RU52102U1

RU52102U1 - Sampler

Info

Publication number: RU52102U1
Application number: RU2005126553/22U
Authority: RU
Inventors: Расих Нафисович Файзуллин; Рафис Нафисович Якупов; Рим Салихович Губаев; Анфас Анасович Зарипов; Радик Зяузятович Зиятдинов; Юрий Николаевич Бусаров
Original assignee: Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина
Priority date: 2005-08-22
Filing date: 2005-08-22
Publication date: 2006-03-10

Abstract

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.

Пробоотборник включает в себя герметичную камеру, нижний обратный клапан с седлом, механизм управления.The sampler includes a sealed chamber, a lower non-return valve with a seat, and a control mechanism.

Герметичная камера ниже седла оснащена дополнительными каналами, а по наружной поверхности снабжена технологической проточкой, и расположенными ниже отверстиями. Обратный клапан выполнен в виде двух цилиндров, соединенных конусным участком, при этом цилиндр большего диаметра расположен сверху и оснащен с кольцевой проточкой по наружной поверхности, а цилиндр меньшего диаметра оснащено снизу упором.The pressurized chamber below the saddle is equipped with additional channels, and on the outer surface is equipped with a technological groove, and holes located below. The non-return valve is made in the form of two cylinders connected by a conical section, while a cylinder of larger diameter is located on top and equipped with an annular groove on the outer surface, and a cylinder of smaller diameter is equipped with a stop at the bottom.

Седло выполнено с возможностью взаимодействия с цилиндром большего диаметра. Диаметр седла выполнен меньше внутреннего диаметра герметичной камеры, а по осевой длине меньше осевой длины цилиндра меньшего диаметра обратного клапана.The saddle is configured to interact with a larger diameter cylinder. The diameter of the seat is made smaller than the inner diameter of the sealed chamber, and along the axial length less than the axial length of the cylinder of a smaller diameter check valve.

Механизм управления выполнен в виде шариков и установленными с возможностью осевого перемещения относительно герметичной камеры втулки с цилиндрической выборкой на внутренней поверхности и с пружинными центраторами на наружной поверхности, а также пальцем, взаимодействующим с технологической проточкой.The control mechanism is made in the form of balls and mounted with the possibility of axial movement relative to the sealed chamber of the sleeve with a cylindrical selection on the inner surface and with spring centralizers on the outer surface, as well as a finger interacting with the technological groove.

Шарики установлены в отверстия герметичной камеры с возможностью взаимодействия изнутри с кольцевой проточкой, а снаружи - со втулкой. Цилиндрическая выборка втулки в рабочем положении выполнена с возможностью расположения напротив отверстий герметичной камеры, технологическая проточка выполнена в виде осевых коротких и длинной выборок, соединенных так, что при осевом перемещении втулки относительно герметичной камеры смещение пальца направлено последовательно в сторону длинной осевой выборки. Втулка в районе своей цилиндрической выборки оснащена поперечными пазами, высота которых меньше диаметра шариков.The balls are installed in the openings of the sealed chamber with the possibility of interaction from the inside with the annular groove, and from the outside with the sleeve. The cylindrical selection of the sleeve in the working position is arranged to be opposite the openings of the sealed 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 sealed chamber, the finger offset is directed sequentially towards the long axial selection. The sleeve in the area of its cylindrical selection is equipped with transverse grooves whose height is less than the diameter of the balls.

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.

Description

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 The closest in technical essence and the achieved result to the proposed one is a sampler (copyright certificate SU No. 924362, IPC 7 E 21 B 49/08, publ. BI No. 16 of 04/30/1982), including a housing, a receiving chamber, spring-loaded upper and lower valves, a sealed working chamber, while it is equipped with two pistons, rigidly connected to the rods with valves and installed in a working chamber filled with gas under atmospheric pressure, and the receiving chamber is filled

сжатым газом, причем нижний поршень имеет канал для сообщения рабочей камеры с внешней средой при верхнем положении поршня и ограничитель рабочего хода поршня, выполненный в виде втулки, закрепленной срезной чекой на штоке.compressed gas, the lower piston having a channel for communicating the working chamber with the external environment at the upper position of the piston and a piston stroke limiter made in the form of a sleeve fixed by a shear pin to 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 его 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 its operation;

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.

Технической задачей полезной модели является создание пробоотборника простого и надежного в применении, конструктивно дешевого, за счет уменьшения количества технически сложных деталей.The technical task 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.

