пробоотборник

Формула изобретения

Пробоотборник, включающий приемную камеру с поршнем, нижний обратный клапан, механизм управления, отличающийся тем, что поршень оснащен сверху грузом со стыковочным узлом, а снизу по наружной поверхности кольцевой проточкой, при этом приемная камера по наружной поверхности снабжена технологической проточкой и отверстиями, расположенными ниже, механизм управления выполнен в виде шариков и установленного с возможностью осевого перемещения относительно приемной камеры цилиндрического упора с цилиндрической выборкой на внутренней поверхности в верхней части и расположенной выше втулкой с пружинными центраторами и пальцем, взаимодействующим с технологической проточкой, при этом шарики установлены в отверстия с возможностью взаимодействия изнутри с кольцевой проточкой, а снаружи - с цилиндрическим упором, причем цилиндрический упор в рабочем положении выполнен с возможностью взаимодействия с втулкой, а цилиндрическая выборка - с возможностью расположения напротив отверстий приемной камеры, технологическая проточка выполнена в виде осевых коротких и длинной выборок, соединенных так, что при осевом перемещении втулки относительно приемной камеры смещение пальца направлено последовательно в сторону длинной осевой выборки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к гидрогеологическим исследованиям скважин и предназначено для отбора глубинных проб жидкости в скважинах.

Известен пробоотборник (авторское свидетельство SU №1461899, МПК 7 Е 21 В 49/08, опубл. БИ №8 от 28.02.1989 г.), содержащий корпус с подвеской и приемной камерой с клапанами, механизм привода клапанов с упором, контактирующий со стенками скважины, и штоком с выступом, подпружиненным относительно корпуса и взаимодействующим с клапанами приемной камеры. Пробоотборник снабжен шариковым замком, выполненным в виде подпружиненной относительно корпуса ступенчатой втулки, внутри которой размещен сепаратор с шариками, жестко закрепленный к верхней части корпуса и к подвеске, причем упор выполнен из эластичного материала в виде полого конуса, обращенного вершиной вниз, последняя закреплена на верхней части ступенчатой втулки, при этом полый конус выполнен с возможностью контакта его внешней поверхности со стенками скважины и выворачивания внутренней поверхности наружу, а шток размещен внутри сепаратора и установлен с возможностью фиксирования относительно корпуса в нижнем положении при контакте шариков сепаратора с выступом штока и с внутренней поверхностью малого диаметра ступенчатой втулки.

Недостатками данного устройства являются:

во-первых, сложность конструкции, обусловленная большим количеством узлов и деталей;

во вторых, при больших знакопеременных нагрузках пружинные элементы могут разрушиться, в связи с чем снижается надежность работы пробоотборника в целом;

в-третьих, сборку возможно осуществить только в специализированной мастерской, что вызывает дополнительные затраты.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является пробоотборник (авторское свидетельство SU №924362, МПК 7 Е 21 В 49/08, опубл. БИ №16 от 30.04.1982 г.), включающий корпус, приемную камеру, подпружиненные верхний и нижний клапаны, герметичную рабочую камеру, при этом пробоотборник снабжен двумя поршнями, жестко связанными штоками с клапанами и установленными в рабочей камере, заполненной газом под атмосферным давлением, а приемная камера заполнена сжатым газом, причем нижний поршень имеет канал для сообщения рабочей камеры с внешней средой при верхнем положении поршня и ограничитель рабочего хода поршня, выполненный в виде втулки, закрепленной срезной чекой на штоке.

Недостатками данного устройства являются:

во-первых, сложность конструкции, обусловленная наличием большого количества узлов и технически сложных деталей;

во-вторых, такой конструктивный элемент как чека срезается только при определенном давлении, которого необходимо достичь, в обратном случае пробоотборник не сработает, а это существенно снижает надежность работы;

в-третьих, большинство деталей требует высокой точности изготовления, что ведет к удорожанию конструкции в целом.

Задачей изобретения является создание пробоотборника, конструктивно простого и надежного в применении, дешевого, за счет уменьшения количества технически сложных деталей.

Поставленная задача решается предлагаемым пробоотборником, включающим приемную камеру с поршнем, нижний обратный клапан, механизм управления.

Новым является то, что поршень оснащен сверху грузом со стыковочным узлом, а снизу, по наружной поверхности, кольцевой проточкой, при этом приемная камера по наружной поверхности снабжена технологической проточкой и отверстиями, расположенными ниже, механизм управления выполнен в виде шариков и установленного с возможностью осевого перемещения относительно приемной камеры цилиндрического упора с цилиндрической выборкой на внутренней поверхности в верхней части и расположенной выше втулкой с пружинными центраторами и пальцем, взаимодействующим с технологической проточкой, при этом шарики установлены в отверстия с возможностью взаимодействия изнутри с кольцевой проточкой, а снаружи - с цилиндрическим упором, причем цилиндрический упор в рабочем положении выполнен с возможностью взаимодействия с втулкой, а цилиндрическая выборка - с возможностью расположения напротив отверстий приемной камеры, технологическая проточка выполнена в виде осевых коротких и длинной выборок, соединенных так, что при осевом перемещении втулки относительно приемной камеры смещение пальца направлено последовательно в сторону длинной осевой выборки.

