Скважинный пробоотборник Советский патент 1987 года по МПК E21B49/08 

установлен обратный клапан 8, последовательно сообщающий входное отверстие через радиальное с участками контакта торцовых поверхностей П 9-12. В нижней части П 6 жестко закреплен полый хвостовик. Его площадь поперечного сечения больше площади поперечного сечения ПШ 7. В радиальном отверстии хвостовика установлен дополнительный обратный клапан. При перепаде давления ПШ 7 перемещается.

1

Изобретение относится к нефтяной промышленности и предназначено д.ля отбора пробы пластовой жидкости при испытании нефтяных и газовых скважин испытателями пластов.

Цель изобретения - повышение надежности работы и технологичности изготовления.

На фиг.1 показан скважинный пробоотборник, момент перед спуском в скважину; на фиг,2 - то же, после заполнения пробоотборной камеры в момент извлечения пробы из нижней секции; на фиг.З - узел I на фиг,2; на фиг.4 - узел II на фиг.2.

Скважинный пробоотборник состоит из полого корпуса 1, разделенного перегородками 2 и 3 секционной пробоотборной камеры 4, совмещенной с тормозной, сливной камеры 5, дифференциального поршня 6 с полым штоком 7 и полым хвостовиком в нижней части обратного клапана 8, установленного в верхней полости штока 7, пакета подвижных разделительных поршней 9-12, неподвижной гильзы 13, расположенной в сливной камере 5

Дифференциальный поршень 6 размещен над пакетом подвижных разделительных поршней, объем камеры 4 выше дифференциального поршня 6 заполнен вязкой жидкостью 14, например маслом. На каждом подвижном поршне имеется фиксирующий элемент 15 (фиг.З), а на внутренней стенке камеры 4 выполнены углубления 16, распо-- ложенные равномерно по винтовой линии . Фиксирукмций элемент 15 выполнен в виде подпружиненного штифта со ско32010

Скорость перемещения ПШ 7 определяется гидравлическим сопротивлением потоку тормозной жидкости, перетекающей в К 5. При совпадении радиального отверстия с зазором между перегородкой 2 корпуса 1 и П 9 под действием пластовой жидкости П 10-12 будут перемещаться, пока П 9 не зафиксируется относительно корпуса. Жидкость, вытесняемая П 6 из К А, будет перетекать в К 5. 4 ил.

шенным концом и имеет возможность перемещаться под действием пружины в своем гнезде без проворота вокруг своей оси.

Нижний конец двухстороннего штока 7 соединен с корпусом 1 пробоотборника шлицевым соединением 17 j на нижних плоскостях дифференциального и разделительного поршней, кроме нижнего, имеются направляюш;ие элементы 18 (фиг.З), а на верхних плоскостях разделительных поршней - соответст- венно углубления 19.

В хвостовике под .пакетом подвижных разделительных поршней выполнен радиальный канал 20 (фиг.4), в котором установлен обратный клапан 21, перекрьшаюш51й сечение этого канала.

Полый шток входит в неподвижную гильзу 13 и имеет возможность перемещаться внутри нее.

Сливная камера 5, в нижней части которой установлено гидравлическое реле 22 времени, связана с камерой 4 отверстием 23.

При заполнении пластовой жидко- стью камера 4 делится подвижными разделительн1ыми поршнями на секции- полости 24-28 (фиг.2),

Для вытеснения отобранной пробы из камеры 4 последняя.снабжена сливными отверстиями со штуцерами 29-33, подключаемьми к приемному сосуду 34. Нижняя часть сливной камеры 5 соединяется с камерой 4 через отверстия 35 и 36J сообщенные посредством съемной трубки 37, а верхняя часть

сливной камеры 5 имеет отверстие 38,

подключаемое к источнику 39 высокого давления,

В компоновке испытательного оборудования скважинный пробоотборник устанавливается над испытателем пластов и опускается в скважину (фиг.1) с заглушенными отверстиями 35 и 36.

Скважинный пробоотборник работает следующим образом.

