RU51399U1

RU51399U1 - Sampler

Info

Publication number: RU51399U1
Application number: RU2005127062/22U
Authority: RU
Inventors: Таслия Магруфовна Муртазина; Айслу Илгизаровна Горбунова; Марат Фагимович Асадуллин; Дмитрий Витальевич Страхов; Радик Зяузятович Зиятдинов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина
Priority date: 2005-08-26
Filing date: 2005-08-26
Publication date: 2006-02-10

Abstract

Предложение относится к гидрогеологическим исследованиям скважин и предназначено для отбора глубинных проб жидкости в скважинах. Пробоотборник включает в себя приемную камеру с поршнем, нижний обратный клапан, механизм управления. Приемная камера по наружной поверхности снабжена технологической проточкой и отверстиями, расположенными ниже. Поршень оснащен сверху грузом со стыковочным узлом, а снизу по наружной поверхности кольцевой проточкой. Механизм управления выполнен в виде шариков диметром - d₁ и установленной с возможностью осевого перемещения относительно приемной камеры втулки с внутренней цилиндрической выборкой в нижней части и пружинными центраторами, а также пальцем, взаимодействующим с технологической проточкой. Шарики установлены в отверстия с возможностью взаимодействия изнутри с кольцевой проточкой поршня, а снаружи - с втулкой. Цилиндрическая выборка втулки в рабочем положении выполнена с возможностью расположения напротив отверстий приемной камеры. Втулка напротив цилиндрической выборки оснащена сквозными отверстиями, диаметр d₂ которых меньше диаметра d₁ шариков (d₂<d₁). Технологическая проточка на наружной поверхности приемной камеры выполнена в виде осевых коротких и длинной выборок, соединенных так, что при осевом перемещении втулки относительно приемной камеры смещение пальца направлено последовательно в сторону осевой длинной выборки. Предлагаемый пробоотборник обладает простой конструкцией и дешев в изготовлении, кроме того, его сборку можно осуществить в условиях нефтепромысла, что в целом сокращает время на отбор пробы и позволяет снизить материальные и финансовые затраты.The proposal relates to hydrogeological studies of wells and is intended to take in-depth samples of fluid in wells. The sampler includes a receiving chamber with a piston, a lower non-return valve, a control mechanism. The receiving chamber on the outer surface is equipped with a technological groove and openings located below. The piston is equipped with a load with a docking unit on top, and an annular groove on the bottom on the outer surface. The control mechanism is made in the form of balls with a diameter of d ₁ and installed with the possibility of axial movement relative to the receiving chamber of the sleeve with an internal cylindrical selection in the lower part and spring centralizers, as well as a finger interacting with the technological groove. The balls are installed in the holes with the possibility of interaction from the inside with the annular groove of the piston, and from the outside with the sleeve. The cylindrical selection of the sleeve in the working position is arranged to be located opposite the openings of the receiving chamber. The sleeve opposite the cylindrical sample is equipped with through holes whose diameter d ₂ is smaller than the diameter d _{1 of the} balls (d ₂ <d ₁ ). The technological groove on the outer surface of the receiving chamber is made in the form of axial short and long samples, connected so that when the sleeve is axially moved relative to the receiving chamber, the finger offset is directed sequentially towards the axial long sample. The proposed sampler has a simple design and cheap to manufacture, in addition, it can be assembled in the oil field, which generally reduces the time for sampling and allows to reduce material and financial costs.

Description

Предложение относится к гидрогеологическим исследованиям скважин и предназначено для отбора глубинных проб жидкости в скважинах.The proposal relates to hydrogeological studies of wells and is intended to take in-depth samples of fluid in wells.

