RU2244913C1 - Device for sampling under-ice reservoirs - Google Patents
Device for sampling under-ice reservoirs Download PDFInfo
- Publication number
- RU2244913C1 RU2244913C1 RU2003122308/12A RU2003122308A RU2244913C1 RU 2244913 C1 RU2244913 C1 RU 2244913C1 RU 2003122308/12 A RU2003122308/12 A RU 2003122308/12A RU 2003122308 A RU2003122308 A RU 2003122308A RU 2244913 C1 RU2244913 C1 RU 2244913C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- well
- ice
- water
- sampling
- lake
- Prior art date
Links
Landscapes
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к бурению и исследованию скважин во льду для микробиологических, геохимических и других видов исследований скважин во льду и подледных водоемов.The invention relates to the drilling and investigation of wells in ice for microbiological, geochemical and other types of studies of wells in ice and under-ice reservoirs.
Известно устройство по авторскому свидетельству №1488717, G 01 N 1/10, публ. БИ №23, 1989, "Устройство для отбора жидких проб из ледовых массивов", для получения проб из льда для последующих микробиологического анализа и других видов исследований, требующих стерильности процесса отбора проб.A device is known according to the copyright certificate No. 1488717, G 01 N 1/10, publ. BI No. 23, 1989, "Device for sampling liquid samples from ice massifs", for obtaining samples from ice for subsequent microbiological analysis and other types of studies requiring sterility of the sampling process.
Устройство состоит из узлов: отбора пробы, размыва, нагревателей, герметизации, блока управления. Недостатком этого устройства является сложность конструкции и вероятность загрязнения подледных водоемов посторонней микрофлорой.The device consists of nodes: sampling, erosion, heaters, sealing, control unit. The disadvantage of this device is the design complexity and the likelihood of contamination of the under-ice reservoirs by extraneous microflora.
Известно также устройство, принятое за прототип по патенту РФ №2182225, G 01 N 1/02, публ. 2002 г., "Термобуровой пробоотборник", для взятия проб льда и воды при бурении скважин в ледниковых покровах, а также для асептического вскрытия ледниковых водоемов с последующей надежной изоляцией от вышерасположенного ствола скважины, заполненного заливочной жидкостью.It is also known a device adopted as a prototype according to the patent of the Russian Federation No. 2182225, G 01 N 1/02, publ. 2002, "Thermoborer sampler", for sampling ice and water when drilling wells in ice sheets, as well as for aseptic opening of glacial reservoirs with subsequent reliable isolation from an upstream wellbore filled with drilling fluid.
Термобуровой пробоотборник, корпус которого представляет собой толстостенную трубу, связан с наземным пультом управления грузонесущим кабелем. Рабочие и контрольные жилы грузонесущего кабеля подключены к электронному блоку управления. Система датчиков и электронный блок обеспечивают необходимый режим и технологию отбора пробы, постоянный контроль за ходом процесса пробоотбора в скважине и возможность оперативного вмешательства оператора с наземного пульта в процессе пробоотбора. После проходки скважины в ледовой толще, для бурения оставшейся части до контакта с поверхностью подледникового озера, на забой скважины опускается термобуровой пробоотборник на грузонесущем кабеле. При бурении нижняя поверхность термоиглы и конусная поверхность тепловой коронки находится в постоянном контакте с ледяным забоем. Когда термоигла дойдет до поверхности озера, среагирует контактный датчик. Далее сигнал поступает на пульт управления и оттуда дается команда на выключение питания коронки и остановку процесса бурения. В тот же момент с помощью показаний специальных датчиков оценивается разность давлений между столбом заливочной жидкости в скважине и воды в озере. В случае, если давление заливочной жидкости меньше или равно давлению воды в озере, подъем воды в ствол скважины на заданную высоту происходит при подъеме пробоотборника.A thermal drill sampler, the casing of which is a thick-walled pipe, is connected to a ground control panel for a load-carrying cable. The working and control cores of the load-carrying cable are connected to the electronic control unit. The sensor system and the electronic unit provide the necessary mode and technology for sampling, constant monitoring of the progress of the sampling process in the well and the possibility of prompt intervention by the operator from the ground control panel in the sampling process. After a well is drilled in the ice, to drill the remaining part until it contacts the surface of a subglacial lake, a thermal drill sampler on a load-carrying cable is lowered to the bottom of the well. During drilling, the lower surface of the thermal needle and the conical surface of the heat core are in constant contact with the ice face. When the thermal needle reaches the surface of the lake, the contact sensor will react. Then the signal goes to the control panel and from there a command is given to turn off the crown power and stop the drilling process. At the same time, using the readings of special sensors, the pressure difference between the column of drilling fluid in the well and the water in the lake is estimated. If the pressure of the drilling fluid is less than or equal to the pressure of the water in the lake, the rise of water into the wellbore to a predetermined height occurs when the sampler is raised.
