RU2280160C2 - Method and device for sample taking from large depth along with temperature, pressure and depth recording during sample-taking chamber filling with well fluid or gas - Google Patents
Method and device for sample taking from large depth along with temperature, pressure and depth recording during sample-taking chamber filling with well fluid or gas Download PDFInfo
- Publication number
- RU2280160C2 RU2280160C2 RU2004123962/03A RU2004123962A RU2280160C2 RU 2280160 C2 RU2280160 C2 RU 2280160C2 RU 2004123962/03 A RU2004123962/03 A RU 2004123962/03A RU 2004123962 A RU2004123962 A RU 2004123962A RU 2280160 C2 RU2280160 C2 RU 2280160C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sampling
- chamber
- well
- sample taking
- pressure
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к геолого-разведочной, нефтегазовой, гидрогеологической отраслям народного хозяйства, гидрографическим, океанографическим исследованиям, гражданской обороне (МЧС).The invention relates to geological exploration, oil and gas, hydrogeological sectors of the economy, hydrographic, oceanographic research, civil defense (MES).
В настоящее время в практике промысловых работ при испытании и опробовании поисковых и разведочных нефтяных, газовых и водяных скважин используется способ отбора глубинных герметичных проб нефти, воды, газа или их смесей с применением автономных устройств - глубинных пробоотборников, разработанный в СССР и за рубежом в начале 60-х годов.At present, in the practice of field work, when testing and testing exploratory oil, gas, and water wells, a method of sampling deep sealed samples of oil, water, gas, or their mixtures using autonomous devices — depth sampling devices — developed in the USSR and abroad at the beginning 60s.
Известный способ отбора глубинных проб осуществляется путем спуска в скважину на проволоке или тросе автономного цилиндрического устройства - глубинного пробоотборника, реализующего возможность на определенной, условно наперед заданной, глубине в пределах от 10 м до 8000 м, в диапазоне температур от 10°С до 170°С и давлении от 0,1 до 120 МПа осуществить заполнение одной пробоприемной камеры объемом 100-800 мл флюидом, газом или их смесью, именно теми компонентами скважинной среды, которые на данный момент времени находятся в стволе скважины на этой глубине, загерметизировать пробу в пробоприемной камере и доставить ее на устье скважины [1, 2].The known method of sampling in-depth samples is carried out by descent into the well on a wire or cable of an autonomous cylindrical device - an in-depth sampler, which implements the possibility at a certain conditionally predetermined depth in the range from 10 m to 8000 m, in the temperature range from 10 ° C to 170 ° With a pressure of 0.1 to 120 MPa, fill one sampling chamber with a volume of 100-800 ml of fluid, gas or a mixture of them, with exactly those components of the borehole medium that are currently in the wellbore on this Lubin, seal probopriemnoy sample into the chamber and deliver it to the wellhead [1, 2].
В известном способе определение фактической глубины, на которой происходит заполнение пробоприемной камеры всасывающего или проточного типа, реализуется косвенным способом, а именно путем временного программирования системы управления клапанным механизмом, который и осуществляет открытие(закрытие) отверстия в корпусе устройства, соединяющего скважинное пространство с внутренней полостью пробоприемной камеры. При реализации известного способа отсутствуют какие-либо технические средства, осуществляющие регистрацию температуры и давления в точке отбора пробы. Временное программирование системы управления работой клапанного механизма реализуется на базе трех принципов.In the known method, the determination of the actual depth at which the sampling chamber of the suction or flow type is filled is realized indirectly, namely by temporarily programming the valve mechanism control system, which opens (closes) the holes in the device body connecting the borehole space to the internal cavity sample chamber. When implementing the known method, there are no technical means for recording temperature and pressure at the sampling point. Temporary programming of the valve control system is based on three principles.
Наиболее близким к заявляемому способу является способ отбора глубинных проб, включающий в себя спуск в скважину на проволоке или геофизическом кабеле пробозаборного устройства для забора глубинной пробы флюида или газа, содержащего пробоприемную камеру, соединение скважинного пространства с внутренней полостью пробоприемной камеры путем ее закрытия или открытия с помощью механизма гидропривода, который включают в работу с момента помещения пробозаборного устройства в скважинную среду [3].Closest to the claimed method is a method of sampling deep samples, which includes lowering into the well a wire or a geophysical cable of a sampling device for sampling a deep sample of fluid or gas containing a sampling chamber, connecting the borehole space to the inner cavity of the sampling chamber by closing or opening it with using the hydraulic drive mechanism, which is included in the operation from the moment the sampling device is placed in the borehole environment [3].
Основным критерием получения качественной и кондиционной проб, исследовав которую можно получить достоверные значения реологических и PVT-свойств добываемого флюида или газа, является наличие достоверной информации о местоположении пробоотборника в стволе скважины в момент открытия (закрытия пробоприемной скважины и величине температуры и давления в точке отбора пробы на ее герметичность.The main criterion for obtaining high-quality and conditional samples, having studied which it is possible to obtain reliable values of the rheological and PVT properties of the produced fluid or gas, is the availability of reliable information about the location of the sampler in the wellbore at the time of opening (closure of the sampling well and the temperature and pressure at the sampling point on her tightness.
Известный способ отбора проб не обеспечивает возможности контролировать ни один из существенных параметров, характеризующих качество отобранной пробы, что и является основным его недостатком.The known method of sampling does not provide the ability to control any of the essential parameters characterizing the quality of the selected sample, which is its main drawback.
Массовое строительство наклонно-направленных и горизонтальных скважин со сложной пространственной траекторией ствола и отходами забоя от точки заложения устья скважины в несколько сот и даже тысяч метров, эксплуатация скважин с забойным давлением значительно ниже гидростатического, высокая обводненность добываемых флюидов и газов, дегазация нефти при низких забойных давлениях непосредственно в пласте-коллекторе, отложение в стволе скважины и лифтовых трубах парафинов, асфальтенов и смол накладывают целый ряд дополнительных требований как на сам способ производства работ по отбору глубинных проб, так и на технические средства и на методику скважинных работ.Mass construction of directional and horizontal wells with a complex spatial trajectory of the borehole and bottomhole waste from the wellhead several hundred and even thousands of meters away, the operation of wells with bottomhole pressure significantly lower than hydrostatic, high water cut of produced fluids and gases, oil degassing at low bottomhole pressures directly in the reservoir, deposition of paraffins, asphaltenes and resins in the borehole and lift pipes impose a number of additional requirements Nij as the very method of production work on the selection of downhole samples, and the technical means and the method of downhole operations.
При реализации известного способа с использованием «слепых» пробоотборников спустить их на заданную глубину в наклонно-направленную скважину при углах наклона ствола скважины от 35° до 65° или при условии в стволе скважины отложения парафинов и смол при отсутствии средств контроля за его перемещением, не представляется возможным.When implementing the known method using “blind” samplers, lower them to a predetermined depth in a directional well at angles of inclination of the wellbore from 35 ° to 65 ° or provided that paraffins and resins are deposited in the wellbore in the absence of controls for its movement, not seems possible.
В настоящее время, осуществляя работы по отбору проб по известному способу любыми серийными отечественными и зарубежными пробоотборниками, нет технической возможности объективно инструментально зарегистрировать информацию о глубине в точке отбора пробы, о времени и дате отбора пробы, термобарических условиях, что не позволяет достоверно определить в процессе лабораторных исследований PVT - свойства исследуемых флюидов и газов согласно методике (ГОСТ, ОСТ) ввиду отсутствия реальной объективной информации о вышеуказанных параметрах.Currently, carrying out work on sampling in a known manner by any serial domestic and foreign samplers, it is not technically possible to objectively record information about the depth at the sampling point, the time and date of sampling, thermobaric conditions, which does not allow reliable determination in the process PVT laboratory research - properties of the studied fluids and gases according to the methodology (GOST, OST) due to the lack of real objective information about the above parameters.
