Забойный пробоотборник

 

Союз Советския

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТИЛЬСТВУ »96401 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (51)М К, 3 (22) Заявлено 07 ° 03.79 (21) 2736138/22-03

E 21 В 49/02 с присоединением заявки И9 (23) ПРиОРИтЕтГосударственный комнтет

СССР по делам нзобретеннй н открытнй

Опубликовано 15.0181. Б оллетень Йо 2

Дата опубликования описания 17 ° 01. 81 (53) УДК 622.243. .68(088.8) (72) Автор игобретеиия

Г. И. Антонов

Туркменский научно-исследовательский геологоразведочный институт управления геологии Совета Министров Туркменской CCP (71) Заявитель (54) ЗАБОЙНЫЙ ПРОБООТБОРНИК

Изобретение относится к глубокому бурению, конкретно — к буровому инструменту, предназначенному для отбора проб жидкости газа из пластов, область его применения — скважины, про- ходите вращательным бурением с промывкой.

Известен шнековый буровой снаряд для отбора проб пластовой жидкости и газа, включающий полую шнековую колонну, выдвижной буровой наконечник и взаимодействукщий с ним съемный пробоотборник с клапаном. Отбор проб известным снарядом осуществляется следующим образом. После проходки 1$ скважины шнековой колонной до заданной глубины приподнимают снаряд над забоем на 150-200 мм. Между забоем скважины и снарядом образуется полость, изолированная от скважины по- 20 родой, находящейся на витках шнеков.;

В полость под снарядом поступают из пласта пластовая жидкость и газ. В шнековую колонну опускают пробоотборник, который соединяется с буро-вым наконечником и выдвигается вместе с последним в созданную подъемом снаряда полость. При этом буровой наконечник, воздействуя на шток клапана пробоприемной камеры, сообщает 30 ее с призабойной зоной. После наполнения пробоприемной камеры пробой, пробоотборник извлекают через .колонну на поверхность, а буровой наконечник поднимается в исходное положение и разобщает полости забоя и колонны (1) .

Недостатком пробоотборника этого снаряда является то, что он может быть применен только при бурении скважин шнековой колонной, а этот вид бурения более энергоемок, чем бурение с применением промывочного агента. Это ограничивает глубину бурения скважин, а следовательно, и воэможности отбора проб оказываются ограниченными.

Известен также пробоотборник, включающий корпус с эластичным элементом, радиально-осевой насос, гидроциклон, шламосборную камеру с подпружиненным клапаном и буровой наконечник. Пробоотборник на трубах опускают на забой скважины, пробуренной с применением прбьывочного агента. При установке на забой эластичный элемент запакерует затрубное пространство. При этом открывается клапан, который сообщает полость забоя скважины с камерой. Так как ка196401 мера заполнена воздухом под атмосферным давлением, то промывочный агент из полостей пробоотборника и забоя скважины засасывается в камеру

1 полость пробоотборника заполняется пластовой жидкостью под пластовым давлением. В дальнейшем камера со5 общается с трубой гидроциклона н превращается в камеру для сбора шлама.

Буровому наконечнику сообщают вращение, и он внедряется в пласт. При этом для выноса шлама используется т ластовая жидкость с принудительной

Циркуляцией при помощи радиально-осевого насоса. Пластовая жидкость освобождается от шлама B гидроциклоне, . откуда шлам попадает в упомянутую ка- 15 меру (2)

Недостатком этого пробоотборника является то, что он может быть применен для отбора проб только из пластов, содержащих жидкость. При отборе проб И из несодержащих жидкость пластов неизбежен контакт пробы с непластовой жидкостью, в результате чего проба не сохранит своих естественных свойств.

Кроме того, наличие радиально-осевого р насоса и гидроциклона усложняет конструкцию пробоотборника.

Цель изобретения — сохранение.естественного газосодержания проб при их отборе из ненасыщенных жидкостью плас-ЗО тов.