Известен пробоотборник (авторское свидетельство SU №1461899, МПК 7 Е 21 В 49/08, опубл. БИ №8 от 28.02.1989 г.), содержащий корпус с подвеской и приемной камерой с клапанами, механизм привода клапанов с упором, контактирующий со стенками скважины, и штоком с выступом, подпружиненным относительно корпуса и взаимодействующим с клапанами приемной камеры. Пробоотборник снабжен шариковым замком, выполненным в виде подпружиненной относительно корпуса ступенчатой втулки, внутри которой размещен сепаратор с шариками, жестко закрепленный к верхней части корпуса и к подвеске, причем упор выполнен из эластичного материала в виде полого конуса, обращенного вершиной вниз, последняя закреплена на верхней части ступенчатой втулки, при этом полый конус выполнен с возможностью контакта его внешней поверхности со стенками скважины и выворачивания внутренней поверхности наружу, а шток размещен внутри сепаратора и установлен с возможностью фиксирования относительно корпуса в нижнем положении при контакте шариков сепаратора с выступом штока и с внутренней поверхностью малого диаметра ступенчатойA known sampler (copyright certificate SU No. 1461899, IPC 7 E 21 B 49/08, publ. BI No. 8 of 02.28.1989), comprising a housing with a suspension and a receiving chamber with valves, a valve drive mechanism with an emphasis in contact with the walls wells, and a rod with a protrusion spring-loaded relative to the housing and interacting with the valves of the receiving chamber. The sampler is equipped with a ball lock made in the form of a stepped sleeve spring-loaded relative to the housing, inside of which there is a separator with balls, rigidly fixed to the upper part of the housing and to the suspension, the emphasis being made of elastic material in the form of a hollow cone with the top pointing down, the latter is fixed to the top part of the stepped sleeve, while the hollow cone is made with the possibility of contact of its outer surface with the walls of the well and turning the inner surface out, and the rod is placed inside and the separator and is arranged to fix the housing relative to the lower position in contact with the protrusion of the separator beads rod and the inner surface of the stepped small diameter

Недостатками данного устройства являются:The disadvantages of this device are:

во-первых, сложность конструкции, обусловленная большим количеством узлов и деталей;firstly, the complexity of the design, due to the large number of nodes and parts;

во вторых, при больших знакопеременных нагрузках пружинные элементы могут поломаться и выйти из строя, в связи с чем снижается надежность работы пробоотборника в целом;secondly, with large alternating loads, the spring elements can break and fail, in connection with which the reliability of the sampler as a whole decreases;

в-третьих, сборку возможно осуществить только в специализированной мастерской, что вызывает дополнительные затраты.thirdly, assembly is possible only in a specialized workshop, which causes additional costs.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является пробоотборник (авторское свидетельство SU №924362, МПК 7 Е 21 В 49/08, опубл. БИ №16 от 30.04.1982 г.), включающий корпус, приемную камеру, подпружиненные верхний и нижний клапаны, герметичную рабочую камеру, при этом он снабжен двумя поршнями, жестко связанными штоками с клапанами и установленными в рабочей камере, заполненной газом под атмосферным давлением, а приемная камера заполнена сжатым газом, причем нижний поршень имеет канал для сообщения рабочей камеры The closest in technical essence and the achieved result to the proposed one is a sampler (copyright certificate SU No. 924362, IPC 7 Е 21 В 49/08, publ. BI No. 16 of 04/30/1982), including a housing, a receiving chamber, spring-loaded upper and the lower valves, a sealed working chamber, while it is equipped with two pistons, rigidly connected rods with valves and installed in the working chamber filled with gas under atmospheric pressure, and the receiving chamber is filled with compressed gas, the lower piston has a channel for communication of the working chambers s

с внешней средой при верхнем положении поршня и ограничитель рабочего хода поршня, выполненный в виде втулки, закрепленной срезной чекой на штоке.with the external environment at the upper position of the piston and the piston stroke limiter, made in the form of a sleeve fixed with a shear pin on the rod.

Недостатки данного устройства являются:The disadvantages of this device are:

во-первых, сложность конструкции, обусловленная наличием большого количества узлов и технически сложных деталей;firstly, the complexity of the design, due to the presence of a large number of nodes and technically complex parts;

во-вторых, такой конструктивный элемент как чека срезается только под определенным давлением, которое необходимо достичь, в обратном случае пробоотборник не сработает, а это существенно снижает надежность работы;secondly, such a structural element as a check is cut off only under a certain pressure, which must be achieved, otherwise the sampler will not work, and this significantly reduces the reliability of the work;

в-третьих, большое количество технологически сложных деталей, требующих высокой точности изготовления ведет к удорожанию конструкции в целом.thirdly, a large number of technologically complex parts requiring high precision manufacturing leads to a rise in the cost of the structure as a whole.