В большинстве случаев, в процессе лабораторных исследований глубинных проб, отобранных по методике работ, реализующих известный способ, специалист, выполняющий PVT-исследования, оперирует субъективной информацией, принимая постулат о том, что проба взята в интервале продуктивного дренируемого пласта при значении пластовой температуры и давлении, о которых имеется некоторая априорная информация в исследовательском центре, полученная не в конкретной скважине в точке отбора пробы, а в другой скважине данного или соседнего месторождения.In most cases, in the process of laboratory studies of deep samples, selected according to the methodology that implements the known method, the specialist performing PVT studies operates with subjective information, accepting the postulate that the sample was taken in the interval of a productive drained formation at a value of reservoir temperature and pressure , about which there is some a priori information in the research center, obtained not in a particular well at the sampling point, but in another well of this or a neighboring field.
Вторым существенным недостатком известного способа является отсутствие возможности взять более одной глубинной пробы за один спуск устройства в скважину.The second significant disadvantage of this method is the inability to take more than one depth sample for one descent of the device into the well.
Задачей предлагаемого способа отбора глубинных проб флюидов, газов и их смесей является устранение всех вышеуказанных недостатков, свойственных известному способу.The objective of the proposed method for taking in-depth samples of fluids, gases and mixtures thereof is to eliminate all the above disadvantages inherent in the known method.
Поставленная цель достигается тем, что в способе отбора глубинных проб флюидов, газов и их смесей, включающем в себя спуск в скважину на проволоке или геофизическом кабеле пробозаборного устройства для забора глубинной пробы флюида или газа, содержащего пробоприемную камеру, соединение скважинного пространства с внутренней полостью пробоприемной камеры путем ее закрытия или открытия с помощью механизма гидропривода, который включают в работу с момента помещения пробозаборного устройства в скважинную среду, согласно изобретению отбирают одновременно две и более глубинные герметичные пробы флюида или газа двумя и более пробоприемными камерами, при этом в процессе спуска, подъема и нахождения пробозаборного устройства на точке отбора пробы измеряют температуру, давление и глубину местоположения пробозаборного устройства в стволе скважины, а открытие или закрытие пробоприемных камер осуществляют синхронно или разновременно, при этом управление исполнительным органом механизма гидропривода осуществляют электромагнитным клапаном, управление закрытием или открытием которого осуществляют электронным программируемым контролером по заранее установленному до спуска пробозаборного устройства в скважину периоду времени или величине скважинного давления, а при наличии кабельной линии связи путем подачи управляющего сигнала с наземного блока.This goal is achieved by the fact that in the method of taking deep samples of fluids, gases and their mixtures, which includes the descent into the borehole on a wire or geophysical cable of a sampling device for collecting a deep sample of fluid or gas containing a sampling chamber, the connection of the borehole space with the internal cavity of the sampling chamber by closing or opening it using a hydraulic drive mechanism, which is included in the operation from the moment the sampling device is placed in the borehole medium, according to the invention simultaneously take two or more deep sealed fluid or gas samples with two or more sampling chambers, while lowering, lifting and finding the sampling device at the sampling point, measure the temperature, pressure and depth of the sampling device in the wellbore, and opening or closing the sampling chambers are carried out synchronously or at the same time, while the executive body of the hydraulic actuator is controlled by an electromagnetic valve, closing or opening is controlled m which is carried out by an electronic programmable controller according to a time period or the value of the well pressure previously set before the sampling device is lowered into the well, and if there is a cable line by supplying a control signal from the ground unit.
При этом всю информацию о температуре, давлении и глубине местонахождения пробозаборного устройства в скважине, как и об открытии или закрытии электромагнитного клапана регистрируют в цифровой форме в масштабе реального времени, хранят до подъема пробозаборного устройства на устье скважины в энергонезависимой памяти или непрерывно передают на поверхность по кабельной линии связи. Программируемый период времени открытия и закрытия элекромагнитного клапана выбирается от 2 мин до нескольких десятков суток.In this case, all information about the temperature, pressure and depth of location of the sampling device in the well, as well as the opening or closing of the electromagnetic valve, is recorded digitally in real time, stored until the sampling device is lifted to the wellhead in a non-volatile memory, or continuously transmitted to the surface via cable communication line. The programmable time period for opening and closing the electromagnetic valve is selected from 2 minutes to several tens of days.
Также цель достигается тем, что осуществляют контроль и индикацию процесса открытия или закрытия электромагнитного клапана путем регистрации факта наличия тока в цепи питания обмотки электромагнитного клапана на период его подключения к блоку питания, или путем измерения динамики изменения давления в камере механизма гидропривода, а перевод исполнительного органа механизма гидропривода в исходное состояние осуществляют путем подключения обмотки электромагнитного клапана к внешнему источнику постоянного тока, чем обеспечивают открытие электромагнитного клапана.The goal is also achieved by monitoring and indicating the process of opening or closing the electromagnetic valve by registering the fact of the presence of current in the power supply circuit of the winding of the electromagnetic valve for the period of its connection to the power supply, or by measuring the dynamics of pressure in the chamber of the hydraulic drive mechanism, and translating the actuator the hydraulic drive mechanism to its initial state is carried out by connecting the winding of the electromagnetic valve to an external DC source, which ensures an open ytie solenoid valve.
Существующие в настоящее время серийно выпускаемые промышленностью скважинные устройства для отбора глубинных проб представляют собой цилиндрические герметичные скважинные устройства диаметром 28-62 мм, длиной 3000 мм и более и по принципу заполнения пробоприемной камеры делятся на две группы - проточные и всасывающие.The borehole devices for deep sampling currently available commercially available from industry are sealed cylindrical borehole devices with a diameter of 28-62 mm, a length of 3000 mm or more, and are divided into two groups, flow-through and suction, by the principle of filling the sampling chamber.
В проточных пробоотборниках проба герметизируется путем синхронного закрытия входного и выходного отверстий пробоприемной камеры.In flowing samplers, the sample is sealed by synchronously closing the inlet and outlet openings of the sampling chamber.
Пробоприемная камера опускается в скважину в открытом состоянии, и скважинная жидкость свободно протекает через проточную камеру до момента ее закрытия. Закрытие входного и выходного отверстия в цилиндрической пробоприемной камере производится или рычажным механизмом, который при движении устройства вниз свободно скользит по внутренней стенке НКТ или обсадной колонны, но при движении устройства вверх его рычаги попадают в межмуфтовые зазоры труб и сводят пружинный механизм, закрывающий входное и выходное отверстия пробоприемной камеры, или управления рычажной системой осуществляется с помощью механического часового механизма, на этом принципе реализован пробоотборник ПГ-1000 [1, 2].The sampling chamber is lowered into the well in the open state, and the well fluid flows freely through the flow chamber until it closes. The inlet and outlet openings in the cylindrical sampling chamber are closed either by a lever mechanism, which, when the device moves downward, freely slides along the inner wall of the tubing or casing, but when the device moves upward, its levers fall into the inter-coupling gaps of the pipes and reduce the spring mechanism closing the inlet and outlet openings of the sampling chamber, or control of the lever system is carried out using a mechanical clockwork, the PG-1000 sampler is implemented on this principle [1, 2].
В непроточных всасывающих пробоотборниках реализован механизм заполнения пробозаборной камеры за счет перепада давления, так как пробоотборник спускается в скважину с «пустой», находящейся под атмосферным давлением пробоприемной камерой. При заборе пробы клапанный механизм открывает в корпусе устройства и скважинная жидкость или газ за счет перепада давлений в стволе и пробоприемной камере открывает механическое устройство герметизации пробоприемной камеры и на очень высокой скорости перетекает в нее.In non-flowing suction samplers, a sampling chamber filling mechanism is implemented due to the pressure drop, since the sampler descends into the well with an “empty” sample chamber under atmospheric pressure. When sampling, the valve mechanism opens in the device casing and the borehole fluid or gas, due to the pressure difference in the barrel and the sampling chamber, opens the mechanical device for sealing the sampling chamber and flows into it at a very high speed.
