Инструмент для оценки in-situ качества грунтового водоносного пласта и расхода - RU2018143376A

1. Инструмент отбора грунтовых проб (HTMS) (1) для предоставления on-line информации относительно качества и расхода подземного водоносного пласта и идентификации незагрязненной воды для ирригации сельскохозяйственной культуры, упомянутый инструмент, содержащий

корпус для электронных и электрических устройств управления,

корпус для гидравлического средства, управляемого электрическими и электронными устройствами инструмента,

испытательное тело, состоящее из разнообразных гидравлических схем для управления различными рабочими клапанами инструмента, причем упомянутое испытательное тело дополнительно содержит:

задний башмак (6) на продольной оси инструмента, причем упомянутый задний башмак (6) одновременно управляется двумя телескопическими поршнями (5), появляющимися изнутри инструмента при сигнализации наземным оборудованием, функционально имеющим возможность это выполнить, и

передний башмак (2), управляемый несколькими поршнями, отличающийся тем, что поршни, размещенные ниже переднего башмака (2), перемещаются одним или несколькими электропневматическими устройствами, действующими совместно и создающими поступательное прямое или обратное перемещение переднего башмака (2), и причем тело переднего башмака (2) имеет цилиндрическое отверстие, которое, в свою очередь, содержит зондовый стакан или цилиндр (4) и зондовый поршень (17), причем цилиндрическое отверстие в теле переднего башмака (2) образует камеру, выпуск которой является началом трубопроводной линии (7), которая проходит вдоль инструмента.

2. Инструмент по п.1, отличающийся тем, что задний башмак (6) может быть дополнительно оборудован дополнительными элементами для увеличения его диаметра фиксации в скважинах большого диаметра.

3. Инструмент по п.1, отличающийся тем, что передний башмак (2) дополнительно содержит сменную уплотнительную прокладку (3), которая установлена на структуре переднего башмака (2), причем упомянутая уплотнительная прокладка (3) выбирается из разнообразных резиновых уплотнительных прокладок (3) различной твердости, в соответствии с испытуемой формацией скважины, и причем упомянутые резиновые уплотнительные прокладки (3) имеют тороидальную форму с вырезом в центральной окружности тороида.

4. Инструмент по п.1, отличающийся тем, что передний башмак (2) корпуса дополнительно содержит зондовый стакан или цилиндр (4), расположенный в центре тороидальной резиновой уплотнительной прокладки (3), которая защищает его, причем упомянутый цилиндр сформирован рядом проточек в зондовом цилиндре (18), которые действуют как фильтр, причем в пределах упомянутого проточенного цилиндра имеется цилиндрический поршень, который находится в расширенном положении, когда уплотнительная прокладка (3) остается на формации, служа стопорной пробкой между формацией и внутренним участком инструмента.

5. Инструмент по п.1, отличающийся тем, что трубопроводная линия (7) имеет один или несколько ветвей, соединяющих ее с различными измерительными устройствами и на резервуарами (14) хранения проб, камерой (16) предварительных испытаний, откачивающим насосом (10) или гидростатическим столбом скважины (19).

6. Инструмент по п.5, отличающийся тем, что трубопроводная линия (7) предоставляется, по меньшей мере, в одной или несколькими ветвях, с датчиками давления, температуры, проводимости, pH фактора, содержания Кальция, содержания Натрия, содержания Магния, и датчиками содержания Калия (8).

7. Инструмент по п.5, отличающийся тем, что в одной из его множественных ветвей, трубопроводная линия (7) связана с впуском уравнивающего давление клапана (11), причем выпуск упомянутого уравнивающего клапана (11) сообщается с гидростатическим столбом (19) скважины.

8. Инструмент по п.5, отличающийся тем, что в одной из его множественных ветвей, трубопроводная линия (7) связана с впуском предкамерного клапана (12), выпуск которого соединен с камерой (16) предварительных испытаний переменной емкости.

9. Инструмент по п.8, отличающийся тем, что, камера (16) предварительных испытаний содержит внутренний поршень, функция которого заключается в регулировке объема камеры (16) предварительных испытаний от 0 до 20 см³ на основании положения при ходе поршня, причем значение испытательного объема контролируется с поверхности.

10. Инструмент по п.5, отличающийся тем, что, по меньшей мере, одна или более из нескольких ветвей трубопроводной линии (7) связаны с впуском одного или нескольких клапанов (13) резервуара, выпуски которого соединены с впусками резервуаров (14) хранения проб.

11. Инструмент по п.1, отличающийся дополнительным содержанием откачивающего насоса (10) для откачки части пласта, заполняемого буровым раствором до выполнения измерения в пробе флюида формации.

12. Инструмент по п.5, отличающийся тем, что в одной из его множественных ветвей, трубопроводная линия (7) связана с впуском клапана (9) всасывания, выпуск которого соединен с впуском (10) откачивающего насоса.

13. Инструмент по п.12, отличающийся тем, что выпуск (10) откачивающего насоса соединен с впуском уравнивающего клапана (11), соединяя, когда уравнивающий клапан (11) и клапан (9) всасывания открыты, формацию с гидростатическим столбом скважины.

