устройство для отбора проб пластовых флюидов из скважины

Формула изобретения

1. Устройство для отбора проб пластовых флюидов из скважины, включающее корпус, приемную камеру с установленным в ней поршнем, защитный кожух с отверстиями для прохождения пластовых флюидов, соединенных с нижней частью корпуса, каналы для гидравлического сообщения приемной камеры со скважиной, выполненные над приемной камерой, верхний клапан с подпружиненным штоком, установленный с возможностью осевого перемещения и перекрытия каналов для гидравлического сообщения приемной камеры со скважиной, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит сильфон, установленный в нижнем защитном кожухе и соединенный с нижней частью корпуса, каналы для гидравлического сообщения приемной камеры со скважиной, выполненные в корпусе под приемной камерой, нижний клапан с подпружиненным штоком, установленный с возможностью осевого перемещения и перекрытия каналов для гидравлического сообщения приемной камеры со скважиной, замковый узел для фиксации положений нижнего клапана при его осевом перемещении.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что замковый узел выполнен в виде подпружиненного запорного элемента.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что запорный элемент выполнен в виде шара.

4. Устройство по одному из пп.1-3, отличающееся тем, что в нижнем подпружиненном штоке выполнены по крайней мере два расположенных друг над другом гнезда под запорный элемент.

5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что нижний клапан выполнен в виде усеченного конуса, обращенного большим основанием к приемной камере.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что нижний клапан снабжен тарировочной гайкой.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к промыслово-геофизическим исследованиям скважин, а именно к устройствам для отбора проб пластовых флюидов из скважины на заданной глубине.

Известен скважинный пробоотборник, состоящий из пробоотборной камеры с клапанным устройством, трубы, расположенной коаксиально с корпусом и удерживаемой шариковым замком [1].

Недостатком известного устройства является низкая надежность в работе.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому устройству для отбора проб пластовых флюидов из скважины является устройство для отбора проб пластовой жидкости в скважине, включающее корпус, пьезопривод, приемную камеру с разделительным поршнем и клапанным узлом, защитный кожух, плунжер, один конец которого упирается в разделительный поршень, а другой - размещен в полости защитного кожуха, выполненного с отверстиями для прохождения скважинной жидкости [2].

Недостатками известного устройства является сложность конструкции и низкая надежность в работе.

Задачей настоящего изобретения является упрощение конструкции устройства и повышение надежности в работе.

Сущность настоящего изобретения заключается в том, что известное устройство для отбора проб пластовых флюидов из скважины, включающее корпус, приемную камеру с установленным в ней поршнем, защитный кожух с отверстиями для прохождения пластовых флюидов, соединенный с нижней частью корпуса, каналы для гидравлического сообщения приемной камеры со скважиной, выполненные над приемной камерой, верхний клапан с подпружиненным штоком, установленный с возможностью осевого перемещения и перекрытия каналов для гидравлического сообщения приемной камеры со скважиной, согласно изобретению, дополнительно содержит сильфон, установленный в нижнем защитном кожухе и соединенный с нижней частью корпуса, каналы для гидравлического сообщения приемной камеры со скважиной, выполненные в корпусе под приемной камерой, нижний клапан с подпружиненным штоком, установленный с возможностью осевого перемещения и перекрытия каналов для гидравлического сообщения приемной камеры со скважиной, замковый узел для фиксации положений нижнего клапана при его осевом перемещении.

При этом замковый узел выполнен в виде подпружиненного запорного элемента.

Причем запорный элемент выполнен в виде шара.

Кроме того, в нижнем подпружиненном штоке выполнены, по крайней мере, два расположенных друг над другом гнезда под запорный элемент.

При этом нижний клапан выполнен в виде усеченного конуса, обращенного большим основанием к приемной камере.

Причем нижний клапан снабжен тарировочной гайкой.

На чертеже представлено предлагаемое устройство для отбора проб пластовых флюидов из скважины в разрезе.

