Устройство для отбора проб пластовой жидкости в скважине

 

Использование: изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для отбора проб жидкости из скважины с целью увеличения объема отбираемой пробы, повышение надежности отбора, представительности пробы. Сущность изобретения: представляет собой сборную конструкцию из двух пробоотборных блоков, устанавливаемых по обе стороны механизма управления. Механизм настраивают на известное давление в заданной глубине скважины, где предполагается отбор пробы. При движении устройства в скважине вниз в механизм управления поступает жидкость через специальные окна и начинает создавать давление на плунжер. Давление возрастает по мере опускания вниз устройства и в намеченной глубине скважины достигает критического, когда станет соответствовать давлению среза штифтов. Муфта разрывается (штифты срезаются), плунжеры освобождают проход отбираемой жидкости к клапанному узлу. Под давлением жидкости клапаны открываются и жидкость поступает под разделительный поршень в приемной камере. Поршень вытесняет балластную нефть из приемной камеры в балластную камеру через гидросопротивление. Когда поршень достигает крайнего положения, давление внутри и снаружи устройства выравнивается и клапаны узлов прикрываются под действием пружины. При подъеме устройства давление снаружи устройства начинает снижаться. Возвратная пружина клапанного узла станет прижимать клапан к своему седлу, предотвращая утечку пробы, а давлением жидкости в приемной камере прижим клапана усиливается. У поднятого на поверхность устройства отвинчивают балластные камеры и механизм управления. Приемные камеры с клапанными узлами поставляются для исследования пробы жидкости из скважины. 4 ил.

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

Известен глубинный поpшневой пробоотборник, состоящий из приемной и балластной камер, пьезопривода с силовым штоком, форклапана и запирающего клапана [1] Известен глубинный пробоотбоpник, 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, закрепленной срезной чекой на штоке [2] Недостатками известных пробоотборников является сложность конструкции и ненадежность отбора в заданной точке скважины, малый объем отобранной пробы.

Целью изобретения является повышение надежности и представительности пробы.

Цель достигается тем, что в известном устройстве, включающем основную пробоотборную камеру и механизм управления, оно снабжено дополнительной пробоотборной камерой, при этом механизм управления размещен между основной и дополнительной пробоотбоpными клапанами и выполнен в виде корпуса с размещенными в нем двумя форклапанами в виде подпpужиненных плунжеров, соединенных с верхней и нижней полумуфтами, причем последние зафиксированы друг относительно друга выбором тарированных срезаемых штифтов.

Существенными отличиями заявленного решения является то, что пробоотбоpные камеры соединены между собой посpедством механизма управления клапанами; механизм управления клапанами (МУК) выполнен в виде корпуса с размещенными в нем двумя форклапанами, плунжера которых неподвижно соединены с подпружиненными веpхней и нижней полумуфтами, застопоренными относительно друг друга набором тарировочных штифтов, сpезаемых под воздействием определенного скважинного давления жидкости.

Вышеприведенные отличительные признаки не известны нам из патентной и научно-технической литературы и в совокупности с известными позволяют достичь цели изобретения. На основании изложенного считаем, что заявленное изобретение соответствует критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 изображено в исходном состоянии устройство для отбора проб пластовой нефти; на фиг.2 сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 механизм управления клапанами; на фиг.4 сечение Б-Б на фиг.3.

Устройство (фиг. 1 и 2) представляет собой сборную конструкцию из двух пробозаборных блоков, устанавливаемых по обе стороны МУК 1. Пробозаборные блоки серийно выпускаемые отечественной промышленностью комплекты балластных 2 или приемных камер 3, соединенных переходником 4 и разделенных гидросопротивлением 5. В приемной камере размещен поршень 6. Шарик 8 предназначен для перемешивания пробы в приемной камере 3.

Устройство снабжено специальным механизмом 1, который управляет двумя клапанными узлами 7 в процессе отбора пробы в скважине. Их взаимоположение изобpажено на фиг.2.

