Глубинный пробоотборник

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<111 972076 (61) Дополнительное к авт, свид-ву— (22) Заявлено 230481 (2 ) 3280123/22-03 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—

Опубликовано 07.1182. Бюллетень ¹ 41

Дата опубликования описания 071132 (51)М Кп з

Е 21 В 49/08

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 622.243..68(088.8) (72) Автор изобретения

Г.A. Ситдыков (7Ф) Заявитель

Всесоюзный научно-исследовательский инс нефтепромысловой геофизики (54) ГЛУБИННЫЙ ПРОБООТБОРНИК

Изобретение относится к нефтяной проьышленности, в частности к технике, применяемой для исследования пластов, вскрытых скважиной °

Известны устройства для отбора проб жидкости в нефтедобыче и при испытании пластов, например пробоотборник ПТИ-1, СМП-500 (1 ).

Недостатки таких пробоотборников — необходимость связи с основным клапаном пластоиспытателя для приведения пробоотборника в действие, отсутствие возможности использования для испытания нескольких объектов "-a один рейс пластоиспытателя в скважинах с повышенной температурой (более 100 C).

В других конструкциях, например в многокамерном пробоотборнике, предусмотрен отбор нескольких проб (2 ).

Однако радиальное размещение ограничивает количество камер, а наличие большого количества резиновых уплотнительных колец как в самом пробоотборнике, так и в клапане

ЭПКИ2-146, с которым пробоотборник связан, не позволяют использовать

его в условиях повышенных температур, отсутствует контроль за герметичностью камер.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является глубинный пробоотборник, включакхций полый корпус с установленными в нем пробоотборными камерами (в виде баллонов) с впускными и запорными клапанами и механизмами открытия впускных клапанов, пробоотборные камеры на внешней стороне имеют узел стыковки, выполненный с конической нижней частью, и расположены по оси корпуса друг над другом, впускной клапан каждой камеры выполнен в виде штока с проточкой в верхней части, а механизм открытия впускного клапана— в виде шарнирно закрепленных в верхней части камеры подпружиненных рычагов, имеюсцих конусные захваты для взаимодействия с конической частью выше расположенного баллона и выступы на внутренней поверхности под проточку штока. Верхняя часть баллона между впускным клаганом и запорным образует форкамеру с герметичной крышкой (3).

Недостаток этого устройства—

З0 воэможность пропуска жидкости при

972076 нарушении герметичности в месте уплотнения штока уплотнительными кс в условиях повышенной температуры. Кроме того, отсутствуют датчики состава при первичном отборе пробы, подтверждающие качество 5 пробы в случае потери герметичности камеры и гравитационного замещения пробы другой жидкостью в период после отбора пробы, а также отсутствует узел, позволяющий поднимать пробоотборник обратной циркуляцией промывочной жидкости.

Цель изобретения — повышение-надежности и представительности отбора нескольких проб в высокотемпературных скважинах и .упрощение конструкЦии, а также обеспечение подъема пробоотборника на поверхность потоком промывочной жидкости и обеспечение торможения при установке в интервал отбора.

Указанная цель достигается тем, что пробоотборник снабжен датчиками наличия пробы и давления, размещенными в пробоотборных камерах, а герметичная крышка имеет отверстия, за. крытые плавкими пробками иэ термопластичных материалов с различной температурой плавления, включая температуру интервала отбора пробы, а также тем, что один датчик наличия пробы выполнен в виде проницаемого термореактивного матернала, а другие — в виде трубок с клапанными коробками на концах, заполненных пучком капилляров, датчики наличия давления З5 выполнены в виде ряда вакуумированных или заполненных газом герметичных сфер и трубок разного диаметра и с различной толщиной стенок.

Кроме того, пробоотборник снабжен 40 приводным узлом с раздвижными подпружиненными плашками, размещенными на его конической части, и с толкате-лем, взаимодействующим одним концом с втулкой иэ материала, расширяющегося при нагревании, а другим - с плашками.