Задачей полезной модели является создание пробоотборника простого и надежного в применении, конструктивно дешевого, за счет уменьшения количества технически сложных деталей.The objective of the utility model is to create a sampler that is simple and reliable to use, structurally cheap, by reducing the number of technically complex parts.

Поставленная задача решается предлагаемым пробоотборником, включающим приемную камеру с поршнем, нижний обратный клапан, механизм управления.The problem is solved by the proposed sampler, including a receiving chamber with a piston, a lower check valve, a control mechanism.

Новым является то, что поршень оснащен сверху грузом со стыковочным узлом, а снизу по наружной поверхности кольцевой проточкой, при этом приемная камера по наружной поверхности снабжена технологической проточкой и расположенными ниже отверстиями, механизм управления выполнен в виде шариков и установленной с возможностью осевого перемещения относительно приемной камеры втулки с внутренней цилиндрической выборкой в нижней части и пружинными центраторами, а также пальцем, взаимодействующим с технологической проточкой, при этом шарики установлены в отверстия с возможностью взаимодействия изнутри с кольцевой проточкой, а снаружи - с втулкой, причем цилиндрическая выборка в рабочем положении выполнена с возможностью расположения напротив отверстий приемной камеры, технологическая проточка выполнена в виде осевых коротких и длинной выборок, соединенных так, что при осевом перемещении втулки относительно приемной камеры смещение пальца направлено последовательно в сторону длинной осевой выборки, при этом втулка напротив цилиндрической выборки оснащена сквозными отверстиями диаметр, которых меньше диаметра шариков.What is new is that the piston is equipped with a load with a docking unit on top, and an annular groove on the bottom on the outer surface, while the receiving chamber on the outer surface is equipped with a technological groove and holes located below, the control mechanism is made in the form of balls and mounted with the possibility of axial movement relative to the receiving sleeve chambers with an internal cylindrical selection in the lower part and spring centralizers, as well as a finger interacting with the technological groove, while the balls inserted into holes with the possibility of interaction from the inside with the annular groove, and from the outside with the sleeve, and the cylindrical sample in the working position is arranged to be opposite the holes of the receiving chamber, the technological groove is made in the form of axial short and long samples, connected so that when axial displacement the sleeve relative to the receiving chamber, the finger offset is directed sequentially towards the long axial sample, while the sleeve opposite the cylindrical sample is equipped with through holes diameters, which are smaller than the diameter of the balls.

На фиг.1 изображен предлагаемый пробоотборник в продольном разрезе.Figure 1 shows the proposed sampler in longitudinal section.

На фиг.2 изображена технологическая проточка, выполненная на наружной поверхности приемной камеры.Figure 2 shows the technological groove made on the outer surface of the receiving chamber.

Пробоотборник включает в себя приемную камеру 1 с поршнем 2, нижний обратный клапан 3, механизм управления 4.The sampler includes a receiving chamber 1 with a piston 2, a lower check valve 3, a control mechanism 4.

Приемная камера 1 по наружной поверхности снабжена технологической проточкой 5 и отверстиями 6, расположенными ниже. Поршень 2 оснащен сверху грузом 7 со стыковочным узлом 8, а снизу по наружной поверхности кольцевой проточкой 9.The receiving chamber 1 on the outer surface is equipped with a technological groove 5 and holes 6 located below. The piston 2 is equipped with a load 7 with a docking unit 8 at the top, and an annular groove 9 at the bottom on the outer surface.

Механизм управления 4 выполнен в виде шариков 10 диметром - d₁ и установленной с возможностью осевого перемещения относительно приемной камеры 1 втулки 11 с внутренней цилиндрической выборкой 12 в нижней части и пружинными центраторами 13, а также пальцем 14, взаимодействующим с технологической проточкой 5.The control mechanism 4 is made in the form of balls 10 with a diameter of d ₁ and installed with the possibility of axial movement relative to the receiving chamber 1 of the sleeve 11 with an inner cylindrical selection 12 in the lower part and spring centralizers 13, as well as a finger 14 interacting with the technological groove 5.

