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

(54) ПРОБООТБОРНИК ДЛЯ ИСПЫТАТЕЛЯ ПЛАСТОВ

1

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к устройствам для отбора герметизированных проб пластовой жидкости при испытании скважин трубными испытателями пластов.

Известно устройство для испытания пластов, содержащее пробоотборные камеры, размещенные на наружной поверхности штока между запорным и уравнительными клапанами испытателя пластов, причем из конце втулки запорного клапана установлен кулачок для взаимодействия с запорными гильзами пробоотборных камер 1 .

Недостатками этого устройства является то, что размещенные в нем пробоотбориые камеры конструктивно зависимы от испытателя пластов. Количество пробоотборных камер в нем либо ограничено диаметром устройства, либо становится лишним, при испытании скважины только с одним объектом. Кроме того,, совмещение пробоотборных камер в одном узле с испытателем пластов значительно увеличивает габариты и массу устройства, что весьма неудобно при эксплуатации.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является пробоотборник для испытателя пластов содержащий корпус с каналом в его нижней части для сообщения со скважиной, пробоотборную

5 камеру, подпружиненный щток с нижним и верхним клапанами и гидропривод, выполненный в виде сообщающейся со скважиной дополнительной камеры, заполненной жидкостью и с расположенным внутри нее силовым штоком с поршнем, которые

10 в совокупности обеспечивают автономность действия и автоматический режим отбора пробы при работе с испытателем пластов 2. Недостатком указанного пробоотборника является то, что отбор пробы пласто15 вого флюида возможен только из одного интервала скважины.

Цель изобретения - обеспечение последовательной работы соединенных между собой пробоотборников для отбора проб из разных интервалов.

