Скважинный инструмент двойного назначения

Группа изобретений относится к многофункциональному скважинному спускаемому на кабеле инструменту, скважинной системе, способу отбора пробы и способу выпуска напорной струи. Технический результат заключается в возможности выполнения нескольких операций без необходимости поднятия инструмента на поверхность для переоснащения. Многофункциональный скважинный спускаемый на кабеле инструмент, предназначенный для отбора пробы текучей среды и выпуска напорной струи текучей среды в скважине, содержит насос, имеющий отверстие насоса, и камеру для текучей среды, предназначенную для отбора пробы текучей среды или хранения текучей среды, предназначенной для выпуска напорной струей. Камера для текучей среды имеет первый конец камеры, соединенный с отверстием насоса, и второй конец камеры, имеющий отверстие камеры. Камера для текучей среды имеет стенку камеры и содержит: первый поршень и второй поршень, разделяющие камеру для текучей среды на первую секцию камеры, вторую секцию камеры и третью секцию камеры, при этом первый поршень соединен с первым концом штока первого поршня, а второй поршень соединен с первым концом штока второго поршня; первую опору, выполненную с возможностью поддержания штока первого поршня; вторую опору, выполненную с возможностью поддержания штока второго поршня; и первую пружину, расположенную между первым поршнем и первой опорой, и другую первую пружину, расположенную между вторым поршнем и второй опорой. Когда насос создает перепад давлений на поршнях, то обеспечено перемещение поршней в одном направлении с активизацией тем самым усилия первых пружин и обеспечением возможности протекания текучей среды из одной секции камеры в другую секцию камеры. 4 н. и 11 з.п. ф-лы, 12 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к многофункциональному скважинному спускаемому на кабеле инструменту, предназначенному для отбора пробы текучей среды и выпуска напорной струи текучей среды в скважине. Кроме того, настоящее изобретение относится к скважинной системе, предназначенной для отбора пробы текучей среды и выпуска напорной струи текучей среды в скважине, и к способу отбора пробы и способу выпуска напорной струи с использованием многофункционального скважинного спускаемого на кабеле инструмента согласно настоящему изобретению.

Уровень техники

При выполнении операций в скважине осуществляют оснащение инструментального снаряда для выполнения конкретной операции, при этом для выполнения второй операции необходимо поднять на поверхность инструментальный снаряд для его переоснащения другим инструментом, предназначенным для выполнения второй операции. Как переоснащение, так и транспортировка инструментального снаряда на поверхность и с поверхности между двумя операциями требуют больших затрат времени и, соответственно, являются дорогостоящими, так как во время данных операций нефтедобывающая платформа не обеспечивает добычу.

Раскрытие сущности изобретения

Задачей настоящего изобретения является полное или частичное устранение указанных выше недостатков предшествующего уровня техники. Более конкретно, задачей является создание улучшенного скважинного инструмента, выполненного с возможностью выполнения нескольких операций без необходимости его поднятия на поверхность для переоснащения.

Вышеуказанные задачи, а также многочисленные другие задачи, преимущества и свойства, которые очевидны из нижеследующего описания, выполнены благодаря техническому решению согласно настоящему изобретению посредством многофункционального скважинного спускаемого на кабеле инструмента, предназначенного для отбора пробы текучей среды и выпуска напорной струи текучей среды в скважине, содержащего:

- насос, имеющий отверстие насоса; и

- камеру для текучей среды, предназначенную для отбора пробы текучей среды или хранения текучей среды, предназначенной для выпуска напорной струей, причем камера для текучей среды имеет первый конец камеры, соединенный с отверстием насоса, и второй конец камеры, имеющий отверстие камеры, предназначенное для сообщения с возможностью передачи текучей среды со скважиной;

при этом камера для текучей среды имеет стенку камеры и содержит:

- первый поршень и второй поршень, разделяющие камеру для текучей среды на первую секцию камеры, вторую секцию камеры и третью секцию камеры, при этом первый поршень соединен с первым концом штока первого поршня, а второй поршень соединен с первым концом штока второго поршня;

