глубинный пробоотборник

Формула изобретения

Глубинный пробоотборник, спускаемый в скважину, состоящий из цилиндрического корпуса, в котором размещены пробозаборный модуль, включающий пробоприемную камеру проточного типа, клапанный механизм и сетчатый фильтр с магнитным сепаратором, модуль гидропривода, включающий цилиндрическую камеру, балластную камеру, поршень, шток-толкатель и электромагнитный клапан, электронный модуль, включающий блок энергообеспечения, набор измерительных физических датчиков, соединенных с электронной схемой регистрации, отличающийся тем, что электромагнитный клапан расположен в поршне модуля гидропривода, пробозаборный модуль дополнительно снабжен герметичной камерой, соединенной одним концом со штоком, а другим - с клапанным механизмом, и электронный модуль дополнительно снабжен датчиком приближения поршня гидропривода.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к технике, применяемой для исследования пластов при нефтедобыче.

Все известные технические решения устройств для отбора проб в скважине, содержащие балластную и приемную камеры, имеют механизмы управляющие открытием (закрытием) входного запорного клапана (часовые, механические, гидравлические, пневматические), а также гидро- или пневмосопротивления для торможения пластовой жидкости, отбираемой в приемную камеру, чтобы сохранить однофазное состояние глубинной пробы. Для всех их характерны общие недостатки.

Известен глубинный пробоотборник, содержащий камеру для отбора пробы, снабженную подпружиненными клапанами, связанными между собой замком, и механизмом для закрытия клапанов, состоящим из емкости, поршня, обратного клапана и собачки, удерживающей клапаны в открытом состоянии при спуске в скважину (Нефтяное хозяйство, 1971, №1, с.52-53). Недостатками этого устройства являются значительные габариты, малый объем полезной камеры и необходимость подъема пробоотборника при отборе пробы на 20-30 м от точки отбора для срабатывания механизма, закрывающего клапаны, в результате чего может произойти попадание скважинной жидкости в приемную камеру и изменение состава пробы.

Известно устройство для отбора проб пластовой жидкости в скважине, включающее основную пробоотборную камеру и механизм управления (пат. РФ 2054541). Устройство дополнительно снабжено пробоотборной камерой, при этом механизм управления размещен между основной и дополнительной пробоотборными клапанами и выполнен в виде корпуса с установленными в нем двумя форклапанами в виде подпружиненных плунжеров, соединенных с верхней и нижней полумуфтами, причем последние зафиксированы относительно друг друга выбором тарированных срезаемых, под воздействием определенного скважинного давления жидкости, штифтов. Недостатком известного устройства является сложность конструкции и ненадежность отбора в заданной точке скважины, малый объем отобранной пробы.

Известны многокамерные пробоотборники скважинной жидкости, спускаемые в колонне, содержащие ряд секций, имеющих приемную камеру и приемно-запирающий клапан, например, с электровоспламенителем (авт. свид. СССР №№682638, 575413, 115443). Недостатком этих устройств является низкая достоверность отбираемых проб.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому пробоотборнику относится глубинный пробоотборник, спускаемый в скважину, состоящий из цилиндрического корпуса, в котором размещены пробозаборный модуль, включающий пробоприемную камеру проточного типа, клапанный механизм и сетчатый фильтр с магнитным сепаратором, модуль гидропривода, включающий цилиндрическую камеру, балластную камеру, поршень, шток-толкатель и электромагнитный клапан, электронный модуль, включающий блок энергообеспечения, набор измерительных физических датчиков, соединенных с электронной схемой регистрации (пат. РФ №2280160).

Недостатком известного пробоотборника является недостаточная точность полученной информации, сложность конструкции, большое количество подвижных элементов, нет узлов для подключения камер другого типа, например проточного.

Технической задачей изобретения является улучшение качества измеряемой информации, а также упрощение и повышение надежности работы узлов устройства.