При запуске скважины в работу (пе риод притока) двухсторонний полый шток 7 под действием перепада давления, действующего на кольцевую поверхность поперечного сечения нижней его части, начинает перемещаться вверх. Скорость перемещения штока рассчитьгоается заранее и определяется гидравлическим сопротивлением потоку тормозной жидкости, перетекаю- щей через гидравлическое реле 22 времени в сливную камеру 5. После того, как радиальное отверстие 20 совпад - ет с зазором между нижней перегородкой 2 и нижним разделительным порш- нем 9, пакет поршней под действием давления входящей через отверстие 20 пластовой жидкости перемещается вверх до тех пор, пока нижний разделительный поршень 9 не зафиксируется относительно корпуса фиксирукяцим элементом 15, вошедшим в,свое углубление 16. При этом жидкость 14, вытесняемая дифференциальным поршнем из камеры 4, перетекает через отверстие 23 и гидравлическое реле 22 времени с заданной скоростью в сливную камеру 5. При дальнейшем перемещении штока отобранная проба изолируется в образовавшейся секции-полости 24 между нижней перегородкой 2 и разделительным поршнем 9.

По мере дальнейшего перемещения полого штока радиальное отверстие 20 совпадает с зазором (стыком) между разделительными поршнями 9 и 10, в результате чего пакет разделительных поршней (за иключением поршня 9) начинает вновь перемещаться вверх до момента фиксирования второго снизу разделительного поршня 10 относительно корпуса при совпадении фиксирующего злемента 15 с соответствующим углублением 16, а затем после смещен1 я радиального отверстия 20 вверх и перекрытия его поршнем 10 вторая проба оказывается изолированной в секции- полости 25 между поршнями 9 и 10.

10

15 0 5 о

0 g

5.

0

5

Аналогичным образом, по мере перемещения полого штока 7 вверх, заполняются остальные секции-полости 26 и 27 между разделительными поршнями IО и 1 I и I I и 12.

При дальнейшем перемещении штока вверх дифференциальный поршень 6 вытесняет жидкость 14. в сливную камеру 5 и образует секцию-полость 28. Как только радиальное отверстие 20 оказывается в зоне этой полости, пластовая жидкость заполняет ее, а дифференциальный поршень 6 доходит до средней перегородки 3 и упирается .в нее, вытесняя полностью жидкость 14 в сливную камеру 5.

Во время отбора проб величина давления пластовой жидкости, протекающей через полый шток дифференциального поршня и омывающей обратный клапан 21 радиального отверстия 20, бьшает порядка 10-25 МПа. Давление в зазорах между разделительными поршнями и в сливной камере 5 равно атмосферному.

Когда радиальное отверстие 20 полого штока при его перемещении совпадает с зазорами между разделительными поршнями, перепад давления на обратном клапане 21 составляет 10- 25 МПа. Но данный обратный клапан рассчитан на открытие при меньшем перепаде давления (до 0,2 МПа). Поэтому часть пластовой жидкости, протекающей в открытый период испытания из пласта в трубы через полый шток 7 и его основной обратный клапан 8, поступает через радиальное отверстие 20 и его обратный клапан 21 в секции-полости, образуемые разделительными поршнями при перемещении дифференциального поршня вверх. После остановки скважины для записи кривой восстановления, давления приток жидкости в трубы прекращают, давление в полом штоке снижается, при этом обратный клапан 21 на радиальном отверстии 20 под действием давления жидкости, находящейся в этот момент в секции-полости 28, закрывается, герметизируя ее с.пластовой жидкостью. Одновременно создается гидравлический упор, удерживающий дифференциальный поршень со штоком от перемещения вниз.

Шпицевое соединение 17 штока 7 с корпусом I препятствует провороту штока при его движении. Наличие фик

сирующих элементов 18 на нижних плоскостях поршня 6, подвижнь1х поршней 10-12 и соответствующих, углублений 19 на верхних плоскостях поршней 9-12 препятствует провороту пакета поршней относительно друг друга и вокруг штока 7 в момент, когда oi-ш находятся в зацеплении. Это обеспечивает точное совпадение фиксирующьгх элементов 15 с углублениями 16, что гарантирует надежную фиксацию подвижных поршней относительно корпуса.

После подъема пробоотборника на поверхность его отсоединяют от дру- гих узлов испытательного оборудования. Извлечение проб из полостей осуществляется следующим образом. Сначала извлекают пробу из нижней секции- полости 24. Для этого к сливному от- верстию со штуцером 29 присоединяют приемный сосуд 34, верхнее отверстие

35со штуцером соединяют с отверстием

36со штуцером трубкой 37, а к штуцеру отверстия 38 сливной камеры 5 подключают источник 39 -ВЫСОКОГО давления.

