Забойный пробоотборник Советский патент 1981 года по МПК E21B49/02 

(54) ЗАБОЙНЫЙ ПРОБООТБОРНИК

мера заполнена воздухом под атмосферным давлением, то промывочный агент из полостей пробоотборника и забоя скважины засасывается в камеру, полость пробоотборника заполняется пластовой жидкостью под пластовым -давлением. В дальнейшем камера сообщается с трубой гидроциклона и прев ращается в камеру для сбора шлама. Буровому наконечнику сообщают вращение, и он внедряется в пласт. При этом для выноса шлама используется Лпастовая жидкость с принудительной Циркуляцией при помопщ радиально-осевого насоса. Пластовая жидкость освобождается от шлама в гидроциклоне, откуда шлам попадает в упомянутую камеру 2,

Недостатком этого пробоотборника является то, что он может быть применен для отбора проб только из пластов содержащих жидкость. При отборе проб из.несодержащих жидкость цластов неизбежен контакт пробы с непластовой жидкостью, в результате чего проба не сохранит своих естественных свойств. Кроме того, наличие радиально-осевого насоса и гидроциклона усложняет конструкцию пробоотборника.

Цель изобретения - сохранение естественного газосодержания проб при их отборе из ненасыщенных жидкостью пластов.

Поставленная цель достигается тем, что клапан шламосборной камеры выполнен в виде подпружиненного, перемещающегося в корпусе стакана и сопряженной с ним гильзы, укрепленной на нижнем конце корпуса и образующей с ним шламосборную камеру, а буровой наконечник выполнен в виде полого шнека и помещен в полости стакана и гильзы причем стакан имеет воздухосборную камеру, с обратным клапаном,, выполненную в его днище и сообщенную с его полостью.

На фиг. 1 приведено устройство в исходном положении, общий вид, разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг.1, на фиг. 3 - устройство в рабочем положении при отборе пробы, разрез На фиг. 4 - схема оборудования устья скважины при отборе пробы.

Забойный пробоотборник включает крлонку 1 труб,корпус 2, корпус. 3 пробоприсмногр устройства, штангу 4, фгровой наконечник 5 и клапан, состо5в 1ий из стакана 6 и гильзы 7.

В полости корпуса пробоприемного устройства 3 размещается пробоприемная камера 8 с поршнем 9 и штоком 10. К верхней части пробоприемной камеры 8 прикреплена подвижная камера 11, снабженная элементами 12, фиксирующими ее положение в корпусе 3. Камера 11 соединена с верхнейчастью корпуса 3 пружиной 13 растяжения, а ее полость сообщается с полостью колонны труб. В камере 11 помещен поршень 14

соединенный штоком 10 с поршнем 9, В поршень 14 встроены пневматическая камера 15 и клапан 16, сообщающий полость камеры 11 с полостью пневматической камеры 15. Камера 15 сообщается с подпоршневой полостью камеры 11 В отверстии верхнего торца подвижной камеры 11 установлена подпружиненная ступенчатая втулка 17, взаимодействующая с фиксирующими элементами 12. В полости корпуса 3 сооснр клдпану 16 размещается также упор 18 На внутренней поверхности корпуса 3 имеется кольцевая канавка 19 под фиксирующие элементы 12.

Корпус 3 своей верхней частью соединен с колонной 1 труб трубой 20, которая имеет внешний упор 21 и гайку 22, соединенную с трубой 20 резьбой. Между упором 21 и упорным подшипником 23 на крышке 24 корпуса 2 помещена пружина 25 сжатия. Крышка 24 имеет центральное отверстие с пазами 26, посредством которых она сопрягается со шлицевыми выступами 27 гайки 22(см.фиг.2). Труба 20 сопрягается с крьликой 24 с возможностью возобновления перемещения в осевом направлении. Своей нижней частью кор,пус 3 пробоприемного устройства соединен со штангой 4, которая своим нижним концом соединена с буровым наконечником 5 и имеет над последним утолщенную часть 28. В полости штанги 4 размещен полый шток 29, который своим верхним концом соединен через обратный клапан 30 с полостью камеры 8.