Наиболее близким к заявляемому устройству является глубинный пробоотборник, спускаемый в скважину на скребковой проволоке или геофизическом кабеле, состоящий из цилиндрического корпуса, в котором размещены пробоприемная камера проточного или всасывающего типа с разделительным поршнем, балластная камера, клапанный механизм, механизм гидропривода с цилиндрической камерой, перемещающимся поршнем и штоком - пробоотборники ВПП-300, производимые серийно до настоящего времени с учетом доработок, выполненных в конце 90-х годов [3]. Устройство управления процессом открытия клапанного узла реализовано по принципу рычажного механического затвора или гидравлических часов с капиллярным стоком жидкости (трансформаторного масла).Closest to the claimed device is a deep sampler, lowered into the well on a scraper wire or geophysical cable, consisting of a cylindrical body, in which a flow-through or suction-type sampling chamber with a separation piston, a ballast chamber, a valve mechanism, a hydraulic drive mechanism with a cylindrical chamber moving with a piston and a rod — runway-300 samplers, which have been mass-produced to date, taking into account the modifications made in the late 90s [3]. The control device for the process of opening the valve assembly is implemented on the principle of a lever mechanical shutter or hydraulic clock with a capillary drain of liquid (transformer oil).
Недостатками известного пробоотборника являются следующие:The disadvantages of the known sampler are the following:
1. Процесс управления клапанным узлом осуществляется с помощью жидкокапиллярного таймера, рабочий цикл гидравлического часового механизма (время протекания жидкости) в первую очередь зависит от реологических свойств используемой жидкости (масла) и температуры окружающей среды, так как именно температура и реологические свойства контролируют показатель вязкости органических и синтетических жидкостей, следовательно, нет возможности точной установки времени открытия клапанного механизма и как следствие глубины точки взятия пробы (времени открытия клапана).1. The process of controlling the valve assembly is carried out using a liquid capillary timer, the duty cycle of the hydraulic clock mechanism (fluid flow time) primarily depends on the rheological properties of the liquid (oil) used and the ambient temperature, since it is the temperature and rheological properties that control the viscosity index of organic and synthetic fluids, therefore, it is not possible to accurately set the opening time of the valve mechanism and, as a consequence, the depth of the sampling point (time Yeni valve opening).
Управление процессом закрытия пробозаборной камеры выполняется механизмом рычажного типа и зависит от вероятностного фактора попадания рычага в межмуфтовый зазор колонны или лифтовых труб.The process of closing the sampling chamber is controlled by a lever-type mechanism and depends on the probabilistic factor of the lever falling into the coupling gap of the column or lift pipes.
2. Определяющим недостатком известного пробоотборника является отсутствие в их конструкции целого ряда конструктивных элементов и систем датчиков, способных обеспечить объективный контроль и регистрацию местоположения в стволе скважины точки взятия пробы, зарегистрировать в данной точке температуру и давление, а также предоставить объективную информацию пользователю о дате и времени проведения работ и отсутствие технической возможности предоставить эту информацию на объективных носителях (в электронном виде) в лабораторию по исследованию PVT -свойств флюидов и газов.2. The defining drawback of the known sampler is the absence in its design of a number of structural elements and sensor systems capable of providing objective monitoring and recording of the location of the sampling point in the wellbore, recording temperature and pressure at this point, and also providing objective information to the user about the date and time of work and the lack of technical ability to provide this information on objective media (in electronic form) to the laboratory for research the formation of PVT properties of fluids and gases.
3. Перевод капиллярных гидравлических часов в исходное состояние после взятия пробы требует значительных затрат времени и необходимости работы персонала с маслянистыми жидкостями и синтетическими незамерзающими жидкостями (антифризом).3. The transfer of a capillary hydraulic clock to its original state after sampling requires a significant investment of time and the need for personnel to work with oily liquids and synthetic non-freezing liquids (antifreeze).
4. Отсутствует возможность использовать один и тот же пробоотборник для взятия нескольких глубинных проб за один его спуск в скважину.4. There is no possibility to use one and the same sampler for taking several depth samples for one descent into the well.
Целью предлагаемого пробоотборника является создание автономного и дистанционного электронно-программируемого пробоотборника, позволяющего производить взятие нескольких глубинных проб за один его спуск в скважину с одновременным измерением глубины местоположения пробоотборника в точке отбора пробы, температуры и давления флюида или газа в данной точке, а также фиксации момента открытия и закрытия пробоприемной камеры.The purpose of the proposed sampler is to create an autonomous and remote electronically programmable sampler that allows you to take several deep samples in one run into the well while measuring the depth of the sampler at the point of sampling, temperature and pressure of the fluid or gas at a given point, as well as fixing the moment opening and closing the sample chamber.
Поставленная цель достигается тем, что в глубинном пробоотборнике, спускаемом в скважину на скребковой проволоке или геофизическом кабеле и состоящем из цилиндрического корпуса, в котором размещены пробоприемная камера проточного или всасывающего типа с разделительным поршнем, балластная камера, клапанный механизм, механизм гидропривода с цилиндрической камерой, перемещающимся поршнем и штоком, в цилиндрическом корпусе расположено две и более пробоприемные камеры, помещенные в пробозаборный модуль, расположенный в ряду соединенных между собой с помощью резьбовых соединений герметичных функционально связанных электронного модуля и модуля гидропривода, электронный модуль включает в себя последовательно соединенные блок энергообеспечения, состоящий из одного или нескольких сухих гальванических элементов или аккумуляторов, встроенный источник стабилизированного питания постоянного тока в диапазоне напряжений от 3,6 до 1000В, к которому подключен набор измерительных физических датчиков, соединенных с электронной схемой регистрации, обеспечивающей сбор и обработку информации в цифровой форме и состоящей из программируемого контроллера и электронного таймера отсчета текущего календарного времени, соединенных с программно-управляемым энергонезависимым запоминающим устройством (ПЗУ) и аналого-цифровым преобразователем (АЦП), модуль гидропривода включает в себя цилиндрическую камеру, балластную камеру и электромагнитный клапан, а пробозаборный модуль включает в себя пробоприемные камеры, клапанный механизм и фильтр с магнитным сепаратором, установленный между клапанным механизмом и пробоприемными камерами.This goal is achieved by the fact that in the deep sampler, lowered into the well on a scraper wire or geophysical cable and consisting of a cylindrical body, in which a flow-through or suction-type sampling chamber with a separation piston, a ballast chamber, a valve mechanism, a hydraulic drive mechanism with a cylindrical chamber, moving piston and rod, in a cylindrical body there are two or more sampling chambers placed in a sampling module located in a row of connected with each other using threaded connections of a sealed functionally connected electronic module and a hydraulic drive module, the electronic module includes a series-connected power supply unit, consisting of one or more dry galvanic cells or batteries, an integrated stabilized DC power supply in the voltage range from 3.6 to 1000V, to which a set of measuring physical sensors is connected, connected to an electronic registration circuit providing collection and processing information in digital form and consisting of a programmable controller and an electronic timer for counting the current calendar time, connected to a program-controlled non-volatile memory (ROM) and analog-to-digital converter (ADC), the hydraulic actuator module includes a cylindrical chamber, ballast chamber and an electromagnetic valve and the sampling module includes sampling chambers, a valve mechanism and a filter with a magnetic separator installed between the valve mechanism and the sampling receiver cameras.
При этом в качестве физических датчиков используют датчики измерения температуры, давления, естественного радиоактивного фона горных пород в стволе скважины, фиксации пиковых значений магнитного поля муфтовых соединений в обсадных или лифтовых трубах.At the same time, physical sensors are used to measure temperature, pressure, the natural radioactive background of rocks in the wellbore, and fix peak magnetic field values of sleeve joints in casing or elevator pipes.
Кроме того, глубинный пробоотборник содержит цифровой интерфейс для подключения ПЗУ персональной электронно-вычислительной машине (ПЭВМ), а при наличии кабельного канала связи между глубинным пробоотборником и наземным блоком контроля и управления его работой установлен электронный блок преобразования, кодирования и передачи информации.In addition, the in-depth sampler contains a digital interface for connecting ROM to a personal electronic computer (PC), and if there is a cable communication channel between the in-depth sampler and the ground monitoring and control unit, an electronic information conversion, encoding and transmission unit is installed.
Модуль гидропривода, электронный модуль и пробозаборный модуль могут быть соединены в разных сочетаниях в длинномерную конструкцию.The hydraulic drive module, the electronic module and the sampling module can be connected in various combinations to a long design.
