пробоотборник для испытателя пластов

Формула изобретения

Пробоотборник для испытателя пластов, включающий корпус с размещенной в нем пробоотборной камерой с седлами в виде цилиндрических ступеней большего и меньшего диаметров, жестко связанные, между собой штоком впускной и выпускной клапаны, выполненные в виде цилиндрических ступеней большего и меньшего диаметров, с верхними и нижними кольцевыми канавками и уплотнениями под кольцевые канавки клапанов, взаимодействующими с седлами с возможностью образования замкнутой полости с избыточным давлением при перемещении вниз, верхний и нижний гидравлические цилиндры с отверстиями в их нижних частях и внутренним диаметром под большие диаметры клапанов, расположенные над седлами, и импульсный клапан, размещенный в корпусе пробоотборника с возможностью взаимодействия с верхним торцом верхнего гидравлического цилиндра, отличающийся тем, что в корпусах впускного и выпускного клапанов установлены перепускные клапаны, выполненные в виде цилиндрических ступеней большего и меньшего диаметров со сквозными осевыми отверстиями, при этом перепускные клапаны со стороны большего диаметра удерживаются пружинами и имеют гидравлическое сообщение через отверстия в штоке с пробоотборной камерой, а отверстия в корпусах впускного и выпускного клапанов сообщают пространства в местах ступеней диаметров этих клапанов и ступеней диаметров перепускных клапанов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к оборудованию для испытания скважин испытателями пластов, в частности к пробоотборникам.

Известен пробоотборник для испытателя пластов (авт. свид. СССР N 1573156, кл. E 21 B 49/08,1988.).

Недостатком пробоотборника является то, что при спуске его в скважину переток бурового раствора из подпакерного пространства в надпакерное осуществляется через полость пробоотборника и в случае потока бурового раствора большой интенсивности происходит вымывание резиновых уплотнителей клапанов, что нарушает герметизацию устройства.

Наиболее близким к предполагаемому изобретению является пробоотборник для испытателя пластов, включающий корпус, внутри которого размещена проточная пробоотборная камера с седлами, выполненными в ней, и жестко связанные между собой штоком впускной и выпускной клапаны с верхними и нижними кольцевыми канавками и уплотнениями под кольцевые канавки клапанов, взаимодействующими с седлами пробоотборной камеры, а седла этой камеры и впускной и выпускной клапаны выполнены в виде цилиндрических ступеней большего и меньшего диаметров, в пробоотборной камере над седлами выполнены верхний и нижний гидравлические цилиндры с отверстиями в их нижних частях и внутренним диаметром под большие диаметры клапанов, при этом импульсный клапан размещен в пробоотборной камере с возможностью взаимодействия с верхним торцом верхнего гидравлического цилиндра (патент N 2042811, кл. E 21 B 49/08, 1995).

Недостатком пробоотборника является то, что он не обеспечивает герметичности пробоотборной камеры после отбора пробы. При закрытии пробоотборной камеры в момент взаимодействия нижних уплотнительных колец впускного и выпускного клапанов с меньшим диаметром седл образуется замкнутая полость, препятствующая полному закрытию пробоотборной камеры.

Задачей изобретения является достижение герметичности пробоотборной камеры пробоотборника.

Технический результат - обеспечение полного закрытия клапанов пробоотборника.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном пробоотборнике для испытателя пластов, включающем корпус с размещенной в нем пробоотборной камерой с седлами в виде цилиндрических ступеней большего и меньшего диаметров, жестко связанные между собой штоком впускной и выпускной клапаны, выполненные в виде цилиндрических ступеней большего и меньшего диаметров, с верхними и нижними кольцевыми канавками и уплотнениями под кольцевые канавки клапанов, взаимодействующими с седлами с возможностью образования замкнутой полости с избыточным давлением при перемещении вниз, верхний и нижний гидравлические цилиндры с отверстиями в их нижних частях и внутренним диаметром под большие диаметры клапанов, расположенные над седлами, и импульсный клапан, размещенный в корпусе пробоотборника с возможностью взаимодействия с верхним торцом верхнего гидравлического цилиндра, особенность заключается в том, что в корпусах впускного и выпускного клапанов установлены перепускные клапаны, выполненные в виде цилиндрических ступеней большего и меньшего диаметров со сквозными осевыми отверстиями, при этом перепускные клапаны со стороны большего диаметра удерживаются пружинами и имеют гидравлическое сообщение через отверстия в штоке с пробоотборной камерой, а отверстия в корпусах впускного и выпускного клапанов сообщают пространства в местах ступеней диаметров этих клапанов и ступеней диаметров перепускных клапанов.

