Пробоотборник

 

Изобретение относится к области исследования скважин и м,б. использовано при гидрогеологических исследованиях водоносных пластов. Цель изобр етения - повышение достоверности отбираемой пробы. Пробоотборник содержит узел подвески с закрепленным в его нижней части корпусом. Он выполнен в виде отдельных отстоящих друг от друга секций. Внутри каждой секции установлена пробоотборная камера (ПК) 5, а снаружи пакер 3. Возможна установка нескольких ПК 5, (Л СА со сд Gf5 I;D

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (11) (51)4 Е 21 В 49/08! 1

1.1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3987973/22-03 (22) 10. 12, 85 (46) 07,09.87, Бюл. № 33 (71) Челябинский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института водоснабжения, канализации, гидротехнических сооружений и инженерной гидрогеологии (72) Р,М, Тимеркаев и P.Ò. Черньппева (53) 622.243.68(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 973815, кл. Е 21 В 49/08, 1981.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1051251, кл. E 21 В 49/08, 1982. (54) ПРОБООТБОРНИК (57) Изобретение относится к области исследования скважин и м.б. использовано при гидрогеологических исследованиях водоносных пластов. Цель изобретения — повьппение достоверности отбираемой пробы. Пробоотборник содержит узел подвески с закрепленным в его нижней части корпусом. Он выполнен в виде отдельных отстоящих друг от друга секций, Внутри каждой секции установлена пробоотборная камера (ПК) 5, а снаружи пакер 3. Возможна установка нескольких ПК 5.

1335691

Впускное отверстие 6 каждой ПК 5 закрыто затвором 10, закреппенным на размещенном в центральном канале корпуса приводном штоке 2, и сообщено сифонной трубкой 9 с полостью ПК 5 °

Выпускное отверстие 7 ПК 5 сообщено через пневмоклапан 11 с полостью штока 2. Его нижний конец заглушен, а верхний сообщен с пневмосистемой, с которой соединены сообщенные между собой пневмофиксаторы и пакеры 3. Для

Изобретение относится к исследованию скважин и может быть использовано при гидрогеологических исследованиях водоносных пластов, Цель изобретения — повышение до- 5 стоверности отбираемой пробы.

На фиг. 1 изображен пробоотборник, опущенный в скважину, общий вид; на фиг. 2 — конструкция пневмоклапана; на фиг, 3 — устройство одной из сек10 ций пробоотборника.

Корпус пробоотборника представляет ообой ряд отстоящих друг от друга и расположенных одна под другой сек15 ций 1 (фиг.i). Через канал, проходящий по центру секций 1, пропущен полый приводной шток 2, На каждой секции 1 снаружи установлен надувной пакер 3, соединенный воздухоподающей

20 трубкой 4 с источником сжатого газа. (не показана), Внутри каждой секции

1 корпуса установлена пробоотборная камера 5. Возможна установка нескольких пробоотборных камер 5 в каждой секции корпуса, что позволяет отобрать несколько проб из одного слоя жидкости одновременно, т.е. получить одновременно основной и контрольный образец пробы. В верхней части каж30 дой пробоотборной камеры 5 выполнено впускное 6 и выпускное 7 отверстия.

В дне каждой секции 1 корпуса также выполнено отверстие 8, которое герметично соединено сифонной трубкой 9 с впускным отверстием 6 пробоотбор- З5 ной камеры 5, установленной в данной секции 1 корпуса, (в случае установки в секции 1 корпуса нескольких пробоотборных камер 5, каждая из них соединена при помощи отдельного сифо40 ускорения отбора пробы в скважинах с малым водопритоком между секциями установлены эластичные емкости 15, сообщенные с источником сжатого воздуха. При отборе пробы нагнетают и отсасывают воздух через шток 2, освобождая ПК 5 от воздуха. Затем пакеруют пакером 3, рассеивая скважину на слои ° Из каждого слоя отбирают образец в отдельную ПК 5 и закрывают затвором 10, 1 з ° и. ф-лы, 3 ил. на 9 с отверстием 8 в дне секции 1 корпуса), Нижний конец приводного полого штока 2 заглушен, а верхний подключен к пневмосистеме — источнику сжатого газа или вакуумному насосу (не показаны). Отверстие 8 в дне секции 1 корпуса соединено с конической кольцевой канавкой и снабжено кольцевым затвором 10, закрепленным на полом приводном штоке 2. Выпускное отверстие 7 пробоотборной камеры

5 при помощи гибкого шланга сообщено со штоком 2 и снабжено пневмоклапаном 11, выполненным в виде установленного в жестких направляющих 12 поршня 13 (фиг,2), снабженного полым эластичным, например, резиновым фиксатором 14 (пневмофиксатором), который связан с источником сжатого газа, В случае выполнения пробоотборника с дополнительными эластичными полыми емкостями 15 их устанавливают между секциями 1 корпуса и подсоединяют к пневмосистеме. Внутри емкостей

15 установлены гильзы 16, вставленные в литые отверстия этой емкости.

Подключение пневмоклапанов к штоку 2 осуществляется с помощью гибкого вакуумного шланга 17, который не препятствует перемещению штока

2 и не образует перегибов при перемещении данного штока (фиг,3).

Пробоотборник работает следующим образом.

Для определения стратификации загрязняющих ингредиентов по стволу скважины, пробуренной в водоносном пласте и оборудованной обсадной колонкой с заглушкой и фильтром, опускают на заданную глубину пробоотборник.

По полому приводному штоку 2 подают сжатый воздух, который попадает в пневмоклапан 11. Под действием разности сил давления поршень 13 пневмоклапана 11 перемещается, открывая выпускное отверстие 7 пробоотборной камеры 5. После этого откачивают воздух из полого эластичного фиксатора шень 13 в данном положении, фиксируя пневмоклапан 11 в открытом положении.