Возможность непрерывного измерения температуры и давления по стволу скважины в процессе производства спуска и подъема пробозаборного устройства и длительного (до 15 суток) измерения пластового значения температуры и давления в точке отбора пробы в конкретно дренируемом пласте позволяет полностью отказаться от использования априорных данных, таких как глубина, температура и давление в точке отбора и оперировать фактически измеренными значениями пластового давления и температуры пласта в исследуемом пласте-коллекторе, предусматривает создание существенно отличных от используемых в настоящее время средств - глубинных пробоотборников, в которых наряду с использованием элементов конструкции, присущих прототипу, таких как камера гидропривода с балластной камерой, перемещающимся поршнем и связанным с ним штоком, клапанным узлом, пробозаборной камеры с перемещающимся поршнем и компенсационной камерой с коническим подпружиненным узлом герметизации пробы, содержится ряд принципиально новых конструктивных элементов и датчиков, ранее никогда не использующихся при конструировании систем и приборов для отбора глубинных проб, способных обеспечить точное измерение глубины, температуры, давления в стволе скважины и в точке отбора пробы с системой регистрации всей информации с привязкой к календарному времени, фиксировать момент открытия (закрытия) пробозаборных камер, которых в заявленном авторами пробозаборном устройстве может быть одна, две и более, и при этом обеспечивать хранение всей информации, поступающей от датчиков в ПЗУ устройства, а при наличии кабельной линии связи между устройством и поверхностью, если пробоотборник спускается в скважину на геофизическом кабеле, передавать непрерывно, в реальном масштабе времени всю информацию со скважинного прибора в наземный блок управления и контроля за работой устройства.The possibility of continuous measurement of temperature and pressure along the wellbore during the launching and lifting of the sampling device and long-term (up to 15 days) measurement of the reservoir temperature and pressure at the sampling point in a specifically drained formation allows you to completely abandon the use of a priori data, such as depth, temperature and pressure at the sampling point and operate with actually measured values of reservoir pressure and formation temperature in the reservoir under study, provided the creation of essentially different means from the currently used means - in-depth samplers, in which, along with the use of structural elements inherent in the prototype, such as a hydraulic drive chamber with a ballast chamber, a moving piston and a rod connected to it, a valve assembly, a sampling chamber with a moving piston and compensation a chamber with a conical spring-loaded assembly for sealing the sample contains a number of fundamentally new structural elements and sensors that have never been previously used in construction the use of systems and instruments for sampling deep samples that can provide accurate measurement of depth, temperature, pressure in the wellbore and at the point of sampling with a recording system of all information with reference to the calendar time, record the time of opening (closing) of sampling chambers, which are stated by the authors the sampling device can be one, two or more, and at the same time ensure the storage of all information received from the sensors in the ROM of the device, and if there is a cable line between the device and the surface Tew, if the sampler descends in the well on a logging cable, to transmit continuously in real time all the information from the downhole tool to a surface control unit and monitoring the operation of the device.
Глубинный скважинный цифровой многокамерный программно-управляемый пробоотборник построен по модульному принципу и содержит ряд конструктивно законченных модулей (блоков), но функционально связанных друг с другом, обеспечивающих решение всех инженерно-технических и методических задач, перечисленных выше. При этом в одно спускаемое в скважину устройство может входить несколько одинаковых модулей. Все модульные элементы пробоотборника реализованы в виде прочных герметичных цилиндрических корпусных элементов (сборочных единиц) диаметром 22-62 мм и длиной от 300 до 3400 мм, изготовленных из высококачественной легированной стали или титановых сплавов.The deep borehole digital multi-chamber program-controlled sampler is built on a modular basis and contains a number of structurally complete modules (blocks), but functionally connected to each other, providing a solution to all the engineering, technical and methodological problems listed above. In this case, several identical modules can enter a single device lowered into the well. All modular elements of the sampler are implemented in the form of durable sealed cylindrical body elements (assembly units) with a diameter of 22-62 mm and a length of 300 to 3400 mm, made of high-quality alloy steel or titanium alloys.
Функционально имеется три базовых модуля: электронный модуль, модуль гидропривода и модуль пробоприемной камеры.Functionally, there are three basic modules: an electronic module, a hydraulic actuator module, and a sampling chamber module.
1. Электронный модуль. Содержит в своей конструкции датчик измерения естественного радиоактивного фона горных пород, так называемый канал гамма каротажа (ГК), датчик фиксации количества муфтовых соединений в обсадной колонне или лифтовых трубах, так называемый магнитный локатор муфт, реализован как электромагнитно-индуктивный пиковой детектор магнитного поля колонны, физические датчики измерения температуры и давления, блок питания электронной схемы прибора, электронный программируемый контролер, электронный таймер (часы), компаратор, АЦП, источник электропитания в виде сухих гальванических элементов, электронный встроенный преобразователь тока и напряжения - многовыходной стабилизированный блок питания на напряжение -3,6 В, +3,6 В, -6 В, +6 В, -12 В, +12 В, -1000 В и +1000 В (см. фиг.1). Если скважинный прибор - глубинный пробоотборник работает как автономный модуль (без кабельной линии связи), то электронный модуль содержит ПЗУ, выходной интерфейс для считывания информации, хранящейся в ПЗУ непосредственно на ПЭВМ. При связи электронного модуля с поверхностью при помощи кабельной линии связи и передаче информации по кабельной линии связи в наземное регистрирующее устройство в модуле монтируется электронный блок преобразования, кодирования и передачи информации по кабельной линии связи на Манчестер-2.1. The electronic module. It contains in its design a sensor for measuring the natural radioactive background of rocks, the so-called gamma-ray channel (GC), a sensor for fixing the number of sleeve connections in the casing or elevator pipes, the so-called magnetic coupling locator, is implemented as an electromagnetic inductive peak magnetic field detector of the column, physical sensors for measuring temperature and pressure, power supply for the electronic circuitry of the device, electronic programmable controller, electronic timer (clock), comparator, ADC, electric source power supply in the form of dry galvanic cells, an electronic built-in current and voltage converter - multi-output stabilized power supply for voltage -3.6 V, +3.6 V, -6 V, +6 V, -12 V, +12 V, -1000 B and +1000 V (see figure 1). If the downhole tool - the downhole sampler works as an autonomous module (without a cable communication line), then the electronic module contains a ROM, an output interface for reading information stored in the ROM directly on a PC. When the electronic module is connected to the surface by means of a cable line and information is transmitted via a cable line to a ground-based recording device, the electronic unit for converting, encoding and transmitting information via a cable line to Manchester-2 is mounted in the module.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 представлена блок-схема электронного модуля устройства, на фиг.2 схематично показан принцип построения глубинного пробоотборника, на фиг.3 представлены различные сочетания отдельных модулей, из которых состоит глубинный пробоотборник; на фиг.3а - двухкамерный пробоотборник, спускаемый на геофизическом кабеле, на фиг.3б - двухкамерный автономный пробоотборник с двумя проточными пробоприемными камерами, на фиг.3в - двухкамерный пробоотборник с двумя всасывающими пробоприемными камерами, на фиг.3г - трехкамерный пробоотборник с двумя проточными и одной всасывающей пробоприемными камерами, на фиг.3д - однокамерный автономный пробоотборник.The invention is illustrated by the drawing, where Fig. 1 is a block diagram of an electronic module of the device, Fig. 2 schematically shows the principle of constructing an in-depth sampler, Fig. 3 shows various combinations of the individual modules that make up the in-depth sampler; on figa - two-chamber sampler, lowered on a geophysical cable, on fig.3b - two-chamber autonomous sampler with two flow-through sample-receiving chambers, on figv - two-chamber sampler with two suction-sample-sampling chambers, on figg - three-chamber sampler with two flow-through and one suction with receiving chambers, in Fig. 3d - a single-chamber autonomous sampler.
