Пробоотборник

Изобретение относится к гидрогеологическим исследованиям скважин и предназначено для отбора глубинных проб жидкости в скважинах. Техническим результатом является создание пробоотборника конструктивно простого и надежного в применении и дешевого в изготовлении. Для этого пробоотборник включает герметичную камеру, нижний обратный клапан с седлом, механизм управления. При этом герметичная камера по наружной поверхности снабжена технологической проточкой и отверстиями, расположенными ниже, а обратный клапан выполнен подпружиненным вниз в виде двух цилиндров, соединенных конусным участком, при этом цилиндр большего диаметра расположен сверху и оснащен кольцевой проточкой по наружной поверхности, а цилиндр меньшего диаметра оснащен снизу упором. Причем седло выполнено с возможностью взаимодействия с цилиндром большего диаметра, диаметр седла выполнен меньше внутреннего диаметра герметичной камеры, а по осевой длине меньше осевой длины цилиндра меньшего диаметра обратного клапана. При этом механизм управления выполнен в виде шариков и установленных с возможностью осевого перемещения относительно герметичной камеры цилиндрического упора с цилиндрической выборкой на внутренней поверхности в верхней части и расположенной выше втулкой с пружинными центраторами и пальцем, взаимодействующим с технологической проточкой, при этом шарики установлены в отверстия герметичной камеры с возможностью взаимодействия изнутри с кольцевой проточкой, а снаружи - с цилиндрическим упором. Причем цилиндрический упор в рабочем положении выполнен с возможностью взаимодействия с втулкой, а цилиндрическая выборка - с возможностью расположения напротив отверстий герметичной камеры, технологическая проточка выполнена в виде осевых коротких и длинной выборок, соединенных так, что при осевом перемещении втулки относительно герметичной камеры смещение пальца направлено последовательно в сторону длинной осевой выборки. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к гидрогеологическим исследованиям скважин и предназначено для отбора глубинных проб жидкости в скважинах.

Известен пробоотборник (авторское свидетельство SU №1461899, МПК 7 Е 21 В 49/08, опубл.БИ №8 от 28.02.1989 г.), содержащий корпус с подвеской и приемной камерой с клапанами, механизм привода клапанов с упором, контактирующий со стенками скважины, и штоком с выступом, подпружиненным относительно корпуса и взаимодействующим с клапанами приемной камеры. Пробоотборник снабжен шариковым замком, выполненным в виде подпружиненной относительно корпуса ступенчатой втулки, внутри которой размещен сепаратор с шариками, жестко закрепленный к верхней части корпуса и к подвеске, причем упор выполнен из эластичного материала в виде полого конуса, обращенного вершиной вниз, последняя закреплена на верхней части ступенчатой втулки, при этом полый конус выполнен с возможностью контакта его внешней поверхности со стенками скважины и выворачивания внутренней поверхности наружу, а шток размещен внутри сепаратора и установлен с возможностью фиксирования относительно корпуса в нижнем положении при контакте шариков сепаратора с выступом штока и с внутренней поверхностью малого диаметра ступенчатой втулки.

Недостатками данного устройства являются:

во-первых, сложность конструкции, обусловленная большим количеством узлов и деталей;

во вторых, при больших знакопеременных нагрузках пружинные элементы могут разрушиться, в связи с чем, снижается надежность работы пробоотборника в целом;

в-третьих, сборку возможно осуществить только в специализированной мастерской, что вызывает дополнительные затраты.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является пробоотборник (авторское свидетельство SU №924362, МПК 7 Е 21 В 49/08, опубл. БИ №16 от 30.04.1982 г.), включающий корпус, приемную камеру, подпружиненные верхний и нижний клапаны, герметичную рабочую камеру, при этом пробоотборник снабжен двумя поршнями, жестко связанными штоками с клапанами и установленными в рабочей камере, заполненной газом под атмосферным давлением, а приемная камера заполнена сжатым газом, причем нижний поршень имеет канал для сообщения рабочей камеры с внешней средой при верхнем положении поршня и ограничитель рабочего хода поршня, выполненный в виде втулки, закрепленной срезной чекой на штоке.

Недостатки данного устройства являются:

во-первых, сложность конструкции, обусловленная наличием большого количества узлов и технически сложных деталей;

во-вторых, такой конструктивный элемент, как чека, срезается только под определенным давлением, которое необходимо достичь, в обратном случае пробоотборник не сработает, а это существенно снижает надежность его работы;

в-третьих, многие детали требуют высокой точности изготовления, что ведет к удорожанию конструкции в целом.

Технической задачей изобретения является создание пробоотборника конструктивно простого и надежного в применении, дешевого, за счет уменьшения количества технически сложных деталей.