- первую опору, выполненную с возможностью поддержания штока первого поршня;

- вторую опору, выполненную с возможностью поддержания штока второго поршня; и

- первую пружину, расположенную между первым поршнем и первой опорой, и другую первую пружину, расположенную между вторым поршнем и второй опорой, так что когда насос создает перепад давлений на поршнях, то обеспечено перемещение поршней в одном направлении с активизацией тем самым усилия первых пружин и обеспечением возможности протекания текучей среды из одной секции камеры в другую секцию камеры для отбора пробы текучей среды по меньшей мере в первую или третью секции камеры, или для выпуска напорной струи текучей среды, имеющейся по меньшей мере во второй секции камеры.

Благодаря расположению пружины между поршнем и опорой усилие пружины активизируют так, что при остановке насоса обеспечено перемещение поршня в его исходное закрытое положение с обеспечением тем самым уплотнения второй секции камеры. Таким образом, вторая секция камеры также оказывается уплотненной при транспортировке текучей среды, предназначенной для выпуска напорной струей.

Помимо этого, насос выполнен с возможностью обеспечения давления всасывания в первой секции камеры, при этом может быть обеспечено перемещение поршня в одном направлении к насосу с обеспечением возможности протекания текучей среды из второй секции камеры к первой секции камеры и, соответственно, из третьей секции камеры ко второй секции камеры. Когда насос обеспечивает давление всасывания в первой секции камеры, то обеспечена возможность всасывания текучей среды в третью камеру.

Также, насос может обеспечивать давление сжатия в первой секции камеры, при этом обеспечено перемещение поршня в противоположном направлении от насоса с обеспечением возможности протекания текучей среды из первой секции камеры ко второй секции камеры и, соответственно, из второй секции камеры к третьей секции камеры.

Когда насос обеспечивает давление сжатия в первой секции камеры, то текучая среда выпускается напорной струей из третьей камеры.

Вышеописанный многофункциональный скважинный спускаемый на кабеле инструмент может дополнительно содержать вторую пружину, примыкающую к опорам и соединенную со вторым концом штоков поршней.

Кроме того, поршень может быть расположен с одной стороны опоры, а первый конец штока поршня может проходить сквозь отверстие в опоре, при этом второй конец штока поршня расположен с противоположной стороны опоры.

Каждая опора может иметь по меньшей мере одно сквозное отверстие, обеспечивающее возможность протекания текучей среды из одной секции камеры в другую.

Кроме того, каждая опора может иметь по меньшей мере один вырез, обеспечивающий текучей среде доступ для протекания из одной секции камеры к другой секции камеры.

Дополнительно, стенка камеры может содержать по меньшей мере первую периферическую выступающую часть, расположенную напротив одного из поршней в закрытом положении поршня и обеспечивающую уплотнение между двумя секциями камеры.

Помимо этого, по меньшей мере первая периферическая выступающая часть может сужаться в направлении первого и второго концов камеры.

Также, стенка камеры может содержать по меньшей мере одну канавку, выполненную вдоль продольного направления камеры для текучей среды, при этом канавка расположена напротив поршня в открытом положении поршня, в котором обеспечена возможность протекания текучей среды из одной секции камеры в другую.

Дополнительно, канавка может быть периферической.

Кроме того, стенка камеры может содержать две канавки, при этом одна канавка расположена с одной стороны поршня, а другая канавка расположена с другой стороны поршня при нахождении поршня в закрытом положении.

Кроме того, второй конец штоков поршней может содержать выступ, соединяющий вторую пружину со вторым концом.

Дополнительно, корпус инструмента, формирующий стенку камеры, может содержать по меньшей мере две части корпуса, причем указанные две части корпуса соединены друг с другом разъемным образом напротив второй секции камеры.

Кроме того, вторая секция камеры может иметь выпускное отверстие, снабженное отсоединяемой заглушкой для извлечения пробы у поверхности или заполнения второй секции камеры текучей средой, предназначенной для выпуска напорной струей.

