Скважинный пробоотборник

 

Изобретение относится к нефтяной пром-ти и предназначено для отбора пробы пластовой жидкости при испытании нефтяных и газовых скважин. Цель - повышение надежности в работе и технологичности изготовления. Пробоотборник содержит полый корпус 1 с входным и сливным отверстиями и пробоотборной камерой (К) 4. В ней размещен пакет подвижных кольцевых разделительных поршней (П) 9-12 с фиксирующими элементами на наружной поверхности.,В корпусе расположены сливная К 5, а над П 9-12 - дифференциальный П 6. В верхней части П 6 закреплен полый шток (ПШ) 7. В нем i О)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1 А1 (19) (!1) (51) 4 Е 21 В 49/08

t, -,; г",в

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

22 н

32

Л

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3940883/22-03 (22) 17.06.85 (46) 23.08.87. Бюл. i!i 31 (71) Западно-Сибирский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт технологии глубокого разведочного бурения (72) А.М.Носырев, В.М. Кокорин, N.Ë.Êàðíàóõoâ, И.А.Кузнецов, Е.П.Солдатов и Г.Г.Бабихин (53) 622. 243. 68 (088, B) (56) Авторское свидетельство СССР !!i 74610), кл. Е 21 В 49/02, 1978.

Авторское свидетельство СССР

Ó 1108199, кл. Е 21 В 49/08, !983.

Авторское свидетельство СССР

i!i 1180495, кл. Е 21 В 49/08, 1985. (54) СКВАЖИННЫЙ ПРОБООТБОРНИК (57) Изобретение относится к нефтяной пром-ти и предназначено для отбора пробы пластовой жидкости прн испытании нефтяных и газовых скважин. г

Цель — повьппение надежности в работе и технологичности изготовления. Пробоотборник содержит полый корпус 1 с входным и сливным отверстиями и пробоотборной камерой (К) 4. В ней размещен пакет подвижных кольцевых разделительных поршней (П) 9-12 с фиксируицими элементами на наружной поверхности..В корпусе расположены спивная К 5, а над П 9-12 — дифференциальный П 6. В верхней части П 6 с Ж закреплен полый шток (ПШ) 7. В нем

13320 установлен обратньгй клапан 8, последовательно сообщающий входное отверстие через радиальное с участками контакта торцовых поверхностей П 9-12 °

В нижней части П 6 жестко закреплен полый хвостовик. Его площадь поперечного сечения больше площади поперечного сечения ПШ 7. В радиальном отверстии хвостовика установлен допол, нительный обратный клапан. При перепаде давления ПШ 7 перемещается.

Скорость перемещения ПШ 7 определяется гидравлическим сопротивлением потоку тормозной жидкости, перетекающей в К 5. При совпадении радиального отверстия с за.эором между перегородкой 2 корпуса ) и П 9 под действием пластовой жидкости П 10-12 будут перемещаться, пока П 9 не зафиксируется относительно корпуса. Жидкость, вытесняемая П 6 иэ К 4, будет перетекаТь в К 5. 4 ил.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и предназначено для отбора пробы пластовой жидкости при испытании нефтяных и газовых скважин испытателями пластов.

Цель изобретения — повышение надежности работы и технологичности изготовления.

На фиг.1 показан скважинный пробоотборник, момент перед спуском в скважину, на фиг.2 — то же, после заполнения пробоотборной камеры в момент извлечения пробы иэ нижней секции; на фиг.3 — узел I на фиг,2", на фиг.4 — узел II на фиг.2.

Скважинный пробоотборник состоит из полого корпуса I, разделенного перегородками 2 и 3 секционной пробоотборной камеры 4, совмещенной с тормозной, сливной камеры 5, диффе-. ренциального поршня 6 с полым штоком 7 и .полым хвостовиком в нижней части обратного клапана 8, установленного в верхней полости штока 7, пакета подвижных разделительных поршней 9-12, неподвижной гильзы 13, расположенной в сливнок камере 5.

Дифференциальный поршень 6 размещен над пакетом подвижных разделительных поршней, объем камеры 4 выше дифференциального поршня 6 заполнен вязкой жидкостью 14, например маслом. На каждом поцвижном поршне имеется фиксирующий элемент 15 (фиг.3), а на внутренней стенке камеры 4 выполнены углубления 16, расположенные равномерно по винтовой линии. Фиксирующий элемент 15 выполнен в виде подпружиненного штифта со скошенным концом и имеет возможность перемещаться под действием пружины в своем гнезде без проворота вокруг своей оси. .> Нижний конец двухстороннего штока

7 соединен с корпусом 1 пробоотборника шлицевым соединением 17, на нижних плоскостях дифференциального и разделительного поршней, кроме ниж10 него, имеются направляющие элементы

18 (фиг.3), а на верхних плоскостях разделительных поршней — соответственно углубления 19.