Падение пробоотборника происходит быстро, с парашютным механизмом медленнее, но все же подъем длится дольше, поэтому особое внимание уделяется сохранению информации после отбора пробы (длительный подьем, удары и т.д.). Так как герметичность камеры может нарушаться, может воза Икнуть пропуск в резьбовых соединениях пробоотборной камеры, и продавить стенку камеры из-за дефектов и воздействий высоких температур, давления и действия случайных факторов, поэтому в конструкции пробоотборника обеспечено дублирование, т.е. установлено несколько пробоотборных камер и, кроме того, внутри каждой пробоотборной камеры обеспечен отбор проб в такие каналы, в ко- 65 торых исключается возможность гравитационного замещения первоначальйо отобранной жидкости при последующем нарушении герметичности пробоотборной камеры. В камере установлены датчики наличия пробы и давления °

Так как в крупных каналах такие замещения протекают быстрее, чем в каналах малого диаметра, использованы пористые, проницаемые материалы и трубки малого диаметра и эффекты капиллярной пропитки.

Датчики наличия пробы служат для эапирания некоторого небольшого объема жидкости в момент отбора пробы и удержания этого объема в случае нарушения герметичности пробоотборной камеры, датчики наличия давления и температуры — для оценки величины максимальных давления и температуры.

На фиг. 1 показан пробоотборник, верхняя часть; на фиг. 2 — то же, нижняя часть.

Пробоотборник состоит из нескольких баллонов и каждый баллон включает следующие основные узлы: A — - форкамера с плавкими пробками в крышке; Б — одна или несколько пробоотборных камер;  — датчики наличия первичного отбора пробы; à — датчики наличия величины максимального давления при отборе пробы; Д вЂ” приводной узел; Е - узел стыковки.

Форкамера A состоит из цилиндрического корпуса 1 с отверстиями 2.

В верхней части форкамера герметично закрывается верхней крышкой 3 с несколькими отверстиями, перекрытыми плавкими пробками 4. В одной и той же крышке используются плавкие пробки с различной температурой плавления, например 150, 160, 170, 180ОC. Температура плавления пробок подбирается иэ условия охвата температуры в скважине на глубине расположения пробоотборника. Например, для указанных пробок температура в скважине находится в.интервале 150180ОC. Для удержания расплава в корпусе 1 установлена сетка 5. Пробоотборная камера состоит из трубы 6, подпружиненного клапана 7 с седлом

8 и нижней крышки 9.

Датчики Ь отбора первичной пробы состоят иэ трубки 10 малого диаметра с клапанныьж коробками 11. В клапанных коробках расположены подпружиненные клапаны 12. В трубку 10 вставлен пучек капиллярных трубок (на фиг. 1 не показаны).

Датчики Г величины максимального давления представляют собой набор закрытых цилиндрических камер

13 различного диаметра и набор сферических камер 14 различного диаметра, под которыми размещены датчики 15.

Величина давления разрушения камер 13 и 14 наружным павлени м опог972076 деляется прочностью материала, диаметром, толщиной стенки.

Приводной узел * состоит из корпуса 16 и плашек 17. Плашки 17 связаны с корпусом 16 соединением "ласточкин хвост" и выполнены вэаимоперекрывающимися.

Плашки 17 подпружинены. Цилиндрическая пружина упирается в выступ плашки и винт 18.

В состав приводного узла входит также цилиндр 19, навинченный на корпус 16 и кольцевой поршень 20, упирающийся верхним торцом в плашки

17, нижним торцом во втулку 21 из термопластичного материала. Темпера- )5 тура плавления материала втулки 21 на 5-10ОC ниже скважинной температуры на глубине установки пробоотборника. КаждЫй баллон имеет хвостовик

22 и узел E стыковки для соединения с последующим баллоном.

Устройство работает следующим образом.