На фиг.1 изображен предлагаемый пробоотборник в продольном разрезе.

Пробоотборник включает в себя приемную камеру 1 с поршнем 2, нижний обратный клапан 3, механизм управления 4.

Приемная камера 1 по наружной поверхности снабжена технологической проточкой 5 и отверстиями 6, расположенными ниже. Поршень 2 оснащен сверху грузом 7 со стыковочным узлом 8, а снизу по наружной поверхности - кольцевой проточкой 9.

Механизм управления 4 выполнен в виде шариков 10 и установленного с возможностью осевого перемещения относительно приемной камеры 1 цилиндрического упора 11 с цилиндрической выборкой 12 на внутренней поверхности в верхней части.

На наружной поверхности приемной камеры 1 выше цилиндрического упора 11 расположена втулка 13 с пружинными центраторами 14 и пальцем 15, взаимодействующим с технологической проточкой 5.

Шарики 10 установлены в отверстия б с возможностью взаимодействия изнутри с кольцевой проточкой 9, а снаружи - с цилиндрическим упором 11.

Цилиндрический упор 11 в рабочем положении выполнен с возможностью взаимодействия с втулкой 13, а цилиндрическая выборка 12 - с возможностью расположения напротив отверстий 6 приемной камеры 1.

Технологическая проточка 5 на наружной поверхности приемной камеры 1 выполнена в виде осевых коротких 16 и длинной 17 выборок, соединенных так, что при осевом перемещении втулки 13 относительно приемной камеры 1 смещение пальца 15 направлено последовательно в сторону осевой длинной выборки 17.

В транспортном положении цилиндрический упор 11 зафиксирован относительно приемной камеры посредством пружинного стопорного кольца 18 (например, круглого сечения).

Несанкционированные перетоки жидкости исключаются уплотнительным элементом 19.

Пробоотборник работает следующим образом.

Пробоотборник в транспортном положении: палец 15 устанавливают в осевую короткую проточку 16 технологической проточки 5 (см. фигуру 2). Затем соединяют его с канатом 20 (см. фигуру 1) посредством стыковочного узла 8 и спускают в скважину (на фиг.1 и 2 не показано) на глубину отбора пробы. В процессе спуска жидкость, находящаяся в скважине, свободно перетекает снизу вверх через пространство между внутренними стенками скважины (на фиг.1 и 2 не показано) и пробоотборником, причем груз 7 в процессе спуска находится во взаимодействии с верхним торцом приемной камеры 1.

Достигнув заданного интервала отбора пробы, пробоотборник несколько раз посредством каната 20 с устья (на фиг.1 и 2 не показано) скважины приподнимают примерно на 1 метр и опускают, количество спуско-подъемных операций (СПО) соответствует числу осевых коротких проточек 16 плюс 2-3 дополнительных СПО для гарантированного срабатывания механизма управления 4. В результате проделанной операции палец 15, двигаясь по технологической проточке 5, из осевых коротких проточек 16 попадает в последнюю осевую длинную проточку 17. В процессе СПО пробоотборник за исключением деталей 13, 14, 15, находящихся в неподвижном положении благодаря контакту пружинного центратора 14 с внутренней стенкой скважины, совершает возвратно-поступательное перемещение.

Пробоотборник, находясь в осевой длинной проточке 17, двигается вверх относительно пальца 15, и в определенный момент происходит контакт нижнего торца втулки 13 с верхним торцом цилиндрического упора 11. Канат 20 продолжают тянуть вверх, при этом втулка 13, преодолевая сопротивление пружинного стопорного кольца 18 цилиндрического упора 11, сдвигает его вниз до упора в торец 21 приемной камеры 1.

Цилиндрический упор 11 своей цилиндрической выборкой 12 устанавливается напротив шариков 10, которые выходят из контакта с кольцевой выборкой 9 поршня 2 и выпадают во внутрь цилиндрической выборки 12 цилиндрического упора 11, тем самым освобождая от фиксации поршень 2 с приемной камерой 1.

Далее начинают тянуть канат 20 и соответственно груз 7 вверх, при этом пробоотборник находится в заданном интервале отбора проб, а обратный нижний клапан 3 открывается и находящаяся в скважине жидкость начинает поступать во внутрь приемной камеры 1.

Пробоотборник продолжает находиться в заданном интервале отбора проб до тех пор, пока поршень 2 своим верхним наружным торцом 22 не упрется в верхний внутренний торец 23 приемной камеры 1, при этом приемная камера 1 заполнится жидкостью из скважины.

При дальнейшем натяжении каната 20 и соответственно груза 7 вверх пробоотборник начнет подниматься, при этом нижний обратный клапан 3 под действием столба жидкости (пробы), находящей внутри приемной камеры 1, закроется. Далее пробоотборник извлекают из скважины.

Необходимый объем отбора проб определяется конструктивными размерами пробоотборника.

Предлагаемый пробоотборник обладает простой конструкцией и дешев в изготовлении, кроме того, его сборку можно осуществить в условиях нефтепромысла, что в целом сокращает время на отбор пробы и позволяет снизить материальные и финансовые затраты.