Электронный модуль глубинного пробоотборника включает набор измерительных датчиков: магнитный локатор 1 муфтовых соединений колонны, датчик температуры 2, датчик давления 3, фоточувствительный преобразователь γ-квантов 4, кристалл NaJ, канала ГК, фотоэлектронный умножитель 5 для канала ГК, которые соединены с электронной схемой регистрации, обеспечивающей сбор и обработку информации в цифровой форме и состоящей из программируемого контролер 6 АЦП 7, ПЗУ 8, электронный таймер 9 отсчета текущего календарного времени, встроенный источник стабилизированного питания постоянного тока в диапазоне напряжений от 3,6 до 1000 В 10, блок энергообеспечения 11, состоящий из одного или нескольких сухих гальванических элементов или аккумуляторов, блок высокого напряжения канала ГК 12. Электронная схема регистрации связана с электромагнитным клапаном 13 управления модуля гидропривода, а при наличии кабельного канала связи глубинный пробоотборник связан с наземным блоком 14 управления и контроля через электронный блок преобразования, кодирования и передачи информации.The electronic module of the downhole sampler includes a set of measuring sensors: a magnetic locator 1 of the coupling joints of the column, a temperature sensor 2, a pressure sensor 3, a photosensitive transducer of γ-quanta 4, a NaJ crystal, a GK channel, a photoelectronic multiplier 5 for the GK channel, which are connected to the electronic registration circuit providing the collection and processing of information in digital form and consisting of a
Все электронные компоненты, указанные выше, являются электронными микросборками и микросхемами заводского изготовления с законченными функциональными возможностями и поставляются серийно электронной промышленностью.All electronic components mentioned above are prefabricated electronic microassemblies and microcircuits with complete functionality and are supplied commercially by the electronic industry.
Электронный модуль глубинного пробоотборника является функционально законченным устройством, обеспечивающим выполнение следующих функций:The electronic module of the downhole sampler is a functionally complete device that provides the following functions:
- фиксацию местоположения прибора в скважине путем регистрации кривой изменения естественного радиоактивного фона ГК стенок скважины с системой дополнительного дублирования регистрации местоположения устройства в скважине при помощи датчика локатора муфтовых соединений при спуске и подъеме устройства и в точке отбора пробы;- fixing the location of the device in the well by recording the curve of the change in the natural radioactive background of the HA of the walls of the well with a system for additional duplication of the registration of the location of the device in the well with the help of the locator of the coupling joints when lowering and raising the device and at the sampling point;
- непрерывное измерение, с дискретностью от 0,1 сек до n минут в стволе скважины текущего значения величины давления и температуры в течение длительного времени от единиц до десятков суток;- continuous measurement, with a resolution of 0.1 seconds to n minutes in the wellbore, of the current value of pressure and temperature for a long time from units to tens of days;
- регистрацию информации, поступающей с датчиков и ее накопление и хранение в ПЗУ устройства с привязкой к фактическому календарному времени с указанием года, месяца, дня, часа, минут, сек;- registration of information from sensors and its accumulation and storage in the ROM of the device with reference to the actual calendar time indicating the year, month, day, hour, minutes, seconds;
- управления работой электромагнитного клапана гидропривода по наперед заданной программе по параметру - времени или давлению.- controlling the operation of the hydraulic solenoid valve according to a predetermined program according to the parameter - time or pressure.
Наличие в электронном модуле таких электронных компонентов, как программируемый контролер, компаратор, электронный таймер, ПЗУ позволяют данному устройству выполнять как непрерывные измерения и обработку информации, поступающей от физических датчиков, размещенных в модуле, так и ряд управленческих и контрольных функций, непосредственно связанных с процессом отбора глубинных проб, осуществляя по заранее заданной программе подачу "команды" управляющего сигнала на электромагнитный клапан гидропривода, который в свою очередь управляет работой клапанного механизма, что обеспечивает выполнение устройством его функциональной задачи - взятие глубинной пробы флюида или газа в строго установленный период времени или при заданной величине давления и зафиксировать значения температуры, давления и глубины при выполнении данной операции.The presence in the electronic module of such electronic components as a programmable controller, comparator, electronic timer, ROM allow this device to perform both continuous measurements and processing of information received from physical sensors located in the module, as well as a number of management and control functions directly related to the process sampling of deep samples, by supplying a “command” of a control signal to a hydraulic actuator solenoid valve according to a predetermined program, which in turn controls Handling valve mechanism that provides the apparatus its functional task - taking deep sample fluid or gas in a strictly defined time period or a given value of pressure and fix the temperature, pressure, and depth when performing this operation.
2. Модуль гидропривода. Модуль гидропривода является вторым, функционально завершенным исполнительным механизмом, который реализует открытие и закрытие канала, соединяющего скважинное пространство с внутренней полостью пробоприемной камеры.2. The hydraulic drive module. The hydraulic drive module is the second, functionally completed actuator, which implements the opening and closing of the channel connecting the borehole space with the internal cavity of the sampling chamber.
В заявленном устройстве интеллектуальное управление процессом открытия и закрытия клапанного узла модуля гидропривода, через проходное отверстие которого поступает скважинный флюид или газ в пробоприемную камеру, реализовано с помощью электрогидравлической системы, исполнительным органом которой является электромагнитный клапан. Предусмотрено два принципа управления модулем гидропривода.In the claimed device, the intelligent control of the process of opening and closing the valve assembly of the hydraulic actuator module, through the bore hole of which the well fluid or gas enters the sampling chamber, is implemented using an electro-hydraulic system, the executive organ of which is an electromagnetic valve. There are two principles for controlling the hydraulic drive module.
В одном случае управляющая "команда" (сигнал) от программируемого контролера на подключение одного из выходов источника стабилизированного электропитания, встроенного в электронный модуль, к электрической цепи катушки электромагнитного клапана, находящемся в модуле гидропривода, поступает от электронного таймера через "строго" заданный, программируемый заранее, интервал времени от 2 мин до нескольких десятков суток с момента спуска пробоотборника в скважину. Период времени, по истечении которого открывается клапан, программируется контролером еще при нахождении устройства на поверхности при помощи клавиатуры ПЭВМ. Ток питания на катушку электромагнита, управляющего открытием (закрытием) пробоотборника, поступит только в том случае, если цифровой код, соответствующий интервалу времени, запрограммированному заранее и указанному в контролере, совпадет с фактически поступившим от электронного таймера цифровым кодом, соответствующим фактически истекшему времени с момента спуска прибора в скважину.In one case, the control “command” (signal) from the programmable controller to connect one of the outputs of the stabilized power supply built into the electronic module to the electric circuit of the solenoid valve coil located in the hydraulic actuator module is received from the electronic timer via a “strictly” programmed in advance, a time interval from 2 minutes to several tens of days from the moment the sampler is lowered into the well. The period of time after which the valve opens is programmed by the controller even when the device is on the surface using the PC keyboard. The current supply to the coil of the electromagnet that controls the opening (closing) of the sampler will be received only if the digital code corresponding to the time interval programmed in advance and indicated in the controller matches the digital code actually received from the electronic timer, corresponding to the actually elapsed time from the moment the descent of the device into the well.
В другом случае управляющая "команда" на подключение встроенного источника тока (блока питания) к цепи питания катушки электромагнитного исполнительного клапана модуля гидропривода может поступить от датчика давления, встроенного в корпус электронного модуля, при достижении в скважине заданного, программируемого контролером, значения величины давления перед спуском прибора в скважину, т.е. подключение блока питания электронного модуля к цепи питания электромагнитного клапана наступает только тогда, когда будет иметь место совпадение цифрового кода, заданного значения давления при программировании контролера, с реальном цифровым кодом, в который будет преобразована фактическая величина давления, измеренная в скважине в данный момент времени.In another case, the control "command" for connecting the built-in current source (power supply) to the power circuit of the coil of the electromagnetic actuating valve of the hydraulic actuator module can come from a pressure sensor built into the housing of the electronic module when the specified pressure, programmed by the controller, reaches the pressure value before the descent of the device into the well, i.e. The connection of the power supply unit of the electronic module to the power circuit of the solenoid valve occurs only when there is a coincidence of the digital code, the preset pressure value when programming the controller, with the real digital code into which the actual pressure value measured in the well at the given time will be converted.