Помимо этого, поршни могут иметь первый диаметр поршня ближе всего к концам камеры для текучей среды, второй диаметр поршня ближе всего ко второй секции камеры, периферическую канавку, расположенную между первым диаметром поршня и вторым диаметром поршня, и уплотнительный элемент, расположенный в канавке, причем второй диаметр поршня меньше первого диаметра поршня, что обеспечивает возможность текучей среде из второй камеры проходить через второй диаметр поршня и перемещать уплотнительный элемент в направлении стенки камеры.

При наличии второго диаметра поршня, меньшего, чем первый диаметр поршня, проба текучей среды, имеющая давление, по существу более высокое, чем давление скважинной текучей среды, по мере возврата инструмента к устью скважины, способствует продвижению уплотнительного элемента наружу с обеспечением тем самым лучшего уплотнения между второй секцией камеры и другими секциями камеры, так как перепад давлений между пробой текучей среды и окружающей скважинной текучей средой увеличивается.

Дополнительно, в канавке штока поршня может быть расположен срезной штифт или срезной диск для предотвращения случайного скольжения поршня.

Кроме того, внутренняя поверхность камеры и поверхность поршней может содержать слой из керамического материала, такого как SiO или стекло.

Настоящее изобретение также относится к скважинной системе, предназначенной для отбора пробы текучей среды и выпуска напорной струи текучей среды и содержащей:

- многофункциональный скважинный спускаемый на кабеле инструмент, описанный выше; и

- скважинный приводной модуль, например скважинный трактор для продвижения системы вперед в скважине.

Настоящее изобретение дополнительно относится к способу отбора пробы текучей среды с использованием многофункционального скважинного спускаемого на кабеле инструмента, описанного выше, содержащему следующие этапы:

- размещают инструмент в скважине в заданном положении;

- обеспечивают давление всасывания в первой секции камеры посредством насоса;

- перемещают первый поршень в направлении насоса с обеспечением возможности прохождения скважинной текучей среды из второй секции камеры в первую секцию камеры; и

- перемещают второй поршень в направлении насоса с обеспечением возможности прохождения скважинной текучей среды из третьей секции камеры во вторую секцию камеры, всасывания скважинной текучей среды через отверстие во втором конце камеры для текучей среды в третью секцию камеры и дальше во вторую секцию камеры.

Наконец, настоящее изобретение также относится к способу выпуска напорной струи с использованием многофункционального скважинного спускаемого на кабеле инструмента, описанного выше, содержащему следующие этапы:

- заполняют вторую секцию камеры текучей средой;

- размещают инструмент в скважине в заданном положении;

- обеспечивают давление сжатия в первой секции камеры посредством насоса;

- перемещают первый поршень от насоса с обеспечением возможности прохождения скважинной текучей среды из насоса во вторую секцию камеры; и

- перемещают второй поршень от насоса с обеспечением возможности прохождения скважинной текучей среды из второй секции камеры в третью секцию камеры и наружу через отверстие во втором конце камеры для текучей среды.

Краткое описание чертежей

Изобретение и его многочисленные преимущества описаны ниже более подробно со ссылками на прилагаемые схематические чертежи, на которых с иллюстративной целью показаны некоторые не ограничивающие варианты осуществления изобретения, и на которых:

- на фиг.1 показан вид в поперечном разрезе многофункционального скважинного спускаемого на кабеле инструмента;

- на фиг.2 показан многофункциональный скважинный спускаемый на кабеле инструмент, изображенный на фиг.1, в режиме выпуска напорной струи;

- на фиг.3 показан многофункциональный скважинный спускаемый на кабеле инструмент, изображенный на фиг.1, в режиме отбора пробы;

- на фиг.4 показан вид в поперечном разрезе по линии А-А, изображенной на фиг.1;

- на фиг.5 показан вид в поперечном разрезе другого многофункционального скважинного спускаемого на кабеле инструмента;

