­жимается в нижнее положение. После проведения откачки, когда прекращена подача воздуха, клапан закрывается и проба воды герметично запирается в приемной камере. После подъема воздушных труб на поверхность пробу воды отбирают для лабораторных анализов.

Результаты оценки свойств воды исследуемых пластов в значительной степени зависят от правильности проведения наблюдений и оформления технической документации по опыт­ным работам.

Комментарии запрещены.