В хвостовике под .пакетом подвиж15 ных разделительных поршней выполнен радиальный канал 20 (фиг.4), в котором установлен обратный клапан 21, перекрывающий сечение этого канала.

Полый шток входит в неподвижную

20 гильзу 13 и имеет возможность перемещаться внутри нее.

Сливная камера 5, в нижней части которой установлено гидравлическое реле 22 времени, связана с камерой 4 отверстием 23.

При заполнении пластовой жидкостью камера 4 делится подвижными разделительными поршнями на секции30 полости 24-28 (фиг. 2) .

Для вытеснения отобранной пробы иэ камеры 4 последняя снабжена сливными отверстиями со штуцерами 29-33, подключаемыми к приемному сосуду 34.

З Нижняя часть сливной камеры 5 соединяется с камерой 4 через отверстия 35 и 36, сообщенные посредством съемной трубки 37, а верхняя часть сливной камеры 5 имеет отверстие 38, 40 з 1332010 подключаемое к источнику 39 высокого давления.

В компоновке испытательного оборудования скважинный пробоотборник ус5 танавливается над испытателем пластов и опускается в скважину (фиг.1) с заглушенными отверстиями 35 и 36.

Скважинный пробоотборник работает следующим образом. 1О

При запуске скважины в работу (период притока) двухсторонний полый шток 7 под действием перепада давления, действующего на кольцевую поверхность поперечного сечения нижней !5 его части, начинает перемещаться вверх. Скорость перемещения штока рассчитывается заранее и определяется гидравлическим сопротивлением потоку тормозной жидкости, перетекаю- 20 щей через гидравлическое реле 22 времени в сливную камеру 5.. После того, как радиальное отверстие 20 совпад— ет с зазором между нижней перегородкой 2 и нижним разделительным порш- 25 нем 9, пакет поршней под действием давления входящей через отверстие

20 пластовой жидкости перемещается вверх до тех пор, пока нижний разделительный поршень 9 не зафиксируется относительно корпуса фиксирующим элементом 15, вошедшим в.свое углубление 16. При этом жидкость 14, вытесняемая дифференциальным поршнем из камеры 4, перетекает через отверстие 23 и гидравлическое реле 22 времени с заданной скоростью в сливную камеру 5. При дальнейшем перемещении штока отобранная проба изолируется в образовавшейся секции-полости 24 40 между нижней перегородкой 2 и разделительным поршнем 9.

50

По мере дальнейшего перемещения полого штока радиальное отверстие 20 совпадает с зазором (стыком) между разделительными поршнями 9 и 10, в результате чего пакет разделительных поршней (за иключением поршня 9) начинает вновь перемещаться вверх до момента фиксирования второго снизу разделительного поршня 10 относительно корпуса при совпадении фиксирующего элемента 15 с соответствующим углублением 16, а затем после смещения радиального отверстия 20 вверх и перекрытия его поршнем 10 вторая проба оказывается изолированной в секцииполости 25 между поршнями 9 и 10.

Аналогичным образом, по мере перемещения полого штока 7 вверх, заполняются остальные секции-полости 26 и 27 между разделительными поршнями

I0 и 1! и !1 и 12.

При дальнейшем перемещении штока вверх дифференциальный поршень 6 вытесняет жидкость 14, в сливную камеру 5 и образует секцию-полость 28.

Как только радиальное отверстие 20 оказывается в зоне этой полости, пластовая жидкость заполняет ее, а дифференциальный поршень 6 доходит до средней перегородки 3 и упирается в нее, вытесняя полностью жидкость

14 в сливную камеру 5.

Во время отбора проб величина давления пластовой жидкости, протекающей через полый шток дифференциального поршня и омывающей обратный клапан 21 радиального отверстия 20, бывает порядка 10-25 МПа. Давление в зазорах между разделительными поршнями и в сливной камере 5 равно атмосферному.

Когда радиальное отверстие 20 полого штока при его перемещении совпадает с зазорами между разделительными поршнями, перепад давления на обратном клапане 21 составляет 1025 МПа. Но данный обратный клапан рассчитан на открытие при меньшем перепаде давления (до 0,2 МПа). Поэтому часть пластовой жидкости, протекающей в открытый период испытания из пласта в трубы через полый шток 7 и его основной обратный клапан 8, поступает через радиальное отверстие 20 и его обратный клапан

2l в секции.-полости, образуемые pasделительными поршнями при перемещении дифференциального поршня вверх.