Поставленная цель достигается тем, что клапан шламосборной камеры выпол, нен в виде подпружиненного, перемещающегося в корпусе стакана и сопряженной с ним гильзы, укрепленной на нижнем конце корпуса и образующей с ним шламосборную камеру, а буровой наконечник выполнен в виде полого шнека и помещен в полости стакана и гильзы, причем стакан имеет воздухосборную 46 камеру, с обратным клапаном, выполненную в его днище и сообщенную с его полостью, На фиг. 1 приведено устройство в исходном положении, общий вид, раз- у рез; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг.1; на фиг. 3 — устройство в рабочем положении при отборе гробы, разрез на фиг. 4 — схема оборудования устья скважины при отборе пробы. 50

Забойный пробоотборник включает крлонку 1 труб, корпус 2, корпус 3 п обоприемного устройства, штангу 4, уровой наконеччик 5 и клапан, состой иэ стакана б и гильзы 7.

В полости корпуса пробоприемного устройства 3 размещается пробоприемная камера 8 с поршнем 9 и штоком 10.

К верхней части пробоприемной камеры

8 прикреплена подвижная камера 11, снабженная элементами 12, фиксирую- фО шими ее положение в корпусе 3. Камера

11 соединена с верхней частью корпуса

3 пружиной 13 растяжения, а ее полость сообщается с полостью колонны труб. В камере 11 помещен поршень 14 соединенный штоком 10 с поршнем 9.

В поршень 14 встроены пневматическая камера 15 и клапан 16, сообщающий полость камеры 11 с полостью пневматической камеры 15. Камера 15 сообщается с подпоршневой полостью камеры 11.

В отверстии верхнего торца подвижной камеры 11 установлена подпружиненная ступенчатая втулка 17, взаимодействующая с фиксирующими элементами 12. В полости корпуса 3 соосно клапану 16 размещается также упор 18.

На внутренней поверхности корпуса 3 имеется кольцевая канавка 19 под . фиксирующие элементы 12.

Корпус 3 своей верхней частью сое- . динен с колонной 1 труб трубой 20, которая имеет внешний упор 21 и гайку 22, соединенную с трубой 20 резьбой. Между упором 21 и упорным подшипником 23 на крышке 24 корпуса 2 помещена пружина 25 сжатия. Крышка

24 имеет центральное отверстие с пазами 26, посредством которых она сопрягается со шлицевымн выступами 27 гайки 22(cM.фиг.2) . Труба 20 сопрягается с крышкой 24 с возможностью возобновления перемещения в осевом направлении. Своей нижней частью корпус 3 пробоприемного устройства соединен со штангой 4, которая своим нижним концом соединена с буровым наконечником 5 и имеет над последним утолщенную часть 28. В полости штанги 4 размещен полый шток 29, который своим верхним концом соединен через обратный клапан 30 с полостью камеры 8.

В нижней части корпус 2 снабжен пакером 31. Полость. корпуса 2 перегородкой 32 разделена на две несооб-. щающиеся камеры (верхнюю 33 и нижнюю 34). В верхней камере 33 размещено пробоприемное устройство, в нижней камере 34 — клапан, состоящий из стакана б и гильзы 7. Стакан б соединен с перегородкой 32 пружиной 35 растяжения и зафиксирован в корпусе 2 фиксирующими элементами 36, воспринимающими воздействие утолщенной части 28 штанги 4 и входящими в кольцевую канавку 37 на внутренней поверхности корпуса 2. В верхней части стакана б встроена воздухосборная камера 38 и подпружиненный клапан 39, сообщающий полость стакана 6 с камерой 38. Стакан 6 сопряжен подвижно как со штангой 4, так. и с корпусом 2.

Гильза 7 укреплена в нижней части корпуса 2 соосйо последнему и образует с ним кольцевую шламосборную камеру 40.

