Пробоотборник для испытателя пластов

 

(72) Авторы изобретеиия

П.С. Варламов, И.П. Снежко и В.В. Подзолк

Северо-Кавказский государственный научноисследовательский и проектный институт нефтяной промышленности (71) Заявитель (54) ПРОБООТБОРНИК ДЛЯ ИСПЫТАТЕЛЯ ПЛАСТОВ

Изобретение относится к области испытания скважин на нефть, газ или воду с помощью испытателей пластов и предназначено для отбора герметизированной пробы пластового флюида.

Известен пробоотборник к испытателю пластов, содержащий раздвижной корпус, приемную емкость с размещенными в ней впускным и проточным клапанами, поршнем гидропривода и

10 сепарационной камерой с тросиковым затвором, у которого штоки впускного и проточного клапанов жестко связаны между собой, а к поршню гидпропривода присоединен тросиковый затвор (1).

Однако этот пробоотборник не обеспечивает отбора качественной пробы, так как ее отсечение осуществляется только после того, как давление в подпакерной зоне станет равным гидростатическому в затрубном пространстве скважины. Кроме того, в пробоотборнике отсутствует съемный контейнер, поэтому требуются дополнительные приспособления и устройства для перевода пробы в специальные контейнеры, что сопряжено с неудобствами его обслуживания.

Известен также пробоотборник для испытателя пластов, включающий корпус, приводной дифференциальный шток, образующий с корпусом камеру, сообщающуюся с затрубным пространством скважины, переводники и, размещенный в корпусе, контейнер с верхним и нижним запорными элементами - клапанами золотникового типа $2).

Недостаток пробоотборника обусловлен наличием запорных устройств золотникового типа, вследствие чего отбирается из пласта проба жидкости или газа поступает в пробоотборник через лабиринтный проход различного поперечного сечения. Это приводит к тому, что часть ранее поступившей промывочной жидкости остается в контейнере (камере) пробоотборника и перемешивается с пробой пластового

90 шлюида, что отрицательно сказывается на достоверности выдаваемого заключения, Запорные клапаны золотникового типа в пробоотборниках, как показывает опыт эксплуатации, при интенсивных притоках пластового флюида с выносимыми из пласта образивными частицами, подвержены размыву, что снижает надежность их работы.

Цель изобретения - повышение качества отбираемой пробы и повышение надежности работы пробоотборника.

Указанная цель достигается тем,,что пробоотборник снабжен планкой с прорезями, установленной с возможностью взаимодействия через подпружиненный фиксатор с приводным дифференциальным штоком, а запорные элементы выполнены в виде поворотных кранов с эксцентрично расположенными выступами, входящими в прорези планки, причем дифференциальный шток образует с корпусом атмосферную камеру, площадь поперечного сечения которой меньше площади поперечного сечения камеры, соабщающеся с затрубным пространством, а диаметр штока в атмосферной камере больше, чем диаметр штока ниже этой камеры, но меньше, чем диаметр штока в камере, сообщающейся с затрубным прост ранством.

Указанные отличительные признаки позволили создать прямоточный осевой канал через всю полость пробоотборника с контейнером.

На фиг, 1 изображен пробоотборник, общий вид; в разрезе при спуске в скважине; С1 — верхняя часть, О- нижняя часть ; на фиг. 2 - то же, в период отбора пробы; на фиг. 3то же, в период отбора npoC с разрезанным корпусом над запорными устройствами контейнера: О - верхняя часть, б - нижняя часть; на фиг. 4 - сечение А-А на фиг. 3.

Пробоотборник состоит из кбрпуса, включающего кожух 1 и переводник 2, дифференциального приводного штока 3, образующего со стенками переводника 2 камеру д, сообщающуюся с затрубным пространством, и атмосферную камеру.Я .

С верхней частью переводника 2 жестко соединена втулка 4 с прорезью

Г . Внутри втулки 4 находится втулка 5, жестко связанная с приводным дифференциальным штоком 3. Втулка 5

7»9

1Î

4в

55 установлена с возможностью жесткого взаимодействия с планкой 6 через

;одпружиненный фиксатор 7.

Нижняя часть планки 6 и фиксатор

7 находятся в прорези 2 втулки 4 при всех периодах работы и; . . >.г борника.

Верхняя часть приводного,.. фференциального штока 3 образует с втулкой канал гидравлического сопротивления д, выполняющий функцию реле задержки перемещения штока 3.

В кожухе 1 размещен контейнер, состоящий из переводника 8, корпуса 9 и переводника 10. В контейнере размещены запорные элементы, выполненные в виде поворотных кранов !1 и 12 со стопорными пружинными кольцами 13, 14 и резиновыми уплотнения>ми 15 и 16. На кранах 11, 12 выполнены эксцентрично расположенные выступы 8, с., расположенные под углом

45 относительно оси проходного ка4 О нала крана, входящие в прорези план(Фиг ° 3) °

В верхней части контейнера размещен обратный клапан, состоящий из шара 17 и гильзы !8, которь>й предотвращает проникнобение затрубного давления в контейнер 9 в момент отсечения пробы. В нижней части контейнера 9 размещена вспомогательная гильза 19. Резьба, в которую она вворачивается, используется для подсоединения приспособления, служащего для вытеснения пробы. Внутри контейнера 9 находится поршень 20, служащий для вытеснения пробы. Осевой канал этого поршня при вытеснении пробы перекрывается сг>ециальным приспособлением. Контейнер 9 s корпусе пробоотборника расположен неподвижно. Осевому перемещению контейнера препятствует соприкосновение торцов кожуха 1, втулки 4 с торцами переводников 8 и 10 контейнера соответственно.