Техническая задача решается предлагаемым пробоотборником, включающим герметичную камеру, нижний обратный клапан с седлом, механизм управления.The technical problem is solved by the proposed sampler, including a sealed chamber, a lower non-return valve with a seat, a control mechanism.

Новым является то, что герметичная камера ниже седла оснащена дополнительными каналами, а по наружной поверхности снабжена технологической проточкой и отверстиями, расположенными ниже, а обратный клапан выполнен в виде двух цилиндров, соединенных конусным участком, при этом цилиндр большего диаметра расположен сверху и оснащен с кольцевой проточкой по наружной поверхности, а цилиндр меньшего диаметра оснащено снизу упором, причем седло выполнено с возможностью взаимодействия с цилиндром большего диаметра, диаметр седла выполнен меньше внутреннего диаметра герметичной камеры, а по осевой длине меньше осевой длины цилиндра меньшего диаметра обратного клапана, при этом механизм управления выполнен в виде шариков и установленными с возможностью осевого перемещения относительно герметичной камеры втулки с цилиндрической выборкой на внутренней поверхности и с пружинными центраторами на наружной поверхности, а также пальцем, взаимодействующим с технологической проточкой, при этом шарики установлены в отверстия герметичной камеры с возможностью взаимодействия изнутри с кольцевой проточкой, а снаружи - со втулкой, причем цилиндрическая выборка втулки в рабочем положении выполнена с возможностью расположения напротив отверстий герметичной камеры, технологическая проточка выполнена в виде осевых коротких и длинной выборок, соединенных так, что при осевом перемещении втулки относительно герметичной камеры смещение пальца направлено последовательно в сторону длинной осевой выборки, причем втулка в районе своей цилиндрической What is new is that the sealed chamber below the saddle is equipped with additional channels, and on the outer surface it is equipped with a technological groove and holes located below, and the check valve is made in the form of two cylinders connected by a conical section, with a larger diameter cylinder located on top and equipped with an annular a groove on the outer surface, and the cylinder of a smaller diameter is equipped with a bottom stop, and the seat is made with the possibility of interaction with the cylinder of a larger diameter, the diameter of the seat is made less e the inner diameter of the sealed chamber, and the axial length is less than the axial length of the cylinder of the smaller diameter of the check valve, while the control mechanism is made in the form of balls and installed with the possibility of axial movement relative to the sealed chamber of the sleeve with a cylindrical selection on the inner surface and with spring centralizers on the outer surface , as well as a finger interacting with the technological groove, while the balls are installed in the openings of the sealed chamber with the possibility of interaction from the inside and with an annular groove, and outside with a sleeve, and the cylindrical selection of the sleeve in the working position is arranged to be opposite the openings of the sealed 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 sealed chamber finger is directed sequentially in the direction of a long axial selection, with the sleeve in the area of its cylindrical

выборки оснащена поперечными пазами, высота которых меньше диаметра шариков.the sample is equipped with transverse grooves whose height is less than the diameter of the balls.

На фиг. изображен предлагаемый пробоотборник в продольном разрезе.In FIG. The proposed sampler is shown in longitudinal section.

Пробоотборник включает в себя герметичную камеру 1, нижний обратный клапан 2 с седлом 3, механизм управления 4.The sampler includes a sealed chamber 1, a lower check valve 2 with a seat 3, a control mechanism 4.

Герметичная камера 1 по наружной поверхности снабжена технологической проточкой 5, и расположенными ниже отверстиями 6.The sealed chamber 1 on the outer surface is provided with a technological groove 5, and openings 6 located below.

Обратный клапан 2 выполнен в виде двух цилиндров 7 и 8, соединенных конусным участком 9. Цилиндр 7 большего диаметра расположен сверху и оснащен с кольцевой проточкой 10 по наружной поверхности. Цилиндр 8 меньшего диаметра оснащено снизу упором 11.The check valve 2 is made in the form of two cylinders 7 and 8 connected by a conical section 9. A cylinder 7 of a larger diameter is located on top and equipped with an annular groove 10 on the outer surface. The cylinder 8 of a smaller diameter is equipped with a stop 11 from the bottom.