Пластоиспытатель (на фиг. 1 не показан) на трубах спускают в сква ь жину. Производится заполнение труб необходимым количеством жидкости.

Испытывают первый объект. После притока из пласта, выдержки времени для получения КВД с поверхности внутрь труб сбрасывают первый баллон устройства. После достижения пробоотборником глубины установки пластоиспытателя расплавляются пробки 4 (одна или несколько). Расплав вытесняется до сетки 5 внешним давлением столба жидкости в трубах, находящейся над пробоотборником. Втулку 21 в первый баллон можно не вставлять.

Жидкость, находящаяся около баллона, под внешним давлением жидкости в 40 трубах устремляется в форкамеру А, затем, отжимая клапан 7, заполняет пробоотборную камеру б и проникает внутрь датчиков 6, а также пропитывает пористый проницаемый матери- 45 ал датчиков 15. Внешним давлением раэдавливается часть цилиндров 13 и сфер 14.

На первый объект можно сбрасывать последовательно один за другим 50 два-три баллона. При этом каждый последующий после падения соединяется с предыдущим баллоном с помощью хвостовика 22 и захвата узла

Е стыковки.

После завершения испытания первого объекта и отбора проб производят переустановку пакеров пластоиспытателя в новый интервал и испытывают второй объект. Затем подготавливают и сбрасывают в трубы вторую партию баллонов.

Подготовка заключается в установке плавник пробок 4, соответствующих второму интервалу по температуре. Если испытание объектов заканчи- 65 вается, то в последний баллон вставляют плавкое кольцо 21, соответствующее последнему интервалу. После падения расплавляются пробки 4, соответствующие по температуре второму (расположенному выше и более холодному) объекту. При плавлении втулки 21 объем материала увеличивается, расплав выталкивает кольцевой поршень 20. Плашки 17 перемещаются кольцевым поршнем 20 по конусу

16 вверх и в радиальном направлении создается как бы поршень увеличенного диаметра (по сравнению с первоначальным), соответствующий диаметру шаблона (трубы при спуске в скважину шаблонируют). Положение плашек в крайнем верхнем положении на конусе показано пунктиром (фиг. 1)

Включением насоса (бурового, цементировочного агрегата) создается обратная циркуляция и все баллоны поднимаются потоком жидкости наверх до устья, где. залавливаются в устьевой головке простой стыковкой с хвостовиком вида детали 22 или наружным захватом за плашки 17. Конструкция устьевой головки с захватом несложна и чертеж ее не приводится.

Извлечение баллонов может производиться также с помощью ловителя на кабеле, канате, проволоке или совместно с пластоиспытателем.

Разрядку баллонов на поверхности после извлечения иэ устьевой головки производят обычным способом: отвинчивают верхнюю часть с цилиндром 19, в корпус 1 ввинчивают головку с нажимным винтом, отводом, отверстием для манометра, открывают клапан 7, производят замер давления и переводят пробы в сосуды для их дальнейшего анализа. Разборка деталей 16, 19 20 производится после нагрева до температуры плавления втулки 21.

Извлекают датчики В 15, 13, 14.

Замеряют диаметры, толщины стенок раздавленных трубок 13, сфер 14 и по составленной таблице определяют величину максимального давления в пробоотборных камерах каждого баллона, По расплавленным и целым пробкам

4 оценивают максимальную температуру на глубине отбора пробы. Например расплавились пробки 150, 160 С

I о и остались целыми пробки 170 и 180 С, следовательно, максимум температуры более 160 и менее 170 С.

В датчиках b замеряют давление указанным способом, но при разогретом до скважинной температуры датчике В анализируют пробу иэ последнего.

Вручную или с помощью пресса выдавливают пробу из датчика 15, разрушенного и пропитанного пробой дат: иков 13 и 14. Полученные иэ датчиков

972076 пробы малого объема сопостанляют с пробой большого объема иэ пробоотборной камеры б . Если пробы различаются, то следует сделать вывод остом, что происходит нарушение герметичности камеры Б после отбора пробы больйого объема и проба непредставительна.

