Устройство для отбора проб скважинной жидкости в процессе бурения Советский патент 1983 года по МПК E21B49/08 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТБОРА ПРОБ СКВАЖИННОЙ ЖИДКОСТИ В ПРОЦЕССЕ БУРЕНИЯ

1

Изобретение относится к промысловой геофизике и может быть использовано для отбора глубинных проб скважинной жидкости.

Известно устройство для отбора проб скважинной жидкости, включающее корпус, приемную камеру и клапанную систему. Клаг панная система состоит из клапанной головки и штанги клапана, на которую насажена пружина. В состав устройства входит также балластная камера, отделенная от приемной камеры обратным клапаном. Устройство содержит систему пьезопривода, состоящую из форклапана, поршня пьезопривода, камеры пьезопривода и капилляра 1.

Недостатком данного устройства является невозможность отбора проб в процессе бурения.

Известно также устройство для отбора проб скважинной жидкости, содержащее корпус, приемные емкости в виде блока приемных камер пробоотборника и клапанную систему. Корпус содержит верхнюю приемную камеру с пьезоприводом -и клапаном, гидротрансформатор с поршнями, центральную приемную камеру с пьезоприводо м и

клапаном, нижнюю приемную камеру с пьезоприводом и клапаном, нижний гидротрансформатор с поршнями, стопорный механизм 2.

Недостатком данного устройства являет5 ся невозможность осуществления им выборочного отбора глубинных проб промывочной жидкости непосредственно в процессе бурения, так как конструктивно он приспособлен к работе на кабеле и не может быть

10 использован в составе бурильного инструмента.

Наиболее близким к изобретению является устройство для отбора проб скважинной жидкости в процессе бурения, включающее приводную секцию, содержащую корпус

