Пробоотборник для испытателя пластов Советский патент 1981 года по МПК E21B49/02 

(54) ПРОБООТБОРНИК ДЛЯ ИСПЫТАТЕЛЯ ПЛАСТОВ

Изобретение относится к пробоотборникам для испытателей пластов, используемых при испытании нефтяных и газовых скважин, а также при гидрогеологических исследованиях и определении газонасыщения угольных пластов. Известен пробоотборник для испытателя пластов, состоящий из корпуса, пробоотборной камеры с впускным и выпускным клапанами, полого штока и механизма удержания клапанов в открытом и закрытом положениях, при чем в выпускном клапане выполнен ра диальный канал,сообщающий через бай Ъасный канал полость внутри штока с надклапанной полостью 1. В данном пробоотборнике клапанная система срабатывает только при наличии перепала между давлениями в налпакерной и подпакерной зонах скважины и при условиях, выходящих за нормы ведения буровых работ на нефть и газ, например, при гидрогеологических исследованиях и наличии в верхней части ствола скважины поглощающих горизонтов он может оказаться непреег/шемым. Имеют место значительные трудное ти в разработке конструкции и техно логии изготовления пробоотборника с байпасным каналом для испытателей пластов малого диаметра, например ИПГ-65. Известен пробоотборник для трубного испытателя пластов, закрытие пробоотборйой камеры в котором происходит при равном давлении в надпакерной и подпакерной зонах скважины, устанавливаемый под пакером. Этот пробоотборник состоит из корпуса, штока, пробоотборной камеры с впускным и выпускным клапанами и механизма удержания клапанов в открытом и закрытом состоянии, включающего рабочую камеру, сообщающуюся с надпакерным пространством скважины и пружину для закрытия пробоотборной камеры 2. Недостатками этого пробоотборника являются необходимость вывода соединительных коммуникаций по его внутренней полости, расположенной под пакером, к затрубному пространству скважин, расположенному нгщ пакером, и способ закрытия клапанов с помощью пружины. Указанные недостатки снижают надежность осуществления отбора герметизированной пробы пластового флюида и также делают

невозможным воплощение идеи в конструкцию пробоотборника малого диаметра.

Цель изобретения - повьшение надежности работы пробоотборника.

Указанная цель достигается тем, что пробоотборник снабжен дифференциальным поршнем и силовым штоком, причем дифференциальный поршень установлен в рабочей камере и связан одним концом жестко с клапанным штоком, а другим - телескопически с силовым штоком, установленным в корпусе с возможностью осевого перемещения.

На фиг.1 изображен пробоотборник в исходном положении; на фиг.2 то же, в положении с открытыми впусным и выпускным клапанами; на фиг.Зто же, в положении с закрытыми впусным и выпускным клапанами.

Пробоотборник для испытателя пластов содержит корпус, состоящий из деталей 1,2,3.и 4, в котором концентрично размещен клапанный шток Ь с центральным каналом 6 и радиальными отверстиями 7,8,9.

Между клапанным штоком 5 и корпусом размещена пробоотборная камера 10, образованная деталью 3 корпуса и гильзой 11 и ограниченная с одной стороны впускным клапаном,-1 образованным переводником 4 (его верхней расточенной частью), клапанным штоком 5 с .отверстием 9 и уплотнениями 12 и 13 и гильзой 11 с отверстием 14, а с другой стороны выпускным клапаном, образованным переводником 2 (его нижней расточенной частью), клапанным штоком 5 с отверстием 7 и с уплотнениями 15 и 16 и гильзой 11 с отверстием IV.

Над пробоотборной камерой расположена рабочая камера 18 механизма удержания клапанов в открытом и закрытом положении. Рабочая камера 18 разделена дифференциальным поршнем 19 на верхнюю часть 20 и нижнюю 21.

В корпусе 2 выполнено отверстие 22, сообщающее верхнюю полость 20 камеры 18 с затрубным пространством .скважины.

Дифференциальный поршень 19 соединен одним концом жестко с клапанным штоком 5, а другим - телескопически с помощью тяги 23 с тягой 24, которая жестко соединена со штоком

25раздвижного механизма 26, Тяга 24 имеет внешний выступ 27, а тяга 23 - внутренний выступ 28.

Корпус 29 раздвижного механизма

26жестко соединен с деталью 1 корпуса пробоотборника. Между штоком 30 и корпусом 29 раздвижного механизма 26 имеется шлицевое соединение 31, служащее для передачи вращения узлам, расположенным ниже пробоотборника .

Расстояние между торцом 32 переводника 33 и торцом 34 корпуса 29 задано меньшим, чем расстояние межд торцом 35 тяги 24 и торцом 36 дифференциального поршня 19.

В корпусе 2 пробоотборника выполнено стопорное устройство, служащее для ограничения перемещения дифферен шиального поршня 15 и состоящее из стопора 37 и проточки 38 на дифференциальном поршне 19.

Пробоотборник работает следующим образом.

