SU883381A1 - Глубинный пробоотборник - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к исследованию скважин, а именно, к устройствам дл  вз ти  глубинных проб жидкости и растворенного газа.

Известен автоматический поршневой пробоотборник, содержащий установленные в герметизированном корпусе масленое реле времени, поршень, клапан и измерительный преобразователь давлени  геликсного типа, соединенный с клапаном пробоотборника и поршнем масленого реле ClD

Наличие измерительного преобразовател  давлени  в этом устройстве позвол ет одновременно с отбором проб осуществл ть определение пластового давлени , давлени  начала выделени  газа из отобранной пробы жидкости, а также давлени  насыщени  жидкости газом.

Но в виду того, что пробоотборник управл етс  масленым реле времени , момент отбора пробы с его помощью посредством распределени  давлени  в исследуемой скважине, а также временем пребывани  в ней пробоотборного устройства, и в процессе , спуска прибора в скважину не может быть изменен пр мым вмешательством с поверхности земли. Кроме того

настройка масленого реле времени требует дополнительных измерительных средств дл  получени  необходимой предварительной информации о рас5 пределепии давлени  в исследуемой скважине.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  дистанционно управл емый глубинный пробоотборник , включающий пробоотборную камеру , оснащенную верхним подпружиненным клапаном с затвором и упорной гайкой и нижним подпружиненным клапаном с затвором и замком, св зывающим оба клапана и управл емый иглой, шарнирно сочлененной с затвором вархнего клапана, фиксирующий узел с двум  симметрично установленными защелками Т-образной формы и стопором, а также привод в виде электромагнита, содержащего корпус с камерой, в которой помещена обмотка,  корь, карман дл   кор , защитный кожух, имеющий неразъемное герметичное соединение с карманом и разъемное - с соединительной головкой дл  стыковки устройства с кабельным наконечником. Стопор в устройстве Установлен с

30 возможностью ударного взаимодействи 

с  корем дл  расфиксации защелок и фиксации ими  кор  в верхнем положении . Внутреннее пространство электромагнита заполнено газовой средой и предохранение обмотки от воздействи  внешней среды достигаетс  тем, что она вместе с неподвижной частью своего магнитопровода размещены в камере образуемой герметизированным присоединением кожуха к соединительной головке. Этот пробоотборник примен етс  с одной или несколькими пробоотборными секци ми, причем кажда  из нижерасположенных секций управл етс  затвором нижнего клапана предыдущей секции 2.

С помощью такого глубинного пробоотборника осуществл етс  высококачественный дистанционно управл емы отбор проб с дистанционной сигнализацией закрыти  клапанов, позвол ющей также вы вл ть факт их преждевременного случайного за крыти . Высока  надежность управлени  клапанами известного пробоотборника при самых малых его размерах достигаетс  реализацией ударного принципа воздействи   кор  на фиксирующий узел, а контроль за клапанами обеспечиваетс  переменой местоположени   кор , происход щей как следствие закрыти  верхнего клапана первой секции и в результате которой измен етс  величина индуктивности обмотки электромагнита , измер ема  с поверхности земли . Кроме того, возможность одновременного отбора проб позвол ет производить статический контроль герметичности клапанных уплотнений.

Однако составление рекомендаций по поиску, разведке и разработке газовых и нефт ных месторождений базируетс  на основе р да экспериментальных данных, получаемых в процессе глубинных исследований, среди которых , нар ду с отбором глубинных проб пластовой жидкости и растворенного газа, необходимо выделить операции по определению величины давлени  насыщени  пластовой жидкости растворенным газом, а также по регистрации распределени  температуры и давлени  в исследуемой скважине, эксплуатаци  известногопробоотборника требует дополнительного оборудовани  и дополнительных трудовых затрат дл  выполнени  этих операций. В результате стоимость исследовательских работ в скважине значительно возрастает.

Обмотка электромагнита в известном устройстве дает возможность использовать ее активное сопротивление в качестве термочувствительного элемента дл  температурных исследований скважин. Но теплообмен между внешней средой и обмоткой устройства затруднен наличием защитного кожуха в электромагните, а также тем обсто тельством , что свободное внутреннее пространство электромагнита заполнено газом. Поэтому регистраци  температуры в процессе медленного спуска пробоотборника в скважину (со скоростью не более 500 м/ч дает большую погрешность измерений (более 10%J, а точные замеры температуры в отдельных точках скважины требуют соответствующих продолжительных остановок устройства, что дает больший расход рабочего времени чем при дополнительном спуске глубинного термометра .

Цель изобретени  - обеспечение определени  давлени  насыщени  пластовой жидкости растворенным газом и регистрации распределени  температуры в исследуемой скважине при спуско-подъеме пробоотборника.