МУК имеет корпус 9, в который монтируется разрывная муфта, состоящая из полумфут 11 и 10, каждая со своими 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 разрывную муфту в равновесном состоянии относительно цилиндра 13. Каждый штифт 14 тарируют гидравлическим давлением среза в МПа при постоянном размере плунжера 12 в зависимости от размера и материала штифта. Например, при размере плунжера 10 мм, штифт диаметром 1,6 мм из электротехнической меди срезается давлением на плунжер 5,04 МПа, два среза соответственно составляют 10,08 МПа, пять штифтов с двойным срезом, как показано на фиг.2, срезаются давлением 50,4 МПа и т.д.

Настройка МУК (фиг.3) заключается в таком подборе и комбинации штифтов 14, чтобы обеспечить эквивалентное давление среза штифтов (разрыв муфты) и давления в скважине, где отбирается проба.

Устройство (фиг.1) подготавливается к работе в соответствии с методикой, общепринятой для всех глубинных скважинных приборов и аппаратов. Приемную камеру 3 заполняют дегазированной (балластной) нефтью из той же скважины, откуда предполагается отбор пробы.

Механизм МУК (фиг.3) настраивают на известное давление в заданной глубине скважины, где предполагается отбор пробы.

При движении устройства в скважине вниз в МУК поступает нефть через специальные окна d и начинает создавать давление на плунжеры 12. Давление возрастает по мере опускания устройства вниз и в намеченной глубине скважины достигает критического, когда станет соответствовать давлению среза штифтов. Муфта разpывается (штифты 14 срезаются), плунжеры 12 освобождают проход отбираемой нефти и клапанному узлу 7. Клапаны под давлением нефти открываются, и нефть поступает под разделительный поршень 6 в приемной камере 3. Поpшень 6 вытесняет балластную нефть из приемной камеры 3 в балластную камеру 2 через гидросопротивление 5. Когда поршень 6 достигает крайнего положения, давление внутри и снаpужи устройства выравнивается и клапаны узлов 7 прикроются под действием возвратной пружины. При подъеме устройства наверх по скважине давление снаружи устройства начинает снижаться. Одновременно возвратная пружина клапанного узла 7 станет прижимать клапан к своему седлу, предотвращая утечку пробы, а давлением нефти в приемной камере прижим клапана усиливается. Таким образом, при подъеме устройства клапан будет закрыт под давлением самой пробы в приемной камере 3.

У поднятого на поверхность устройства отвинчивают обе балластные камеры 2 и механизм 1. Приемная камера 3 с клапанным узлом 7 составляет для исследования пробы нефти.

Конструкция устройства делает возможным увеличение числа пробоотборных блоков от одного до четырех. Ограничением наpащивания устройства являются размеры лубрикатора, через который спускают в скважину устройство для отбора проб. В случае, когда давление нефти в месте отбора пробы значительно превышает давление насыщения и нет опасности разгазирования пробы при поступлении ее в приемную камеру, появляется возможность исключить балластные камеры 2 в устройстве. Балластные камеры занимают почти половину длины устройства, поэтому вместо них можно собирать приемные камеры, то есть свинчиваются две подсборки камера МУК камера и обеспечивается доставка одновременно четырех проб при одном спуске устройства в скважину.

Преимуществом заявленного устройства для отбора проб пластовой жидкости в скважине в сравнении с прототипом является то, что повышается эффективность отбора проб, когда за один спуск устройства можно отобрать и доставить от одной до четырех проб нефти, и повышается достоверность и высокое качество пробы, когда несколько проб взяты одновременно при одинаковых условиях в скважине.

Механизм МУК отличает простота конструкции, технологичность исполнения, безотказность работы и точность срабатывания в заданных условиях и при требуемой глубине отбора пробы в скважине.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТБОРА ПРОБ ПЛАСТОВОЙ ЖИДКОСТИ В СКВАЖИНЕ, включающее основную пробоотборную камеру и механизм управления, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и представительности пробы, оно снабжено дополнительной пробоотборной камерой, 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, соединенных с верхней и нижней полумуфтами, причем последние зафиксированы одним относительно другой набором тарированных средних штифтов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4