Если давление жидкости в скважине будет выше давления в озере, проводится ряд мероприятий по приведению имеющихся условий к требуемым, при этом процесс приведения контролируется оператором с помощью предусмотренных для этого датчиков. После создания условий превышения давления в озере над давлением в скважине пробоотборник поднимают на определенную высоту, и одновременно поднимается озерная вода в скважину. После чего работы в скважине прекращают на период замерзания поднявшейся в скважину озерной воды. Затем берут пробу льда, образовавшегося из озерной воды электромеханическим буровым снарядом. Остаток льда не разбуривается, что обеспечивает полную изоляцию ствола скважины от поверхности озера и тем самым устраняется опасность его загрязнения.If the pressure of the liquid in the well is higher than the pressure in the lake, a series of measures are taken to bring the existing conditions to the required ones, while the adjustment process is controlled by the operator using the sensors provided for this. After creating conditions for the excess of pressure in the lake over the pressure in the well, the sampler is raised to a certain height, and at the same time, lake water rises into the well. After that, work in the well is stopped for the period of freezing of lake water rising into the well. Then they take a sample of ice formed from lake water by an electromechanical drill. The remaining ice is not drilled, which ensures complete isolation of the wellbore from the surface of the lake and thereby eliminates the risk of contamination.
Недостатком устройства является сложность конструкции пробоотборника, недостаточно надежная технология пробоотбора, а также низкое качество отбираемой пробы, так как проба отбирается из воды, предварительно заполняющей нижние горизонты скважины, где она замораживается.The disadvantage of this device is the complexity of the design of the sampler, insufficiently reliable sampling technology, as well as the low quality of the sample being taken, since the sample is taken from water that pre-fills the lower horizons of the well, where it is frozen.
Техническим результатом является устранение указанных недостатков, то есть повышение надежности работы устройства и повышение качества отбираемой пробы непосредственно из подледного озера.The technical result is the elimination of these disadvantages, that is, improving the reliability of the device and improving the quality of the sample taken directly from the subglacial lake.
Технический результат достигается тем, что устройство для отбора проб, включающее цилиндрический корпус, нагреватель, кабельный замок для крепления его на грузонесущем кабеле, насос для прокачки воды, клапан для изоляции отбираемой пробы от окружающей среды, согласно изобретению снабжено блоком, содержащим набор параллельно соединенных кассет с микробиологическими фильтрами, причем диаметры кассет различны и увеличиваются к низу блока, дополнительным нагревателем, расположенным в верхней части корпуса и дополнительным клапаном, причем блок кассет размещен между двумя клапанами.The technical result is achieved by the fact that the device for sampling, including a cylindrical body, a heater, a cable lock for mounting it on a load-carrying cable, a pump for pumping water, a valve for isolating the sample from the environment, according to the invention is equipped with a unit containing a set of parallel-connected cassettes with microbiological filters, and the diameters of the cassettes are different and increase towards the bottom of the unit, with an additional heater located in the upper part of the housing and an additional valve, This cartridge block is located between two valves.
Благодаря этому повышается качество отбираемой пробы и увеличивается объем исследуемой подледной воды.Due to this, the quality of the sample taken increases and the volume of the investigated ice water increases.
Устройство для отбора проб из подледных водоемов поясняется чертежом, на котором изображен продольный разрез устройства.A device for sampling from under-ice reservoirs is illustrated in the drawing, which shows a longitudinal section of the device.
