Устройство для опробывания водоносных горизонтов Советский патент 1980 года по МПК E21B49/02 

I

Изобретение относится к буровому инструменту, предназначенному для отбора проб жидкости и газа из пластов.

Известен пробоотборник, состоящий из корпуса, ловильной головки со шпилькой, приемной камеры, поршня, клапана, пустотелого штока, пустотелого шнека с фильтром, уплотнения и бурового наконечника 1.

При встрече водоносного горизонта пробоотборник забуривается в пласт. Через полость бурильных труб спускается на тросике ловушка, которая соединяется с ловиль- to ной головкой. Натяжением троса поршень поднимается вместе с пустотелым штоком и открывает отверстия фильтра в полости шнека. Отбираемая жидкость засасывается в приемную камеру пробоотборника. Как только пустотелый шток выходит из полос- 5 ти шнека, клапан перекрывает отверстие, герметизируя пробу.

Недостатком этого пробоотборника является то, что наружная поверхность фильтра является поверхностью породоразрушаюше- jo го инструмента и при ввинчивании его в пласт взаимодействует с породой пласта, это не исключает возможности повреждения фильтра и закупорки стенок породой

(особенно в мелко- и тонкозернистых водоносных песках).

Известно также устройство для опробования водоносных горизонтов, включающее корпус, наконечник, подвижно установленный в корпусе фильтр с пробоприемной камерой с поршнем со штоком и клапаном 2.

Недостатком данного устройства является отсутствие возможности регулирования и контролирования с поверхности выдвижения фильтра и наполнения пробоприемной камеры, т.е. отсутствие возможности управлять процессом отбора пробы на глубине. ,

Кроме того, в данном устройстве нз-за отсутствия фиксации фильтра относительно корпуса возможно при перемещении поршня вверх втягивание, обратно в корпус самого фильтра без отбора жидкости. Все это снижает надежность работы устройства при отборе пробы.

Целью изобретения является повышение надежности работы устройства при отборе проб.

. Цель достигается тем, что фильтр связан с корпусом пружиной растяжения и имеет

элементы фиксации его в корпусе и дополнительную камеру с полым поршнем, жестко связанным со штоком поршня пробоприемной камеры, причем надпоршневая .полость дополнительной камеры сообщена с полостью корпуса, а полый поршень имеет обратный клапан.

На фиг. 1 изображено устройство,в разрезе; на фиг. 2 - схема оборудования устья скважины при отборе; на фиг. 3 - устройство, в разрезе, в рабочем положении (левая половина) и в транспортном положении осле отбора пробы (правая половина).

Устройство включает колонну 1 труб, корпус 2, пробоприемную камеру 3 с поршнем 4, шток 5, фильтр 6 с наконечником 7. К верхней части пробоприемной камеры 3 прикреплена подвижная камера 8, снабженная фиксируюшими элементами 9. Kawejpa 8 соединена с верхней частью корпуса 2 пружиной растяжения 10, а полость ее сообщается с полостью колонны труб. В камере 8 размещается поршень II, соединенный штоком 5 с поршнем 4. В поршень 11 встроена пневматическая камера 12 и клапан 13, сообщающий полость камеры 8 с полостью пневматической камеры 12. Камера 12 сообщается с подпоршневой полостью камеры 8. Корпус фильтра 6 сопрягается с внутренней поверхностью корпуса 2 с возможностью перемещения в осевом направлении и выдвижения из полости корпуса 2. Пробоприемная камера 3 сообщается с фильтром 6 посредством клапана 14. В отверстии утолщенной верхней части подвижной камеры 8 установлена подпружиненная ступенчатая втулка 15, взаимодействующая с фиксирующими элементами 9. В полости корпуса 2 размещается соосно клапану 13 упор 16. На внутренней поверхности корпуса имеется кольцевая канавка 17 под фиксирующие элементы 9. Устье колонны I оборудуется соединительным шлангом 18, манометром 19, регулировочным вентилем 20 и запорным вентилем 21, перекрывающим подачу сжатого воздуха от источника.