Шарики 10 установлены в отверстия 6 с возможностью взаимодействия изнутри с кольцевой проточкой 9 поршня 2, а снаружи - с втулкой 11.Balls 10 are installed in holes 6 with the possibility of interaction from the inside with the annular groove 9 of the piston 2, and from the outside with the sleeve 11.

Цилиндрическая выборка 12 втулки 11 в рабочем положении выполнена с возможностью расположения напротив отверстий 6 приемной камеры 1.The cylindrical selection 12 of the sleeve 11 in the working position is arranged to be located opposite the holes 6 of the receiving chamber 1.

Втулка 11 напротив цилиндрической выборки 12 оснащена сквозными отверстиями 15, диаметр d₂ которых меньше диаметра d₁ шариков 10 (d₂<d₁), что позволяет последним не выпадать из цилиндрической выборки 12 втулки 11, а сами сквозные отверстия 15 исключают забивание грязью и шламом цилиндрическая выборка 12 в процессе работы устройства.The sleeve 11 opposite the cylindrical sample 12 is equipped with through holes 15, the diameter d _{2 of} which is smaller than the diameter d _{1 of the} balls 10 (d ₂ <d ₁ ), which allows the latter not to fall out of the cylindrical sample 12 of the sleeve 11, and the through holes 15 themselves exclude clogging with dirt and slurry cylindrical sample 12 in the process of operation of the device.

Технологическая проточка 5 на наружной поверхности приемной камеры 1 выполнена в виде осевых коротких 16 и длинной 17 выборок, соединенных так, что при осевом перемещении втулки 11 относительно приемной камеры 1 смещение пальца 14 направлено последовательно в сторону осевой длинной выборки 17.Technological groove 5 on the outer surface of the receiving chamber 1 is made in the form of axial short 16 and long 17 samples, connected so that when the axial movement of the sleeve 11 relative to the receiving chamber 1, the offset of the finger 14 is directed sequentially towards the axial long sample 17.

Несанкционированные перетоки жидкости исключаются уплотнительным элементом 18.Unauthorized fluid flows are eliminated by the sealing element 18.

Пробоотборник работает следующим образом.The sampler works as follows.

Пробоотборник в транспортном положении - палец 15 устанавливают в осевую короткую проточку 16 технологической проточки 5 (см. фигуру 2). Затем соединяют его с канатом 19 (см. фигуру 1) посредством стыковочного узла 8 и спускают в скважину (на фиг.1 и 2 не показано) на глубину отбора пробы. В процессе спуска жидкость, находящаяся в скважине свободно перетекает снизу вверх через пространство между внутренними стенками скважины (на фиг.1 и 2 не показано) и пробоотборником, причем груз 7 в процессе спуска находится во взаимодействии с верхним торцом приемной камеры 1.The sampler in the transport position - finger 15 is installed in the axial short groove 16 of the technological groove 5 (see figure 2). Then connect it to the rope 19 (see figure 1) by means of the docking unit 8 and lower it into the well (not shown in figures 1 and 2) to the depth of sampling. During the descent, the liquid in the well flows freely from the bottom up through the space between the inner walls of the well (not shown in Figs. 1 and 2) and the sampler, and the load 7 in the descent process interacts with the upper end of the receiving chamber 1.

Достигнув заданного интервала отбора пробы пробоотборник несколько раз посредством каната 19с устья (на фиг.1 и 2 не показано) скважины приподнимают примерно на 1 метр и опускают, количество спуско-подъемных операций (СПО) соответствует числу осевых коротких проточек 16 плюс 2-3 дополнительных СПО для гарантированного срабатывания механизма управления 4. В результате проделанной операции палец 14 Having reached the specified sampling interval, the sampler several times through the wellhead rope 19c (not shown in Figs. 1 and 2) boreholes are raised by about 1 meter and lowered, the number of tripping operations (SPO) corresponds to the number of axial short grooves 16 plus 2-3 additional STR for guaranteed operation of the control mechanism 4. As a result of the operation performed, finger 14

