RU2170349C2

RU2170349C2 - Sampler for tester of pools

Info

Publication number: RU2170349C2
Application number: RU99115583A
Authority: RU
Inventors: Ю.В. Сухачев; Г.В. Крылов; В.Ф. Штоль; Ю.Н. Исаев
Original assignee: Тюменский научно-исследовательский и проектный институт природного газа и газовых технологий
Priority date: 1999-07-13
Filing date: 1999-07-13
Publication date: 2001-07-10

Abstract

FIELD: tests of wells in oil and gas production industry. SUBSTANCE: sampler has case housing sample-taking chamber with seats. Seats are manufactured in the form of cylindrical steps of larger and smaller diameters. Case includes inlet and discharge valve rigidly coupled by rod. Valves come in the form of cylindrical steps of larger and smaller diameters. Valves interact with seats to form closed space of excessive pressure with downward movement. Relief valves are installed in bodies of inlet and discharge valves. Relief valves are fabricated in the form of steps of larger and smaller diameters with through axial holes. On side of larger diameter relief valves are held by springs and communicate hydraulically with sample-taking chamber through holes in rod. Holes in bodies of inlet and discharge valves communicate spaces in points of diameters of these valve and steps of diameters of relief valves. EFFECT: design of sampler makes it possible to ensure complete closure of valves of sampler. 3 dwg

Description

Изобретение относится к оборудованию для испытания скважин испытателями пластов, в частности к пробоотборникам. The invention relates to equipment for testing wells by formation testers, in particular to samplers.

Известен пробоотборник для испытателя пластов (авт. свид. СССР N 1573156, кл. E 21 B 49/08,1988.). A known sampler for a reservoir tester (ed. Certificate. USSR N 1573156, class E 21 B 49 / 08.1988.).

Недостатком пробоотборника является то, что при спуске его в скважину переток бурового раствора из подпакерного пространства в надпакерное осуществляется через полость пробоотборника и в случае потока бурового раствора большой интенсивности происходит вымывание резиновых уплотнителей клапанов, что нарушает герметизацию устройства. The drawback of the sampler is that when it is lowered into the well, the flow of drilling fluid from the under-packer space to the over-packer space is carried out through the cavity of the sampler and, in the case of a high-intensity drilling fluid stream, rubber valve seals are washed out, which disrupts the sealing of the device.

Наиболее близким к предполагаемому изобретению является пробоотборник для испытателя пластов, включающий корпус, внутри которого размещена проточная пробоотборная камера с седлами, выполненными в ней, и жестко связанные между собой штоком впускной и выпускной клапаны с верхними и нижними кольцевыми канавками и уплотнениями под кольцевые канавки клапанов, взаимодействующими с седлами пробоотборной камеры, а седла этой камеры и впускной и выпускной клапаны выполнены в виде цилиндрических ступеней большего и меньшего диаметров, в пробоотборной камере над седлами выполнены верхний и нижний гидравлические цилиндры с отверстиями в их нижних частях и внутренним диаметром под большие диаметры клапанов, при этом импульсный клапан размещен в пробоотборной камере с возможностью взаимодействия с верхним торцом верхнего гидравлического цилиндра (патент N 2042811, кл. E 21 B 49/08, 1995). Closest to the proposed invention is a sampler for a formation tester, including a housing inside which a flow-through sampling chamber with seats made in it, and inlet and outlet valves rigidly interconnected by a rod with upper and lower annular grooves and seals for annular grooves of the valves, interacting with the saddles of the sampling chamber, and the saddles of this chamber and the intake and exhaust valves are made in the form of cylindrical steps of larger and smaller diameters, in the sample the upper and lower hydraulic cylinders with openings in their lower parts and an inner diameter for large valve diameters are made above the saddles for the sampling chamber; the impulse valve is placed in the sampling chamber with the possibility of interaction with the upper end face of the upper hydraulic cylinder (patent N 2042811, class E 21 B 49/08, 1995).