15 с верхним переходником и фиксирующим элементом, расположенный в корпусе полый шпиндель с фиксатором, жестко соединенный с верхней наружной трубой, подпружиненной относительно корпуса, полую штангу с упорными буртами на наружной поверхности под фиксатор и стопорным кольцом и приемную секцию, содержащую нижнюю наружную трубу с переходником под долото или колонковый снаряд, распределительный узел с каналами для пропуска жидк(), )асп()Л()кеннь й между верхней и нижней наружными трубами, промежуточ: нук) гильзу с расположенным внутри нее и c vi;uiHni iM с полой штангОй пробоотборник::л1 В ни.че блока приемных камер с клапанной системой 3. .|)статком известного устройства являегся но1зозможность осуществления им выборочного (т.е. FJ заданный момент времепп) отбора глубипных проб промывочной жидкости непосредственно в процессе бурения, так как отбор пробы происходит сразу же при любом отрыве инструмента от забоя, осуществляемого по различным технологическим причинам, а не специально для отбора проб. Цель изобретения - обеспечение отбора глубинных проб промывочной жидкости в заданный момент времени непосредственно в процессе бурения. Указанная цель достигается тем, что устройство для отбора проб скважинкой жидкости в процессе бурения, включающее приводную секцию, содержащую корпус с верхним переходником и фиксирующим элементом, расположенный в корпусе полый щпиндель с фиксатором, жестко соединенный с верхней наружной трубой, подпружиненной относительно корпуса, полую штангу с упорными буртами на наружной поверхности под фиксатор и стопорным кольцом, и приемную секцию, содержащую нижнюю наружную трубу с переходником под долото или колонковый снаряд, распределительный узел с каналами для пропуска жидкости, расположенный между верхней и нижней наружными трубами, промежуточную гильзу с расположенным внутри нее и связанным с полой щтангой пробоотборником в виде блока приемных камер с клапанной системой, снабжено подпружиненными кулачками, расположенными в верхней части полой щтанги и взаимодействующими с бросовыми щаровыми элементами для установки их в рабочее положение, а фиксирующий элемент выполнен в виде ряда муфт с внутренними упорными буртами под кулачки, причем, распределительный узел выполнен с карманом для размещения бросовых щаровых элементов. На фиг. 1 изображено устройство, общий вид (приводная секция); на фиг. 2 - то же (приемная секция); на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 5 - проекция участка сборки пробоотборника с узлом приемно-запирающего клапана, повернутая на 90° (увеличено). Устройство включает приводную секцию, содержащую переходник 1, фиксирующий элемент, выполненный в виде ряда муфт 2 с внутренними упорными буртами 3, корпус 4, полую щтангу 5, на верхнем конце которой расположены кулачки 6 с пластинчатыми пружинами 7, расположенными на осях 8 кулачков 6, цанговый фиксатор 9 для захвата упорных буртов 10, выполненных на боковой поверхности полой щтанги 5, цанговый фиксатор 9 расположен в щпинделе 11, связанном с корпусом 4 щлицевым соединением 12. Корпус 4 подпружинен пружиной 13 относительно переходника 14, связанного с верхней наружной трубой 15. На полой щтанге 5 закреплено стопорное кольцо 16. Устройство включает также приемную секцию, содержащую нижнюю наружную трубу 17 с переходником 18 под долото или колонковый снаряд 19, распределительный узел 20 с каналами для пропуска жидкости 21, расположенный между верхней 15 и нижней 17 наружными трубами, промежуточную гильзу 22 с расположенным внутри нее и связанным с полой щтангой 5 пробоотборником 23 в виде блока приемных камер 24 с клапанной системой, содержащей приемно-запирающие клапаны 25 и игольчатые вентили 26. Распределительный узел 20 имеет карман 27 для размещения бросовых щаровых элементов (не показаны). В промежуточной гильзе 22 и нижней наружной трубе 17 выполнены отверстия 28 и 29, образующие общий канал, сообщающий полость промежуточной гильзы 22 с затрубным пространством. Устройство работает следующим образом. Производят сборку приводной и приемной секций устройства. При этом в приводную секцию включают такое количество муфт 2, которое соответствует количеству камер 24 пробоотборника 23. Собранное устройство присоединяют к колонне бурильных труб через переходник 1 и опускают в скважину. При спуске устройства на забой скважины промывочная жидкость поступает через каналы долота 19 и переходник 18 в зазор между нижней наружной трубой 17 и промежуточной гильзой 22. Пройдя через систему вертикальных каналов и далее через каналы распределительного узла 20, промывочная жидкость направляется через внутреннюю полость щтанги 5, муфт 2 и переходника 1 в бурильную колонну. При промывке призабойной зоны скважины и в процессе бурения циркуляция промывочной жидкости осуществляется в обратном, относительно заполнения колонны бурильных труб, направлении. При установке инструмента на забой в процессе бурения и при отрыве инструмента от забоя по технологическим причинам не происходит