Поставленна  цель достигаетс  тем что он снабжен индикаторным штоком, а упорна  гайка и затвор верхнего клапана выполнены в виде втулок, в отверстии которых размещен индикаторный шток, установленный герметично с возможностью вертикального перемещени  и взаимодействи  с  корем после расфиксации защелок, причем камера в которой размещена обмотка электромагнита, выполнена герметизированной и заполнена жидким диэлектриком , а корман дл   кор  выполнен в корпусе, который соединен с головкой посредством герметизирующего разъемного соединени . А также тем, что индикаторный шток выполнен с упорной головкой с конической верхушкой , а затвор имеет внутреннюю выточку, заполненную м гкой уплотнительной набивкой. Игла имеет шарнирное сочленение с индикаторным штоком , а корпус содержит в верхней части патрубок, выполненный из немагнитного материала, а наружна  поверхность корпуса покрыта антикоррозионным слоем.

Выполнение упорной гайки и затвора верхнего клапана в виде втулок позвол ет разместить в их отверстии подвижный индикаторный шток, взаимодействие которого с  корем при подъеме пробы измен ет индуктивность обмотки электромагнита и формирует кривую индикации давлени  насыщени , как зависимость величины индуктивности обмотки от глубины скважины. Величина давлени  насыщени  устанавливаетс  затем сопоставлением кривой индикации с графиком распределени  давлени  в исследуемой скважине, полученным с помощью самопишущего глубинного манометра. Устранение защитного кожуха электромагнита и размещение обмотки в камере, образуемой герметичным соединением соединительной головки с корпусом электромагнита и заполненной диэлектрической жидкостью, ускор ет теплообмен обмотки с внешней средой в шесть раз и тем самым позвол ет использовать активное сопротивление обмотки в качестве термочувствительного элемента дл  выполнени  непрерывной записи распределени  температуры в скважине пои спуске устройства со скоростью до 1000 м/ч.Снабжение корпуса электромагнита герметичным неразъемным соединением с карманом дл   кор  и герметичным разъемным соединением с соединительной головкой предохран ет обмотку от проникновени  к ней скважинной жидкости и защищает ее от разрушающего действи  внешнего давлени .

До начала газовыделени  в пробе при подъеме устройства из скважины крайнее нижнее положение индикаторного штока относительно упорной гайки и затвора верхнего клапана обеспечиваетс  весом штока и наличием у него головки, коническа  верхушка которой определ ет управл емое стопором рампирающее действие возвратной пружины верхнего клапана на защелки фиксирующего узла.

Герметизаци  зазора в соединении индикаторного штока с затвором верхнего клапана м гкой уплотнительнОй набивкой во внутренней выточке затвора предотвращает возможную утечку через зазор растворенного в пробе газа. Тем самым повышаетс  качество отобранной пробы и надежность результата определени  давлени  насыщени .

Головка индикаторного штока позвол ет ему совместную с затвором и упорной гайкой верхнего клапана перемену местоположени  в процессе Закрыти  клапана, а шарнирное сочленени иглы со штоком обеспечивает при этом разъединение замка нижнего клапана.

Дл  уменьшени  рассе ни  -Магнитного потока в области соединени  корпуса электромагнита и соединительной головки корпус оборудован патрубком, выполненным из немагнитного материала (из легированной немагнитной стали ) , а защита наружной -поверхности корпуса, и особенно его магнитопроводной части - от воздействи  агрессивной среды осуществл етс  антикоррозионным покрытием.

На фиг.1 изображена верхн   часть пробоотборника; на фиг.2 - его средн   часть; на фиг.З - нижн   часть устройства.

Глубинный пробоотборник соедин етс  с кабельным наконечником соединительной головкой 1 электромагнита, содержащей контакты 2 и 3, через которые производитс  электрическое питание обмотки 4, заключенной в камеру , образуемую головкой 1 и корпусом электромагнита, состо щим из соединенных между собой .сваркой кармана 5,  рма б и патрубка 7. Ярмо 6 с воротником 8 и сердечником 9 составл ет неподвижную часть магнитопровода обмотки 4, что определ ет потокорассе ние в области соединени  патрубка 7 с головкой 1.

Герметичность соединени  головки 1 с патрубком 7 достигаетс  торо1адальными резиновыми кольцами 10. Камера, в которой находитс  обмотка 4, заполнена диэлектрической жидкостью 11

o ( трансформаторным маслом/, а наружна  поверхность корпуса покрыта антикоррозионным защитным слоем(например хромовым).

