Пробоотборный снаряд Советский патент 1981 года по МПК E21B49/08 

( ПРОБООТБОРНЫЙ СНАРЯД

1

Изобретение относится к области бурения, а именно к устройствам для бурения и отбора проб из скважин механическими средствами, а более конкретно - герметизированных жидких и газообразных проб из зоны ниже забоя скважины.

Известен пробоотборный снаряд, включающий полую шнековую колонну и съемный вакуумируемый на поверхности пробоотборник. Он позволяет проводить забуривание в забой скважины и получать представительную пробу флюида из пласта ниже забоя.

Недостатком данного снаряда является то, что он эффективен при бурении скважин глубиной до 50 м шнековым способом, что не отвечает требованиям глубокого шнекового бурения.

Известен также пробоотборный снаряд, включающий колонну бурильных труб и подвижный относительно колон ны труб передовой шнековый наконечник , содержащий пробоотборную камеру

С помещенным в ней поршнем со штоком и впускной канал, перекрытый подпружиненным клапаном 2.

Данный снаряд позволяет отбирать пробы пластового флюида с больших глубин и не позволяет надежно отбирать незагрязненную пробу флюида, так как при извлечении снаряда в первоначальный момент некоторое количество промывочной жидкости проника10ет в пробоотборную камеру.

Цель изобретения - повышение надежности работы снаряда.

Поставленная цель достигается тем, что он снабжен подпружиненным фикса15тором и дополнительным штоком, жестко соединенным с клапаном и имеющим шлиПС на конце, а в поршне выполнены радиальные каналы, в которых установлены с возможностью взаимодейст20вия со шлипсом штока клапана подпружиненные фиксаторы , причем шток поршня жестко соединен с колоЯной-бурильных труб и зафиксирован относительно 3 шнекового наконечника, а шток клапана двусторонне подпружинен относител но последнего. На фиг.1 представлен общий вид снаряда, продольный осевой разрез; на фиг.2 - то же,при отборе пробы , на фиг.З то же, после отбора пробы Пробоотборный снаряд включает полую колонну 1 труб, несущую шнековый наконечник 2, в полости которого может перемещаться поршень 3 со штоко Ц пробоотборника. Поршень со штоком выполнен в виде передового наконечни ка колонны труб, жестко с ней связанного. Нижняя поверхность поршня 3 имеет фигурную,например квадратную выемку 5, в которую входит ответный выступ 6 переходника 7, жестко связанного со шнековым наконечником 2. Такое сопряжение поршня 3 и переходника 7 шнековому наконечнику может быть передано вращением от колонны труб 1. В штоке k выполнена осевая полость 8, сообщенная с полостью ко ЛОННВ1, в которой помещен подпружинен ный пружиной 9 поршень 10, служащий для восприятия давления из полости колонны труб давления промывочной жидкости или же от специально сбрасы ваемого по трубам груза . Шток k может перемещаться в осевом канале верхней втулки 11 шнекового наконечника 2 и имеет радиальные отверстия 12, в которых помещаются шары 13 осевой фиксации штока во втулке. На внутренней поверхности канала втулки выполнена кольцевая канавка 14 под шары 13,а поршень 10 имеет кольце вую расточку 15, в которую западают шары 13 при расфиксации штока 4 со шнековым наконечником 2. Сопряжение штока и втулки 11 снабжено кольцевыми уплотнениями 16. Шток 4 своим коническим резьбовым гнездом 17 соединен с передовым концом колонны труб 1. Нижняя осевая полость 18, выполненная в поршне 3 и части штока Ц, является продолжением осевого ка нала в переходнике 7. В ней помещен шток 19 пробоприемного клапана. 20. Клапан 20 перекрывает седло 21,через отверстие которого в полость шнекового наконечника 2 поступает проба. Шток 19 клапана имеет средний упор в виде втулки 22, перемещающейся вместе со штоком 19 в направляющем осевом канале переходника 7. 8 нижней части осевого канала переходник 7 помещена пружина сжатия 23, прижимающая клапан 20 к седлу 21 относительно переходника. Между упорами выемки 5 в поршне 3 и втулкой 22 помещена пружина сжатия 2k, служащая для преодоления гидростатического давления на клапан 20 при отборе пробы. Шток 13 клапана заканчивается шлипсом 25, с которым взаимодейству- . ет механизм привода пробоприемного клапана, выполненный в виде фиксаторов 26, имеющих форму шаров и помещенных в радиальных каналах 27 поршня 3 подпружиненных пружинами 28 и поджатых с внешних сторон резьбовыми пробками 29. Поршень 3 имеет кольцевое уплотнение 30 , а в переходнике 7 выполнена осевые каналы 31 для поступления отбираемой пробы в образующуюся при подъеме поршня 3 в шнековом наконечнике 2 подпоршневую полость 32. Ьерхняя полость 33 шнекового наконечника обеспечивает требуемое перемещение поршня. В нижней части шнековый наконечник 2 имеет вентиль 3k для отбора пробы на поверхности и несет долото 35. Действие пробоотборного снаряда осуществляется следующим образом. Снаряд на колонне бурильных труб 1 опускают на забой скважины. В исходном положении колонна через поршень 3 сопряжена с переходником 7 и ее вращение может передаваться шнековому наконечнику 2. Поршень 10 в верхней осевой полости 8 штока фиксирует шарами 13 положение штока k во втулке 11 наконечника. Клапан 20 поджат пружиной 23 к седлу 21. Разжимающее усилие пружины 2k достаточно для преодоления ею гидростатического давления на забое скважины. После достижения снарядом забоя его забуривают в забой на высоту шне- кового наконечника 2. Далее всю колонну приподнимают над забоем на 250300 мм. При этом под наконечником 2 образуется полость, а порода на витках шнека служит ее уплотнением . В образованную таким образом полость поступает из пласта пластовая жидкость . Созданием избыточного давления промывочной жидкости в полости колонны труб 1 или же весом специально опускаемого груза перемещают поршень 10 в верхней осевой полости 8 штока 4, сжимая пружину 9 При этом шары 13 утапливаются и западают в кольцевую расточку 15 поршня 10. Шток расфиксирован относительно шнекового наконечника 2. Поднимая колонну труб 1 вверх, перемещают тем самым поршень 3 в шнековом наконечнике. Поршень 3 выходит из квадратного выступа переходника 7, а фиксаторы 26 привода пробоприемного клапана подхватывают шток 19 за шлипс 25. Пробоприемный клапан 20 открывается. Через отверстие седла 21 и каналы 31 переходника 7 в образующуюся подпоршневую полость 32 поступает пластовая жидкостьи заполняет ее, пружина 23 .при этом сжимаетс

