Глубинный пробоотборник Советский патент 1983 года по МПК E21B49/08 

(54) ГЛУБИННЫЙ ПРОБООТБОРНИК

Изобретение относится к нефтяной промьаиленности, в частности к устройствам для отбора глубинных проб пластовых вод и водорастворенных газов. Устройство может быть использовано также дан отбора проб нефти и газа.

Для исследования пластовых систем, вскрываемых глубокими и сверхглубокими скважинами, требуются устройства, работоспособные в условиях высоких давлений и температур на забое скважин. К числу таких уст ройств относятся пробоотборники для отбора флюидов, насыщающих пластовые системы.

Большинство из известных пробо- отборников рассчитано иа рабочее давление 30 МПа, что позволяет отбирать пробы только в скважинах глубиной до 3000-3500 м.

Известен пробоотборник на рабочее давление 100 МПй, который содержит камеру для отбЪра пробы, снабженную конусными клапанами, подпружиненными пружинами и связанными между ообой замком, и механизм для клапанов, состоящий из емкости, поршня, обратного клапана и собачки,.

удерживакядей клапаны в открытом состоянии при;спуске в скважину til.

Недостаток этого устройства состоит в том, что при отборе пробы ево надо поднимать на 25-30 м от точки отбора для того, чтобы сработал механизм, закрывающий клапаны. Так как этот пробоотборник приподнимается в открытом состоянии, то

10 происходящая при подъеме прсллывка его приемной камеры может приводить к изменению состава пробы. Кроме того, известный пробоотборник имеет недостаточный полезный объем приемной камеры - 400 см и удельную емкость - 2,0 (отношение полезного объема к длине устройства).

Известен также пробоотборник, работоспособный при давлении 50 МПа,.

20 но предназначенный в основном для отбора глубинных проб нефти. Он содержит приемную и балластную камеру, пьезоприводС силовым штоком, фор клапан и запирающий клапан 2.