Модуль гидропривода конструктивно выполнен в виде герметичного цилиндрического корпуса диаметром 28-62 мм длиной 120-1400 мм и содержит в своем составе шток, сечение которого меньше внутреннего диаметра корпуса модуля, один конец которого соединен с клапанным механизмом, выполняющим функцию открытия (закрытия) канала для протока флюида или газа в пробоприемную камеру, а другой соединен с поршнем, перемещающимся в камере гидропривода на расстояние от 5 мм до 100 мм и более.The hydraulic drive module is structurally made in the form of a sealed cylindrical body with a diameter of 28-62 mm, length 120-1400 mm and contains a rod whose cross section is smaller than the internal diameter of the module body, one end of which is connected to a valve mechanism that performs the function of opening (closing) the channel for the flow of fluid or gas into the sampling chamber, and the other is connected to a piston moving in the chamber of the hydraulic actuator at a distance of 5 mm to 100 mm or more.
Поршень гидропривода находится в исходном состоянии в крайнем положении внутри цилиндрической камеры гидропривода, надпоршневое пространство заполнено технической жидкостью - маслом, антифризом и др. Камера гидропривода с находящейся над поршнем жидкостью имеет канал, соединяющий ее с балластной камерой. Канал, по которому перетекает жидкость с камеры гидропривода в балластную камеру, перекрывается герметичным клапаном, управление которым (открытие или закрытие) осуществляется программно.The hydraulic piston is in its initial state in the extreme position inside the cylindrical chamber of the hydraulic actuator, the over-piston space is filled with technical fluid - oil, antifreeze, etc. The hydraulic actuator chamber with the liquid above the piston has a channel connecting it to the ballast chamber. The channel through which fluid flows from the hydraulic drive chamber to the ballast chamber is blocked by a sealed valve, the control of which (opening or closing) is carried out programmatically.
На фигуре 2 приведена конструкция пробоотборника, где: 15 - головка крепления устройства к проволоке или геофизическому кабелю, 16 - корпус устройства, 17 - электронная плата электронного модуля, 18 - проводная линия связи модуля гидропривода с электронным модулем, 19 - датчик давления в камере гидропривода, 20 - воздушная балластная камера, 21 - поршень балластной камеры, 22 - жидкость в балластной камере, 23 - гидросопротивление, 24 - электромагнитный клапан, 25 - корпус электромагнитного клапана, 26 - канал для протока жидкости из камеры гидропривода в балластную камеру, 27 - рабочая жидкость в надпоршневом пространстве камеры гидропривода, 28 - поршень в камере гидропривода, 29 - шток-толкатель исполнительного клапанного механизма, 30 - отверстия в корпусе устройства для протока флюида или газа, 31 - клапанный механизм, 32 - корпус клапанного механизма, 33 - двухступенчатый фильтр с магнитным сепаратором, 34 - переходник, соединяющий модуль гидропривода с пробоприемной камерой, 35 - подпружиненный конусный механизм герметизации пробоприемной камеры, 36 - разделительный поршень пробоприемной камеры, 37 - нижний хвостовик-заглушка пробоотборника.The figure 2 shows the design of the sampler, where: 15 - the head of the device to the wire or the geophysical cable, 16 - the device body, 17 - the electronic board of the electronic module, 18 - the wire line of the hydraulic drive module with the electronic module, 19 - pressure sensor in the
Принцип работы пробозаборного устройства.The principle of operation of the sampling device.
Собранный в единую сборку базовой комплектации пробоотборник из отдельных модулей - электронного, гидропривода и модуля двух пробоприемных камер, образует законченное устройство для отбора глубинных проб в нефтяных и газовых скважинах.A sampler assembled into a single assembly of the basic configuration from separate modules - an electronic, hydraulic actuator and a module of two sampling chambers, forms a complete device for taking in-depth samples in oil and gas wells.
До спуска устройства в скважину в электронный блок устанавливают сухие гальванические элементы электропитания, после чего электронный модуль автоматически приводится в рабочее состояние. С помощью соединительного шнура электронный модуль подсоединяется к ПЭВМ и, используя встроенный интерфейс связи ПЭВМ и электронного модуля пробоотборника, с клавиатуры ПЭВМ производится программирование процесса работы пробоотборника, а именно задается программа дискретности опроса по времени первичных физических датчиков, вводится в электронный таймер исходная информация по текущему календарному времени, программируется контроллер по времени или давлению на выдачу команды по синхронному или разновременному управлению работой модуля гидропривода и клапанного механизма, управляющего работой двух пробоприемных камер, после чего пробоотборник опускается в скважину на заданную глубину.Before the device is lowered into the well, dry galvanic power elements are installed in the electronic unit, after which the electronic module is automatically brought into operation. Using the connecting cord, the electronic module is connected to the PC and, using the built-in communication interface between the PC and the electronic module of the sampler, the sampler is programmed from the PC keyboard, namely, the sampling time program of the primary physical sensors is set, the current information is entered into the electronic timer calendar time, the controller is programmed by time or pressure to issue a command for synchronous or simultaneous operation control m a hydraulic actuator and a valve mechanism controlling the operation of two sampling chambers, after which the sampler is lowered into the well to a predetermined depth.
При спуске пробоотборника ведется непрерывно регистрация температуры, давления и местоположения устройства в скважине.During the descent of the sampler, the temperature, pressure and location of the device in the well are continuously recorded.
По истечению запрограммированного времени контроллер 6 выдает команду на подачу тока питания на катушку электромагнитного клапана 24. Камера гидропривода соединяется с балластной через канал малого сечения, именуемый гидросопротивлением 23. Внутри камеры гидропривода 27 помещается поршень 28, в исходном состоянии находящийся в крайнем нижнем положении, после открытия канала, соединяющего камеру гидропривода и балластную, под действием гидравлической силы (давления), приложенной к поверхности соединенного с ним штока, он начинает двигаться, перемещая при этом часть жидкости из камеры гидропривода в балластную. Поршень, перемещаясь в камере гидропривода, увлекает за собой соединенный с ним шток, который, в свою очередь, тянет за собой затвор клапанного механизма, а последний открывает канал, соединяющий скважинное пространство с внутренней полостью пробоприемной камеры. Движение штоку 29 и соединенному с ним поршню 29 камеры гидропривода придает сила F1, действующая на его поверхность, которая пропорциональна произведению гидростатического давления (Рст) в скважине на конкретной глубине на площадь поперечного сечения штока (Sшт):After the programmed time, the
F1=Pст×Sшт.F 1 = P Art × S pcs .
Приведение в действие исполнительного механизма модуля гидропривода, открывающего (перекрывающего) доступ скважинного флюида или газа в пробоприемную камеру, возможно только в том случае, если имеет место факт линейного перемещения поршня и связанного с ним штока в камере гидропривода на некоторое расстояние.Actuation of the actuator of a hydraulic actuator module that opens (blocks) the access of the borehole fluid or gas into the sampling chamber is possible only if there is a fact of linear movement of the piston and the associated rod in the hydraulic actuator chamber for a certain distance.
Перемещение поршня 28 в камере гидропривода возможно в том случае, если на обмотку электромагнитного клапана, перекрывающего сечение отверстия, соединяющего эту камеру гидропривода с балластной, будет подан ток и электромагнитный клапан откроет канал для перетока жидкости из одной камеры в другую.The movement of the
Контроль факта выполнения модулем гидропривода своего функционального назначения - выполнения работы по открытию (закрытию) клапанного механизма пробоотборника контролируется и регистрируется электронным блоком двумя способами.Monitoring the fact that the hydraulic actuator module performs its functional purpose - performing work on opening (closing) the valve mechanism of the sampler is monitored and recorded by the electronic unit in two ways.