Седло 3 выполнено с возможностью взаимодействия с цилиндром 7 большего диаметра. Диаметр седла 3 выполнен меньше внутреннего диаметра герметичной камеры 1, а по осевой длине меньше осевой длины цилиндра 7 меньшего диаметра обратного клапана 2. Механизм управления 4 выполнен в виде шариков 12 и установленных с возможностью осевого перемещения относительно герметичной камеры 1 втулки 13 с цилиндрической выборкой 14 на внутренней поверхности и с пружинными центраторами 15 на наружной поверхности, а также пальцем 16, взаимодействующим с технологической проточкой 5 на наружной поверхности герметичной камеры 1.The saddle 3 is configured to interact with a larger diameter cylinder 7. The diameter of the seat 3 is made smaller than the internal diameter of the sealed chamber 1, and the axial length is less than the axial length of the cylinder 7 is smaller than the diameter of the check valve 2. The control mechanism 4 is made in the form of balls 12 and installed with the possibility of axial movement relative to the sealed chamber 1 of the sleeve 13 with a cylindrical selection 14 on the inner surface and with spring centralizers 15 on the outer surface, as well as a finger 16, interacting with the technological groove 5 on the outer surface of the sealed chamber 1.

Шарики 12 установлены в отверстия 6 герметичной камеры 1 с возможностью взаимодействия изнутри с кольцевой проточкой 10 цилиндра 7 обратного клапана 2, а снаружи - со втулкой 13. Цилиндрическая выборка 14 втулки 13 выполнена с возможностью расположения напротив отверстий 6 герметичной камеры 1.Balls 12 are installed in the holes 6 of the sealed chamber 1 with the possibility of interaction from the inside with the annular groove 10 of the cylinder 7 of the check valve 2, and from the outside with the sleeve 13. The cylindrical selection 14 of the sleeve 13 is arranged to be opposite the holes 6 of the sealed chamber 1.

Технологическая проточка 5 выполнена в виде осевых коротких 17 и длинной 18 выборок, соединенных так, что при осевом перемещении втулки 13 относительно герметичной камеры 1 смещение пальца 16 направлено последовательно в сторону осевой длинной выборки 18.Technological groove 5 is made in the form of axial short 17 and long 18 samples, connected so that when the axial movement of the sleeve 13 relative to the sealed chamber 1, the offset of the finger 16 is directed sequentially towards the axial long sample 18.

Втулка 13 в районе цилиндрической выборки 14 оснащена поперечными пазами 19, высота - h которых, меньше диаметра - d шариков 12, что позволяет последним не выпадать из цилиндрической выборки 14 втулки 13, а также исключает «эффект поршневания» в процессе работы и не забивается грязью и шламом цилиндрическая выборка 14.The sleeve 13 in the region of the cylindrical sample 14 is equipped with transverse grooves 19, the height of which h is smaller than the diameter of the d balls 12, which allows the latter not to fall out of the cylindrical sample 14 of the sleeve 13, and also eliminates the “piston effect” during operation and is not clogged with dirt and sludge cylindrical sampling 14.

Герметичная камера 1 ниже седла 3 оснащена дополнительными каналами 20.The pressurized chamber 1 below the seat 3 is equipped with additional channels 20.

Несанкционированные перетоки жидкости исключаются уплотнительным элементом 21.Unauthorized fluid flows are eliminated by the sealing element 21.

Пробоотборник работает следующим образом.The sampler works as follows.

Пробоотборник в транспортном положении - палец 16 устанавливают в осевую короткую проточку 17 технологической проточки 5 (см. фигуру 2). Затем соединяют его с канатом 22 (см. фигуру 1) посредством канатной заделки 23 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.Sampler in transport position - pin 16 is installed in the axial short groove 17 of the technological groove 5 (see figure 2). Then connect it to the rope 22 (see figure 1) by means of cable termination 23 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 internal walls of the well (not shown in Figs. 1 and 2) and the sampler.

Достигнув заданного интервала отбора пробы пробоотборник несколько раз посредством каната 22 с 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 17 плюс 2-3 дополнительных СПО для гарантированного срабатывания механизма управления 4. В результате проделанной операции палец 16 двигаясь по технологической проточке 5 из осевых коротких проточек 17 попадает в последнюю осевую длинную проточку 18. В процессе СПО пробоотборник за исключением деталей 13, 15, 16, находящихся в неподвижном положении благодаря контакту пружинного центратора 15 с внутренней стенкой скважины совершает возвратно-поступательное перемещение.Having reached the specified sampling interval, the sampler several times through the rope 22 from the wellhead (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 17 plus 2-3 additional STR for guaranteed operation of the control mechanism 4. As a result of the operation, the finger 16 moving along the technological groove 5 from the axial short grooves 17 enters the last axial long groove 18. During the STR, the sampler except the parts 13, 15, 16, are in a fixed position by the contact spring centralizer 15 with the inner wall of the well makes reciprocating movement.