- на фиг.6 показан вид в поперечном разрезе еще одного многофункционального скважинного спускаемого на кабеле инструмента;

- на фиг.7 показан вид в поперечном разрезе еще одного многофункционального скважинного спускаемого на кабеле инструмента;

- на фиг.8 показан вид в поперечном разрезе еще одного многофункционального скважинного спускаемого на кабеле инструмента;

- на фиг.9 показан вид в поперечном разрезе еще одного многофункционального скважинного спускаемого на кабеле инструмента, имеющего особую конструкцию поршня, как показано на фиг.10;

- на фиг.11 показана скважинная система; и

- на фиг.12 показана опора, поддерживающая штоки поршней.

Все чертежи являются схематическими и не обязательно выполнены в масштабе, при этом на них показаны только те части, которые необходимы для объяснения данного изобретения, поэтому другие части не показаны или показаны без объяснения.

Осуществление изобретения

На фиг.1 показан многофункциональный скважинный спускаемый на кабеле инструмент 1, предназначенный для отбора пробы текучей среды и/или для выпуска напорной струи текучей среды в скважине 2. Двойное функционирование инструмента может быть обеспечено за одну спускоподъемную операцию. Многофункциональный скважинный спускаемый на кабеле инструмент 1 содержит насос 4, имеющий отверстие 5 насоса, при этом насос соединен с камерой 6 для текучей среды, расположенной в корпусе 30 инструмента. Камеру для текучей среды используют для отбора пробы скважинной текучей среды 3 или хранения текучей среды 3, предназначенной для выпуска напорной струей в скважине. Камера 6 для текучей среды имеет первый конец 7, соединенный с возможностью передачи текучей среды с отверстием 5 насоса через насос 4, и второй конец 8 камеры, имеющий отверстие 9 камеры, расположенное ближе всего к забою скважины 2 и выполненное с возможностью обеспечения сообщения с возможностью передачи текучей среды со средой, окружающей инструмент. Камера 6 для текучей среды имеет стенку 10 и содержит первый поршень 11 и второй поршень 12, разделяющие камеру для текучей среды на первую секцию 13 камеры, вторую секцию 14 камеры и третью секцию 15 камеры. Первая секция 13 камеры соединена с возможностью передачи текучей среды с насосом 4, а третья секция 15 камеры соединена с возможностью передачи текучей среды с отверстием 9. Первый поршень 11 соединен с первым концом 16 штока 17 первого поршня, а второй поршень соединен с первым концом 18 штока 19 второго поршня. Вдоль штока 17 первого поршня расположена с возможностью скольжения первая опора 20 для поддержания штока первого поршня, а вдоль штока 19 второго поршня расположена с возможностью скольжения вторая опора 21 для поддержания штока второго поршня. Между первым поршнем 11 и первой опорой 20 расположена первая пружина 22, 22а, а между вторым поршнем 12 и второй опорой 21 расположена другая первая пружина 22, 22b, так что когда насос 4 создает перепад давлений на поршнях, то обеспечено перемещение поршней в одном направлении с активизацией тем самым усилия первых пружин и обеспечением возможности прохождения текучей среды из одной секции камеры к другой секции камеры.

Благодаря наличию двух поршней, выполненных с возможностью механического приведения в действие посредством направления прокачивания, между поршнями обеспечено наличие секции камеры для текучей среды, выполненной с возможностью захвата текучей среды, то есть всасывания пробы текучей среды или захвата текучей среды, предназначенной для выталкивания через отверстие камеры. Таким образом, текучая среда, предназначенная для выпуска напорной струей из скважинного инструмента, находится по меньшей мере во второй секции камеры, а проба текучей среды из скважины всасывается по меньшей мере в первую секцию камеры и/или в третью секцию камеры. При работе инструмент всасывает текучую среду предпочтительно во все секции камеры, или инструмент выпускает напорную струю текучей среды, захваченной по меньшей мере во второй секции камеры, и предпочтительно также текучей среды, захваченной в первой и в третьей секциях камеры, из инструмента. Текучая среда, предназначенная для выпуска напорной струей, например этанол, естественно не смешивается со скважинной текучей средой, например во время транспортировки, так что даже если третья секция камеры была заполнена текучей средой, содержащей этанол, то текучая среда не будет смешиваться, даже если третья секция камеры была открыта в окружающую среду скважины. Насос поддерживает закачивание текучей среды в первую секцию камеры или в третью секцию камеры в зависимости от направления выпуска напорной струи текучей среды из инструмента. Таким же образом, текучая среда предпочтительно всасывается в первую, вторую и третью секции камеры по меньшей мере до тех пор, пока не будет захвачена проба текучей среды во вторую секцию камеры.