После открытия штуцеров тормозная жидкость из сливной камеры 5, поступая по трубке 37, давит на верхнюю плоскость дифференциального поршня 6, который вместе с системой разделительных поршней и пробами находится в секциях-полостях 28,27,26 и 25, и перемещается вниз, вытесняя пробу из секции-полости 24 в приемный сосуд 34. При этом фиксирую1цие элементы 15 имеющие скошенные концы, отжимаются внутрь своих гнезд, освобождая разделительные поршни от фиксации.

Когда нижний поршень 9 упирается в нижнюю перегородку 2, на манометре источника 39 высокого давления повышается давление, что свидетельствует о полном извлечении пробы из нижн€;й полости 24.

Для извлечения пробы из секции- полости 25 к сливному отверстию со штуцером 30 подсоединяют другой приемный сосуд и осуществляют вытесне- ние пробы между разделительными поршнями 9 и 10.

Аналогичным образом производят Извлечение пробы из других секций- полостей пробоотборной камеры.

Таким образом, когда последняя проба из секции-полости 28 извлечена тормозная жидкость из сливной камеры 5 перемещается в камеру 4, а диффе5

0

0 5 0

5

0

5

рен1Ц1альный поршень 6 вместе с пакетом разделительных поршней занимают исходное положение.

л

Размещение дифференциального поршня над раздепительными поршнями позволяет уменьшить длину предлагаемого пробоотборника по сравнению с известным, так как отпадает необходимость в отдельной тормозной камере и тормозная жидкость находится в пробоотборной камере 4 над дифференциальным поршнем 6. По мере вытеснения тормозной жидкости из пробоотборной камеры 4 в сливную 5 при движении дифференциального поршня с полым штоком освобождающееся пространство заполняется пробами.

Этой же цели способствует наличие обратного клапана 21 на радиальном отверстии 20 полого штока 7. Данный клапан позволяет загерметизировать последнюю пробу пластовой жидкости при извлечении пробоотборника из скважины-несмотря на то, что радиальное отверстие его полого штока находится в последней секции полости.

Формула изобретения

Скважинный пробоотборник, включающий связанный с колонной труб полый корпус с входным и сливным отверстиями и пробоотборной камерой, размещенный в последней пакет подвижных кольцевых разделительных поршней с фиксирующими элементами на наружной поверхности, размещенные в корпусе сливную камеру и дифференциальный поршень, в верхней части которого закреплен полый шток с установленным в нем основньпм обратным клапаном, последовательно сообщающим через радиальное отверстие последовательно сообщающее входное отверстие корпуса с участками контакта торцовых поверхностей подвижных разделительных поршней, отличающийся тем, что, с целью повьшгения надежности работы и технологичности изготовления, он снабжен полым хвостовиком, жестко закрепленным к нижней части дифференциального поршня, и снабжен дополнительным обратньм клапаном, при этом площадь поперечного сечения . хвостовика больше площади поперечного сечения полого штока, радиальное отверстие выполнено в хвостовике под пакетом подвижных разделительных

713320108

поршней, дополнительный обратный кла- ный поршень установлен в пробоотбор- пан установлен в радиальном от- ной камере над пакетом подвижных разверстки хвостовика, а дифференциаль- делительных поршней.

Ф«г.2

15.

.V-

16фиг. 3

Фиг.

Изобретение относится к нефтяной пром-ти и предназначено для отбора пробы пластовой жидкости при испытании нефтяных и газовых скважин. Цель - повышение надежности в работе и технологичности изготовления. Пробоотборник содержит полый корпус 1 с входным и сливным отверстиями и пробоотборной камерой (К) 4. В ней размещен пакет подвижных кольцевых разделительных поршней (П) 9-12 с фиксирующими элементами на наружной поверхности.,В корпусе расположены сливная К 5, а над П 9-12 - дифференциальный П 6. В верхней части П 6 закреплен полый шток (ПШ) 7. В нем i О)

Редактор Н.Тупица

Составитель Е.Самойленко

Техред А.Кравчук Корректор Л.Патай

3779/29

Тираж 532Подписное

ВНИШШ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4