В одном случае способ контроля реализован путем измерений периода времени прохождения тока от источника питания в электрическую цепь электромагнитного клапана, управляющего работой гидропривода. Продолжительность периода времени прохождения тока и его величина заранее определены конструктивными особенностями модуля при его проектировании и изготовлении. При этом ПЗУ фиксирует сам факт наличия (или отсутствия) тока в цепи питания электромагнитного клапана. Именно эта информация о длительности периода времени протекания тока в цепи электромагнита фиксируется в цифровой форме электронной схемой скважинного модуля и позволяет только опосредованным способом иметь информацию о факте открытия (закрытия) клапанного узла.In one case, the control method is implemented by measuring the period of time the current passes from the power source to the electric circuit of the electromagnetic valve that controls the operation of the hydraulic actuator. The duration of the current passage time and its magnitude are predetermined by the design features of the module during its design and manufacture. In this case, the ROM captures the fact of the presence (or absence) of current in the power supply circuit of the electromagnetic valve. It is this information about the duration of the time period of the current flow in the electromagnet circuit that is recorded digitally by the electronic circuit of the borehole module and allows only in an indirect way to have information about the fact of opening (closing) of the valve assembly.
Вторым действенным способом реального контроля за исполнением модулем гидропривода своей функции перемещения штока для открытия (закрытия) канала в корпусе устройства для протока скважинного флюида или газа в пробоприемную камеру, является установка датчика измерения давления в камере высокого давления в надпоршневом пространстве цилиндра гидропривода с последующей передачей этой информации от датчика давления по линии связи в электронный модуль, где осуществляется измерение величины и длительности периода изменения давления с последующей обработкой и регистрацией этой информации в цифровой форме в энергонезависимой памяти электронного модуля устройства или передачи этой информации на поверхность.The second effective way of real control over the hydraulic drive module's performance of its rod movement function to open (close) the channel in the device body for the flow of borehole fluid or gas into the sampling chamber is to install a pressure measurement sensor in the high pressure chamber in the above-piston space of the hydraulic actuator cylinder and then transmit this information from the pressure sensor via a communication line to an electronic module, where the measurement of the magnitude and duration of the period of pressure change from leduyuschey processing and recording such information in digital form in a non-volatile memory of the electronic module or transmission of this information to the surface.
Чтобы привести исполнительный механизм модуля гидропривода в исходное состояние, достаточно после подъема его на поверхность от внешнего источника подать ток питания на электромагнитный клапан и с помощью толкателя (вручную) или иным способом, переместить поршень балластной камеры в исходное (закрытое) положение, что в свою очередь под действием гидродинамической связи обеспечит перемещение поршня в камере гидропривода и соединенного с ним штока в исходное состояние, а, как следствие, связанный с ним клапанный механизм вернется в исходное (закрытое) состояние.To bring the actuator module of the hydraulic actuator to its original state, it is enough after raising it to the surface from an external source to apply a supply current to the solenoid valve and using the pusher (manually) or in another way, move the piston of the ballast chamber to its original (closed) position, which in its the queue under the action of hydrodynamic coupling will ensure the movement of the piston in the chamber of the hydraulic actuator and the rod connected to it in its original state, and, as a result, the valve mechanism associated with it will return to the outcome new (closed) state.
Модуль гидропривода имеет резьбовые цилиндрические герметичные узлы соединения с другими модулями и контактный разъем для механического и электрического подсоединения данного устройства к электронному модулю, модулю пробоприемной камеры, к другим модулям глубинного пробоотборника или геофизическому кабелю.The hydraulic actuator module has threaded cylindrical hermetic joints with other modules and a contact connector for mechanically and electrically connecting this device to an electronic module, a sampling chamber module, to other depth probe modules or a geophysical cable.
Модуль гидропривода является завершенным исполнительным устройством, который при подаче тока на катушку электромагнита от любого внешнего источника электропитания или электронного модуля, находясь в скважине под избыточным гидростатическим давлением, осуществляет работу по линейному перемещению любого исполнительного механизма на расчетное расстояние. Длина его хода может быть различной и практически ограничивается только линейными размерами модуля.The hydraulic actuator module is a complete actuator, which, when a current is supplied to the electromagnet coil from any external power source or electronic module, while in the well under excessive hydrostatic pressure, carries out the linear movement of any actuator to the estimated distance. The length of its stroke can be different and is practically limited only by the linear dimensions of the module.
Данное устройство может использоваться и в других технических средствах, применяемых в практике геофизических и геолого-промысловых работ в скважинах, в аварийном и ловильном инструменте.This device can be used in other technical means used in the practice of geophysical and geological field work in wells, in emergency and fishing tools.
3. Модуль пробоприемной камеры. Третьим элементом модульной конструкции глубинного пробоотборника является функционально завершенный модуль - пробоприемная камера всасывающего или проточного типа.3. Sample chamber module. The third element of the modular design of the in-depth sampler is a functionally completed module - a suction or flow-through sample chamber.
Данный элемент конструкции присутствует как в устройствах- прототипах глубинных пробоотборников ВПП-300 и ПГ-1000, так и во всех других модификациях пробоотборников.This structural element is present both in prototype devices of the VPP-300 and PG-1000 deep samplers, and in all other modifications of the samplers.
Отличительной особенностью пробоприемных камер, которые предлагают авторы изобретения, является то, что камеры, конструктивно внешне не отличаясь от серийных (всасывающей в пробоотборнике ВПП-300 и проточной в пробоотборнике ПГ-100), имеют существенное отличие. В переходнике, соединяющем пробозаборную камеру с клапанным механизмом модуля гидропривода, устанавливается двухступенчатый сетчатый фильтр с магнитным сепаратором потока для очистки флюида от ферросодержащих мехпримесей, представляющий собой кольцевой постоянный магнит, вложенный между двумя сетчатыми фильтрами, исключающий возможность попадания в пробоприемную камеру крупных частиц ржавчины, окалины и иных магниточувствительных частиц, которые препятствуют качественному запиранию конусного устройства узла герметизации пробоприемной камеры.A distinctive feature of the sampling chambers proposed by the inventors is that the chambers, which are not structurally outwardly different from the serial ones (suction in the VPP-300 sampler and flow-through in the PG-100 sampler), have a significant difference. In the adapter connecting the sampling chamber to the valve mechanism of the hydraulic actuator module, a two-stage mesh filter with a magnetic flow separator is installed to clean the fluid from ferrous mechanical impurities, which is an annular permanent magnet inserted between two mesh filters, eliminating the possibility of large particles of rust and scale getting into the sampling chamber and other magnetosensitive particles that prevent high-quality locking of the conical device of the sample sealing unit riemnoy camera.
Предлагаемые авторами способ отбора глубинных проб флюидов и газов и устройство по его реализации позволяют строить из отдельных функционально завершенных модулей - электронного, гидропривода и пробоприемных камер многокамерные автономные и дистанционно-кабельные программно-управляемые пробоотборники с регистрацией глубины, температуры и давления по стволу скважины и в точке отбора проб, состоящие из одной, двух, трех и более пробоприемных камер.The authors' proposed method for taking deep samples of fluids and gases and a device for its implementation make it possible to build multi-chamber stand-alone and remote-cable programmable samplers with recording depth, temperature and pressure along the borehole and from the separate functionally completed modules - electronic, hydraulic drive and sampling chambers sampling point, consisting of one, two, three or more sampling chambers.
Путем механической стыковки отдельных элементов конструкции возможно создание различных модификаций устройств для отбора глубинных проб.By mechanical joining of individual structural elements, it is possible to create various modifications of devices for taking in-depth samples.
На фиг.3 представлены различные сочетания отдельных модулей, из которых состоит глубинный пробоотборник, где поз.39 обозначен модуль гидропривода, поз.40 - пробоприемная камера всасывающего типа, поз.41 - автономный электронный модуль, поз.42 - пробоприемная камера проточного типа.Figure 3 shows various combinations of the individual modules that make up the depth sampler, where
Реализация предлагаемого способа отбора проб и устройства по его осуществлению позволяют отбирать в скважинах на одной точке (глубине) при одних и тех же термобарических условиях не менее 2-3 глубинных проб.The implementation of the proposed method of sampling and device for its implementation allow you to take in the wells at one point (depth) under the same thermobaric conditions, at least 2-3 depth samples.