Устройство содержит: цилиндрический корпус 1, в котором смонтированы нижний 2 и верхний 3 нагреватели, грузонесущий кабель 4 для выполнения спуско-подъемных операций, кабельный замок 5 для крепления устройства на грузонесущем кабеле 4, блок электроразъемов 6, блок 7, содержащий набор параллельно соединенных кассет 8, в каждой из них находится микробиологический фильтр 9 (например:поликарбонатный фильтр 0,23 мкм), два электромагнитных клапана 10 для изоляции исследуемой пробы от окружающей среды и насос 11 для прокачки исследуемой воды через блок 7. Труба 12 служит для выливания отфильтрованной воды в озеро.The device comprises: a cylindrical housing 1, in which the lower 2 and upper 3 heaters are mounted, a load-carrying cable 4 for carrying out hoisting operations, a cable lock 5 for mounting the device on a load-carrying cable 4, an electrical connector block 6, a block 7, containing a set of parallel-connected cassettes 8, in each of them there is a microbiological filter 9 (for example: a 0.23 μm polycarbonate filter), two electromagnetic valves 10 for isolating the test sample from the environment and a pump 11 for pumping the test water through block 7 Pipe 12 serves to pour filtered water into the lake.
Устройство работает следующим образом. После проходки скважины через ледовую толщу и вскрытия скважиной подледного водоема буровой снаряд извлекается из скважины. При этом определенная часть воды поднимается в скважину до выравнивания давлений в водоеме и столба заливаемой жидкости в скважине. Затем через скважину в исследуемый водоем опускается устройство для отбора проб с предварительно простерилизованным блоком фильтров на заданную глубину, посредством грузонесущего кабеля 4. Так как за время спуско-подъемных операций вода, поднявшаяся в скважину, может намерзнуть на стенках скважины, устройство опускают с включенным нижним нагревателем 2. На заданной глубине открываются электромагнитные клапаны 10, и включают насос 11, который прокачивает исследуемую воду через блок 7. При этом вода прокачивается через все кассеты блока фильтров параллельно, благодаря чему суммарная площадь фильтров при сравнительно небольшом диаметре пробоотборника позволяет значительно увеличить объем исследуемой пробы. Профильтрованная вода через трубу 12 попадает обратно в озеро. По окончании процесса пробоотбора электромагнитные клапаны 10 закрывают, выключают насос 11, и устройство извлекают из скважины. При подъеме устройства включают верхний нагреватель 3, который калибрует скважину в случае намерзания воды, поднявшейся из подледного водоема в нижнюю часть скважины. После извлечения устройства из скважины из него вынимается блок 7 (вместе с электромагнитными клапанами 10, находящимися в закрытом положении) и передается для исследования специалистам.The device operates as follows. After a well has been drilled through the ice stratum and a borehole has opened a sub-ice reservoir, a drill is removed from the well. At the same time, a certain part of the water rises into the well until the pressure in the reservoir is equal to the column of liquid being poured into the well. Then, a sampling device with a pre-sterilized filter block to a predetermined depth is lowered through the well into the reservoir under investigation, by means of a load-carrying cable 4. Since during the round-trip operations the water rising into the well may freeze on the well walls, the device is lowered with the lower heater 2. At a given depth, the solenoid valves 10 open, and turn on the pump 11, which pumps the test water through block 7. At the same time, water is pumped through all the cartridges of the fil block parallel to each other, due to which the total area of the filters with a relatively small diameter of the sampler can significantly increase the volume of the test sample. The filtered water through the pipe 12 flows back into the lake. At the end of the sampling process, the electromagnetic valves 10 are closed, the pump 11 is turned off, and the device is removed from the well. When lifting the device include the upper heater 3, which calibrates the well in case of freezing of the water that has risen from the subglacial reservoir to the lower part of the well. After removing the device from the well, block 7 is removed from it (together with the electromagnetic valves 10 in the closed position) and transferred to specialists for examination.
