Пробоотборник для испытателя пластов Советский патент 1982 года по МПК E21B49/08 

(5) ПРОБООТБОРНИК ДЛЯ ИСПЫТАТЕЛЯ ПЛАСТОВ

1

Изобретение относится к области Испытания скважин на нефть, газ или воду с помощью испытателей пластов и предназначено для отбора герметизированной пробы пластового флюида.

Известен пробоотборник к испытателю пластов, содержащий раздвижной корпус, приемную емкость с размещенными в ней впускным и проточным клапанами, поршнем гидропривода и сепарационной камерой с тросиковым затвором, у которого штоки впускного и проточного клапанов жестко связаны между собой, а к поршню гидпропривода присоединен тросиковый затвор .

Однако этот пробоотборник не обеспечивает отбора качественной пробы, так как ее отсечение осуществляется только после того, как давление в подпакерной зоне станет равным гидростатическому в затрубном пространстве скважины. Кроме того, в пробоотборнике отсутствует съемный контейнер, поэтому требуются дополнительные приспособления и устройства для перевода пробы в специальные контейнеры, что сопряжено с неудобствами его обслуживания.

Известен также пробоотборник для испытателя пластов, включающий корпус, приводной ди(|)ференциальный шток, образующий с корпусом камеру, сообщающуюся с затрубным пространством скважины, переводники и, размещенный в корпусе, контейнер с верхним и нижним запорными элементами - клапанами золотникового типа 2Т.

Недостаток пробоотборника обусловлен наличием запорных устройств золотникового типа, вследствие чего отбирается из пласта проба жидкости или газа поступает в пробоотборник через лабиринтный проход различного поперечного сечения. Это приводит к тому, что часть ранее поступившей промывочной жидкости остается в контейнере (камере) пробоотборника и перемешивается с пробой пластового 39 флюида, что отрицательно сказываетс на достоверности выдаваемого заключения. Запорные клапаны золотникового типа в пробоотборниках, как показывает опыт эксплуатации, при интенсивных притоках пластового флюида с выносимыми из пласта образивными частицами, подвержены размыву, что снижает надежность их работы. Цель изобретения - повышение качества отбираемой пробы и повышение надежности работы пробоотборника. Указанная цель достигается reMj .что пробоотборник снабжен планкой с прорезями, установленной с возможностью взаимодействия через подпру жиненный фикс&тор с приводным диффе ренциальным штоком, а запорные элементы выполнены в виде поворотных кранов с эксцентрично расположенным выступами, входящими в прорези план ки, причем дифференциальный шток образует с корпусом атмосферную камеру, площадь поперечного сечения которой меньше площади поперечного сечения камеры, сообщающеся с затрубным пространством, а диаметр што ка в атмосферной камере больше, чем диаметр штока ниже этой камеры, но меньше, чем диаметр штока в камере , сообщающейся с затрубным прос ранством. Указанные отличительные признаки позволили создать прямоточный осевой канал через всю полость пробоотборника с контейнером. На фиг. 1 изображен пробоотборник, общий вид; в разрезе при спуске в скважине;d - верхняя часть, нижняя часть; на фиг. 2 - то же, в отбора пробы; на фиг. 3 то же, в период отбора про€ы с разрезаннь1м корпусом над запорными устройствами контейнера: О - верхняя часть, нижняя часть; на фиг. k - сечение А-А на фиг. 3. Пробоотборник состоит из кЬрпуса включающего кожух 1 и переводник 2, дифференциального приводного штока 3, образующего со стенками переводника 2 камеру б, сообщающуюся с затрубным пространством, и атмосферную камеру . С верхней частью переводника 2 жестко соединена втулка k с прорезь Р. Внутри втулки 4 находится втулка 5, жестко связанная с приводным дифференциальным штоком 3. Втулка 5 установлена с возможностью жесткого взаимодействия с планкой 6 через подпружиненный фиксатор 7. Нижняя часть планки б и фиксатор 7 находятся в прорези 2 втулки Ц при всех периодах работы пр я-О тборника. Верхняя часть приводного д.;15фференциального штока 3 образует с втулкой канал гидравлического сопротивления (7 , выполняющий функцию реле задержки перемещения штока 3. В кожухе 1 размещен контейнер, состоящий из переводника 8, корпуса 9 и переводника 10, В контейнере размещены запорные элементы, выполненные в виде поворотных кранов 11 и 12 со стопорными пружинными кольцами 13, 1i и резиновыми уплотнения|ми 15 и 1б. На кранах 11, 12 выполнены эксцентрично расположенные выступы е, Jc, расположенные под углом 5 относительно оси проходного канала крана, входящие в прорези планки 6 {фиг. 3) . В верхней части контейнера размещен обратный клапан, состоящий из шара 17 и гильзы 18, которь й предотвращает проникновение затрубного давления в контейнер 9 в момент отсечения пробы. В нижней части контейнера 9 размещена вспомогательная гильза 19. Резьба, в которую она вворачивается, используется для подсоединения приспособления, служащего для вытеснения пробы. Внутри контейнера 9 находится поршень 20, служащий для вытеснения пробы. Осевой канал этого поршня при вытеснении пробы перекрывается сгГециальным приспособлением. Контейнер Э в корпусе пробоотборника расположен неподвижно. Осевому перемещению контейнера препятствует соприкосновение торцов кожуха 1, втулки с торцами переводников 8 и 10 контейнера соответственно. Пробоотборник работает следующим образом. Радиальному перемещению контейнера препятствует наличие выступов на переводниках 8 и 10, сопрекасающихся с кожухом 1 пробоотборника (фиг.4). Извлечение контейнера 9 из корпуса пробоотборника осуществляется свободно при отсоединенном переводнике 2. Яри спуске инструмента в скважине детали пробоотборника расположены в положении, показанном на фиг. 1. Заполнение контейнера жидкостью осуществляется при спуске через открыты кран 12. Переток промывочной жидкости чере пробоотборник при спуске осуществляется снаружи и внутри контейнера, через осевые каналы приводного диффе ренциального штока 3, втулки 5, полость контейнера, радиальный канал, заключенный между контейнером 9 и кожухом 1, и осевой канал кожуха 1 пробоотборника. После открытия впускного клапана испытателя пластов и закрытия его уравнительного клапана, давление во всех узлах, расположенных ниже испытателя пластов, в том числе в пробоотборнике, упадет до гидростатического в трубах. Под действием перепада давления (камера О) приводной дифференциальный шток 3 начнет перемещаться вверх, преодолевая усилие, направленное вниз, действующее от гидростатического давления в трубах на дифференциальную площадь штока, образующего с корпусом пробоотборника атмосферную камеру (камера -в) .

