SU751981A1 - Скважинный пробоотборник - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к области промысловых геофизических исследований в скважинах, а более конкретно - к приборам , предназначенным дл  отбора глубинных проб жидкостей в скважинах, герметизации их и выноса на поверхность с целью изучени  их свойств (сжимаемость, в зкость , объемный коэффициент, состав и т. д.).

Известны пробоотборники, классифицируемые по признаку заполнени  пробой нробоприемной камеры. Они подраздел ютс  на пробоотборники с проточной камерой и пробоотборники, набирающие пробу в камеру без предварительного протока через пее.

Известные пробоотборники с проточной камерой, а их конструкций насчитываетс  несколько дес тков, такие как ПД-ЗМ, ПД-6, ГП-55, ПрИЗ-1, ППГ и другие, имеют общую конструктивную особенность, свойственную этому типу пробоотборников - наличие сквозной пробоотборной камеры с двум  клапанами, закрывающими камеру сверху и снизу, и межклапанного замка 1.

Известен также скважинный пробоотборник , содержащий пробоотборную камеру, верхний и нижний клапаны герметизации пробы, верхнее и нижнее промывочные окна , гидравлическую систему управленн  клапанами в виде двух камер, сообщенных между собой через клапан, порщн -мультипликатора и штока, жестко св занного с

5 верхним клапаном 2.

Такие пробоотборники онускаютс  на заданную глубину с открытыми клапанами, и поток жидкости проходит через камеру. Получение представительной и доброкачественной пробы с помощью такого типа нробоотборннков во многом зависит от гарантии того, что на заданной глубнне происходит полное замещение жидкости, заполн ющей пробоотборную камеру.

15 Однако клапана и, как правило, мел клапанный замок или другие вспомогательные конструктивные элементы, наход щиес  внутри пробоотборной камеры, затрудн ют ее промывку, так как они представл ют

20 определенное гидросопротивление, преп тствующее восход щему движению отбираемой среды внутрн камеры.

Целью изобретени   вл етс  повыщение качества пробы за счет улучщени  промыв25 ки пробоотборной камеры.

Указанна  цель достигаетс  тем, что нижний клапан выполнен в виде пробки, установленной между верхним промывочным окном и верхннм клапаном, выполнен30 ным в виде дифференциального поршн  с

продольным и радиальным каналами в верхней части, а поршень-мультипликатор выполнен с продольным каиалом, через который проходит шток, имеюш,ий па верхпей части головку дл  взаимодействи  с поршнем-мультипликатором , причем последний размеш,еп в продольном капале верхпего клапана.

Дл  удобства проведепп  работ с пробоотборником в нижпем клапаие-иробке размеш ,еио устройство дл  извлечени  пробы из иробоотборпой камеры па апалпз.

На фиг. 1 приведена схема пробоотборппка (положение узлов и элементов пробоотборника , предшествуюпдсе отбору пробы из скважины); на фиг. 2 - положеиие узлов и элемептов пробоотборника, соответствуюш .ее началу герметизации иробы; па фиг. 3 - то же, после окончани  герметизац ,ии иробы.

Пробоотбориик опускаетс  в скважипу па проволоке нлп каротажном кабеле 1 и содержит головку 2, гидравлическую систему , состо ш,ую из камер 3 и 4, сообидаюш ,ихс  между собой через клапаи 5, поршп -мультпплпкатора 6 и штока 7, ироход ш ,его через осевое отверстие 8 поршн  6, верхний клапан-поршень 9 п иижпий клапан-пробку 10 герметизации иробы, пробоотборпую проточиую камеру 11с верхиим 12 п нижним 13 промывочпым окнами, фильтр-колпак 14.

Нижиий клаиаи 10 спабжеп устройством 15 (например, шариковым клапаном) дл  извлечени  пробы из пробоотбориой камеры 11.

Шток 7 нижней своей частью жестко соединен с верхним клапаном-поршнем 9, всрхи   же часть штока имеет утолш,енпую головку 16, взаимодействуюш,ую с поршпем 6.

Верхиий клапан-поршень 9 выиолнеп в виде стакана с радиальными отверсти ми 17, во внутрепнюю полость 18 которого помеш ,еп поршень 6 с уплотнительпым кольцом 19.

Клапан 10 в верхнем положении удерживаетс  за счет спл трени  уплотпптельиого кольца 20, а дл  герметизации пробы в нижней части клапана имеетс  уилотнительное кольцо 21. Дл  передачи гидростатического давлени , на поршни 6 и 9 имеетс  капал 22.