Недостатком пробоотборника является то, что он не обеспечивает герметичности пробоотборной камеры после отбора пробы. При закрытии пробоотборной камеры в момент взаимодействия нижних уплотнительных колец впускного и выпускного клапанов с меньшим диаметром седл образуется замкнутая полость, препятствующая полному закрытию пробоотборной камеры. The disadvantage of the sampler is that it does not ensure the tightness of the sampling chamber after sampling. When closing the sampling chamber at the moment of interaction of the lower sealing rings of the intake and exhaust valves with a smaller diameter of the saddles, a closed cavity is formed, which prevents the complete closure of the sampling chamber.

Задачей изобретения является достижение герметичности пробоотборной камеры пробоотборника. The objective of the invention is to achieve the tightness of the sampling chamber of the sampler.

Технический результат - обеспечение полного закрытия клапанов пробоотборника. The technical result is ensuring the complete closure of the valves of the sampler.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном пробоотборнике для испытателя пластов, включающем корпус с размещенной в нем пробоотборной камерой с седлами в виде цилиндрических ступеней большего и меньшего диаметров, жестко связанные между собой штоком впускной и выпускной клапаны, выполненные в виде цилиндрических ступеней большего и меньшего диаметров, с верхними и нижними кольцевыми канавками и уплотнениями под кольцевые канавки клапанов, взаимодействующими с седлами с возможностью образования замкнутой полости с избыточным давлением при перемещении вниз, верхний и нижний гидравлические цилиндры с отверстиями в их нижних частях и внутренним диаметром под большие диаметры клапанов, расположенные над седлами, и импульсный клапан, размещенный в корпусе пробоотборника с возможностью взаимодействия с верхним торцом верхнего гидравлического цилиндра, особенность заключается в том, что в корпусах впускного и выпускного клапанов установлены перепускные клапаны, выполненные в виде цилиндрических ступеней большего и меньшего диаметров со сквозными осевыми отверстиями, при этом перепускные клапаны со стороны большего диаметра удерживаются пружинами и имеют гидравлическое сообщение через отверстия в штоке с пробоотборной камерой, а отверстия в корпусах впускного и выпускного клапанов сообщают пространства в местах ступеней диаметров этих клапанов и ступеней диаметров перепускных клапанов. The specified technical result is achieved by the fact that in the known sampler for the formation tester, comprising a housing with a sampling chamber located in it with saddles in the form of cylindrical steps of larger and smaller diameters, rigidly interconnected by a rod of inlet and outlet valves made in the form of cylindrical steps of a larger and smaller diameters, with upper and lower annular grooves and seals for annular grooves of valves interacting with seats with the possibility of forming closed bands and with overpressure when moving down, the upper and lower hydraulic cylinders with holes in their lower parts and an inner diameter for large diameters of valves located above the seats, and a pulse valve located in the sampler housing with the ability to interact with the upper end of the upper hydraulic cylinder, feature consists in the fact that bypass valves are installed in the inlet and outlet valve bodies, made in the form of cylindrical steps of larger and smaller diameters with through and axial holes, while the bypass valves on the larger side are held by springs and have hydraulic communication through the holes in the stem with the sampling chamber, and the holes in the inlet and outlet valve bodies communicate spaces in the places of the diameters of these valves and the diameters of the bypass valves.

На фиг. 1 изображен предлагаемый пробоотборник в открытом положении; на фиг. 2 - то же в процессе закрытия клапанов; на фиг. 3 - то же в закрытом положении. In FIG. 1 shows the proposed sampler in the open position; in FIG. 2 - the same in the process of closing the valves; in FIG. 3 - the same in the closed position.

