Скважинный пробоотборник

 

O n И (: Д Н И Е |щУИ981

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) gIoïîëíèòåëüíoå к авт. свид-ву (22) Заявлено 15.06.78 (21) 2630556/22-03 с присоединением заявки Хе (23) Приоритет (51) M. Кл.з

E 21В 49/02

Государственнык комитет (43) Опубликовано 30.07.80. Бюллетень Ке 28 (53) УДК 622.243.68 (088.8) ло делам изобретений и открытий (45) Дата опубликования описания 30.07.80 (72) Авторы изобретения Г. И. Кряжев, Н. А. Николаев и А. П. Климов (71) Заявитель Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт геофизических исследований геологоразведочных скважин (54) СКВАЖИННЪ|й ПРОБООТБОРНИК

Изобретение относится к области промысловых геофизических исследований в скважинах, а более конкретно — к приборам, предназначенным для отбора глубинных проб жидкостей в скважинах, герметизации их и выноса на поверхность с целью изучения их свойств (сжимаемость, вязкость, объемный коэффициент, состав и т. д.).

Известны пробоотборники, классифици- |О руемые по признаку заполнения пробой пробоприемной камеры. Они подразделяются на пробоотборники с проточной камерой и пробоотборники, набирающие пробу в камеру без предварительного протока через 15 нее.

Известные пробоотборники с проточной камерой, а их конструкций насчитывается несколько десятков, такие как ПД-ЗМ, ПД-6, ГП-55, ПРИЗ-1, ППГ и другие, име- 20 ют общую конструктивную особенность, свойственную этому типу пробоотборников — наличие сквозной пробоотборной камеры с двумя клапанами, закрывающими камеру сверху и снизу, и межклапанного 25 замка (1).

Известен также скважинный пробоотборник, содержащий пробоотборную камер, верхний и нижний клапаны герметизации пробы, верхнее и нижнее промывочные окна, гидравлическую систему управления клапанами в виде двух камер, сообщенных между собой через клапан, поршня-мультипликатора и штока, жестко связанного с верхним клапаном (2).

Такие пробоотборннки опускаются на заданную глубину с открытыми клапанами, н поток жидкости проходит через камеру.

Получение представительной н доброкачественной пробы с помощью такого типа пробоотборников во многом зависит от гарантии того, что на заданной глубине происходит полное замещение жидкости, заполняющей пробоотборную камеру.

Однако клапана и, как правило, межклапанный замок или другие вспомогательные конструктивные элементы, находящиеся внутри пробоотборной камеры, затрудняют ее промывку, так как они представляют определенное гидросопротивленне, препятствующее восходящему движению отбираемой среды внутри камеры.

Целью изобретения является повышение качества пробы за счет улучшения промывки пробоотборной камеры.

Указанная цель достигается тем, что нижний клапан выполнен в виде пробки, установленной между верхним промывочным окном н верхним клапаном, выполненным в виде дифференциального поршня с

751981 продольным и радиальным каналами в верхней части, а поршень-мультипликатор выполнен с продольным каналом, через который проходит шток, имеющий на верхней части головку для взаимодействия с поршнем-мультипликатором, причем последний размещен в продольном канале верхнего клапана.

Для удобства проведения работ с пробоотборпиком в нижнем клапане-пробке размещено устройство для извлечения пробы из пробоотборной камеры па анализ.

На фнг. 1 приведена схема пробоотборнпка (положение узлов и элементов пробоотборника, предшествующее отбору пробы из скважины); на фиг. 2 — положение узлов и элементов пробоотборника, соответствующее началу герметизации пробы; на фиг. 3 — то же, после окончания герметизации пробы.

Пробоотборник опускается в скважину на проволоке или каротажном кабеле 1 и содержит головку 2, гидравлическую систему, состоящую из камер 3 и 4, сообщающихся между собой через клапан 5, поршня-мультипликатора 6 и штока 7, проходящего через осевое отверстие 8 поршня 6, верхний клапан-поршень 9 и нижний клапан-пробку 10 герметизации пробы, пробоотборную проточную камеру 11 с верхним

12 и нижним 13 промывочным окнами, фильтр-колпак 14.

Нижний клапан 10 снабжен устройством

15 (например, шариковым клапаном) для извлечения пробы из пробоотборной камеры 11.

Шток 7 нижней своей частью жестко соединен с верхним клапаном-поршнем 9, верхняя же часть штока имеет утолщенную головку 16, взаимодействующую с поршнем 6.

Верхний клапан-поршень 9 выполнен в виде стакана с радиальными отверстиями

17, во внутреннюю полость 18 которого помещен поршень 6 с уплотнительным кольцом 19.

Клапан 10 в верхнем положении удерживается за счет сил трения уплотнительного кольца 20, а для герметизации пробы в нижней части клапана имеется уплотнительное кольцо 21. Для передачи гидростатического давления, на поршни 6 и 9 имеется канал 22.

При спуске пробоотборника в скважину в положении, показанном на фиг. 1, нижний клапан-пробка 10 подвешена под поршнем 9 над верхним промывочным окном 12 камеры 11 и первоначально удерживается за счет сил трения уплотнительного кольца

20, а далее, по мере спуска прибора в скважину, прижимается к поршню 9 с силой, определяемой давлением в скважине P„ » площадью поперечного сечения пробки по уплотняемому диаметру D . При этом внутренняя полость камеры 11 не имеет дополнительных гидр осопротивлений, восходя45

65

25 зо

40 щий поток жидкости свободно проходит чеpL3 отверстия фильтра-колпака 14, нижнее промывочное окно 13, впутреншою полость пробоотборной камеры 11 и верхнее промывочное окно 12, чем обеспечивается хорошая промывка камеры 11.