Техническая задача решается предлагаемым пробоотборником, включающим герметичную камеру, нижний обратный клапан с седлом, механизм управления.

Новым является то, что герметичная камера по наружной поверхности снабжена технологической проточкой и отверстиями, расположенными ниже, а обратный клапан выполнен подпружиненным вниз в виде двух цилиндров, соединенных конусным участком, при этом цилиндр большего диаметра расположен сверху и оснащен кольцевой проточкой по наружной поверхности, а цилиндр меньшего диаметра оснащен снизу упором, причем седло выполнено с возможностью взаимодействия с цилиндром большего диаметра, диаметр седла выполнен меньше внутреннего диаметра герметичной камеры, а по осевой длине меньше осевой длины цилиндра меньшего диаметра обратного клапана, при этом механизм управления выполнен в виде шариков и установленных с возможностью осевого перемещения относительно герметичной камеры цилиндрического упора с цилиндрической выборкой на внутренней поверхности в верхней части и расположенной выше втулкой с пружинными центраторами и пальцем, взаимодействующим с технологической проточкой, при этом шарики установлены в отверстия герметичной камеры с возможностью взаимодействия изнутри с кольцевой проточкой, а снаружи - с цилиндрическим упором, причем цилиндрический упор в рабочем положении выполнен с возможностью взаимодействия с втулкой, а цилиндрическая выборка - с возможностью расположения напротив отверстий герметичной камеры, технологическая проточка выполнена в виде осевых коротких и длинной выборок, соединенных так, что при осевом перемещении втулки относительно герметичной камеры смещение пальца направлено последовательно в сторону длинной осевой выборки.

Новым является также то, что герметичная камера ниже седла оснащена дополнительными каналами.

На фиг.1 изображен предлагаемый пробоотборник в продольном разрезе.

Пробоотборник включает в себя герметичную камеру 1, нижний обратный клапан 2 с седлом 3, механизм управления 4.

Герметичная камера 1 по наружной поверхности снабжена технологической проточкой 5 и расположенными ниже отверстиями 6.

Обратный клапан 2 выполнен подпружиненным вниз посредством пружины 7 в виде двух цилиндров 8 и 9, соединенных конусным участком 10. Цилиндр 8 большего диаметра расположен сверху и оснащен с кольцевой проточкой 11 по наружной поверхности. Цилиндр 9 меньшего диаметра оснащен снизу упором 12.

Седло 3 выполнено с возможностью взаимодействия с цилиндром 8 большего диаметра. Диаметр седла 3 выполнен меньше внутреннего диаметра герметичной камеры 1, а по осевой длине меньше осевой длины цилиндра 9 меньшего диаметра обратного клапана 2. Механизм управления 4 выполнен в виде шариков 13 и установленных с возможностью осевого перемещения относительно герметичной камеры 1 цилиндрического упора 14 с цилиндрической выборкой 15 на внутренней поверхности в верхней части и расположенной выше втулкой 16 с пружинными центраторами 17 и пальцем 18, взаимодействующим с технологической проточкой 5 на наружной поверхности герметичной камеры 1.

Шарики 13 установлены в отверстия 6 герметичной камеры 1 с возможностью взаимодействия изнутри с кольцевой проточкой 11 цилиндра 8 обратного клапана 2, а снаружи - с цилиндрическим упором 14. Цилиндрический упор 14 в рабочем положении выполнен с возможностью взаимодействия со втулкой 16, а цилиндрическая выборка 15 - с возможностью расположения напротив отверстий 6 герметичной камеры 1.

Технологическая проточка 5 выполнена в виде осевых коротких 19 и длинной 20 выборок, соединенных так, что при осевом перемещении втулки 16 относительно герметичной камеры 1 смещение пальца 18 направлено последовательно в сторону осевой длинной выборки 20.

Герметичная камера 1 ниже седла 3 оснащена дополнительными каналами 21.

В транспортном положении цилиндрический упор 14 зафиксирован относительно приемной камеры посредством пружинного стопорного кольца 22 (например, круглого сечения).

Несанкционированные перетоки жидкости исключаются уплотнительным элементом 23.

Пробоотборник работает следующим образом.

Пробоотборник в транспортном положении - палец 18 устанавливают в осевую короткую проточку 19 технологической проточки 5 (см. фигуру 2). Затем соединяют его с канатом 24 (см. фигуру 1) посредством канатной заделки 25 и спускают в скважину (не показано) на глубину отбора пробы. В процессе спуска жидкость, находящаяся в скважине, свободно перетекает снизу вверх через пространство между внутренними стенками скважины (не показано) и пробоотборником.