Расположение поршня между поршнем и опорой представляет собой простой метод решения с точки зрения механики, в котором обеспечена активизация усилия пружины таким образом, что когда насос не работает, то обеспечивается перемещение поршня в его исходное закрытое положение с уплотнением тем самым второй секции камеры, то есть при этом обеспечен захват пробы текучей среды или текучей среды, предназначенной для выталкивания напорной струей в скважине, секцией камеры для текучей среды.

Когда осуществляют выталкивание или выпуск напорной струи текучей среды, например, для разрушения гидратной пробки 41 в скважине 2, как показано на фиг.2, то вторую секцию 14 камеры заполняют текучей средой, например, этанолом, при этом инструмент 1 располагают в скважине 2 напротив гидратной пробки 41. Затем приводят в действие насос 4 для обеспечения давления сжатия, в результате чего первый поршень 11 продвигается в противоположном направлении от насоса 4 с обеспечением возможности протекания текучей среды из первой секции 13 камеры ко второй секции 14 камеры, в то время как второй поршень 12 также перемещается от насоса 4 с обеспечением возможности протекания текучей среды из второй секции 14 камеры к третьей секции 15 камеры, как обозначено стрелками. Таким образом, скважинная текучая среда, окружающая инструмент 1, всасывается через выпускные отверстия 44 насоса в первую секцию 13 камеры, проходит мимо первого поршня 11 и сквозь первую опору 20 во вторую секцию 14 камеры и смешивается с текучей средой, содержащей этанол. Смешанная текучая среда 3 во второй секции 14 камеры протекает мимо второго поршня 12 в третью секцию 15 камеры, затем сквозь вторую опору 21 и наружу через отверстие 9 в конце 8 второй камеры и дальше выпускается напорной струей в направлении гидратной пробки 41 для ее разрушения. Вторая секция 14 камеры может быть заполнена на поверхности различными очищающими текучими средами в зависимости от цели выпуска напорной струи. Отверстие 9 может быть снабжено срезным диском, откидным элементом, клапаном и так далее. Кроме того, выпуск напорной струи также может быть выполнен через выпускные отверстия 44 насоса в зависимости от направления прокачивания. Однако если текучая среда, предназначенная для откачивания из инструмента, представляет собой кислоту, то текучую среду выпускают сильной струей из отверстия 9 так, что кислота не поступает в насос.

При отборе пробы в скважине инструмент 1 погружают в скважину 2 и располагают в заданном положении, в котором необходимо взять пробу. Затем насос 4 создает давление всасывания, в результате чего первый поршень 11 продвигается в направлении насоса 4, как показано на фиг.3, обеспечивая протекание текучей среды из второй секции 14 камеры к первой секции 13 камеры, в то время как второй поршень 12 также перемещается в направлении насоса 4, обеспечивая возможность протекания текучей среды из третьей секции 15 камеры ко второй секции 14 камеры, как обозначено стрелками. Таким образом, скважинная текучая среда, окружающая инструмент 1, всасывается в камеру 6 для текучей среды через отверстие 9 камеры в третью секцию 15 камеры мимо второй опоры 21, затем мимо второго поршня 12 и дальше во вторую секцию 14 камеры. Текучая среда во второй секции 14 камеры проходит мимо первой опоры 20, затем мимо первого поршня 11 и далее протекает в отверстие 5 насоса и выходит наружу через выпускные отверстия 44 в насосе 4. Насос продолжает закачивать текучую среду в камеру 6 для текучей среды для обеспечения того, что вся текучая среда, имеющаяся в инструменте 1 на поверхности, заменена скважинной текучей средой, после чего насос останавливают, при этом усилие пружины перемещает первый и второй поршни 11, 12 обратно к их закрытым положениям с обеспечением тем самым уплотнения второй секции 14 камеры, содержащей пробу текучей среды. Кроме того, отбор пробы также может происходить через выпускные отверстия 44 насоса, в зависимости от направления прокачивания.