При достижении заданного интервала отбора пробы верхний клапан-поршень 9 выталкивает нижний клапан-пробку 10, которая под действием силы собственного веса опускается в посадочное гнездо нижнего промывочного окна 13 и герметизирует его своим уплотнительным кольцом 20.

Управление работой клапанов 9, 10 производится переключением клапана 5 путем подачи сигнала по кабелю 1 с наземной панели управления (при дистанционном управлении) или автоматически с помощью различного типа рсле (при автономном управлении), а их надежная работа при спуске пробоотборника в скважину и извлечении его из нее обеспечивается взаимодействием верхнего клапана 9 с элементами гидравлической системы li соответствующим Нх конструктивным исполнением, Первоначально камера 3 гидравлической системы заполнена маслом частично, камера 4— полностью, клапан 5 закрыт (см. фиг. 1).

Давление в камере 3 близко к атмосферному, давление в камере (Р„) определяется давлением среды в скважине Р,, проникающей через отверстия в корпусе пробоотборника, и соотношением эффективных площадей поршня 6, действующих на них с одной стороны давления Р„в камере 4, а с другой — давления скважинной среды Р,.

Состояние клапана-поршня 9 определяется соотношением сил, действующих на него сверху и снизу:

Р .D {-Р (D — )У)(Р.О где Е4 — диаметр штока 7;

D>, D — уплотняемые диаметры верхней части клапана-поршня 9; что приводит к устойчивому удержанию его в верхнем положении.

При открытии клапана 5 (см. фиг. 2) в заданном интервале отбора пробы масло из камеры 4 под действием перепада давлений вытесняется в камеру 3. Поршень 6, перемещаясь вверх до упора в головку штока 7, выводит уплотнительное кольцо 21 из внутренней полости поршня 9, чем обеспечивается разгерметизация полости 18. При этом эффективное значение площади верхней части поршня 9, на которую действует давление в скважине Р„увеличивается, что приводит к перемещению его вниз.

Условием перемещения поршня 9 вниз в данном положении является выполнение неравенства: )2) Д2 + /72

Перемещаясь далее вниз, клапан-поршень 9 сжимает столб жидкости отобран75)98I ной пробы, находящейся в камере между клапанами 9 и 10, одновременно при этом увлекая за собой поршень 6 до упора через посредство взаимодействия его со штоком 7.

Сжатие пробы, находящейся между клапанами 9 и 10, приводит к перемещению клапана-пробки 10 в посадочном мест". окна 13, что обеспечивает необходимую герметизацию отобранной пробы. В то же время перемещение поршня 6 вниз пр1водит к отсасыванию из камеры 3 в камеру 4.

После закрытия клапана 5 по окончании процесса герметизации пробы (см. фиг. 3) по сигналу с панели управления !!ли автоматичсски масло, полностью заполпигшее камеру 4, образует гидравлический затвор, который препятствует взаимному перемещению поршня 6 и штока 7 при подъеме пр0боотборника из скважины на noBcpxnocTb.

Таким образом, конструктивное использование нижнего клапана пробоотбор .ой камеры в виде пробки, свободно подвешенной над верхним промывочным окноil пробоотборной камеры под всрхним клапаном, позволяет улучшить промывку пробоотборной камеры, что гарантирует отбор представительной качественной пробы в заданном интервале ее отбора и приводит к снижению количества спуско-подъемных операций пробоотборника в скважину, что даст значительный экономический эффект.

Формула изобретения

1. Скважинный пробоотборник, содержащий пробоотборную камеру, верхний и

«!ижний клапаны герметизации пробы, верхнее и ниж«!ее промывочные окна, гидравлическую систему управления клапанами в виде двух камер, сообщенных между собой через клапан, поршня-мультипликатора и штока, жестко связанного с верхним клапаном, отличающийся тем, что, с целью повышеги1я ка1сства отбираемой пробы за счет улучшеш;я промывки пробоотборпой

10 камеры, и1!ж ий клапан гыполнен в виде пробки, установле!!ной между верхним промывочным окпом и вср гим клапаном, выполненнь и в виде дифференциального поршня с продольным и радикальными ка15 папами в верхней части, а поршень-мультипликатОр вь ПО.Illeí с продольным каналом, через которь:й проходи!т шток, имеющий на

Верхней асти го.lовlсу д,!я взаимодействия с поршнем-мульти !лика-.ором, причем по20 следш и размещен B I .ponon!ünoì канале верхнего клапана, 2. Пробоотбор,;и. по п. 1, отличаюшийся тем, что в ниж::с.,; клапане размещено устройство для извлечщшя пробы из

25 проооотборной камеры.

Источники информации, прпнятыс во вин!мание при экспертизе

30 1. Мамуна В. Н. и др. Глубинные пробоотборники, их применение. М., Гостоптехиздат, 1961, с. 37 — 69.

2. Мамуна В. Н.:: др. Глубинные пробо35 отборникп и их приме«!епис. М., Гостотехиздат, 1961, с. 58 — 60 (прототип) .

751981

17 фила 1

4иа z

Составитель В. Никулин

Техред В. Серякова

Корректор Н. Федорова

Редактор Д. Павлова

Заказ 1458116 Изд. ¹ 386 Тираж 626 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2