Пробоотборник для испытателя пластов содержит спускаемый на трубах корпус 1, внутри которого размещена проточная пробоотборная камера 2 с седлами 3, и жестко связанные между собой штоком 4 впускной 5 и выпускной 6 клапаны с верхними 7 и нижними 8 кольцевыми канавками и уплотнениями под кольцевые канавки клапанов, взаимодействующими с седлами 3. Между клапанами 5, 6 и седлами 3 образуется замкнутая полость при перемещении клапанов вниз. Над седлами 3 расположены верхний 9 и нижний 10 гидравлические цилиндры с отверстиями 11. Импульсный клапан 12 размещен в корпусе 1 пробоотборника и взаимодействует с верхним торцом верхнего гидравлического цилиндра 9. В корпусах впускного 5 и выпускного 6 клапанов установлены перепускные клапаны 13, выполненные в виде цилиндрических ступеней большего 14 и меньшего 15 диаметров со сквозными осевыми отверстиями 16, при этом перепускные клапаны со стороны большего диаметра удерживаются пружинами 17 и имеют гидравлическое сообщение через отверстия 18 в штоке 4 с пробоотборной камерой 2, а отверстия 19 в корпусах впускного и выпускного клапанов 5 и 6 сообщают пространства в местах ступеней диаметров этих клапанов и ступеней диаметров перепускных клапанов 13. В корпусе 1 пробоотборника установлен обратный клапан 20, обеспечивающий выравнивание давления над и под пакером при подъеме инструмента. The sampler for the formation tester contains a housing 1, which is run on pipes, inside which a flowing sampling chamber 2 with seats 3 is placed, and valves rigidly interconnected by the inlet 5 and outlet 4 valves with the upper 7 and lower 8 annular grooves and seals for the annular grooves of the valves, interacting with seats 3. Between valves 5, 6 and seats 3, a closed cavity is formed when the valves move down. Over the saddles 3 are located the upper 9 and lower 10 hydraulic cylinders with holes 11. The pulse valve 12 is located in the housing 1 of the sampler and interacts with the upper end of the upper hydraulic cylinder 9. In the inlet 5 and outlet 6 valves, bypass valves 13 are installed, made in the form of cylindrical steps greater than 14 and less than 15 diameters with through axial holes 16, while the bypass valves from the larger diameter are held by springs 17 and have hydraulic communication through the holes 18 in the stem 4 with the sampling chamber 2, and the holes 19 in the inlet and outlet valve bodies 5 and 6 communicate spaces in the places of the diameters of these valves and the diameters of the bypass valves 13. In the sample chamber 1, a check valve 20 is installed, which provides pressure equalization over and under the packer when lifting the tool.

Пробоотборник работает следующим образом. The sampler works as follows.

При обычной компоновке испытательного инструмента пробоотборник устанавливается герметично внутри приборного переводника над фильтром. Во время спуска испытательного инструмента в скважину пробоотборник находится в открытом положении (фиг. 1). Буровой раствор проходит через седла 3 впускного и выпускного клапанов 5 и 6, отверстия 11, проточную пробоотборную камеру 2, импульсный клапан 12 в надклапанную полость пробоотборника. In a typical test instrument layout, the sampler is mounted hermetically inside the instrument sub over the filter. During the descent of the test tool into the well, the sampler is in the open position (Fig. 1). The drilling fluid passes through the seats 3 of the inlet and outlet valves 5 and 6, the holes 11, the flow-through sampling chamber 2, the pulse valve 12 into the supravalve cavity of the sampler.