В результате при работе устройства соблюдаются все условия для обеспечения стерильного пробоотбора и сохранения уникальной реликтовой системы подледного озера в первозданном виде.As a result, when the device is operating, all conditions are met to ensure sterile sampling and preservation of the unique relict system of the ice-free lake in its original form.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003122308/12A RU2244913C1 (en) | 2003-07-16 | 2003-07-16 | Device for sampling under-ice reservoirs |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003122308/12A RU2244913C1 (en) | 2003-07-16 | 2003-07-16 | Device for sampling under-ice reservoirs |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2244913C1 true RU2244913C1 (en) | 2005-01-20 |
| RU2003122308A RU2003122308A (en) | 2005-01-27 |
Family
ID=34978162
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2003122308/12A RU2244913C1 (en) | 2003-07-16 | 2003-07-16 | Device for sampling under-ice reservoirs |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2244913C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2645539C1 (en) * | 2016-09-16 | 2018-02-21 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Петербургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова" (ФГБУ "ПИЯФ") | Device for sampling water from subglacial water bodies |
| RU191037U1 (en) * | 2019-05-27 | 2019-07-22 | Андрей Александрович Павлов | Sample collection chamber with controlled heating of a deep sample |
| RU2747235C1 (en) * | 2019-07-23 | 2021-04-29 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки институт океанологии им. П.П. Ширшова Российской академии наук | Sub-ice water sampling device |
| RU2780038C1 (en) * | 2022-03-28 | 2022-09-19 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" | Walking sampler |
-
2003
- 2003-07-16 RU RU2003122308/12A patent/RU2244913C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2645539C1 (en) * | 2016-09-16 | 2018-02-21 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Петербургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова" (ФГБУ "ПИЯФ") | Device for sampling water from subglacial water bodies |
| RU191037U1 (en) * | 2019-05-27 | 2019-07-22 | Андрей Александрович Павлов | Sample collection chamber with controlled heating of a deep sample |
| RU2747235C1 (en) * | 2019-07-23 | 2021-04-29 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки институт океанологии им. П.П. Ширшова Российской академии наук | Sub-ice water sampling device |
| RU2780038C1 (en) * | 2022-03-28 | 2022-09-19 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" | Walking sampler |
| RU215436U1 (en) * | 2022-05-30 | 2022-12-13 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Петербургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" (НИЦ "Курчатовский институт" - ПИЯФ) | Device for sampling water from under-ice reservoirs |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2003122308A (en) | 2005-01-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5934374A (en) | Formation tester with improved sample collection system | |
| US7198105B2 (en) | Apparatus and method for controlling the pressure of fluid within a sample chamber | |
| CA2476396C (en) | Pressure controlled fluid sampling apparatus and method | |
| EP0620893B1 (en) | Formation testing and sampling method and apparatus | |
| EP3060909B1 (en) | Tri-axial centrifuge apparatus | |
| JP4452851B2 (en) | Groundwater monitoring device and monitoring method | |
| WO2000065199A1 (en) | Method and apparatus for continuously testing a well | |
| EA011817B1 (en) | Downhole uses of piezoelectric motors | |
| MX2014010059A (en) | Systems and methods of determining fluid properties. | |
| NO312785B1 (en) | Method and instrument for obtaining specimens of formation fluid | |
| NO319932B1 (en) | Apparatus and method for formation testing of an unlined well | |
| EA028748B1 (en) | Apparatus for testing sag properties of a drilling fluid | |
| CA2476532A1 (en) | Apparatus for obtaining high quality formation fluid samples | |
| AU771730B2 (en) | Improvements in or relating to well fluid sampling | |
| MX2011006294A (en) | Microfluidic methods and apparatus to perform in situ chemical detection. | |
| RU2645539C1 (en) | Device for sampling water from subglacial water bodies | |
| US9644479B2 (en) | Device for sampling fluid under pressure for geological site development monitoring | |
| US7836951B2 (en) | Methods and apparatus for collecting a downhole sample | |
| EP0646215B1 (en) | Method and apparatus for pressure, volume, and temperature measurement and characterization of subsurface formations | |
| RU2244913C1 (en) | Device for sampling under-ice reservoirs | |
| CN206114618U (en) | Ration simulation of unconventional tight sand oil and testing experiment device | |
| CN104880395A (en) | Rock-fluid reaction in situ observation device capable of controlling temperature and pressure | |
| US10208591B2 (en) | Flushing microfluidic sensor systems | |
| RU2282842C1 (en) | Device for sample taking from water pools covered with ice | |
| US11241701B2 (en) | Tri-axial centrifuge apparatus with electrical sensor, acoustic sensor, and x-ray instrument |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20050717 |