Устройство содержит разъемный корпус 1, состоящий из верхней, центральной и нижней частей, причем центральная часть представляет собой приемную камеру 2 с установленным в ней поршнем 3 с уплотнительными кольцами 4, выполненные в корпусе 1 радиальные каналы 5 и 6 для гидравлического сообщения приемной камеры 2 со скважиной, расположенные соответственно над и под приемной камерой 2, нижний клапан 7, установленный с возможностью осевого перемещения и перекрытия каналов 6 и соединенный со штоком 8, подпружиненным пружиной 9, опорный диск 11 и тарировочную гайку 10, установленные на штоке 8, нижний защитный кожух 12 с отверстиями 13 для прохождения пластовых флюидов, верхний клапан 14 с уплотнительными кольцами 15, установленный с возможностью осевого перемещения и перекрытия каналов 5, соединенный со штоком 16 подпружиненным пружиной 17 и зафиксированный на шайбе 18 шпилькой 19, верхний защитный кожух 20, сильфон 21, установленный в нижнем защитном кожухе 12 с пружиной 22, замковый узел, состоящий из запорного элемента 23, выполненного в виде шара подпружиненного пружиной 24, в штоке 8 выполнены друг над другом гнезда 25 и 26 под запорный элемент 23.

Устройство работает следующим образом.

Тарировочной гайкой 10 устанавливают усилие сжатия пружины 9 таким образом, чтобы суммарное усилие сжатия пружин 22, 9, 24 и сильфона 21 соответствовало величине пластового давления на заданной глубине скважины, на которой необходимо отобрать пробу пластовых флюидов. Затем устройство на тросе спускают в скважину, при этом пластовые флюиды через отверстия 13 поступают в защитный кожух 12. По мере погружения устройства в скважину давление пластовых флюидов в кожухе 12 повышается и при достижении устройством заданной глубины, когда пластовое давление флюидов в кожухе 12 несколько превысит суммарное усилие сжатия пружин 22, 9, 24 и сильфона 21, запорный элемент 23 выходит из гнезда 25 и шток 8 с клапаном 7 перемещается вверх, элемент 23 входит в гнездо 26, фиксируя шток 8 с клапаном 7 в верхнем неподвижном положении. При этом пластовые флюиды из скважины через каналы 6 и зазор между боковой поверхностью клапана 7 и внутренней поверхностью корпуса 1 поступают в приемную камеру 2, перемещая поршень 3 вверх. Давление в надпоршневой полости возрастает и когда усилие, действующее на клапан 14, превысит усилие сжатия пружины 17, клапан 14 со штоком 16 перемещаются вверх, освобождая каналы 5, сообщающие надпоршневую полость со скважиной. Воздух из надпоршневой полости выдавливается поршнем 3 в скважину, а пластовые флюиды поступают в надпоршневую полость.

При уравновешивании величин давлений в надпоршневой и подпоршневой полостях поршень 3 останавливается. При этом усилие, действующее на торец клапана 7, направлено против усилия, действующего на торец сильфона 21. Пружины 9, 22 и сильфон 21 разжимаются, шток 8 с клапаном 7 начинают двигаться вниз, при этом запорный элемент 23 выходит из гнезда 26, шток 8 с клапаном 7 продолжают перемещаться вниз, элемент 23 входит в гнездо 25, фиксируя шток 8 с клапаном 7 в неподвижном положении, при этом клапан 7 перекрывает каналы 6.

Для этого, чтобы давление в приемной камере 2 в момент закрытия клапана 7 было равно пластовому, необходимо, чтобы соблюдалось условие P_пл = (F_тр+F_с)/f_шт,

где P_пл - пластовое давление флюидов на заданной глубине;

F_тр - сопротивление от трения при перемещении штока 8;

F_с - сопротивление замкового узла перемещению штока;

f_шт - площадь поперечного сечения штока 8.

Затем устройство поднимают на дневную поверхность, извлекают пробу пластовых флюидов и направляют ее на исследования.

Заявляемое устройство по сравнению с устройством-прототипом позволяет упростить конструкцию и повысить надежность его в работе.

Источники информации

1. US 211475, 1968.

2. US 467998, 1975 - прототип.