Предусматривается также вакуумирование баллонов перед сбрасыванием в трубы. t0

В режиме парашюта для гашения ско рости при падении баллона узел Д работает следующим образом.

После сбрасывания баллонов скорость его падения в трубах возрас- 15 тает, плашки 17, преодолевая сопротивление пружин, перемещаются по конусу 16, перекрывая большую часть сечения труб, зазор между поршнем и трубой уменьшается, сопротивление ;р воздуха возрастает, возникает торможение, скорость падения баллона уменьшается. Это приводит к уменьшению силы сопротивления и пружины возвращают плашки 17 вниз, скорость 75 падения вновь возрастает, что вновь приводит .к перемещению плашек вверх, торможению и т.д. Такие циклы повторяются. Удары поршня о трубы также способстнуют перемещению плашек 30 вверх.

Движение в верхнем участке труб происходит в воздухе, газе, н нижнем - в жидкости, залитой в трубы (воде, глинистом растворе) и полученной из пласта в процессе притока, поэтому скорость посадки". баллона сравнительно небольшая.

Технологические схема проведения работ могут, быть различными.

Один из вариантов описан выше.

Устройство может извлекаться на повеГхность с помощью лебедки каротажного подъемника и т.д.

Экономический эффект оТ примене- . ния пробоотборника складывается иэ 45 обеспечения технологии испытания нескольких объектов в скважинах с повышенной температурой, уменьшением количества типоразмеров инстру- . мента,. так как устройство одного диаметра применяется в широком диапа" зоне диаметров труб (заменяются линь плашки наружного поршня и центраторы, упрощается конструкция, изготовление, эксплуатация, повыша- 55 ется надежность работы и представительность проб.

Формула изобретения

1. Глубинный пробоотборник, включающий форкамеру с герметичной крышкой, пробоотборные камеры с клапанами и узел стыковки, о т л и ч a— ю шийся тем, что, с целью повышения надежности и представительности отбора Нескольких проб в высокотемпературных скважинах и упрощения его конструкции, пробоотборник снабжен датчиками наличия пробы и давления, размещенными в пробоотборных камерах, а герметичная крышка имеет отверстия, закрытие плавкими пробками иэ тер- мопластичных материалов с различной температурой плавления, включая температуру интервала отбора пробы.

2. Пробоотборник pro п. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что один датчик, наличия пробы выполнен в виде проницаемого термореактивного материала, а другие - в виде трубок с клапаниыми коробками на концах, заполненных пучком капилляров.

3. Пробоотборник по п. 1, о т— л и ч а ю шийся тем, что датчики наличия давления выполнены в виде ряда вакуумированных или заполненных газом герметичных сфер и трубок разного диаметра и с различной толщиной стенок.

4. Пробоотборник по п. 1, о т— л и ч а ю шийся тем, чго, с целью обеспечения его подъема на поверхность потоком промывочной жидкости и торможения при установке в интервал отбора, он снабжен приводным узлом с раздвижными подпружиненными .плашками, размещенными на его конической чаети, и с толкателем, взаимодействующим. одним концом с втулкой из материала, расширяющегося при нагревании, а другим - с плашками.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Техника и методика испытания скважин испытателями пластов многоциклового действия. Уфа, 1979, с. 86-87.

2. Авторское свидетельство СССР

М 670723, кл. Е 21 В 49/02, 1978.

3. Авторское свидетельстно СССР по заявке Р 2890820/22-03, кл. Е 21 В 49/08, 1980 (прототип).

972076

Составитель B. Никулин

Техред С.Мигунова Корректор А, Ференц

Редактор P. Мотыль

Тираж 623 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, ж-35, Рауыская наб., д. 4/5

Заказ 8502/19

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4