После пакеровки в открытый период испытания пластовый флюид проходит через пробоотборник указанным выше путем, вытесняя из проточной камеры буровой раствор. По окончании испытания, после открытия уравнительного клапана испытателя пластов, гидростатическое давление столба бурового раствора, заполняющего скважину, передается в надклапанную полость пробоотборника, при этом импульсный клапан 12 перекрывает канал между корпусом 1 и верхним гидравлическим цилиндром 9. Давление передается на верхнее уплотнение кольцевой канавки 7 выпускного клапана 6, который вместе со штоком 4 и впускным клапаном 5 перемещаются вниз до посадки нижнего уплотнения кольцевой канавки 8 впускного и выпускного клапанов 5 и 6 в седла 3, при этом образуется замкнутая полость с избыточным давлением между уплотнениями кольцевых канавок 7 и 8 и седлами 3 клапанов (фиг. 2). Это избыточное давление начинает действовать через отверстия 19 на уплотнения цилиндрических ступеней 14 и 15 перепускных клапанов 13, возникает сила, прямо пропорциональная разнице диаметров уплотнения цилиндрических ступеней 14 и 15, направленная в сторону открытия перепускных клапанов 13. Под действием этой силы, преодолевая усилие пружины 17, перепускные клапаны 13 открываются и избыточное давление из замкнутой полости стравливается через сквозные осевые отверстия 16 и отверстия 18 в пробоотборную камеру 2. Впускной и выпускной клапаны 5 и 6 продолжают двигаться до упора в седла 3. После упора впускного и выпускного клапанов 5, 6 в седла 3 перепускные клапаны 13 под действием пружины 17 возвращаются на прежнее место и герметизируют отверстие 19. Пробоотборная камера 2 оказывается надежно загерметизированной и в таком положении происходит подъем инструмента. Давление столба бурового раствора передается через отверстия 11 верхнего гидравлического цилиндра 9 и отверстия обратного клапана 20 в подпакерную зону (фиг. 3). After packing in the open test period, the formation fluid passes through the sampler in the above manner, displacing the drilling fluid from the flow chamber. At the end of the test, after opening the equalization valve of the formation tester, the hydrostatic pressure of the drilling fluid column filling the well is transmitted to the supravalve cavity of the sampler, while the pulse valve 12 blocks the channel between the housing 1 and the upper hydraulic cylinder 9. The pressure is transmitted to the upper seal of the annular groove 7 the exhaust valve 6, which together with the stem 4 and the intake valve 5 are moved down to fit the lower seal of the annular groove 8 of the intake and exhaust valves 5 and 6 into the seats 3, in this case a closed cavity is formed with excess pressure between the seals of the annular grooves 7 and 8 and the valve seats 3 (Fig. 2). This overpressure begins to act through the openings 19 on the seals of the cylindrical steps 14 and 15 of the bypass valves 13, a force occurs that is directly proportional to the difference in the diameters of the seals of the cylindrical steps 14 and 15, directed towards the opening of the bypass valves 13. Under the action of this force, overcoming the force of the spring 17 , the bypass valves 13 open and the excess pressure from the closed cavity is vented through the through axial holes 16 and holes 18 into the sampling chamber 2. Inlet and outlet valves 5 and 6 p Do me the favor move fully into the seat 3. After the stop of the intake and exhaust valves 5, 6 in the seat 3, the bypass valve 13 by the spring 17 back to its original position and seal the opening 19. The sampling chamber 2 is sealed reliably and in such position occurs lifting tool. The mud column pressure is transmitted through the openings 11 of the upper hydraulic cylinder 9 and the openings of the non-return valve 20 to the under-packer zone (Fig. 3).

После подъема пробоотборника на поверхность он вынимается из приборного переводника. Через устройство (на чертежах не показано) замеряется давление в пробоотборной камере и пробоотборник транспортируется в стационарную лабораторию. After lifting the sampler to the surface, it is removed from the instrument sub. Through the device (not shown in the drawings), the pressure in the sampling chamber is measured and the sampler is transported to a stationary laboratory.

Claims

A sampler for a formation tester, including a housing with a sampling chamber located in it with saddles in the form of cylindrical steps of larger and smaller diameters, rigidly interconnected by a rod of inlet and outlet valves made in the form of cylindrical steps of larger and smaller diameters, with upper and lower annular grooves and seals for annular grooves of valves interacting with seats with the possibility of forming a closed cavity with excessive pressure when moving down, the upper and lower gy hydraulic cylinders with holes in their lower parts and an inner diameter for large valve diameters located above the seats, and an impulse valve located in the sampler housing with the ability to interact with the upper end of the upper hydraulic cylinder, characterized in that bypass valves are installed in the inlet and outlet valve bodies valves made in the form of cylindrical steps of larger and smaller diameters with through axial holes, with bypass valves on the larger side a retaining spring and are in fluid communication through a hole in the stem with the sample chamber, and the openings in the housings of the inlet and exhaust valves in the space report places levels diameters of these valves and relief valves diameters stages.