Достигнув заданного интервала отбора пробы, пробоотборник несколько раз посредством каната 24 с устья (на фиг.1 и 2 не показано) скважины приподнимают примерно на 1 метр и опускают, количество спуско подъемных операций (СПО) соответствует числу осевых коротких проточек 19 плюс 2-3 дополнительных СПО для гарантированного срабатывания механизма управления 4. В результате проделанной операции палец 18, двигаясь по технологической проточке 5, из осевых коротких проточек 19 попадает в последнюю осевую длинную проточку 20. В процессе СПО пробоотборник за исключением деталей 16, 17, 18, находящихся в неподвижном положении благодаря контакту пружинного центратора 17 с внутренней стенкой скважины, совершает возвратно-поступательное перемещение.

Пробоотборник, находясь в осевой длинной проточке 20, двигается вверх относительно пальца 18, и в определенный момент происходит контакт нижнего торца втулки 16 с верхним торцом цилиндрического упора 14. Канат 24 продолжают тянуть вверх, при этом втулка 16, преодолевая сопротивление пружинного стопорного кольца 22 цилиндрического упора 14, сдвигает его вниз до упора в торец 26 герметичной камеры 1.

Цилиндрический упор 14 своей цилиндрической выборкой 15 устанавливается напротив шариков 13, который выходят из контакта с кольцевой выборкой 11 цилиндра 8 обратного клапана 2 и выпадают во внутрь цилиндрической выборки 15 цилиндрического упора 14, тем самым освобождая обратный клапан 2 от фиксации с герметичной камерой 1.

За счет перепада давлении ΔР внутри и снаружи пробоотборника обратный клапан 2, сжимая сопротивление пружины 7, поднимается вверх.

В результате открывается дополнительный канал 21 седла 3, в этот момент находящаяся в скважине жидкость (проба) начинает поступать во внутрь герметичной камеры 1 с заданного интервала отбора проб. Осевое перемещение обратного клапана 2 вверх ограничено упором 12, находящимся на конце цилиндра 9.

Поступление жидкости во внутрь герметичной камеры 1 продолжается до тех пор, пока не выравнится давление внутри и снаружи пробоотборника (из практического опыта достаточно 1-2 минут, причем чем глубже под уровнем жидкости в скважине находится пробоотборник, тем больше перепад давлений ΔР и тем меньше времени требуется для заполнения герметичной камеры 1).

По мере выравнивания давления внутри и снаружи пробоотборника поступление жидкости в герметичную камеру 1 прекращается. Обратный клапан 2 под действием возвратной силы пружины 7 опускается вниз и герметично, посредством уплотнительного элемента 23, садится на седло 3, перекрывая дополнительный канал 21.

После чего пробоотборник полностью извлекают из скважины.

Необходимый объем отбора проб определяется конструктивными размерами пробоотборника.

Предлагаемый пробоотборник обладает простой конструкцией и дешев в изготовлении, кроме того, его сборку можно осуществить в условиях нефтепромысла, что в целом сокращает время на отбор пробы и позволяет снизить материальные и финансовые затраты.

1. Пробоотборник, включающий герметичную камеру, нижний обратный клапан с седлом, механизм управления, отличающийся тем, что герметичная камера по наружной поверхности снабжена технологической проточкой и отверстиями, расположенными ниже, а обратный клапан выполнен подпружиненным вниз в виде двух цилиндров, соединенных конусным участком, при этом цилиндр большего диаметра расположен сверху и оснащен кольцевой проточкой по наружной поверхности, а цилиндр меньшего диаметра оснащен снизу упором, причем седло выполнено с возможностью взаимодействия с цилиндром большего диаметра, диаметр седла выполнен меньшим внутреннего диаметра герметичной камеры, а по осевой длине меньшим осевой длины цилиндра меньшего диаметра обратного клапана, при этом механизм управления выполнен в виде шариков и установленных с возможностью осевого перемещения относительно герметичной камеры цилиндрического упора с цилиндрической выборкой на внутренней поверхности в верхней части и расположенной выше втулкой с пружинными центраторами и пальцем, взаимодействующим с технологической проточкой, при этом шарики установлены в отверстия герметичной камеры с возможностью взаимодействия изнутри с кольцевой проточкой, а снаружи - с цилиндрическим упором, причем цилиндрический упор в рабочем положении выполнен с возможностью взаимодействия с втулкой, а цилиндрическая выборка - с возможностью расположения напротив отверстий герметичной камеры, технологическая проточка выполнена в виде осевых коротких и длинной выборок, соединенных так, что при осевом перемещении втулки относительно герметичной камеры смещение пальца направлено последовательно в сторону длинной осевой выборки.

2. Пробоотборник по п.1, отличающийся тем, что герметичная камера ниже седла оснащена дополнительными каналами.