14. Способ сбора и анализа in situ проб из ствола скважины для получения информации относительно незагрязненных водоносных слоев для ирригации сельскохозяйственной культуры, используя инструмент отбора грунтовых проб (HTMS) (1) по любому из предшествующих пп., причем упомянутый способ, отличается содержанием следующих этапов:

A) присоединение инструмента для сбора грунтовых проб формации (HTMS (1)) к одному или нескольким устройствам оценки и сбора данных на поверхности, пригодным для приема и обработки значений нескольких грунтовых измерений и посылки команд от поверхности на HTMS (1) или посредством электрического кабеля или оптоволоконного кабеля, упомянутого кабеля, в свою очередь обеспечивающего механическую поддержку весу инструмента и самого кабеля в стволе скважины;

B) введение HTMS (1) в скважину на скорости от 9 до 15 метров в минуту, контролируя измерения давления и температуры гидростатического столба когда перемещение в глубину скважины прогрессирует, и контролируя, чтобы, когда упомянутое перемещение в глубину скважины прекращается, и температура, и давление гидростатического столба быстро стабилизировались;

C) позиционирование HTMS (1) на уровне производящего флюид пласта, глубина которого была вычислена из исследования проб, собранных из формации во время бурения ствола скважины, и/или измерена, или получена другим средством;

D) механической установки HTMS (1) на боковые стенки формации скважины; и

E) выпуск от одного до двух метров кабеля для контроля надлежащего закрепления HTMS с учетом значения механического натяжения кабеля; и

F) определение параметров флюида для исследуемого флюида формации.

15. Способ по п.14, отличающийся тем, что этап F) содержит

a) механическую установку HTMS (1) на боковую стенку скважины в глубине, вычисленной для прекращения флюидной связи гидростатического столба от бурового раствора скважины системы HTMS (1) измерения и анализируемым слоем формации;

b) электрическое и электронное управление механизмом предварительного гидравлического испытания от наземного оборудования, которое приводит к следующим последовательным и автоматическим этапам:

i. введение зондового стакана или цилиндра (4) и зондового фильтра в формацию,

ii. закрытие уравнивающего клапана (11),

iii. втягивание зондового поршня в зондовый стакан или цилиндр (4), позволяя флюидную связь между жидкостью формации через проточенный цилиндр или фильтр с трубопроводной линией (7), и

iv. открытие предкамерного клапана (12) камеры (16) предварительных испытаний, позволяя заполнить камеру (16) предварительных испытаний объемом жидкого эквивалента до объема, предварительно выбранного от поверхности;

c) контроль времени спада давления в камере (16) предварительного испытания и регистрация поверхностным оборудованием времени постепенного подъема давления;

d) на основании результатов по проницаемости формации, вычисленных из значений снижения и подъема давления уровня, решение собирать ли пробу в одном из резервуаров (14) хранения проб или откачать заполненную область в измеряемом исследуемом слое.

16. Способ по п.15, отличающийся тем, что на этапе d) забор пробы формации в одном из нескольких резервуаров проб выполняется после команды от наземного оборудования, в следующей последовательности:

i. открытие клапана (13) резервуара, который приводит трубопроводную линию (7) во флюидную связь, по меньшей мере, с одним из резервуаров (14) хранения проб;

ii. контроль времени спада давления в трубопроводной линии (7) и регистрация на поверхности времени постепенного подъема давления в трубопроводной линии (7); и

iii. после заполнения резервуара (14) хранения проб, запуск от наземного оборудования процесса закрытия, по меньшей мере, одного резервуара хранения проб.

17. Способ по п.15, отличающийся тем, что откачка заполняемой области в измеряемом исследуемом слое выполняется в следующей последовательности, после команды от наземного оборудования:

i. открытие уравнивающего клапана (11) в трубопроводной линии (7) для приведения флюида формации во флюидную связь с гидростатическим столбом (19) скважины и камерой (16) предварительных испытаний;

ii. включение откачивающего насоса (10) для откачки заполненной буровым раствором области в формации, извлечение упомянутого продукта из пласта формации до гидростатического столба скважины, вычисление на поверхности количества литров, откаченных через трубопроводную линию (7) к столбу скважины;

iii. выключение откачивающего насоса (10) и закрытие уравнивающего клапана (11) трубопроводной линии (7), оставляя оборудование в тех же самых начальных условиях, что и перед откачкой; и

iv. ожидание до стабилизации давления в камере (16) предварительного испытания.

18. Способ по п.14 отличающийся тем, что в случае, если испытание оказывается успешным или терпит неудачу вследствие какой-либо технической причины или проблемы в способобе (из-за закупоривания зондового стакана или цилиндра (4), потери уплотнительной способности уплотняющего башмака HTMS (1) инструмента, или низкая проницаемость формации), HTMS (1) инструмент должен быть отделен, запуская от поверхности команду на втягивание, которая будет следовать за следующими последовательными и автоматическими этапами:

i. закрытие клапанов (13) резервуара;

ii. открытие уравнивающего клапана (11);

iii. удаление флюида из камеры (16) предварительных испытаний смещением поршня (15) предварительного испытания;

iv. закрытие предкамерного клапана (12) камеры (16) предварительных испытаний;

v. перемещение зондового поршня (17) в зондовом стакане или цилиндре (4) для закрытия сообщения трубопроводной линии (7) с формацией;

vi. втягивание зондового стакана или поршня (4);

vii. вытягивание от одного до двух метров ослабленного кабеля, когда HTMS (1) был установлен в скважину до измерения;

viii. отделение HTMS (1) втягиванием телескопических поршней его (5) заднего башмака (6) и переднего башмака (2);

ix. снижение на несколько метров для проверки того, что инструмент не остается установленным в скважине; и

x. поиск другого представляющего интерес пласта.

19. Способ по любому из пп.15, 16 и 17 отличающийся тем, что в любой из ситуаций заполнения камеры (16) предварительных испытаний или резервуара (14) хранения проб или резервуара откачки формации, значения измерений в трубопроводной линии (7) регистрируются на поверхностном оборудовании посредством датчиков температуры, давления, проводимости, pH фактора, содержания Кальция, содержания Натрия, содержания Магния, и датчиков содержания Калия.