Пробоотборник работает следующим образом.

Радиальному перемещению контейнера препятствует наличие выступов на переводниках 8 и 10, сопрекасающихся с кожухом 1 пробоотборника (фиг.4) .

Извлечение контейнера 9 из корпуса пробоотборника осуществляется свободно при отсоединенном переводнике 2.

Ври спуске инструмента в скважине детали пробоотборника расположены в положении, показанном на фиг. 1.

5 90722

Заполнение контеинера жидкостью осуществляется при спуске через открытый кран 12.

Переток промывочной жидкости через пробоотборник при спуске осуществляется снаружи и внутри контейнера, через осевые каналы приводного дифференциального штока 3, втулки 5, полость контейнера, радиальный канал, заключенный между контейнером 9 и кожухом 1, и осевой канал кожуха 1 пробоотборника, После открытия впускного клапана испытателя пластов и закрытия его уравнительного клапана, давление во tS всех узлах, расположенных ниже испытателя пластов, в том числе в пробоотборнике, упадет до гидростатического в трубах. Под действием перепада давления (камера о ) привод- 20 ной дифференциальный шток 3 начнет перемещаться вверх, преодолевая усилие, направленное вниз, действующее от гидростатического давления в трубах на дифференциальную площадь 25 штока, образующего с корпусом пробоотборника атмосферную камеру (камера 8) .

По истечении некоторого времени, величина которого обусловлена нали- 30 чием канала гидравлического сопротивления Д, приводной дифференциальный шток 3 с втулкой 5 и подпружиненным фиксатором 7 переместится в крайнее верхнее положение. Фиксатор 7 войдет в прорезь планки 6.

Втулка 5 уплотнится в гильзе 19 контейнера и направит весь поток пластового флюида через его полость.

Детали пробоотборника установятся 40 в положении отбора пробы (фиг. 2).

После открытия уравнительного клапана испытателя (конец испытания) давление в пробоотборнике с резко возрастает до гидростатического в затрубном пространстве скважины и становится равным давлению в камере 1 . В результате этого приводной дифференциальный шток 3 под действием гидростатического

50 давления в затрубном пространстве скважины на дифференциальную площадь штока 3, образующего с корпусом пробоотборника атмосферную камерун, переместится в крайнее нижнее положение вместе с втулкой 5, фиксатором 7, планкой 6. При этом планка 6, действуя на выступы Я, у кранов

11, 12 повернет их в закрытое положение. После закрытия кранов 11, 12 втулка 5 выйдет из гильзы 19, в результате чего образуется канал для перетока промывочной жидкости снаружи закрытого контейнера.

Наличие канала гидравлического сопротивления Р обеспечивает необходимое время задержки перемещения приводного дифференциально о штока

3 и поворота связанных с ним (через втулку 5, Фиксатор 7, планку 6) кранов контейнера. Это необходимо в случае неконтролируемого кратковременного открытия впускного клапана испытателя пластов при подъеме оборудования из скважины после проведения испытания.

После .извлечения контейнера 9 из корпуса пробоотборника его направляют в лабораторию. Контейнер свободно выходит из корпуса при отвернутом переводнике 2. В кожух 1 вставляют другой контейнер, наворачивают переводник 2. После этого пробоотборник считается подготовленным к последующей работе.

Применение пробоотборников KQH тейнерного типа с прямоточной осевой пробоотборной камерой позволит повысить качество отбираемых проб за счет полного вытеснения промывочной жидкости в контейнере пластовым флюдом, а также надежность его работы за счет исключения размов запорных устройств контейнера и потери герметичной пробы.

Кроме этого, применение таких пробоотборников, облегчит условия эксплуатации, так как отпадает необходимость переводить пробу в специальный контейнер для транспортировки и иметь для этого специальные устройства и приспособления.

Технико-экономический эффект от внедрения пробоотборника будет получен за счет наличия в нем прямоточного осевого канала относительно большого диаметра, обеспечивающего работу с буровыми растворами, утяжеленными баритом и гематитом.

Средний экономический эффект от испытания в процессе бурения одного объекта составляет 10 тыс. руб.

Удельный вес пробоотборника в комплекте испытательного оборудования составляет 203.

Годовой экономический эффект от применения пробоотборника при ши.

9072 роком его внедрении составит около

500 тыс. ру6. формула изобретения

Пробоотборник для испытателя пластов, включающий корпус, приводной дифференциальный шток, образующий с корпусом камеру, сообщающуюся 1О с затрубным пространством скважины, переводники и, размещенный в корпусе, контейнер с верхним и нижним запорными элементами, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повыше- 15 ния качества отбираемой пробы и повышения надежности в работе, он снабжен планкой с прорезями, установленной с возможностью взаимодействия через подпружиненный фиксатор с при- 20 водным дифференциальным штоком, а

29 8 запорные элементы выполнены в виде поворотных кранов 4с эксцентрично расположенными выступами, входящими в прорези планки, причем дифференциальный шток образует с корпусом ат мосферную камеру, площадь пойереч ного сечения которой меньше площади поперечного сечения камеры, сообщающейся с затрубным пространством, а диаметр штока в атмосферной камере больше, чем диаметр штока ниже этой камеры, но меньше, нем диаметр штока в камере, сообщающейся с затрубным пространством, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

N И1401, кл. Е 21 8 49/02, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

Г 69УУОУ, кл. К » В 4У02, 19УУ (прототип).