Затем производят откачку воздуха из полого приводного штока 2, освобождая пробоотборные камеры 5 от заполняющего их воздуха, при этом разряжение в полом приводном штоке 2 поддерживается меньшим, чем разрежение в полом эластичном фиксаторе 14, что позволяет удерживать пневмоклапан 11 в от- 20 крытом положении. Далее в полый эластичный фиксатор 14 и одновременно в пакеры 3 нагнетают воздух, закрывают вакуумированные пробоотборные камеры

5 и расчленяют столб скважинной жид- 2ч

Ь кости на слои. Перед пакеровкой производят выдержку во времени для установления физико-химического равновесия в скважине. После этого опускают приводной шток 2, который, проскальзывая в центральном канале относительно секций 1 корпуса, зажатых неподвижно относительно стенок скважины пакерами, опускает затворы 10 и открывает отверстия 8 в дне секций 1

35 корпуса. Жидкость, заполняющая скважину, за счет разницы давления поступает по сифонам 9 в пробоотборные камеры 5. При этом в каждую данную пробоотборную камеру 5 поступает 4 жидкость из слоя, заключенного между пакером 3, установленным на данной секции 1 корпуса, и пакером 3, установленным на нижележащей секции 1.

Пневмоклапан работает следующим образом.

Давление, оказываемое сжатым воздухом, который подается по полому штоку 2, а затем через малые патрубки, подключенные перпендикулярно к

50 нему (фиг. 3), и гибкие вакуумные шланги 17 передается на поршни 13 с кольцами (последние изображены в виде шести маленьких прямоугольников фиг.2). В связи с этим поршни 13 с

55 кольцами сдвигаются вправо (у правого пневмоклапана), у левого — влево до упора направляющих 12. После этого откачивают воздух через трубки 4

3 1335691

4 из полых эластичных фиксаторов 14, которые, сжимаясь, полностью обтягивают и принимают форму хвостовых частей поршней 13 (фиг,2), фиксируя их

5 в данном положении. Затем производят откачку воздуха из полого приводного штока 2, освобождая камеры 5 от заполняющего их воздуха, при этом разря14, который, сжимаясь, фиксирует пор- 1п жение в полом штоке поддерживается меньшим, чем разряжение в эластичных фиксаторах 14 и трубах 4, что позволяет удержать пневмоклапаны 11 в открытом положении. Далее по трубам 4 в эластичные фиксаторы 14 и одновременно в пакеры 3 нагнетается воздух.

Поршни !3 сдвигаясь в сторону полого штока 2 по направляющим 12, закрывают вакуумированные камеры 5, перекрывая подключенные к выпускным отверстиям 7 перпендикулярные патрубки (фиг,2) пневмоклапанов.

После заполнения пробоотборных камер 5 полый шток 2 поднимают, при этом затворы 10 перекрывают отверстия 8 в дне секций 1 корпуса. Производят распакеровку и поднимают пробоотборник из скважины. В случае выI полнения пробоотборника с дополнительными эластичными полыми емкостями 15 в момент отбора пробы в эти емкости

15 подают от пневмосистемы воздух.

Емкости 15 расширяются и выталкивают скважинную жидкость из межпакерного пространства в пробоотборные камеры 5.

Вариант компановки пробоотборника с дополнительными эластичными емкостями 15 предусматривается для отбора проб из скважин малого диаметра, пройденных в слабоводообильных отложениях, или из отдельных интервалов вскрытого геологического разреза,характеризующихся указанной водообильностью, В этих случаях может возникнуть следующая ситуация.

Объем воды, заключенный между нижней плоскостью пакера 3 и верхней плоскостью затвора 10, не заполняет полностью камеру 5, В связи с этим необходимо ускорить отбор пробы,подняв оставшуюся в изучаемом интервале воду к отверстию 8. А чтобы не вызвать перемешивание жидкости, раздутие емкости 15 следует осуществлять с медленной скоростью и с соблюдением следующего условия: в процессе отбора пробы не должно быть отрыва зеркала

5691

4 иг l

Составитель Е. Самойленко

Техред В„Кадар

Корректор M Шароши

Редактор М. Бланар

Заказ 4027/28 Тираж 532

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-.35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4

5 133 этбираемой воды от отверситий

Я.

В данном случае дополнительные эластичные емкости 15 не способствуют перемешиванию пробы и снижению ее качества, так как процесс отбора пробы непрерывен и в ламинарном режиме.

Ф о р м у л а изобретения

1. Пробоотборник, включающий узел подвески с закрепленным в его нижней части корпусом, в центральном канале которого размещен полый приводной шток и установленные одна под другой кольцевые пробоотборные камеры с впускными отверстиями, пакер, закрепленный с внешней стороны корпуса, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности отбираемой пробы, он снабжен затвором кольцевой формы, сифонной трубкой, пневмоклапаном с эластичным пневмофиксатором и пневмосистемой, причем ,корпус выполнен в виде отдельных отстоящих друг от друга секций, в

5 каждой из которых установлены пробоотборная камера и пакер, впускное отверстие каждой пробоотборной камеры закрыто затвором, закрепленным на приводном штоке, и сообщено сифонной трубкой с полостью пробоотборной камеры, а выпускное отверстие последней сообщено через пневмоклапан с полостью приводного штока, нижний конец которого заглушен, при этом полости пневмофиксаторов и пакеров сообщены между собой и пневмосистемой, с которой сообщен также верхний конец приводного штока.

2. Пробоотборник по п. 1 о т л ич а ю шийся тем, что, с целью ускорения отбора пробы в скважинах с малым водопритоком, он снабжен эластичными емкостями, установленными между секциями корпуса и сообщенными с

25 источником сжатого газа.