Насос приводят в действие посредством электрического двигателя 56, получающего электропитание через кабель 57. Чтобы переключить насос от создания давления всасывания на создание давления сжатия, необходимо просто переключить направление вращение насоса, причем это переключение может быть выполнено в скважине без необходимости в подъеме инструмента к поверхности, что обеспечивает значительную экономию рабочего времени.

Как показано на фиг.1-3, первый поршень 11 расположен с одной стороны от первой опоры 20, при этом первый конец 16 штока 19 второго поршня выполнен с возможностью прохождения в отверстие 23 в первой опоре. Второй конец 24 штока 17 первого поршня расположен с противоположной стороны от первой опоры 20. Второй поршень 12 таким же образом расположен с одной стороны от второй опоры 21, при этом первый конец 18 штока 19 второго поршня выполнен с возможностью прохождения в отверстие 23 во второй опоре 21. Второй конец 24 штока первого поршня расположен с противоположной стороны от первой опоры 20. Опоры, таким образом, выполнены с возможностью поддержания штоков поршней и управления ими при одновременном перемещении совместно с поршнями назад и вперед относительно насоса.

Для обеспечения возможности протекания текучей среды мимо опор каждая опора имеет по меньшей мере одно сквозное отверстие 25, обеспечивающее протекание текучей среды из одной секции камеры к другой секции камеры, когда поршни находятся в их открытых положениях. Таким образом, даже если поршни находятся в их закрытых положениях, обеспечена возможность прохождения текучей среды сквозь опоры.

Как показано на фиг.1-3, обеспечена возможность прохождения текучей среды мимо поршней, когда поршни находятся в их открытых положениях, как показано на фиг.2 и 3, так как стенка камеры содержит по меньшей мере две канавки 27, выполненные вдоль продольной оси 28 (показанной на фиг.1) камеры 6 для текучей среды. Одна канавка расположена с одной стороны поршня, когда поршень находится в его закрытом положении, как показано на фиг.1, а другая канавка расположена с другой стороны от поршня. Для обеспечения текучей среде доступа к прохождению мимо поршней, поршни расположены напротив канавок в открытом положении поршня. На фиг.4 показано поперечное сечение инструмента, изображенного на фиг.1, выполненное по линии А-А, показывающее расположение канавок 27.

Характеристика пружины может быть задана размерами, соответствующими давлению в скважине так, что поршни удерживаются в их уплотненных и закрытых положениях при перемещении инструмента вверх или вниз в скважине с захватом текучей среды во второй секции камеры, даже если давление в скважине изменяется.

На фиг.1 показано, что первая опора 20 расположена во второй секции 14 камеры, а вторая опора 21 расположена в третьей секции 15 камеры. На фиг.6 показано, что первая опора 20 расположена в первой секции 13 камеры, а вторая опора 21 расположена во второй секции 14 камеры.

Как показано на фиг.1-3, корпус 30 инструмента, образующий стенку камеры, содержит по меньшей мере две корпусные части 30а, 30b. Корпусные части соединены друг с другом разъемным образом напротив второй секции 14 камеры так, что проба текучей среды может быть получена из второй секции 14 камеры посредством демонтажа двух корпусных частей 30а, 30b. Вторая секция камеры может быть также опорожнена или заполнена через выпускное отверстие 31, снабженное отсоединяемой заглушкой 32, для извлечения пробы у поверхности или заполнения второй секции 14 камеры текучей средой, предназначенной для выпуска напорной струей. После перемещения поршней первая и/или третья секция камеры также может быть опорожнена.