Буровой наконечник 5 выполнен в виде полого шнека и установлен с возможностью перемещения в полостях стакана б и гильзы 7. В полости бурового наконечника 5 укреплено гнездо

41, сопряженное с нижним концом штока

29 и перекрывающее радиальные отвер796401 стия 22 на штоке. Нижний конец штока

29 заглушен. Ниже гнезда 41 в полости наконечника 5 расположен пбдпружиненный золотник 43, перекрывающий радиальные отверстия 44 бурового наконечника.

Устье колонны 1 бурильных труб (см.фиг.4) оборудовано штангой 45, передающей вращение бурильным трубам от ротора. 46 бурового стакана, вертлюгом 47, шлангом 48,манометром 49, fg регулировочным вентилем 50 и запорным вентилем 51,. перекрывающим подачу сжатого воздуха от источника.

Перед спуском в скважину пробоотборника поршни 9 и 14 перемещены в нижние положения в камерах 8 и 11.

Камеры 8 и 11 усилием пружины 13 удерживаются в корпусе 3 в верхнем положении. Гайка 22 навернута на резьбу трубы 20 и фиксирует корпус 3 в этом положении. Стакан б укреплен в камере 34 корпуса 2 фиксирующими элементами 36. Буровой наконечник 5 располагается в полостях стакана б и гильзы 7. Радиальные отверстия 42 штока 4 перекрыты гнездом 41, а от-. 25 верстия 44 — золотником 43.

На бурильных трубах пробоотборник спускают в скважину, заполненную буровым раствором, и ставят на забой.

На устье скважины колонна 1 труб coe- gg диняется с буровой штангой 45. Усилие от веса колонны 1 передается корпусу 2 через гайку 22, таким образом, забой разобщается от остальной части скважины. Перед спуском в скважину полости гильзы 7 стакана 6 и воздухо.— сборной камеры 38 выполнены воздухом под атмосферным давлением. Ilo мере спуска пробоотборника в скважину увеличивается гидростатическое давление жидкости, которая заполняет полости гильзы и стакана, сжимая воздух находящийся в них. Воздух вытеснится через клапан 39 в камеру 38.

Буровой штанге 45 сообщается вращение. Своей резьбой труба 20 вывинчивается из гайки 22(гайка удерживается от проворачивания корпусом 2, прижатым к забою скважины пакером

31). Буровой наконечник 5 опускается на забой. При этом усилие от веса ко- $g лонны 1 бурильных труб передается корпусу 2 пружиной 25. Перемещаются вниз относительно корпуса 2 труба 20, корпус 3 и штанга 4. Как только утолщенная часть 28 штанги 4 опустится ниже фиксирующих элементом 36, последние перемещаются в направлении к оси снаряда, и стакан б усилием пружины

35 и давления жидкости в его полости перемещается вверх относительно корпуса 2. Полость забоя скважины соеди- 40 няется с камерой 34 корпуса 2. Так как в камере 34 давление воздуха рав- . но атмосферному, то при сообщении полостей в ней устанавливается пластовое давление. При этом клапан 39 эак- 65 рывается и в камере 38 остается сжатый воздух.

Буровой наконечник 5 при вращении колонны 1 труб внедряется в пласт. При этом гЛинистый раствор, находящийся в полостях гильзы 7 и стакана 6, сме шивается со шламом, подаваемым шнеком бурового наконечника 5, и собирается в шламосборной камере 40. После внедрения бурового наконечника 5 в пласт выключают вращение бурильных труб.

Выполнение клапана шламосборной камеры в виде стакана, сопряженного с гильзой, и размещение в его полости бурового наконечника(полого шнека), подвижного в осевом направлении, обеспечивает при внедрении бурового наконечника в пласт очистку забоя оТ промывочного агента и шлама без применения непластовой жидкости. Наличие в клапане воздухосборной камеры с обратным клапаном исключает влияние давления сжатого воздуха в полости клапана на пластовое давление в зоне отбора пробы.