срабатывание устройства, так как щтанга 5 с утопленными в нее кулачками 6 свободно входит в муфту 2 при посадке инструмента на забой и свободно выходит из муфты при отрыве инструмента от за0оя, не вызывая перемещения пробоотборника 23. В процессе бурения момент вращения передается от колонны бурильных труб на переходник I и далее через шлицевое (квадратное) соединение 12 корпуса 4 и шпинделя 11 приводной секции, переходник 14, трубы 15 и 17 и переходник 18 к долоту 19. После проходки намеченного интервала при необходимости взятия глубинной пробы инструмент сажается на забой. При этом за счет передачи веса бурильной колонны на пружину 13, происходит ее сжатие, сопровождающееся телескопическим перемещением корпуса 4 приводной секции относительно щтанги 5. При этом кулачки 6 оказываются напротив кольцевой выточки над упорным буртом 3 нижней муфты 2. В этом положении прекращают циркуляцию промывочной жидкости, и в полость бурильных труб вводят бросовый шаровой элемент (цементный и т.п.). Циркуляцию восстанав,ливают, по дрелометру следят за движением щарового элемента в полости бурильного инструмента. Прохождение щарового элемента в полой щтанге 5 мимо кулачков 6 отмечается повыщением давления на выкиде насоса и всплеском на дрелограмме. При этом щаровой элемент, проходя мимо кулачков 6, раздвигает их, и выступы кулачков 6 оказываются над упорным буртом 3 нижней муфты 2,а сам щаровой элемент, следуя далее в потоке промывочной -жидкости, попадает в карман 27 распределительного узла 20 и остается тем, не мещая циркуляции промывочной жидкости. Для отбора пробы теперь остается только произвести отрыв инструмента от забоя на высоту 0,5-1,0 м без прекращения циркуляции промывочной жидкости. При этом кулачки 6 зацепляются за упорный бурт 3 нижней муфты 2 и происходит перемещение вверх штанги 5 вместе с пробоотборником. Это перемещение происходит до тех пор, пока шпиндель 11 не сядет на торец корпуса 4. При этом цанговыйфиксатор 9 входит в очередную проточку упорного бурта 10 щтанги 5, а впускное отверстие с клапаном 25 пробоотборника 23 встаёт напротив совмещенных отверстий 28 и 29 промежуточной гильзы 22 и нижней наружной трубы 17, через которые камера 24 пробоотборника 23 заполняется промывочной жидкостью из затрубного пространства. После заполнения камеры 24 пробоотборника приемно-запира ющий клапан 25 закрывается за счет разности давления в камере 24- и в полости с противоположного торца клапана. После того, как инструмент снова установлен на забой и вес инструмента снова начинает сжимать пружину 13, муфта 2 начинает перемещаться вниз вдоль удерживаемой фиксатором 9 штанги 5. При этом кулачки 6, скользя по стенке внутренней полости муфты 2, возвращаются в исходное положение, т.е. вдавливаются в полость штанги 5 и опять не мещают осевым перемещениям инструмента. При необходимости отбора очередной пробы инструмент снова устанавливается на забой, сбрасывается шаровой элемент, и операция по отбору пробы повторяется. Применение данного устройства позволяет осуществить выборочный отбор глубинных проб промывочной жидкости непосредственно в процессе бурения, а также добиться за одно долбление увеличения зоны исследования проходимых скважиной пород, и, тем самым, значительно, уменьшить количество проб необходимых для изучения исследуемого геологического разреза, а в итоге уменьщить материальные затраты на изучение данного разреза. Формула изобретения Устройство для отбора проб скважинной жидкости в процессе бурения, включающее приводную секцию, содержащую корпус с верхним переходником и фиксирующим эле.ментом, расположенный в корпусе полый шпиндель с фиксатором, жестко соединенный с верхней наружной трубой, подпружиненной относительно корпуса, полую штангу с упорными бур.тами на наружной поверхности под фиксатор и стопорным кольцом, и приемную секцию, содержащую нижнюю наружную трубу с переходником под долото или колонковый снаряд, распределительный узел с каналами для пропуска жидкости, расположенный между верхней и нижней наружными трубами, промежуточную гильзу с расположенным внутри нее и связанным с полой штангой пробоотборником в виде блока приемных камер с клапанной системой, отличающееся тем, что, с целью обеспечения отбора глубинных проб промывочной жидкости в заданный момент времени непосредственно в процессе бурения, оно снабжено подпружиненными кулачками, расположенными в верхней части полой щтанги и взаимодействующими с бросовыми шаровыми элементами для установки их в рабочее положение, а фиксирующий элемент выполнен в виде ряда муфт с внутренними порными буртами под кулачки, причем распределительный узел выполнен с карманом ля размещения бросовых шаровых элеменИсточники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Васильевский В. М. и Петров А. И. сследования нефтяных пластов и скважин. ., Недра«, 1973, с. 274. 2.Авторское свидетельство СССР 431299, кл. Е 21 В 49/08, 1970. 3.Авторское свидетельство СССР 682638, кл. Е 21 В 47/00, 1974 (прототип).

б

/

0i/.f