Устанавливается в компоновке испытательного оборудования под испытателем пластов. При спуске буровой раствор, заполняющий скважину, проходит из подпакерной зоны скважины к уравнительным отверстиям испытателя пластов через осевое отверстие 6 клапанного штока 5 и осевые отверстия всех вышерасположенных деталей. При этом буровым раствором заполняются: через отверстие 8 пробоотборная камера 10, через отверстие 7 нижняя часть 21 рабочей камеры и через отверстие 22 верхняя часть 20 рабочей камеры. Благодаря этому пробоотборная камера находится в разгруженном состоянии по отношению к внешнему давлению и приводной механизм является гидравлически уравновешенным.

Расстояние между торцом 32 переводника 33 и торцом 34 корпуса 29 раздвижного механизма задано меньшим чем расстояние между торцом 35 тяги 24 и торцом 36 дифференциального поршня 19, поэтому в случае сжатия пробоотборника при посадках его детали 5, 19 и 23 остаются в исходном положении, перемещение их вверх под действием потока бурового раствора ограничивается упором дифференциального поршня в стопор 37. При пакеровке, под действием осевой механической нагрузки, раздвижной механизм пробоотборника сжимается до упора торца 32 переводника ЗЗ в торец 34 корпуса 29. Выступ 27 тяги 24 удаляется от выступа 28 тяги 23 и приближается к торцу 36 дифференциального поршня 19.

После пакеровки, закрытия уравнительного и открытия приемного клапанов испытателя пластов в полости пробоотборника устанавливается давление столба жидкости, заполняющей трубы, которое с помощью отверстия 7 устанавливается в нижней части 21 рабочей камеры. Верхняя часть 20 рабочей камеры через отверстия 22 переводника 2 по-прежнему сообщается с затрубным пространством скважины. Благодаря разности давлений в верхней части 20 и нижней части 21 рабочей камеры детали 5, 19 и 23 перемещаются вниз до упора выступа 28 тяги 23 в выступ 27 тяги 24 при ее новом,

отличном от исходного, крайнем нижнем положении. Стопорная деталь стопорного устройства 37 устанавливается в крайнем верхнем положений проточки 38 дифференциального поршня 19. Отверстие 7 клапанного штока 5 ствола совпадает с отверстием 17 гильзы 11 и отверстие 9 совпадает -с отверстием 14 гильзы 11 (фиг.2).

Поток пластового флюида перемещается вверх через осевой канал 6 клапанного штока 5 и через пробоотборную камеру 10, входя в нее через отверстия 9 и 14 и выходя из отверстия 17 и 7 ,

По окончании первого открытого периода испытания, при закрытии приемно.го клапана испытателя пластов (до открытия его уравнительного клапана) пробоотборник растягивается. При этом, с помощью выступа 27 тяги .24 и выступа 28 тяги 23, детали 5, 19 и 23 устанавливаются в новое, третье положение (фиг.З), при кото,ром отверстие 17 гильзы 11 изолируется от отверстий 7 и 8 уплотнениями 15 и 16, а отверстие 14 изолируется от отверстия 9 уплотнением 12. Впускной и выпускной клапаны закрыты, пробоотборная камера изолирована с отсечейной в ней герметизированной пробой пластового флюида.Нижний торец проточки 38 устанавливается против стопора 37, благодаря чему ограничивается перемещение рабочего элемента пробоотборника вверх под действием инерционных усилий. Перемещению рабочего элемента вниз препятствует упор выступа 28 тяги 23 в выступ 37 тяги 24. В таком положении пробоотборник поднимается на дневную поверхность.

После окончания подъема с пробортборника снимаются (отворачивгиотся) детали приводного механизма 33, 29, 30,1,25,24 и 23, которые сразу же могут быть наверууты на ранее

использованную его пробоотборную. часть и отправлены для проведения очередной операции по испытанию.

Технико-экономическая эффективность пробоотборника заключается в обеспечении им надежности отбора герметизированных проб пластового флюида,в том числе при гидрогеологических исследованиях, проводящихся в скважинах диаметром менее 100 мм, а также при испытании-скважин, имеющих поглощающие горизонты, р асположенные выше пакера.

Конечная цель применения пробоотборника - повышение информативности метода испытания и исследования скважин в процессе бурения.

Формула изобретения

Пробоотборник для исгштателя пластов, включающий корпус, клапанный шток, пробоотборную камеру с впускным и выпускным клапанами и механизм удержания клапанов в открытом и закрытом положении, содержащий рабочую камеру с отверстием, соединяющим ее с внешним пространством, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы, он снабжен дифференциальным поршнем и силовым

штоком, причем дифференциальный поршень установлен в рабочей камере и связан одним концом жестко с клапанным штоком 5, а другим - телескопически с силовым штоком 25,

установленным в корпусе с возможностью осевого перемещения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское сврщетельство СССР № 601405, кл. Е 21 В 49/02, 1974.

г