Закрывают вентиль 50 и открывают вентиль 51. В колонну бурильных труб подается сжатый воздух, давление которого выше пластового, и заполняет полости труб 20, верхней части корпу" са 3, камер 8 и 11 ° давлением воздуха открывается клапан. 16 в поршне 14, и сжатый воздух заполняет камеру 15.

Так как давление воздуха в камере 33 корпуса 2 равно атмосферному, а в верхней части полости корпуса 3 на-. ходится сжатый воздух, то камеры 11 и 8 перемещаются вниз, растягивая пружину 13. Как только фиксирующие элементы 12 совпадают с кольцевой канавкой 19, подпружиненная ступенчатая втулка 17-перемещается вниз, раздвигает элементы 12 в кольцевую канавку и фиксирует их. Перемещаются вниз нижний конец штока 29 и золотник 43, при этом открываются Отвер стия 42 и 44. Полость бурового наконечника 5 сообщается с полостью штока 29. Запорные вентили 51 закрываются и ведут наблюдение за показаниями манометра 49. Если в колонне поддерживается рабочее давление, то это означает, что камеры 8 и 11 переместились вниз и зафиксированы в этом положении. Далее вентилем 50 снижается давление воздуха в колонне до атмосферного, и вентиль 50 закрывают. При этом в полостях колонны бурильных труб 16 и трубы 20, корпусе 3, камерах 8 и 11 давление воздуха равно атмосферному, а в пневматической камере 15 — рабочему, потому что,. как только падает давление воздуха в камере 11, клапан 16 закрывается. В результате разности давлений воздуха поршень 14 перемещается вверх, увлекая поршень 9. Нижняя часть камеры 8 заполняется пластовьтм флюидом

796401 через полый шток 29. При этом в полости колонны бурильных труб давление воздуха постепенно повышается. В конце своего хода вверх в камере 11 поршень 14 перемещает вверх ступенчатую втулку 17. Под давлением пружины 13 фиксирующие элементы 12 перемещаются вовнутрь. Камеры 8 и 11, шток 29 и золотник 43 переместятся вверх, и отверстия 42 и 44 перекроются. В конце

aloes хода упор 18 открывает клапан

1Э. При этом в колонне труб резко воз растает давление воздуха и дальнейшее увеличение давления прекращается.

Это означает, что проба отобрана и герметизирована.

Далее открывают вентиль 50 и колон- » не бурильных труб дается натяжка вверх.;1ри этом буровой наконечник

5 извлекается иэ пласта и перемещаетея в полость корпуса 2. Нагрузка на пакер 31 снимается, и пробоотборник 20 поднимают на поверхность.

Забойный пробоотборник .обеспечивает отбор проб с сохранением их естественных свойств(давление, газовый состав, его концентрация) как из плас- р тов,.содержащих пластовую жидкость, так и из ненасыщенных жидкостью пластов.

Формула изобретения

Забойный пробоотборник, включающий корпус с пробоприемной камерой, пакетом и шламосборной камерой с установленным в ней подпружиненным клапаном и элементами фиксации последнего в корпусе, а также подвижный относительно корпуса буровой наконечник, отличающийся тем, что, с целью сохранения естественного гаэосодержания проб при отборе их из ненасыщенных жидкостью пластов, клапан шламосборной камеры выполнен в виде подпружиненного, перемещающегося в коргусе стакана и сопряженной с ним гильзы, укрепленной на нижнем конце корпуса и образующей с ним шламосборную камеру, а буровой наконечник выполнен в виде полого шнека и помещен в полости стакана и гильзы, причем стакан имеет воздухосборную камеру с обратным клапаном, выполненную в его днище и сообщенную с его полостью. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 605953, кл . E 21 B 49/02, 1976 .

2. Авторское свидетельство СССР

Р 190836, кл. Е 21 В 49/02, 1963.

796401

Составитель В. Никулин

Техре H.Вабурка Ко екто М..емчик

Редакто Ф. Муха

Заказ 9735/44

Тираж б38 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж-35 Ра ская наб.

4 5 филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4