Пробоотборник, находясь в осевой длинной проточке 18 двигается вверх относительно пальца 16, и в определенный момент происходит контакт нижнего торца втулки 13 с верхним торцом 24 герметичной камеры 1, при этом цилиндрическая выборка 14 втулки 13 устанавливается напротив шариков 12, который выходят из контакта с кольцевой выборкой 10 цилиндра 7 обратного клапана 2 и выпадают во внутрь цилиндрической выборки 14, тем самым освобождая обратный клапан 2 от фиксации с герметичной камерой 1.The sampler, being in the axial long groove 18 moves upward relative to the finger 16, and at a certain moment the lower end of the sleeve 13 contacts the upper end 24 of the sealed chamber 1, while a cylindrical sample 14 of the sleeve 13 is installed opposite the balls 12, which come out of contact with the annular sample 10 of the cylinder 7 of the check valve 2 and fall into the inside of the cylindrical sample 14, thereby freeing the check valve 2 from fixing with the sealed chamber 1.

За счет перепада давления Δ Р внутри и снаружи пробоотборника обратный клапан 2 поднимается вверх. В результате открывается дополнительный канал 20 седла 3, в этот момент находящаяся в скважине жидкость (проба) начинает поступать во внутрь герметичной камеры 1, с заданного интервала отбора проб. Осевое перемещение обратного клапана 2 вверх ограничено упором 11 находящимся на конце цилиндра 8.Due to the pressure drop Δ P inside and outside the sampler, the check valve 2 rises. As a result, an additional channel 20 of the saddle 3 opens, at which point the liquid (sample) located in the well begins to enter the interior of the sealed chamber 1, from a given sampling interval. The axial movement of the check valve 2 upward is limited by a stop 11 located at the end of the cylinder 8.

Поступление жидкости во внутрь герметичной камеры 1 продолжается до тех пор, пока не выравнится давление внутри и снаружи пробоотборника (из практического опыта достаточно 1-2 минут, причем чем глубже под уровнем жидкости в скважине находится пробоотборник тем больше перепад давления Δ Р, и тем меньше времени требуется для заполнения герметичной камеры 1).The flow of fluid into the interior of the sealed chamber 1 continues until the pressure inside and outside the sampler is equalized (from practical experience 1-2 minutes are enough, and the deeper the sampler is under the liquid level in the well, the greater the pressure drop Δ P, and the less time is required to fill the sealed chamber 1).

После выравнивания давления внутри и снаружи пробоотборника поступление жидкости в герметичную камеру 1 прекращается. Обратный клапан 2 под собственным After equalizing the pressure inside and outside the sampler, the flow of liquid into the sealed chamber 1 stops. Check valve 2 under own

весом опускается вниз и герметично посредством уплотнительного элемента 21 садится на седло 3, перекрывая дополнительный канал 20.weighs down and hermetically by means of the sealing element 21 sits on the saddle 3, blocking the additional channel 20.

После чего пробоотборник полностью извлекают из скважины.After that, 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 sealed chamber, a lower non-return valve with a seat, a control mechanism, characterized in that the sealed chamber below the saddle is equipped with additional channels, and on the outer surface is equipped with a process groove and openings located below, and the check valve is made in the form of two cylinders connected the conical section, while the cylinder of larger diameter is located on top and equipped with an annular groove on the outer surface, and the cylinder of smaller diameter is equipped with a bottom stop, and the seat in made with the possibility of interaction with a cylinder of a larger diameter, the diameter of the seat is less than the inner diameter of the sealed chamber, and the axial length is less than the axial length of the cylinder of a smaller diameter check valve, while the control mechanism is made in the form of balls and mounted with the possibility of axial movement relative to the sealed chamber of the sleeve with cylindrical sampling on the inner surface and with spring centralizers on the outer surface, as well as a finger interacting with the technological groove while the balls are installed in the openings of the sealed chamber with the possibility of interaction from the inside with the annular groove, and from the outside with the sleeve, and the cylindrical selection of the sleeve in the working position is arranged to be opposite the openings of the sealed chamber, the technological groove is made in the form of axial short and long samples, connected so that with axial movement of the sleeve relative to the sealed chamber, the finger offset is directed sequentially towards the long axial selection, the sleeve being in the region e its cylindrical sample is equipped with transverse grooves, the height of which is less than the diameter of the balls.