Техническая задача решается за счет использования глубинного пробоотборника, спускаемого в скважину, состоящего из цилиндрического корпуса, в котором размещены пробозаборный модуль, включающий пробоприемную камеру проточного типа, клапанный механизм и сетчатый фильтр с магнитным сепаратором, модуль гидропривода, включающий цилиндрическую камеру, балластную камеру, поршень, шток-толкатель и электромагнитный клапан, электронный модуль, включающий блок энергообеспечения, набор измерительных физических датчиков, соединенных с электронной схемой регистрации, при этом электромагнитный клапан расположен в поршне модуля гидропривода, пробозаборный модуль дополнительно снабжен герметичной камерой, соединенной одним концом со штоком, а другим - с клапанным механизмом, и электронный модуль дополнительно снабжен датчиком приближения поршня гидропривода.

Улучшение качества измеряемой информации достигается за счет установки датчика приближения поршня гидропривода, а упрощение и повышение надежности работы узлов устройства - за счет размещения электромагнитного клапана в поршне, что приводит к уменьшению количества подвижных деталей, уплотнительных элементов гидропривода. За счет установки герметичной камеры в пробозаборном модуле осуществляется разгрузка гидропривода с сохранением функции линейного перемещения.

Заявляемый глубинный пробоотборник приведен на чертеже.

На схеме а) показаны электронный модуль и модуль гидропривода.

1 - цилиндрический корпус глубинного пробоотборника, 2 - электронный модуль, включает 3 - блок энергообеспечения, 4 - электронную схему регистрации, 5 - измерительные физические датчики, 6 - датчик приближения поршня гидропривода, 7 - модуль гидропривода, включает 8 - электромагнитный клапан, 9 - поршень, 10 - балластную камеру, 11 - шток-толкатель. На схеме б) показан 12 - пробозаборный модуль, включающий 13 - пробоприемную камеру проточного типа, 14 - сетчатый фильтр, 15 - шток, 16 - герметичную камеру, 17 - пружину, 18 - клапанный механизм, 19 - механизм отцепления, 20 - магнитный сепаратор, 21 - нижнее седло клапанного механизма, 22 - верхнее седло клапанного механизма, 23 - муфта для соединения штока-толкателя модуля гидропривода со штоком пробозаборного модуля.

Принцип работы устройства.

В исходном положении в пробоприемной камере проточного типа 13 клапанные механизмы 18 удерживаются механизмом отцепления 19 и смещены в центр корпуса пробозаборного модуля 12. Тем самым камера 13 открыта, и жидкость свободно перемещается через нее сквозь фильтры 14 и магнитные сепараторы 20, удерживающие металлический абразив и другие частицы. Исходному состоянию клапанного механизма 18 способствует шток 15, находящийся в нижнем положении.

Электронный модуль запрограммирован на поверхности в случае автономного режима или ждет управляющей команды при работе на геофизическом кабеле. Поршень 9 гидропривода установлен в нижнем положении. За счет давления окружающей среды и разницы в сечениях уплотнительных колец штока 15 и герметичной камеры 16 создается результирующая сила, направленная вниз. Эту силу превосходит по величине сила, действующая на шток-толкатель 11, направленная вверх и удерживаемая поршнем 9 гидропривода. Величина давления в герметичной камере 16 близка к атмосферному. При поступлении управляющей команды либо по таймеру, либо по геофизическому кабелю с поверхности электронный модуль включает электромагнитный клапан 8. Под действием скважинного давления шток 15 начинает движение вверх, освобождая место для клапанного механизма 18. Тем самым механизм отцепления 19 начинает движение вверх и упирается в выступ в корпусе пробозаборного модуля 12. При дальнейшем перемещении происходит отцепление клапанного механизма 18 и запирание нижнего седла камеры 21 под действием пружины 17. Аналогичные действия происходят с клапанным механизмом для запирания верхнего седла 22 камеры. Устройство выдерживается в процессе отбора пробы некоторое время. После этого начинается подъем с последующим протоколированием записанной информации и моментом отбора пробы. Камера с пробой отправляется в лабораторию на анализ.