устройство для отбора проб пластовой жидкости в скважине

Формула изобретения

Устройство для отбора проб пластовой жидкости в скважине, включающее основную пробоотборную камеру с запорными клапанами и механизм управления, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительной пробоотборной камерой с запорными клапанами и натяжными приспособлениями запорных клапанов пробоотборных камер, при этом механизм управления размещен между основной и дополнительной пробоотборными камерами и выполнен в виде корпуса с размещенными в нем двумя форклапанами в виде подпружиненных плунжеров и соединенных с ними верхней и нижней полумуфт, причем последние зафиксированы друг относительно друга набором тарированных срезных штифтов, а каждое натяжное приспособление выполнено в виде гидроцилиндра, поршень которого соединен с запорным клапаном пробоотборной камеры пружиной растяжения, и обратного клапана, размещенного внутри поршня для управления включением гидроцилиндра.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для отбора проб жидкости из скважин.

Известен пробоотборник включающий корпус, приемную камеру, герметичную рабочую камеру, два поршня жестко связанные штоками с клапанами и установленные в рабочей камере, заполненной газом под атмосферным давлением, а приемная камера заполнена сжатым газом и ограничитель рабочего хода, выполненный в виде втулки, закрепленный срезной чекой на штоке (см.авт. свид. N 924362, кл. Е 21 B 49/08, опубл.1982).

Недостатком данного технического решения, взятого нами в качестве прототипа, является малый объем отбираемой пробы, а также сложность обслуживания пробоотборника в полевых условиях. Например, практически невозможно сжать рабочий газ в приемной камере свыше 15 МПа, тогда как давление пласта в скважине может достигать до 10 МПа.

Целью изобретения является увеличение объема отбираемой пробы, повышение надежности и качества отбора пробы при любых пластовых условиях, включая химическую агрессивность пласта.

Поставленная цель достигается тем, что две пробоотборные камеры соединены между собой посредством механизма управления клапанами, выполненного в виде корпуса с размещенными в нем двумя форклапанами, плунжера которых неподвижно соединены с подпружиненными верхней и нижней полумуфтами, застопоренных относительно друг друга набором тарированных штифтов, срезаемых под воздействие определенного скважинного давления жидкости на заданной глубине отбора пробы.

С целью надежной герметизации, запорный клапан приемной камеры снабжается натяжным приспособлением, выполненного в виде гидроцилиндра, поршень которого соединен с запорным клапаном посредством пружины растяжения, а внутри поршня размещен обратный шариковый клапан, управляющий работой гидроцилиндра.

существенными отличиями заявленного решения является то, что:

1. пробоотборные камеры соединены между собой посредством механизма управления клапанами,

2. механизм управления клапанами в виде корпуса с размещенными в нем двумя форклапанами, плунжера которых неподвижно соединены с подпружиненными верхней и нижней полумуфтами, застопоренными относительно друг друга набором тарированных штифтов, срезаемых под воздействием определенного скважинного давления жидкости,

3. запорный клапан снабжен гидроцилиндром, работа которого управляется обратным клапаном, размещенным в поршне гидроцилиндра.

Вышеприведенные отличительные признаки неизвестны нам из патентной и научно-технической литературы и в совокупности с известными позволяет достичь цели изобретения. На основании изложенного считаем, что заявленное изобретение соответствует критерию "Изобретательский уровень".

На фиг. 1 изображено в исходном состоянии устройство для отбора проб пластовой нефти, далее "устройство". На фиг.2 изображено сечение А-А устройства, показывающего взаимоположение клапанного узла 7, собранного с механизмом управления клапанами 1.

Устройство (фиг. 1 и фиг.2) представляет собой сборную конструкцию из двух пробозаборных блоков, устанавливаемых по обе стороны механизма управления клапанами МУК поз.1 Пробозаборные блоки являются серийно выпускаемые отечественной промышленностью комплекты балластных 2 и приемных камер 3, соединенных переходником 4 и разделенных гидросопротивлением 5. В приемной камере 3 размещен поршень 6. Механизм 1 управляет двумя клапанными узлами 7 в процессе отбора пробы в скважине. Шарик 8 предназначен для перемешивания пробы в камере.

Механизм 1 имеет корпус 9, в котором монтируется разрывная муфта, состоящая из полумуфт 11 и 10, каждая со своим плунжером 12 и цилиндром 13. Полумуфты соединяются расчетными наборами штифтов 14 различных размеров и обязательно с известным параметром по усилию среза. Две пружины 15 удерживают муфту, разрывную муфту в равновесном состоянии относительно цилиндров 13.

В клапанных узлах 7 размещаются приспособления для натяжения клапана 16, запирающего в камере 3 отобранную глубинную пробу. Натяжное приспособление представляет собой гидроцилиндр, поршень 17 которого соединен с клапаном 16 пружиной растяжения 18. Внутри поршня установлен обратный клапан запорный шарик 19, поджимаемой пружиной 20.

Работа устройства.

При движении устройства вниз по скважине в МУК поступает пластовая жидкость через отверстия d и начинает создавать давление на плунжера 12. Давление возрастает по мере опускания устройства вниз и в намеченной глубине скважины достигает критического, когда станет соответствовать давлению среза штифтов 14. Муфта разрывается (штифты 14 срезаются), плунжера 12 заходят в полость Б, освобождая проход отбираемой пластовой жидкости к клапанному узлу 7.

Поток жидкости отжимает шарик 19 обратного клапана и поступает в приемную камеру 3 под разделительный поршень 6. Поршень 6 вытесняет балластную жидкость из приемной камеры 3 в балластную камеру 2 через гидросопротивление 5. Когда поршень 6 достигает крайнего положения, давление внутри и снаружи устройства выравнивается и возвратная пружина 20 закроет обратный клапан.

При подъеме устройства наверх по скважине давление снаружи начинает снижаться. Избыточное давление в приемной камере 3 воздействует на поршень 17 гидроцилиндра, который перемещаясь, сначала подтягивает к гнезду запорный клапан 16, а при дальнейшем перемещении поршня 17 происходит растяжение пружины 15 и этим усилием соответственно прижимается к гнезду запорный клапан 20. Поршень 17 выдвигается в полость Б, задвигая плунжеры 12 в их штатные места. Усилие натяжки запорного клапана зависит от жесткости пружины. Далее при подъеме устройства, запорный клапан будет находится уже под давлением самой пробы в приемной камере 3.

Устройство для отбора проб пластовой жидкости отмечает простота конструкции, технологичность исполнения, безотказность работы и точность срабатывания в заданных условиях и требуемой глубине отбора пробы в скважине.

Изготовлен опытный образец устройства, который испытан в скважине Верхневозейская ПГО УНГГ.