При дальнейшем подъеме поршня-3 вверх усилие пружин 28, поджимающих фиксаторы 26 к шлипсу 25, становится меньшим усилия сжатой пружины 23. Шары 26 утапливаются в своих кана- лах 27, шлипс 25 срывается с шаров, клапан 20 под действием пружины 23 садится на седло 21. По мере подъема снаряда в стволе скважины избыточное давление флюида в полости 32 создает дополнительное усилие на клапан 20, чем обеспечивается герметизация. В извлеченном на поверхность снаряде через вентиль З осуществляется отбор пробы.

Предлагаемый пробоотборный снаряд обеспечивает бурение с отбором достоверных герметичных проб флюида как из сухих, так и из обводненных разрезов. Поэтому он найдет широкое применение, особенно при газометрической съемке в ходе геохимических поисков месторождений нефти и газа. Кроме того, предлагаемый снаряд может быть использован для отбора проб из призабойных зон скважин, бурение которых до интер,вала подлежащего исследованию, велось либо с промывкой , либо с продувкой забоя. Пробоотборный снаряд обеспечивает возможность отбора проб из скважин глубиной от 20 до 600 и более метров 8

Формула изобретения

Пробоотборный снаряд, включающий колонну бурильных труб и подвижный относительно колонны труб передовой шнековый наконечник, содержащий пробоотборную камеру, с помещенным в ней поршнем со штоком и впускной канал, перекрытый подпружиненным клапаном, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы, он снабжен подпружиненными фиксаторами и дополнительным штоком, жестко соединенным с клапаном и имеющим шлипс на конце, а в поршне выполнены радкальные каналы, в установлены с возможностью взаимодействия со шлипсом штока клапана подпружиненные фиксаторы, причем шток поршня жестко соединен с колонной бурильных труб и зафиксирован относительно шнекового наконечника, а шток клапана двусторонне подпружинен 0« В зависимости от литологического состава изучаемого разреза. Изготовленный и опробованный в организации снаряд рассчитан для пород до V категории по буримости. Следовательно, если в бурящейся скважине встречаются горизонты до V категории на глубине до 1000 м,. они могут быть опробованы этим пробоотборным снарядом. В пробоприемной камере поднятого на поверхность снаряда сохраняется пластовое давление, а в случае необходимости, его можно заменять. относительно последнего. Источники информации, . принятые во внимание при экспертизе 1; Авторское свидетельство СССР №605953, кл. Е 21 8 W02, 1977. 2. Патент США tf 2557925, кл. , опублик. 1951 (прототип).

И

Фиг.1

14

ФН1.2