в полости кармана 5 размещен

5  корь 12 , проход щий через отверстие стопора 13 и поко щийс  на верхней поверхности внутренних выступов защелок 14 и 15. Защелки 14 и 15 закреплены сим;.1етрично в корпусе 16, снаб0 женном выпускными окнами 17 дл  выхода потока жидкости. Стопор 13 с защелками 14 и 15 составл ют фиксирующий узел верхнего клапана, состо щего из упорной гайки 18, возвратной пруж« ны 19, затвора 20 и корпуса 21.

5 В отверстии гайки 18 и затвора 20 находитс  индикаторный шток 22 с- головкой 23, коническа  верхушка которой под действием пружины 19 упираетс  во внутренние выступы защелок 14 и

0 15. Но так как положение защелок 14 и 15 зафиксировано стопором 13, действие пружины 19 на головку 23 не Может раздвинуть защелки и закрыть верхний клапан до тех пор, пока сто5 пор 13 находитс  в сопр жении.с защелками 14 и 15.

Затвор 20 содержит внутреннюю выточку , заполненную м гкой уплотнительной набивкой 24 (волокнистой,

0 пропитанной жиро-масл ным составом, герметизирующей зазор между затвором 20 и штоком 22. Шток 22 шарнирно сочленен с иглой 25, управл ющей клапанным замком, включающим лепестки 26 и колпачок 27. Клапанный замок уста5 новлен внутри трубы пробоотборной камеры 28 и посредством т ги 29 поддерживает в открытом состо нии нижний клапан, содержащий затвор 30, возвратную пружину 31, упорную гай0 ку 32 и корпус 33. Дл  удобства изготовлени  и эксплуатации предлагаемого устройства корпус 21 соединен с трубой 28 патрубком 34.

На входе нижнего клапана разме5 щен фпльтр 35, закрепленный муфтой 36, полость которой имеет проходные отверсти  37 дл  входа жидкости. Отверсти  37 размещены под острым углом к оси Симметрии прибора, а в

0 нижней части устройства находитс  самопишущий глубинный манометр 38.

Выпускаемые промышленностью новые конструкции глубинных самопишущих манометров имеют наружных диаметр 28 мм. При таком диаметре манометра

верхн   часть предлагаемого устройства обладает наружньдм диаметром 36 мм. Такое соотношение диаметров установлено с одной стороны необходимостью высококачественной промывки пробоотборной камеры при минимальной скорости спуска устройства в сква1Жину,а с другой - возможнотью эксплуатации устройства в скважинах , оборудованных насосно-компрасорными трубами с отверсти ми 2,5 и 2.

Устройство работает следующим образом.

При спуске пробоотборника внутреннее его пространство от проходны отверстий 37 до выпускных окон 17 промываетс  столбом скважинной жидкости . Одновременно с этим на поверхности земли регистрируетс  измен ющеес  с глубиной погружени  устройства активное сопротивление обмотки 4. Линейность зависимости этого параметра от температуры позвол ет получать результат температурной регистрации непосредственно в градусах. Периодически устройство останавливаетс  на определенных глубинах дл  записи действующего там давлени  самопишущим глубинным манометром. При достижении намеченн глубины устройство останавливают, делают некоторую выдержку дл  записи давлени , а затем через кабель посылают в обмотку 4 импульс посто нного тока. Под действием магнитного пол   корь 12 вт гиваетс  в полость кармана 5 и через некоторое врем  удар ет по стопору 13. Удар вводит стопор 13 из сопр жени  с защелками 14 и 15 и перемещает его в пространство над ними. Перемещение стопора 13 устран ет противодействи на головку 23, вследствие чего она под действием разжати  пружины 19 раздвигает защелки 14 и 15 и вместе с гайкой 18 и затвором 20 перемещаетс  вверх до тех пор, пока затвор 20 не закроет верхний клапан

После прекращени  электрического тока в обмотке 4  корь 12 под действием силы т жести падает вниз и занимает свое второе устойчивое положение, упира сь в головку 23. Из-за перемены местоположени   кор  12, вызванной действием магнитного пол  электромагнита и закрытием вернего клапана, происходит изменение индуктивности обмотки 4, регистрирумое на поверхности земли замером ее суммарного сопротивлени  переменному электрическому току и тем самым сигнализируемое о закрытии верхнего клапана.. Максимальное изменение сопротивлени  обмотки 4 происходит в том случае, если частота тока сигнализации лежит в области резонансных частот колебательного контура, образованного емкостью используемого

каротажного кабел  и индуктивностью обмотки 4.

Переход индикаторного штока 22 в верхнее положение при закрытии верхнего клапана поднимает иглу 25 вверх и тем самым разъедин ет клапанный замок, в результате чего затвор 30 под действием пружины 31 закрывает нижний клапан.