В нижней части корпус 2 снабжен пакером 31. Полость, корпуса 2 перегородкой 32 разделена на две несообщающиеся камеры(верхнюю 33 и нижнюю 34). В верхней камере 33 размещено пробоприемное устройство, в нижней камере 34 - клапан, состоящий из стакана 6 и гильзы 7. Стакан 6 соединен с перегородкой 32 пружиной 35 растяжения и зафиксирован в корпусе 2 фиксирующими элементами 36 воспринимающими воздействие утолщенной части 28 штанги 4 и входящими в кольцевую канавку 37 на внутренней поверхности корпуса 2. В верхней части стакана 6 встроена врздухосборная камера 38 и подпружиненный клапан 39, сообщающий полость стакана 6 с камерой 38. Стакан 6 сопряжен подвижно как со штангой 4, так и с корпусом 2 Гияьэа 7 укреплена в нижней части корпуса 2 соосйо последнему и образует с ним кольцевую шламосборную камеру 40.

Буровой наконечник 5 выполнен в виде полого шнека и установлен с возможность.ю перемещения в полостях стакана 6 и гильзы 7. В полости бурового наконечника 5 укреплено гнездо 41, сопряженное с нижним концом штока 29 и перекрывающее ргшиальные отверстия 22 на штоке. Нижний конец штока 29 заглушен. Ниже гнезда 41 в полости наконечника 5 расположен подпружиненный золотник 43, перекрывакяций радиальные отверстия 44 бурового наконечника. Устье колонны 1 бурильных труб (см.фиг.4) оборудовано штангой 45, передающей вращение бурильным трубам от ротора- 46 бурового стакана, вертлюгом 47, 1илангом 48, манометром 49, регулировочным вентилем 50 и запор ным вентилем 51, перекрывающим подачу сжатого воздуха от источника. Перед спуском в скважину пробоотборника поршни 9 и 14 перемещены в нижние положения в камерах 8 и 1.1 . Камеры 8 и 11 усилием пружины 13 удерживаются в корпусе 3 в верхнем положении. Гайка 22 навернута на рез бу трубы 20 и фиксирует корпус 3 в этом положении. Стакан б укреплен в камере 34 корпуса 2 фиксирующими элементами 36. Буровой наконечник 5 располагается в полостях стакана 6 и гильзы 7. Радиальные отверстия 42 штока 4 перекрыты гнездом 41, а отверстия 44 - золотником 43. На бурильных трубах пробоотборник спускают в скважину, заполненную буровым раствором, и ставят на забой На устье скважины колонна 1 труб сое диняется с буровой штангой 45. Усилие от веса колонны 1 передается корпусу 2 через гайку 22, таким образом забой разобщается от остальной части скважины. Перед спуском в скважину полости гильзы 7 стакана 6 и воздухо сборной камеры 38 выполнены воздухом под атмосферным давлением. По мере спуска пробоотборника в скважину уве личивается гидростатическое давление жидкости, которая заполняет полости гильзы и стакана, сжимая воздух нахо дящийся в них. Воздух вытесниТся че рез клапа:н 39 в камеру 38. Буровой штанге 45 сообщается вра1111ение. Своей резьбой труба 20 вывинчивается из гайки 22 (гайка удерживается от проворачивания корпусом 2, прижатым к забою скважины пакером 31). Буровой наконечник 5 опускается на забой. При этом усилие от веса ко лонны 1 бурильных труб передается корпусу 2 пружиной 25. Перемещаются вниз относительно корпуса 2 труба 20 корпус 3 и штанга 4. Как только утол щенная часть 28 штанги 4 опустится ниже фиксирующих элементом 36, послед ние перемещаются в направлении к оси снаряда, и стакан 6 усилием пружины 35 и давления жидкости в его полости перемещается вверх относительно корпуса 2. Полость забоя скважины соеди няется с кс1мерой 34 корпуса 2. Так как в камере 34 давление воздуха рав ио атмосферному, то при сообщении полостей в ней устанавливается пластовое давление. При этом клапан 39 закрывается и в камере 38 остается сжатый воздух. Буровой наконечник 5 при вращении колонны 1 труб внедряется в пласт. При этом глинистый раствор, находящийся в полостях гильзы 7 и ст,акана 6, сметшивается со шламом, подаваемым шнеком бурового наконечника 5, и собирается в шламосборной камере 40. После внедрения бурового наконечника 5 в пласт выключают вращение бурильных труб. Выполнение клапана шламосборной камеры в виде