После остановки скважины для записк кривой восстановления давления приток жидкости в трубы прекращают, давление в полом штоке снижается, при этом обратный клапан 21 на радиальном отверстии 20 под действием давления жидкости, находящейся в этот момент в секции-полости 28, зак рывается, герметизируя ее с.пластовой жидкостью. Одновременно создается гидравлический упор, удерживающий дифференциальный поршень со штоком от перемещения вниз.

Шлицевое соединение 17 штока 7 с корпусом I препятствует провороту штока при его движении. Наличие фик5

13 сирующих элементов 18 на нижних плоскостях поршня 6, подвижных поршней

10-12 и соответствующих углубдений

19 на верхних плоскостях поршней

9-12 препятствует провороту пакета поршней относительно друг друга и вокруг штока 7 в момент, когда они находятся в зацеплении. Это обеспечивает точное совпадение фиксирующих элементов 15 с углублениями l б,,что гарантирует надежную фиксацию подвижных поршней относительно корпуса.

После подъема пробоотборника на поверхность его отсоединяют от других узлов испытательного оборудования. Извлечение проб из полостей осуществляется следующим образом. Сначала извлекают пробу из нижней секцииполости 24. Для этого к сливному отверстию со штуцером 29 присоединяют приемный сосуд 34, верхнее отверстие

35 со штуцером соединяют с отверстием

36 со штуцером трубкой 37, а к штуцеру отверстия 38 сливной камеры 5 поцключают источник 39 высокого давления.

После открытия штуцеров тормозная жидкость из сливной камеры 5, поступая по трубке 37, давит на верхнюю плоскость дифференциального поршня

6, который вместе с системой разделительных поршней и пробами находится в секциях †полост 28,27,26 и 25, и перемещается вниз, вытесняя пробу из секции-полости 24 в приемный сосуд

34. При этом фиксирующие элементы 15; имеющие скошенные концы, отжимаются внутрь своих гнезд, освобождая разделительные поршни от фиксации.

Когда нижний поршень 9 упирается в нижнюю перегородку 2, на манометре источника 39 высокого давления повышается давление, что свидетельствует о полном извлечении пробы из нижней полости 24.

Для извлечения пробы из секцииIIoJIoctH 25 K cJIHBHoMó отверстию со штуцером 30 подсоединяют другой приемный сосуд и осуществляют вытеснение пробы между разделительными поршнями 9 и 10.

Аналогичным образом производят извлечение пробы из других секцийполостей пробоотборной камеры.

Таким образом, когда последняя проба из секции-полости 28 извлечена., тормозная жидкость из сливной камеры

5 перемещается в камеру 4, а диффе32010

20

5

55 ренциальный поршень 6 вместе с пакетом разделительных поршней занимают исходное положение.

Размещение дифференциального поршня над разделительными поршнями позволяет уменьшить длину предлагаемого пробоотборника по сравнению с известным, так как отпадает необходимость в отдельной тормозной камере и тормозная жидкость находится в пробоотборной камере 4 над дифференциальным поршнем 6. По мере вытеснения тормозной жидкости из пробоотборной камеры 4 в сливную 5 при движении дифференциального поршня с полым штоком освобождающееся пространство заполняется пробами.

Этой же цели способствует наличие обратного клапана 21 на радиальном отверстии 20 полого штока 7. Данный клапан позволяет загерметиэировать последнюю пробу пластовой жидкости при извлечении пробоотборника из скважины несмотря на то, что радиальное отверстие его полого штока находится в последней секции полости.

Формула изобретения

Скважинный пробаотборник, включающий связанный с колонной труб полый корпус с входным и сливным отверстиям» и пробоотборной камерой, размещенный в последней пакет подвижных кольцевых разделительных поршней с фиксирующими элементами на наружной поверхности, размещенные в корпусе сливную камеру и дифференциальный поршень, в верхней части которого закреплен полый шток с установленным в нем основным обратным клапаном, последовательно сообщающим через радиальное отверстие последовательно сообщающее входное отверстие корпуса с участками контакта торцовых поверхностей подвижных разделительных поршней, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы и технологичности изготовления, он снабжен полым хвостовиком, жестко закрепленным к нижней части дифференциального поршня, и снабжен дополнительным обратным клапаном, при этом площадь поперечного сечения хвостовика больше площади поперечного сечения полого штока, радиальное отверстие выполнено в хвостовике под пакетом подвижных разделительных

7 13320) 0 8 поршней, дополнительный обратный кла- ный поршень установлен в пробоотборпан установлен в радиальном от- ной камере над пакетом подвижных разверстки хвостовика, а дифференциаль- делительных поршней.

f2

Фиг.2

Составитель Е.Самойленко

Техред А.Кравчук Корректор Л.Патай

Редактор Н.Тупица

Заказ 3779/29

Тираж 532 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул ° Проектная, 4