В процессе подъема устройства на поверхность земли имеет место аналитическа  зависимость давлений внутри пробоотборной камеры и вне ее, создаваема  наличием подвижного индикаторного штока 22 и характеризуетс  тем, что давление внутри пробоотборной камеры выражаетс  суммой внешнего давлени  и определ емого экспериментально посто нного давлени , вызванного весом штока 22, иглы 25 и  кор  12. Происход щее при подъеме уменьшение внешнего давлени  вызывает соответствующее уменьшение давлени  внутри пробоотборной камеры ведущее к упругому расширению ее внуреннего объема за счет вертикального перемещени  штока 22, Но до тех пор, пока внутреннее давление превышает давление насыщени  отобранной пробы растворенным газом, это расширение пренебрежимо мало и шток 22 с поко щимс  на нем  корем 12 не мен ют своего относительного местоположени 

Как только давление в пробоотборной камере достигнет величины давлени  насыщени , из пробы начинают выдел тьс  пузырьки растворенного газа которые в процессе своего дальнейшег упругого расширени  перемещают шток 22 с  корем 12 вверх до упора, вследствие чего происходит соответствующее увеличение индуктивности обмотки 4. Сопоставлением полученных кривой индикации давлени  насыщени  и графиком распределени  давлени  в исследуемой скважине по глубине определ етс  давление начала выделени  пузырьков газа из отобранной пробы , принимаемое за давление насыщени .

Использование предлагаемого глубинного пробоотборника обеспечивает ему, в сравнении с известным устройством , получение дополнительных характеристик исследуемой скважины, таких как давление насыщени  пластовой жидкости растворенным природным газом и распределение температуры и давлени  по ее стволу. Расширение объема глубинных исследований в процессе одной спуско-подъемной операции позвол ет сократить врем  исследовани  скважины и трудовые затраты на его выполнение с суммарным экономическим эффектом 370 руб. на одном объекте.

Claims (2)

1. Глубинный пробоотборник, включак ций пробоотборную камеру, оснащенную верхним подпружиненным клапа ном с затвором и упорной гайкой и н ним подпружиненным клапаном с замком , управл емым иглой и св зывающим оба клапана, фиксирующий узел с двум  симметрично установленными за щелками и стопором, привод в виде электромагнита, содержащего корпус с камерой, в которой помещена обмот кa  корь, карман дл   кор  и соединительную головку дл  стыковки с кабельным наконечником, отличающийс  тем, что, с целью обеспечени  определени  давлени  насыщени  пластовой жидкости раство ренным газом и регистрации распреде лени  температуры в исследуемой сква жине при спуске-подъеме пробоотборника; он снабжен индикаторным штоком а упорна  гайка и затвор верхнего клапана выполнены в виде втулок, в отверстии которых размещен индикаторный шток, установленный герметич с возможностью вертикального переме щени  и взаимодействи  с  корем пос ле расфиксации защелок, причем камера , в которой размещена обмотка электромагнита, выполнена герметизи рованной и заполнена жидким диэлект риком, а карман дл   кор  выполнен корпусе, который соединен с головкой посредством герметизированного разъемного соединени . 2, Глубинный пробоотборник по П. отличающийс  тем, что, с целью поддержани  индикаторного штока в устойчивом положении относительно сопр женного с ним затвора до начала выделени  растворенного газа из пробы и обеспечени  взаимодействи  верхнего клапана с фиксирующим узлом, индикаторный шток выполнен с упорной головкой с конической верхушкой. 3.Глубинный пробоотборник по пп. 1-2, отличающийс  тем, что, с целью герметизации зазора между индикаторным штоком и затвором , последний имеет внутреннюю выточку, заполненную м гкой уплотнительной набивкой, 4.Глубинный пробоотборник по пп.1-3, отличающийс  тем, что с целью разъединени  клапанного заМка в результате закрыти  верхнего клапана, игла имеет шарнирное сочленение с индикаторным штоком. 5.Глубинный пробоотборник по пп.1-4, отличающийс  тем, что, с целью уменьшени  рассе ни , магнитного потока в области соединени  корпуса с соединительной головкой и предохранени  корпуса от воздействи  внешней среды, он содержит в верхней части патрубок, выполненный из немагнитного материала, а наружна  поверхность корпуса покрыта антикоррозионным слоем. Источники информации, . . прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 234972, кл. Е 21 В 49/02, 1968.

2.Авторское свидетельство СССР по за вке 2645021/22-03, кл. Е 21 В 49/02, 1978 .(прототип.