Перед спуском в скважину пробоотборника поршень 11 перемещается в нижнее положение относительно камеры 8. Наконечник 7, фильтр 6, Пробоприемная камера 3 и камера 8 усилием пружины 10 удерживаются в полости корпуса 2. Устройство ударными импульсами, сообщаемыми колонне на поверхности, внедряют в водоносный пласт на заданную глубину. На поверхности колонна 1 соединяется со щлангом 18. Закрывается вентиль 20 и открывается .запорный вентиль 21. В колонну подается сжатый воздух, давление которого больше гидростатического давления жидкости на забое. Как только в колонне установится рабочее давление (о чем судят по манометру 19), устройство лебедкой поднимают над забоем. При этом сжатый воздух заполняет полости

КОЛОННЫ труб, корпуса 2, камеры 7 и верхней части камеры 3. Давлением воздуха открывается клапан 13, и сжатый воздух заполняет пневматическую камеру 12. Так как давление сжатого воздуха в полости корпуса 2 больше давления жидкости на забое, то фильтр б перемещается вниз и выходит из полости корпуса 2, перемещается вниз и камера 8, растягивая пружину 10. Как только оси фиксирующих элементов 9 совпадут с осью кольцевой канавки 17, подпружиненная ступенчатая втулка 15 перемещается вниз, раздвигает элементы 9 в сторону кольцевой канавки и фиксирует их. Запорный вентиль 21 закрывают и ведут наблюдение за показаниями манометра 19. Если в колонне 1 поддерживается рабочее давление, то это означает, что фильтр 6 полностью вышел из полости корпуса 2 и зафиксирован в этом положении. Далее регулировочйым вентилем 20 снижают давление воздуха в колонне 1 до атмосферного и вентиль 20 закрывают. При этом в полостях колонны 1 и корпуса 2 давление воздуха равно атмосферному, а в пневматической камере 12 - рабочему, потому что как только начинает падать давление воздуха в колонне 1, клапан 13 закрывается. В результате разности давлений воздуха поршень 11 начинает перемещаться вверх, перемещая поршень 4. Приемная камера 3 начинает заполняться пробой через фильтр 6. При этом Б полости корпуса 2 и колонны 1 давление постепенно повышается. В конце своего хода вверх относительно камеры 8 поршень 11 перемещает вверх ступенчатую втулку 15. Под действием пружины 10 фиксирующие элементы 9 перемешаются внутрь, камера 8, камера 3 и фильтр 6 с наконечником 7 перемещаются вверх, и фильтр 6 входит в по-. лость корпуса 2. В конце своего хода упор 16 открывает клапан 13. При этЬм в колонне резко возрастает давление воздуха и дальнейшее увеличение давления прекращается. Это говорит о том, что проба отобрана. фильтр 6 полностью переместился в полость корпуса 2. Устройство извлекается на поверхность.

Регулировочным вентилем 20 может быть создан любой перепад давлений воздуха Ь камере 8 (в пределах рабочего давления) и таким образом з&дана нужная скорость перемещения поршня 4.

Наличие в устройстве пневматической камеры с клапаном, расположенным в поршие, дает возможность аккумулировать энергию

сжатого воздуха в нем и в то же время регулировать с поверхности расход энергии для перемещения поршня приемной камеры. Таким образом, наполнение камеры пробой происходит автоматически по заданному перепадом давления режиму и контролируется с поверхности. Это дает возможность снизить трудоемкость процесса отбора пробы и повысить надежность работы.

Формула изобретения

Устройство для опробования водоносных горизонтов, включающее корпус, наконечник, подвижно установленный в корпусе фильтр с пробоприемной камерой с поршнем со UITOком и клапаном, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы, фильтр связан с корпусом пружиной растяжения и имеет элементы фиксации его в корпусе и дополнительную камеру с полым порш--i

10

Фиг.1

нем, жестко связанным со штоком поршня пробоприемной камеры, причем надпоршневая полость дополнительной камеры сообшена с ПОЛОСТЬЮкорпуса; а полый поршень имеет обратный клапан.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 171342, кл. Е 21 В 49/02, 1963.

2.Авторское свидетельство СССР

№ 173158, кл. Е 21 В 49/00, 1964 (прототип).

-czt

аг.2

737622