Конструктивное построение многокамерного устройства по отбору глубинных проб позволяет дистанционно управлять процессом открытия (закрытия) пробоприемных камер с поверхности при наличии кабельной линии связи или работать в автономном программируемом режиме и вся информация считывается с блока ПЗУ после подъема его на устье путем подключения через интерфейс к электронному блоку ПЭВМ, после чего информация посредством ПЭВМ обрабатывается, визуализируется, копируется на бумажный или электронный носитель для дальнейшего использования и хранения.The constructive construction of a multi-chamber device for sampling deep samples allows you to remotely control the process of opening (closing) the receiving chambers from the surface in the presence of a cable line or work in stand-alone programmable mode and all information is read from the ROM unit after lifting it to the mouth by connecting through the interface to the electronic unit A personal computer, after which the information is processed by a personal computer, visualized, copied onto paper or electronic media for future use and storage.
Источники информацииInformation sources
1. Справочная книга по добыче нефти. Под ред. Риматудинова Ш.К. М.: Недра, 1974, стр.43-45.1. Reference book on oil production. Ed. Rimatudinova Sh.K. M .: Nedra, 1974, pp. 43-45.
2. Ашмян К.Д. и др. Каталог приборов и оборудования для исследования пластов, скважин и нефтей. М.: Изв. ВНИИ, 1993, стр.14-163.2. Ashmyan K.D. et al. Catalog of instruments and equipment for the study of formations, wells, and oils. M .: Izv. All-Russian Research Institute, 1993, pp. 14-163.
3. Хазнаферов А.И. Исследование пластовых нефтей, под редакцией В.Н.Мамуны. М.: Недра, 1987, с.46-56.3. Khaznaferov A.I. The study of reservoir oils, edited by V.N. Mamuna. M .: Nedra, 1987, p. 46-56.
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004123962/03A RU2280160C2 (en) | 2004-08-09 | 2004-08-09 | Method and device for sample taking from large depth along with temperature, pressure and depth recording during sample-taking chamber filling with well fluid or gas |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004123962/03A RU2280160C2 (en) | 2004-08-09 | 2004-08-09 | Method and device for sample taking from large depth along with temperature, pressure and depth recording during sample-taking chamber filling with well fluid or gas |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2004123962A RU2004123962A (en) | 2006-01-27 |
| RU2280160C2 true RU2280160C2 (en) | 2006-07-20 |
Family
ID=36047415
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004123962/03A RU2280160C2 (en) | 2004-08-09 | 2004-08-09 | Method and device for sample taking from large depth along with temperature, pressure and depth recording during sample-taking chamber filling with well fluid or gas |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2280160C2 (en) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007142554A2 (en) * | 2006-06-06 | 2007-12-13 | Obshchestvo S Ogranichennoy Otvetstvennostyu Glo-Bel Nefteservis | Device for testing crude oil and gas |
| RU2465457C1 (en) * | 2011-04-21 | 2012-10-27 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Керн" | Bed fluid sampler |
| RU2603646C1 (en) * | 2012-12-07 | 2016-11-27 | Ифп Энержи Нувелль | Pressurized sampler of fluid for monitoring of geological gas-holder |
| RU2686885C1 (en) * | 2018-09-15 | 2019-05-06 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "ЛАБОРАТОРИЯ ИННОВАЦИЙ" | Reservoir fluid sampler |
| RU2701408C1 (en) * | 2019-01-10 | 2019-09-26 | Оксана Викторовна Давыдова | Device for rapid assessment of gas factor of oil and gas wells during extraction of downhole samples of formation fluid |
| WO2020027766A1 (en) * | 2018-07-30 | 2020-02-06 | Schlumberger Technology Corporation | Formation fluid analysis apparatus and related methods |
| RU209439U1 (en) * | 2021-10-01 | 2022-03-16 | Публичное акционерное общество "Газпром" | Depth sampler of the flow-piston type with electronic control |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103454118A (en) * | 2013-09-16 | 2013-12-18 | 天津环亚科技有限公司 | Sampling device and method for flammable liquid |
| CN109209366A (en) * | 2018-10-09 | 2019-01-15 | 中国海洋石油集团有限公司 | A kind of control circuit and method of more PVT fluid samplings |
-
2004
- 2004-08-09 RU RU2004123962/03A patent/RU2280160C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ХАЗНАФЕРОВ А.И. Исследование пластовых нефтей /Под ред. В.Н.Мамуны. М.: Недра, 1987, с.46-56. * |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007142554A2 (en) * | 2006-06-06 | 2007-12-13 | Obshchestvo S Ogranichennoy Otvetstvennostyu Glo-Bel Nefteservis | Device for testing crude oil and gas |
| WO2007142554A3 (en) * | 2006-06-06 | 2008-04-10 | Obshchestvo S Ogranichennoy Ot | Device for testing crude oil and gas |
| RU2465457C1 (en) * | 2011-04-21 | 2012-10-27 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Керн" | Bed fluid sampler |
| RU2603646C1 (en) * | 2012-12-07 | 2016-11-27 | Ифп Энержи Нувелль | Pressurized sampler of fluid for monitoring of geological gas-holder |
| WO2020027766A1 (en) * | 2018-07-30 | 2020-02-06 | Schlumberger Technology Corporation | Formation fluid analysis apparatus and related methods |
| GB2590026A (en) * | 2018-07-30 | 2021-06-16 | Schlumberger Technology Bv | Formation Fluid Analysis Apparatus and Related Methods |
| GB2590026B (en) * | 2018-07-30 | 2022-11-16 | Schlumberger Technology Bv | Formation Fluid Analysis Apparatus and Related Methods |
| RU2686885C1 (en) * | 2018-09-15 | 2019-05-06 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "ЛАБОРАТОРИЯ ИННОВАЦИЙ" | Reservoir fluid sampler |
| RU2701408C1 (en) * | 2019-01-10 | 2019-09-26 | Оксана Викторовна Давыдова | Device for rapid assessment of gas factor of oil and gas wells during extraction of downhole samples of formation fluid |
| RU209439U1 (en) * | 2021-10-01 | 2022-03-16 | Публичное акционерное общество "Газпром" | Depth sampler of the flow-piston type with electronic control |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2004123962A (en) | 2006-01-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11578590B2 (en) | Method and device for obtaining measurements of downhole properties in a subterranean well | |
| US6352110B1 (en) | Method and apparatus for continuously testing a well | |
| US9938826B2 (en) | Non-invasive compressibility and in situ density testing of a fluid sample in a sealed chamber | |
| RU2280160C2 (en) | Method and device for sample taking from large depth along with temperature, pressure and depth recording during sample-taking chamber filling with well fluid or gas | |
| CN102597422B (en) | Formation fluid sampling control | |
| US20090166088A1 (en) | Subsurface formation core acquisition system using high speed data and control telemetry | |
| EA015064B1 (en) | Fluid diversion measurement methods and systems | |
| US10865637B2 (en) | Real time radioactive | |
| CN1041419A (en) | Be used to measure the down-hole instrument of formation properties | |
| CN104302871A (en) | Method and apparatus for monitoring downhole tool | |
| US10738603B2 (en) | Water sampling assembly and method for groundwater production wells and boreholes | |
| JP2007263658A (en) | Method for in-situ water sealing test on borehole filler, system for in-situ water sealing test on the borehole filler, method for permeability coefficient analysis of borehole filler top part, method for intensity analysis of the borehole filler top part, and experimental device for borehole filler in water-sealed chamber | |
| EA028272B1 (en) | Apparatus and method for gas volume retained coring | |
| US9482089B2 (en) | Receiving and measuring expelled gas from a core sample | |
| US7874355B2 (en) | Methods and apparatus for removing deposits on components in a downhole tool | |
| CN204098908U (en) | A kind of gas push formula underground fluid Stratified Sampling device | |
| CN109709297A (en) | Based on the lower method for measuring multiple seam gas bearing capacity simultaneously to layer-through drilling | |
| US9057252B2 (en) | Product sampling system within subsea tree | |
| CN108316920A (en) | Downhole drill gas detection logging test device | |
| Proett et al. | Formation testing goes back to the future | |
| CN109917101A (en) | The method for measuring multiple seam gas bearing capacity simultaneously to layer-through drilling based on | |
| WO2013122477A1 (en) | Apparatus and method for well testing | |
| US20120255727A1 (en) | Apparatus and Method For Testing Solids Production In A Wellbore | |
| JPS58223777A (en) | Winze test method and its device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090810 |