На фиг. 1 изображен предлагаемый пробоотборник в открытом положении; на фиг. 2 - то же в процессе закрытия клапанов; на фиг. 3 - то же в закрытом положении.

Пробоотборник для испытателя пластов содержит спускаемый на трубах корпус 1, внутри которого размещена проточная пробоотборная камера 2 с седлами 3, и жестко связанные между собой штоком 4 впускной 5 и выпускной 6 клапаны с верхними 7 и нижними 8 кольцевыми канавками и уплотнениями под кольцевые канавки клапанов, взаимодействующими с седлами 3. Между клапанами 5, 6 и седлами 3 образуется замкнутая полость при перемещении клапанов вниз. Над седлами 3 расположены верхний 9 и нижний 10 гидравлические цилиндры с отверстиями 11. Импульсный клапан 12 размещен в корпусе 1 пробоотборника и взаимодействует с верхним торцом верхнего гидравлического цилиндра 9. В корпусах впускного 5 и выпускного 6 клапанов установлены перепускные клапаны 13, выполненные в виде цилиндрических ступеней большего 14 и меньшего 15 диаметров со сквозными осевыми отверстиями 16, при этом перепускные клапаны со стороны большего диаметра удерживаются пружинами 17 и имеют гидравлическое сообщение через отверстия 18 в штоке 4 с пробоотборной камерой 2, а отверстия 19 в корпусах впускного и выпускного клапанов 5 и 6 сообщают пространства в местах ступеней диаметров этих клапанов и ступеней диаметров перепускных клапанов 13. В корпусе 1 пробоотборника установлен обратный клапан 20, обеспечивающий выравнивание давления над и под пакером при подъеме инструмента.

Пробоотборник работает следующим образом.

При обычной компоновке испытательного инструмента пробоотборник устанавливается герметично внутри приборного переводника над фильтром. Во время спуска испытательного инструмента в скважину пробоотборник находится в открытом положении (фиг. 1). Буровой раствор проходит через седла 3 впускного и выпускного клапанов 5 и 6, отверстия 11, проточную пробоотборную камеру 2, импульсный клапан 12 в надклапанную полость пробоотборника.

После пакеровки в открытый период испытания пластовый флюид проходит через пробоотборник указанным выше путем, вытесняя из проточной камеры буровой раствор. По окончании испытания, после открытия уравнительного клапана испытателя пластов, гидростатическое давление столба бурового раствора, заполняющего скважину, передается в надклапанную полость пробоотборника, при этом импульсный клапан 12 перекрывает канал между корпусом 1 и верхним гидравлическим цилиндром 9. Давление передается на верхнее уплотнение кольцевой канавки 7 выпускного клапана 6, который вместе со штоком 4 и впускным клапаном 5 перемещаются вниз до посадки нижнего уплотнения кольцевой канавки 8 впускного и выпускного клапанов 5 и 6 в седла 3, при этом образуется замкнутая полость с избыточным давлением между уплотнениями кольцевых канавок 7 и 8 и седлами 3 клапанов (фиг. 2). Это избыточное давление начинает действовать через отверстия 19 на уплотнения цилиндрических ступеней 14 и 15 перепускных клапанов 13, возникает сила, прямо пропорциональная разнице диаметров уплотнения цилиндрических ступеней 14 и 15, направленная в сторону открытия перепускных клапанов 13. Под действием этой силы, преодолевая усилие пружины 17, перепускные клапаны 13 открываются и избыточное давление из замкнутой полости стравливается через сквозные осевые отверстия 16 и отверстия 18 в пробоотборную камеру 2. Впускной и выпускной клапаны 5 и 6 продолжают двигаться до упора в седла 3. После упора впускного и выпускного клапанов 5, 6 в седла 3 перепускные клапаны 13 под действием пружины 17 возвращаются на прежнее место и герметизируют отверстие 19. Пробоотборная камера 2 оказывается надежно загерметизированной и в таком положении происходит подъем инструмента. Давление столба бурового раствора передается через отверстия 11 верхнего гидравлического цилиндра 9 и отверстия обратного клапана 20 в подпакерную зону (фиг. 3).

После подъема пробоотборника на поверхность он вынимается из приборного переводника. Через устройство (на чертежах не показано) замеряется давление в пробоотборной камере и пробоотборник транспортируется в стационарную лабораторию.