По истечении некоторого времени, величина которого обусловлена наличием канала гидравлического сопротивления д, приводной дифференциальный шток 3 с втулкой 5 и подпружиненным фиксатором 7 переместится в крайнее верхнее положение. Фиксатор 7 войдет в прорезь планки 6. Втулка 5 уплотнится в гильзе 19 контейнера и направит весь поток пластового флюида через его полость Детали пробоотборника установятся в положении отбора пробы (фиг. 2).

После открытия уравнительного клапана испытателя (конец испытания) давление в пробоотборнике резко возрастает до гидростатического в затрубном пространстве скважины и становится равным давлению в камере 5 В результате этого приводной дифференциальный шток 3 под действием гидростатического давления в затрубном пространстве скважины на дифференциальную площад штока 3, образующего с корпусом пробоотборника атмосферную камерУ переместится в крайнее нижнее положение вместе с втулкой 5, фиксатором 7, планкой 6. При этом планка 6 действуя на выступы Q , Ж кранов 11, 12 повернет их в закрытое полосвободно выходит из корпуса при отвернутом переводнике 2. В кожух 1 вставляют другой контейнер, наворачивают переводник 2. После этого

пробоотборник считается подготовленным к последующей работе.

Применение пробоотборников контейнерного типа с прямоточной осевой пробоотборной камерой позволит

повысить качество отбираемых проб за счет полного вытеснения промывочной жидкости в контейнере пластовым флгодом, а также надежность его работы за счет исключения размов запорных

устройств контейнера и потери герметичной пробы.

Кроме этого, применение таких пробоотборников, облегчит условия эксплуатации, так как отпадает необходимость переводить пробу в специальный контейнер для транспортировки и иметь для этого специальные устройства и приспособления.

Технико-экономический эффект от

внедрения пробоотборника будет получен за счет наличия в нем прямоточного осевого канала относительно большого диаметра, обеспечивающего работу с буровыми растворами, утяжелейными баритом и гематитом.

Средний экономический эффект от испытания в процессе бурения объекта составляет 10 тыс. руб. Удельный вес пробоотборника в комплекте испытательного оборудования составляет 20%.

Годовой экономический эффект от применения пробоотборника при шижение. После закрытия кранов 11, 12 втулка 5 выйдет из гильзы 19, в результате чего образуется канал для перетока промывочной кидкости снаружи закрытого контейнера. Наличие канала гидравлического сопротивления д обеспечивает необходимое время задержки перемещения приводного дифференциального штока 3 и поворота связанных с ним (через втулку 5, фиксатор 7, планку 6) кранов контейнера. Это необходимо в случае неконтролируемого кратковременного открытия впускного клапана испыт-ателя пластов при подъеме оборудования из скважины после проведения испытания. После извлечения контейнера 9 из корпуса пробоотборника его направляют в лабораторию. Контейнер составит около роком его внедрении 500 тыс. руб. Формула изобретения Пробоотборник для испытателя пластов, включающий корпус, приводной дифференциальный шток, образующий с корпусом камеру, сообщающуюся с затрубным пространством скважины, переводники и, размещенный в корпус контейнер с верхним и нижним запорными элементами,отличающий с я тем, что, с целью повыше ния качества отбираемой пробы и повышения надежности в работе, он сна жен планкой с прорезями, установлен ной с возможностью взаимодействия через подпружиненный фиксатор с при водным дифференциальным штоком, а 98 запорные элементы выполнены в виде поворотных кранов {с эксцентрично расположенными выступами, входящими в прорези планки, причем дифференциальный шток образует с корпусом ат(мосферную камеру, площадь поперечного сечения которой меньше площади поперечного сечения камеры, сообщающейся с затрубным пространством, а диаметр штока в атмосферной камере больше, чем диаметр штока ниже этой камеры, но меньше, чем диаметр штока в камере, сообщающейся с затрубным пространством. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № , кл. Е 21 В , 1971-. 2.Авторское свидетельство СССР № 697707, кл. Е 21 В W02, 1977 (прототип).

Фиг.1