Указанная цель достигается тем, что пробоотборник для испытателя пластов, .содержащий корпус с каналом в его нижней ча.сти Для сообщения со скважиной. пробоотборную камеру, подпружиненный шток с нижним и верхним клапанами и гидропривод, выполненный в виде сообщающейся со скважиной дополнительной камеры, заполненной жидкостью и с расположенным внутри нее силовым штоком с поршнем, снабжен установленной в канале корпуса запорной пробкой с обратным клапаном и с ловильной головкой, закрепленной на верхнем клапане, цангой для захвата ловильной головки, запорной пробкой последующего пробоотборника и вращающейся обоймой с фиксаторами, расположенными на нижнем клапане, выполненном с замкнутыми наклонно-продольными пазами, причем дополнительная камера гидропривода выполнена- подпружиненной с фиксирующим элементом относительно корпуса и имеет в нижней части жестко связанную с ней запорную втулку, расположенную в канале корпуса, а силовой шток гидропривода установлен с возможностью взаимодействия с нижним клапаном. Расположенный в дополнительной камере поршень выполнен полым, с наружной проточкой, взаимодействующей с фиксирующим элементом дополнительной камеры, подпружинен относительно запорной втулки и имеет размещенный внутри него плавающий поршень. На фиг. 1 изображен пробоотборник для испытателя пластов, закрытое положение; на фиг. 2 - развертка поверхности выходной части нижнего клапана при закрытом положении пробоотборника; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 4 - пробоотборник, исходное положение, на фиг. 5 - развертка поверхности выходного части нижнего клапана при исходном положении; на фиг. 6 - разрез Б-Б на фиг. 4; на фиг. 7 - НИЖНЯЯ часть пробоотборника, исходное положение; на фиг. 8 - пробоотборник в момент отбора пробы; на фиг. 9развертка поверхности выходной части нижнего клапана во время отбора пробы; на фиг. 10 - разрез В-В на фиг. 8; на фиг. 11 - компоновка пробоотборников при отборе пробы в первый пробоотборник; на фиг. 12 - компоновка пробоотборников при отборе пробы во второй пробоотборник. Пробоотборник содержит корпус 1 (фиг. 1) в нижнем конце которого в зоне канала а, размещены запорная пробка 2 с обратным клапаном 3 и ловильной головкой 4; гидропривод, который включает в себя подвижную дополнительную камеру 5 с жестко связанной с ней запорной втулкой 6 в нижнем конце; полый поршень 7 с встроенными в него пружиной 8 и плавающим поршнем 9; силовой шток 10 с компенсационным поршнем 11, фиксирующие шарики 12 и возвратную пружину 13. Полость дополнительной камеры заполняется жидкостью, например минеральным маслом. Обратный клапан 3 в запорной пробке 2 и плавающий поршень 9 в полом поршне 7 предназначены для обеспечения их работы при наличии значительных перепадов давления. Выше гидропривода установлена пробоотборная камера 14 проточного типа, верхним концом закрепленная в корпусе 1 и образующая с ним кольцевой зазор б для транзитного потока пластового флюида. Камера имеет верхний и нижний клапаны 15, соединенные между собой штоком 16. Верхний клапан снабжен цангой 17 и поджат пружиной 18. Нижний клапан имеет каналы в для впуска пробы жидкости в камеру и наружные замкнутые наклонно-продольные пазы г (фиг. 2 и 3), против которых установлена вращающаяся обойма 19 с шариками-фиксаторами 20, закрытыми крышкой 21, в которой размещены ручки 22 для возврата обоймы в исходное положение. Вентили 23, установленные в торцах верхнего и нижнего клапанов, служат для извлечения пробы из пробоотборной камеры. Пробоотборник может работать как один для отбора пробы из одного интервала, так и в сборе с ему подобными, соединенными последовательно цепочкой для отбора пробы из разных интервалов. Перед сборкой в цепь каждый пробоотборник необходимо привести в готовность, которая заключается в открытии канала а от запорной втулки 6. Для этого достаточно запорную пробку 2 продвинуть вовнутрь корпуса так, чтобы она встала на место запорной втулки 6 (фиг. 4). При этом подвижная камера 5 перемещается вверх до западания шариковфиксаторов 12 в проточку д корпуса 1, а полый поршень 7, освобожденный от шариков в наружной проточке е под действием пружины 8 продвигается вверх, толкая через шток 10 клапаны 15. При этом компенсационный поршень И занимает верхнее положение за счет неизменного объема полости камеры, заполненной маслом. Движеним вверх нижнего клапана 15 шарикификсаторы 20 перемещаются во вращающейся обойме 19 по наклонным, пазам г из положения как показано на фиг. 2 и 3 в промежуточное положение (фиг. 5 и 6), фиксируя клапаны до их полного открытия. Таким образом, удержание клапанов в промежуточном положении с помощью шариков 12 и 20 предотвращает преждевременный возврат подвижной камеры 5 под действием пружины 18 и 13 до открытия пробоотборной камеры в заданном интервале скважины. В первом пробоотборнике (нижнем в цепи) перед спуском в скважину запорную пробку 2 возвращают в исходное положение, чтобы канал а сообщался с подвижной камерой 5 (фиг. 7 и 11). Для исключения случайного перекрытия канала а заборную пробку 2 закрепляют фиксатором 24. Подготовленные к работе пробоотборники соединяются один с другим и спускаются в скважину (фиг. 11). С возникновением перепада давления (р) внутри труб и в затрубном пространстве (при открытии впускного клапана испытателя пластов) избыточное давление через канала а нижнего пробоотборни ка действует на полый поршень 7 (фиг. 8), который, перемещаясь вверх, через масло, заполняющее камеры 5, передает давление на силовой шток 10. Последний толкает клапаны 15, преодолевая сопротивление пружины 18, для сообщения пробоотборной камеры 14 с полостью корпуса пробоотбррника через каналы в. Одновременно на выходном конце нижнего клапана 15 щарики 20 во вращающейся обойме 19 по наклонным пазам перемещаются в, продольный участок пазов (фиг. 9 и 10), а цанга 17, выдвинутая верхним клапаном,, захватывает ловильную головку 4 запорной пробки 2 второго, вышерасположенного пробоотборника (фиг. 11). После окончания испытания при снятии пакера выравниваются давления внутри и снаружи пробоотборника, что мгновенно приводит к закрытию клапанов 15 пробоотборной камеры под действием пружины 18 с возвратом их в исходное положение (фиг. 1). При этом шток 10 движется вниз передавая через масло в камере 5 движение полому поршню 7 до упора. Шарики 12 выпадают из проточки д и подвижная камера 5 под действием пружины 13 движется вниз, перекрывая своей запорной втулкой 6 канала а. Одновременно верхний клапан 15 через цангу 17 увлекает за собой запорную пробку 2 вышележащего пробоотборника, открывая канал а для обеспечения его работы на следующем интервале (фиг. 12. Таким образом, при испытании следующего интервала скважины будет работать второй пробоотборник, а первый (нижний) и все пробоотборники, расположенные выше второго будут изолированы от наружного давления запорными пробками 2. Работа второго пробоотборника и всех последующих аналогична работе первого (нижнего), Пре уществом предлагаемого пробоотборника перед известным является то, что в компоновке испытательного оборудования может устанавливаться неограниченное количество соединенных в одну цепочку пробоотборников и отбираться проба последовательно против каждого испытываемого пласта отдельно. Отсюда сокращение спусков инструмента для испытания и отбора пробы из каждого объекта в многопластовых залежах, что повышает производительность работы испытательного оборудования. Минимальный годовой экономический эффект от использования комплекта из 2-х предлагаемых пробоотборников в скважинах с двумя объектами составляет 40 тыс. руб. Эффект от 3-х пробоотборников с тремя объектами в скважине 80 тыс. руб. Формула изобретения 1. Пробоотборник для испытателя пластов, содержащий корпус с каналом в его нижней части для сообщения со скважиной, пробоотборную камеру, подпружиненный шток с нижним и верхним клапанами, и гидропривод, выполненный в виде сообщающейся со скважиной дополнительной камеры, заполненной жидкостью, с расположенным внутри нее силовым штоком с поршнем, отличающийся тем, что, с целью обеспечения последовательной работы соединенных между собой пробоотборников для отбора проб из разных интервалов, он снабжен установленной в канале корпуса запорной пробкой с обратным клапаном и с ловильной головкой, закрепленной на верхнем клапане, цангой для захвата ловильной головки, запорной пробкой последующего пробоотборника и вращающейся обоймой с фиксаторами, расположенными на нижнем клапане, выполненном с замкнутыми наклонно-продольными пазами, причем дополнительная камера гидропривода выполнена подпружиненной с фиксирующим элементом относительно корпуса и имеет в нижней части жестко связанную с ней запорную втулку, расположенную в канале корпуса, а силовой шток гидропривода установлен с возможностью взаимодействия с нижним клапаном. 2. Пробоотборник по п. 1, отличающийся тем, что расположенный в дополнительной камере поршень выполнен полым с наружной проточкой, взаимодействующей с фиксирующим элементом дополнительной камеры, подпружинен относительно запорной втулки и имеет размещенный внутри него плавающий поршень. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 670723, кл. Е 21 В 49/08, 1977. 2.Авторское свидетельство СССР № 735757, кл. Е 21 В 49/08, 1974 (прототип).

17

18

$i/eJ

ф1/г.2

/f-x/

фуг.д

Ф1/г.4

Фг/г.

G-S

ф1/г.

фуг. 7

Фиг. 8