При спуске пробоотборпика в скважину в положении, показанном па фиг. 1, пижпий клапап-пробка 10 подвешепа под поршнем 9 пад верхппм промывочным окном 12 камеры И и первоначально удерживаетс  за счет сил трени  уплотнительного кольца 20, а далее, по мере спуска прибора в скважину , прижимаетс  к поршпю 9 с силой, определ емой давлением в скважине PC и площадью поперечного сечени  пробки по уплотн емому диаметру Da. При этом внутренн   полость камеры 11 не имеет дополнительных гидросопротивленпй, восход щий поток жидкости свободио проходит через отверсти  фильтра-колпака 14, нижнее промывочиое окно 13, внутреннюю полость пробоотбориой камеры 11 п верхнее иромывочпое окно 12, чем обеспечиваетс  хороша  промывка камеры И.

При достижении заданного интервала отбора пробы верхпий клапан-поршень 9 выталкивает нижний клапан-пробку 10, котора  иод действием силы собственного веса оиускаетс  в посадочное гнездо нижнего промывочиого окна 13 и герметизирует его своим уплотнительпым кольцом 20.

Управление работой клапанов 9, 10 ироизводитс  переключением клапана о путем подачп сигпала по кабелю 1 с наземной панели управлени  (при дистапциоппом управлепии ) или автоматически с помощью различпого типа реле (при автономном управленпи ), а их надельна  работа при спуске пробоотборника в скважииу и извлечении его из нее обеспечиваетс  взаимодействием верхнего клапана 9 с элементами гидравлической системы и соответствующим их

конструктивным исполнением. Первоначально камера 3 гидравлической системы заполнена маслом частично, камера 4 - полностью, клапан 5 закрыт (см. фпг. 1). Давление в камере 3 близко к атмосферпому , давление в камере (Рм) определ етс  давлепием среды в скважине PC, проникающей через отверсти  в корпусе пробоотборника , и соотношеннем эффективных площадей иоршп  6, действующих па ппх с одной

стороны давлени  РМ в камере 4, а с другой - давлени  скважипной среды PC.

Состо ние клапапа-поршн  9 определ етс  соотношением сил, действующих на пего сверху и снизу;

P,,.Dl + P,(,Dl

где D2 - диаметр штока 7;

D-j, - уплотн емые диаметры верхней части клапана-поршн  9;

что нриводит к устойчивому удержанию его в верхнем положении.

При открытии клапана 5 (см. фпг. 2) в заданном интервале отбора пробы масло из камеры 4 под действием перепада давлений

вытесн етс  в камеру 3. Поршень 6, перемеща сь вверх до упора в головку штока 7, выводит унлотнительное кольцо 21 из внутренней полости поршн  9, чем обеспечиваетс  разгерметизаци  нолостн 18. При этом

эффективное значение площади верхпей части поршн  9, на которую действует давление в скважине PC, увеличиваетс , что нриводит к перемещению его вниз.

Условием перемещени  поршн  9 вниз в

данном положепии  вл етс  выполнение неравенства:

+ 01.

Перемеща сь далее вниз, клапан-поршень 9 сжимает столб жидкости отобранной пробы, наход щейс  в камере между клапанами 9 п 10, одповременно прн этом увлека  за собой поршень 6 до упора через посредство взар модействи  его со штоком 7.

Сжатие пробы, наход щейс  между клапанами 9 и 10, прнводит к перемещению клаиана-пробки 10 в посадочном месте окна 13, что обеспечивает необходимую герметизацию отобранной иробы. В то же врем  перемещение поршн  6 вниз приводит к отсасыванию из камеры 3 в камеру 4. После закрыти  клапана 5 по окончании процесса герметизации иробы (см. фиг. 3) но сигналу с панели управлен 1Я ли автоматически масло, полностью занолинвшее камеру 4, образует гидразлнческий затвор, который преп тствзет взаимному перемещению поршн  6 и штока 7 при подъеме пробоотборника из скважины на поверхность.

Таким образом, конструктивное иснользование нижнего клапана пробоотборпой камеры в виде пробки, свободно пол.вешенной над верхним промывочным окном нробоотборной камеры нод верхним клапаном, позвол ет улучшить промывку пробоотборной камеры, что гарантирует отбор представительной качественной пробы в заданном интервале ее отбора и приводит к сннжению количества спуско-подъемных операций пробоотборника в скважину, что дает значительный экономический эффект.

Claims (2)

1. Мамупа В. Н. п др. Глубинные пробоотборннкн , нх прпмеиенне. М., Гостоптехнздат , 1961, с. 37-69.

2. Мамуна В. Н. i- др. Глубинные пробо-отборннки и их применение. М., Гостотехиздат , 1961, с. 58-60 (прототпп).

t3

77

i

10:r

/

т

fu,1

:.

Фиг. i

it lif