двигаясь по технологической проточке 5 из осевых коротких проточек 16 попадает в последнюю осевую длинную проточку 17. В процессе СПО пробоотборник за исключением деталей 11, 13, 14, находящихся в неподвижном положении благодаря контакту пружинного центратора 13с внутренней стенкой скважины совершает возвратно-поступательное перемещение, при этом приемная камера 1 пробоотборника поднимается вверх относительно втулка 11 и пальца 14, находящегося в осевой длинной проточке 17, и в определенный момент втулка 11 вступает в контакт с нижним наружным торцом 20 приемной камеры 1.moving along the technological groove 5 from the axial short grooves 16, it enters the last axial long groove 17. During the SPO, the sampler, except for the parts 11, 13, 14, which are in a fixed position, makes a reciprocating movement due to the contact of the spring centralizer 13c with the inner wall of the well, the receiving chamber 1 of the sampler rises upward relative to the sleeve 11 and the finger 14 located in the axial long groove 17, and at a certain moment the sleeve 11 comes into contact with the lower outer rtsom 20 receiving chamber 1.

Цилиндрическая выборка 12 втулки 11 устанавливается напротив шариков 10, который выходят из контакта с кольцевой проточкой 9 поршня 2 и выпадают во внутрь цилиндрической выборки 12 втулки 11, тем самым, освобождая от фиксации поршень 2 с приемной камерой 1.A cylindrical sample 12 of the sleeve 11 is installed opposite the balls 10, which come out of contact with the annular groove 9 of the piston 2 and fall into the inside of the cylindrical sample 12 of the sleeve 11, thereby releasing the piston 2 with the receiving chamber 1 from fixing.

Продолжают тянуть канат 19, и соответственно груз 7 вверх, при этом пробоотборник находится в заданном интервале отбора проб, а обратный нижний клапан 3 открывается, и находящаяся в скважине жидкость начинает поступать во внутрь приемной камеры 1. Пробоотборник продолжает находится в заданном интервале отбора проб до тех пор, пока поршень 2 своим верхним наружным торцом 21 не упрется в верхний внутренний торец 22 приемной камеры 1, при этом приемная камера 1 заполнится жидкостью из скважины.The rope 19 is continued to be pulled, and, accordingly, the load 7 is upward, while the sampler is in a predetermined sampling interval, and the bottom check valve 3 is opened, and the liquid in the well begins to flow into the interior of the receiving chamber 1. The sampler continues to be in the specified sampling interval until until the piston 2 with its upper outer end 21 abuts against the upper inner end 22 of the receiving chamber 1, while the receiving chamber 1 is filled with fluid from the well.

При дальнейшем натяжении каната 19 и соответственно груза 7 вверх пробоотборник начнет подниматься, при этом нижний обратный клапан 3 по действием столба жидкости (пробы), находящей внутри приемной камеры 1 закроется.With further tension of the rope 19 and, accordingly, of the load 7, the sampler will start to rise, while the lower check valve 3 will close by the action of a liquid column (sample) inside the receiving chamber 1.

После чего полностью извлекают пробоотборник из скважины.Then the sampler is completely removed from the well.

Необходимый объем отбора проб определяется конструктивными размерами пробоотборника.The required sampling volume is determined by the design dimensions of the sampler.

Предлагаемый пробоотборник обладает простой конструкцией и дешев в изготовлении, кроме того, его сборку можно осуществить в условиях нефтепромысла, что в целом сокращает время на отбор пробы и позволяет снизить материальные и финансовые затраты.The proposed sampler has a simple design and cheap to manufacture, in addition, it can be assembled in the oil field, which generally reduces the time for sampling and allows to reduce material and financial costs.

Claims

A sampler including a receiving chamber with a piston, a lower non-return valve, a control mechanism, characterized in that the piston is equipped with a load with a docking unit on top and an annular groove on the lower surface, while the receiving chamber is provided with a process groove and openings located below the control mechanism is made in the form of balls and mounted with the possibility of axial movement relative to the receiving chamber of the sleeve with an internal cylindrical selection in the lower part and spring with centralizers, as well as a finger interacting with the technological groove, the balls are installed in the holes with the possibility of interaction from the inside with the annular groove, and outside with the sleeve, and the cylindrical selection in the working position is arranged to be opposite the holes of the receiving chamber, the technological groove is made in the form of axial short and long samples, connected so that when the sleeve is axially moved relative to the receiving chamber, the finger offset is directed sequentially to the sides long axial samples, the opposite cylindrical sleeve equipped sample through holes having a diameter smaller than the diameter of balls.