25

Недостатком этого пробоотборника является небольшой объем приемной камеры - 300 см (удельная емкость 1,7 см /см), что требует не30однократных спуско- подъемных операций для набора пробы в объеме, дос. таточном для анализа физико-химических свойств пластовых вод и вод растворенных газов. Кроме того, устройство имеет довольно сложную конструкцию, трудоемко в изготовле нии и обслуживании. Наиболее близким к предлагаемом является глубинный пробоотборник, содержащий приемную камеру с установленными в ней подпружиненными верхними и нижними клапанами, нижний и верхний клапаны, соединенные с штоком шарнирно, соединяющим кла паны между собой, запорный механизм жестко закрепленный на приемной камере и выключающий корпус и подвижную втулку, взаимодействующую с двумя подпружиненными защелками, и приводной механизм в виде посыльного груза. Пробоотборник опускают в скважину с открытыми клапанами, которые удерживаются защелками. При достижении пробоотборником заданной глубины по проволоке посылается груз. Ударом груза по втулке приводятся в движение защелки, освобождающие клапаны. Клапаны под действием возвратной пружины отсекают жидкость, находящуюся в приемной ка мере. Полезный объем приемной камеры - 1000 см, удельная емкость 5,0 3 .. Недостатком известного пробоотборника является невозможность его применения в скважинах глубиной свы ше 2500-3000 м, так как посыльный груз из-за сильного натяжения прово локи прижимается к стенкам скважины и не доходит до прибора. Таким образом известный пробоотборник не позволяет производить отбор проб в глубоких и сверхглубоких скважинах, требуется повторный спуск и . подъем пробоотборника, что снижает производительность отбора проб в глубоких и сверхглубоких скважинах Цель изобретения - повышение про изводительности при отборе проб в глубоких и сверхглубоких скважинах Поставленная цель достигается тем, что глубинный пробоотборник, содержащий приемную камеру с установленными в ней подпружиненными верхним и нижним клапанами и штоко шарнирно соединяющим клапаны между собой, запорный механизм, жестко закрепленный на приемной камере и включающий корпус и подвижную втулку, взаимодействующую с двумя подпружинениыми защелками, и приводной механизм, снабжен дополнительным подпружиненным штоком с прорезью и расположенным в прорези ПсШЬцем, закрепленным в подвижной втулке, а приводной механизм выполнен в виде гидравлического реле времени причем, дополнительный шток распо.ложен в корпусе запорного механизма с возможностью взаимодействия с поршнем гидравлического реле времени. Такое устройство обеспечивает отбор проб в любой точке ствола глубоких и сверхглубоких скважин. Устройство работоспособно в скважинах как по спущенным, так и поднятыми лифтовыми трубами. Благодаря большому полезному объему приемной камеры - 1000 удельной емкости 4,5 см 3/см исключается необходимость многократных спуско-подъемных операций по набору требуемого объема проб пластовой воды и водорастворенного газа, т.е. значительно сокращается время исследования скважин. На-фиг. 1 изображена верхняя часть глубинного пробоотборника; на фиг. 2 - нижняя часть глубинного пробоо борника; на фиг. 3 - укрупненный вид запорного механизма при открытых клапанах; на фиг. 4 - укрупненный вид запорного механизма при закрытых клапанах. Пробоотборник содержит приемную камеру 1, в которой установлены верхний и нижний клапаны 2 и 3, подпружиненные пружиной 4, шток 5, шарнирно соединяющий клапаны 2 и 3 между собой, запорный механизм, включающий корпус б и две подпружиненные защелки 7, и гидравлическое реле времени 8. В нижнем клапане 3 выполнено отверстие 9, которое перекрывается игольчатым клапаном 10. На корпусе б запорного механизма установлена с возможностью перемещения по корпусу 6 втулка 11 со штифтом 12, входящим в прорезь 13 штока 14, подпружиненного пружиной 15. Верхний клапан 2 .посредством своей юбки 16 свободно входит в корпус 6 запорного механизма. Поршень 17 гидравлического реле времени посредством штока 14 связан со втулкой 11. Гидравлическое реле времени В ; включает рабочую А и приемную Б камеры с поршнями 18 и 19, разделитель 20 с обратным клапаном 21 и гидросопротивлением 22, переходник 23 с поршнем 17. Сверху на корпус камеры А наворачивается головка 24 для крепления пробоотборника к проволоке глубинной лебедки. Поршень 17 со стороны запорного механизма и поршень 18 со стороны головки 24 не изолированы от воздействия внешней среды. Диаметр поршня 17 меньше диаметра поршня 18. Защелки 7 подпружинены пружинами 25 и установлены в корпусе 6 на осях 26 Пробоотборник работает следующим образом. При Сборке гидравлического реле времени 8 в камеру Л -чаливают масло поршни 18 и 19 ставят в верхнее положение (показано пунктиром), а торец поршня 17 упирают в торец поршня 19. Пробоотборник опускают в скважину- в открытом состоянии: верхний и нижний клапаны 2 и 3 смещены по при емной камере 1 вниз, пружина 4 сжата, защелки 7 запорного механизма сжаты и перекрывают обратный ход клапанам 2 и 3 (фиг. 3). Отверстие 9 перекрыто игольчатым клапаном 10. При спуске пробоотборника жидкость,. находящаяся в стволе скважины, че-, рез открытые клапаны 2 и 3 поступает в приемную камеру 1 и промывает ее. При спуске прибора в скважину давление .столба жидкости в стволе скважины давит на поршни 18 и 17, Однако из-за разности площадей поперечных сечений этих поршней камеры А и Б испытывают разное давление Под действием перепада давления пор шень 48 приходит в движение и вытес няет масло из камеры А через гидрс сопротивление 22 в камеру Б. Заполняя камеру Б, масло передвигает пор шень 19, который в свою очередь двигает поршень 17 и через него про вигает шток 17. Как только торец прорези 13 штока 14 дойдет до штифта 12 связанного со втулкой 11, по ледняя начнет надвигаться на конические срезы защелок 7, поворачивая их вокруг осей 26. В результате вра щения защелки сходят с торца юбки 16 верхнего клапана. Под действием пружины 4 соединенные штоком 5 клапаны 2 и 3 втягиваются на свои посадочные места в приемной камере (фиг. 4),отсекая жидкость, заключен ную в ней. Для извлечения пробы из приемной камеры после подъёма пробоотборника из скважины достаточно отвернуть игольчатый клапан 10, который откро ет выпускное отверстие 9, и после снижения давления в приемной камере 1- открыть верхний клапан 2. Использование данного пробоотборника позволяет сократить время исследования скважин и числа спуско-подъемных операций для отбора проб жидкости из скважины, что в конечном счете обеспечивает экономию эксплуатационных затрат на проведение исследований. Формула изобретения Глубинный пробоотборник, содержащий приемную камеру с установленными в ней подпружиненными верхним и нижним клапанами и штоком, шарнирно соединяющим клапаны между .собой, запорный механизм, жестко закрепленный на приемной камере и |Включающий корпус и подвижную втулку, взаимодействующую с двумя подпружиненными защелками, и приводной механизм, отличающийс я тем, что, с целью повьаяения производительности при от.боре проб в глубоких и сверхглубоких скважинах, он снабжен дополнительньни подпружиненным штоком с прорезью и расположенным в прорези пальцем, укрепленным в подвижной втулке, а приводной механизм выполнен в виде гидравлического реле времени, причем дополнительный подпружиненный шток расположен в корпусе зсшорного механизма с возможностью взаимодсйств1 я с поршнем гидравлического реле времени. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Алиев Ш.Н. и др. Пробоотборник ПГ-1000, - Нефтяное хозяйство, 1971, 1, с. 52-53. 2VАвторское свидетельство СССР 252249, кл. Е 21 В 49/08, 1967. 3. Мамуна В.Н.и др. Глубинный пробоотборники и их применение, М., Гостоптехиздат, 1961, с. 50-51 (прототип).

2f

It

-iS