стакана, сопряженного с гильзой, и размещение в его полости бурового наконечника(полого шнека) , подвижного в осевом направлении, обеспечивает при внедрении бурового наконечника в пласт очистку забоя ot промывочного агента и шлама без применения непластовой жидкости. Наличие в клапане воздухосборной камеры с обратным клапаном исключает влияние давления сжатого воздуха в полости клапана на пластовое давление в зоне отбора пробы. Закрывают вентиль 50 и открывают вентиль 51. В колонну бурильных труб подается сжатый воздух, давление которого выше пластового, и заполняет полости труб 20, верхней части корпуса 3, камер 8 и 11. давлением воздуха открывается клапан 16 в поршне 14, и сжатый, воздух заполняет камеру 15. Так как давление воздуха в камере 33 корпуса 2 равно атмосферному, а в верхней части полости корпуса 3 на-ходится сжатый воздух, то камеры 11 и 8 перемещаются вниз, растягивая пружину 13, Как только фиксирующие элементы 12 совпадают с кольцевой канавкой 19, подпружиненная ступенчатая втулка 17-перемещается вниз, раздвигает элементы 12 в кольцевую канавку и фиксирует их. Перемещаются вниз нижний конец штока 29 и золотник 43, при этом открываются отверстия 42 и 44. Полость бурового наконечника 5 сообщается с полостью штока 29. Запорные вентили 51 закрываются и ведут наблюдение за показаниями манометра 49. Если в колонне поддерживается рабочее давление, то это означает, что камеры 8 и 11 переместились вниз и зафиксированы в этом положении. Далее вентилем 50 снижается давление воздуха в колонне до атмосферного, и вент11ль 50 закрывают . При этом, в полостях колонны бурильных труб 16 и трубы 20, корпусе 3, камерах 8 и 11 давление воздуха равно атмосферному, а в пневматической камере 15 - рабочему, потому что, как только дадает давление воздуха в камере 11, клапан 16 закрывается. В результате разности давлений воздуха поршень 14 перемещается вверх, увлекая поршень 9. Нижняя часть камеры 8 заполняется пластовым флюидом через полый шток 29, При этом в поло ти колонны бурильных труб давление воздуха постепенно повышается. В конце своего хода вверх в камере 11 поршень 14 перемещает вверх ступенчатую втулку 17. Под давлением пружины 13 фиксируюоще элементы 12 перемещаются вовнутрь. Камеры 8 и 11, шток 29 и золотник 43 переместятся вверх, и отверстия 42 и 44 перекроются. В конце сдоего хода упор 18 открывает клгшан 1. При этом в колонне труб резко воз ристает дгшление воздуха и дальнейшее увеличение давления прекращается Это означает, что проба -отобрана и герметизирфвана. Далее открывают вентиль 50 и колон не бурильных труб дается натяжка вверх. При этом буровой наконечник 5 извлекается из пласта и перемещается в полость корпуса 2. Нагрузка на пакер 31 снимается, и пробоотборник поднимают на поверхность. Зс1бойвый пробоотборник .обеспечивае отбор проб с сохранением их естественных свойств (давление , газовый состав, его концентрёщия) как из пластов,.содержащих пластовую жидкость, так и из ненасыщенных жидкостью пл стов. Формула изобретения Забойный пробоотборник, включающий корпус с пробоприемной камерой, пакетом и шламосборной кгшерой с установленным в ней подпружиненным клапаном и элементами фиксации последнего в корпусе, а также подвижный относительно корпуса буровой наконечник, отличающийся тем, что, с целью сохранения естественного газосодерждния проб при отборе их из ненасяоценных жидкостью пластов, клапан шламосборной камеры выполнен в виде подпружиненного/ перемещающегося в корпусе стакана и сопряженной с ним гильзы, укрепленной на нижнем конце корпуса и образующей с ним шламосборную камеру, а буровой наконечник выполнен в виде полого шнека и помещен в полости стакана и гильзы, причем стакан имеет воздухосборную камеру с обратным кЛапаном, выполненную в его днище и сообщенную с его полостью. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 605953, кл. Е 21 В 49/02, 1976. 2.Авторское свидетельство СССР № 190836, кл. Е 21 В 49/02, 1963.

J5