Пробоотборник Советский патент 1981 года по МПК E21B49/02 

(54) ПРОБООТБОРНИК

Изобретение относится к опробированию скважин, а более конкретно - к устройствам для отбора глубинных проб жидкости с газом. В практике промысловых исследований широко используются пробоотборники с проточной камерой, например ПД-ЗМ 1. В них используются клапанные устройства самоуплотняюш,ейся конструкции, где седло клапана выполнено с коническим посадочным местом, а тарелка клапана имеет кольцевую проточку для уплотнительного тороидального кольца. Эта конструкция обладает рядом существенных недостатков, главным из которых является необходимость использования фильтров тонкой очистки, так как попадание твердых частиц между седлом и тарелкой клапана ведет к нарушению герметичности камеры пробоотборника, а использование фильтров резко ухудшает промываемость камеры чем снижается качество и достоверность отбираемых проб. Под действием перепада давлений и температур происходит остаточная деформация тороидальных колец, что при открывании клапана на поверхности ведет к срыву кольца. Давление, необходимое для открытия клапана в 2-4 раза больше давления в камере. Известен также пробоотборник, включающий корпус с пробоотборной камерой, управляющий механизм и запорный механизм, клапан которого состоит из конического седла, тарелки со штоком, на котором выполнен упорный буртик, опорной шайбы, размещенной на штоке тарелки с возможностью перемещения относительно последнего, и уплотнительного кольца, расположенного между тарелкой и опорной шайбой 2. Эта конструкция обеспечивает герметизацию пробы при больших перепадах давления, но открытие клапана при перепадах давления, и при переводе пробы на поверхности из пробоотборника, осуществляется с большим трудом, а при малой газонасыщенности, что характерно . для минерализованных пластовых вод, практически невозможно открытие клапана без его разрушения, что является существенным его недостатком. Это объясняется тем, что при нажатии на тарелку клапана, жестко опирающуюся на седло и связанную со штоком, на котором находится уплотнительное кольцо и опорная шайба, пробоотборная камера оказывается надежно загерметизированной вплоть до полного выталкивания всего клапанного устройства из седла внутрь полости. Пробоотборная камера в этот момент заполнена пластовой жидкостью с растворенным в ней газом, при этом давление в ней равно пластовому и, как правило, превышает давление насыщения газа, т. е. жидкость имеет низкий () коэффициент сжимаемости.

Таким образом, на открытие клапана для перевода пробы потребуется давление в несколько раз превышающее пластовое, что приводит к разрушению клапана, невозможности регулирования перевода пробы, увеличению времени на эту операцию и необходимости из тишнего упрочнения корпуса пробоотборника и переводника, все это снижает надежность работы пробоотборника.

Цель изобретения - устранение указанных недостатков и .повышение работы пробоотборника.

Указанная цель достигается тем, что опорная шайба выполнена с кольцевой проточкой на внутренней поверхности под .упорный буртик штока и насажена в коническом седле клапана, а шток тарелки подпружинен относительно корпуса.

На фиг. 1 изображен пробоотборник, с. двумя клапанными устройствами, общий вид; на фиг. 2 - узел I на фиг. 1; на фиг. 3 - клапанное устройство, в закрытом положении.

Пробоотборник содержит корпус 1, управляющий механизм 2 и клапанные устройства 3 (фиг. 1).

Клапанное устройство (фиг. 2 и-3) состоит из конической опорной шайбь 4, свободно надетой на проточку штока 5 и жестко посаженной на коническое седло 6, уплотнительного кольца 7, на которое упруго опирается тарелка 8 клапана, имеющая цилиндрический упорный буртик 11, входящий в кольцевую проточку 12 опорной шайбы 4. В закрытом положении клапанного устройства пружина 13 обеспечивает прижатие тарелки 8, уплотнительного кольца 7 и опорной шайбы 4 к коническому седлу б, в верхней части которого имеется цилиндрическая точка под поясок 9 тарелки. В корпусе 1 имеется пробоотборная камера 14.

Пробоотборник работает следующим образом.

При спуске пробоотборника в скважину клапанные устройства удерживаются управляющим механизмом 2 в открытом положении (фиг. 2), пружины 13 при этом сжаты и жидкость свободно проходит через пробоотборник. На заданной глубине управляющий механизм 2 освобождает шток 5 верхнего клапанного устройства и под действием пружин 13 клапанные, устройства закрываются, при этом шток 5 втягивает тарелку 8, уплотнительное кольцо 7 и опорную шайбу 4 в коническое седло 6. В первый момент (до подъема пробоотборника) под действием пружины 13, а во время подъема прибора и за счет роста перепада давлений (почти постоянное, равное пластовому в пробоотборнике и уменьшающееся до атмосферного - снаружи), уплотнительное кольцо 7 остается постоянно зажатым между тарелкой 8 и опорной шайбой 4, жестко упирающейся в седло 6, чем обеспечивается надежная герметизация пробы даже в условиях ее загрязнения шламом и песком. После подъема пробоотборника на поверхность производится перевод пробы в

контейнер, с целью последуюшего ее исследования, для чего на клапанное устройство наворачивается специальный переводник. При нажатии на шток 5 тарелка 8 клапана отжимается от уплотнительного кольца 7 за счет свободного осевого перемещения относительно опорной шайбы 4, обеспечивая предварительное снятие самоуплотнения клапанного устройства. После перемещения тарелки 8 клапана на величину h (фиг. 3) цилиндрический упорный буртик 11

5 выходит из проточки 12 опорной щайбы 4 и под действием перепада давлений уплотнительное кольцо 7 отрывается от конического седла 6 и происходит разгерметизация клапанного устройства. Таким образом, для разгерметизации клапанного устройства

0 достаточно отжать тарелку 8 клапана на величину h, составляющую около 1 мм, при этом основные упЛотнительные элементы (уплотнительное кольцо 7 и опорная шайба 4) остаются неподвижными.

Величина объема сжатия пробы невелика, например в применяемом у нас пробоотборнике она определяется диаметром d цилиндрического буртика 11 (с1 10мм) и величиной перемещения Ь(Ь 1мм) и составляет около 0,08 см(- - - ---01)

при объеме пробоотборника 800см. Благодаря этому давление открытия клапана превышает давление в камере пробоотборника всего на 6-16 кг/см при давлении в пробоотборнике 50-100 кг/см, при этом

5 уплотнительные элементы находятся в полной сохранности.

Использование пробоотборников данной конструкции позволяет повысить эффективность глубинных гидрогеологических

JJ исследований до 30%, резко сокращается процент некачественных проб, улучщается и повышается скорость перевода проб, затраты времени на исследования сокращаются до 12%, улучшается сохранность уплотнительных элементов.

Формула изобретения

Пробоотборник, включающий корпус с пробоотборной камерой, управляющий

механизм и запорный механизм, клапан которого состоит из конического седла, тарелки со штоком, на котором выполнен упорный буртик, опорной шайбы, размешенной на штоке тарелки, с возможностью перемещения относительно последнего, и уплотнительного кольца, расположенного между тарелкой и опорной шайбой, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы, опорная шайба выполнена с кольpgl

цевой проточкой и насажена в коническом седле клапана, а шток тарелки подпружинен относительно корпуса.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Авторское свидетельство СССР №636383, кл. Е 21 В 49/02, 10.12.74.