На фиг.5 показан многофункциональный скважинный спускаемый на кабеле инструмент 1, дополнительно содержащий вторую пружину 29, примыкающую к первой опоре 20 и соединенную со вторым концом 24 штока 17 первого поршня, и другую вторую пружину 29, примыкающую ко второй опоре 21 и соединенную со вторым концом 24 штока 19 второго поршня.

Обе первые пружины, показанные на фиг.1-3, выполнены с возможностью сжатия и растяжения при создании усилия для перемещения поршней назад к их закрытым положениям после отключения насоса. На фиг.5 показано, что первые пружины сжимаются, когда поршни перемещаются от насоса (в режиме выпуска напорной струи), а вторые пружины сжимаются, когда поршни перемещаются в направлении насоса (в режиме отбора проб).

На фиг.1-5 показано, что стенка 10 камеры снабжена канавками, а на фиг.6 показано, что стенка камеры содержит две первые периферические выступающие части 26, расположенные напротив одного из поршней в закрытом положении поршня и обеспечивающие уплотнение между двумя секциями камеры. На фиг.6 показано, что после перемещения поршней в направлении насоса или от него, обеспечено прохождение текучей среды мимо поршней по их перифериям. Это обусловлено тем, что первые периферические выступающие части сужаются в направлении первого и второго концов камеры.

Помимо этого, многофункциональный скважинный спускаемый на кабеле инструмент 1, показанный на фиг.6, снабжен выступом 35 на втором конце штоков поршней, соединяющим вторую пружину со вторым концом и препятствующим уходу второй пружины со второго конца штока поршня при сжатии второй пружины.

На фиг.7 показано, что первая опора 20 расположена в первой секции 13 камеры, а вторая опора 21 расположена во второй секции 14 камеры. Стенка камеры снабжена канавкой 27, аналогичной канавке, показанной на виде в поперечном сечении на фиг.4.

Опоры, показанные на фиг.8, присоединены ко вторым концам штоков поршней, при этом первые пружины присоединены к выступу 47 в стенке 10 камеры и к опорам, так что пружина обеспечивает как усилие оттягивания, так и сжатия. Таким образом, опоры выполнены с возможностью перемещения совместно с поршнями, показанными на фиг.8.

На фиг.9 показано, что первый и второй поршни 11, 12 имеют первый диаметр D1 поршня ближе всего к концам камеры для текучей среды, и второй диаметр D2 поршня ближе всего ко второй секции камеры. Поршни выполнены с периферической канавкой 33, в которой расположен уплотнительный элемент 34. Таким образом, канавка выполнена между первым диаметром поршня и вторым диаметром поршня. Первый диаметр поршня также может быть меньше второго диаметра поршня, что обеспечивает возможность прохождения текучей среды из указанных концов мимо первого диаметра поршня и перемещения уплотнительного элемента в направлении стенки камеры, как показано в увеличенном виде на фиг.10.

Благодаря наличию второго диаметра, меньшего, чем первый диаметр, проба текучей среды, имеющая давление по существу более высокое, чем давление скважинной текучей среды, по мере возврата инструмента к устью скважины, способствует продвижению уплотнительного элемента наружу с обеспечением тем самым лучшего уплотнения между второй секцией камеры и другими секциями камеры, так как перепад давлений между пробой текучей среды и окружающей скважинной текучей средой увеличивается.

На фиг.12 показана первая опора, содержащая вырез 43. Вырез 43 образует вместе с корпусом инструмента, показанным пунктирными линиями, проходы 45 для текучей среды, так что обеспечена возможность прохождения текучей среды мимо опоры, когда опора расположена в корпусе инструмента. Вторая опора является идентичной первой опоре, показанной на фиг.12.

Как показано на фиг.5, в канавке штока поршня расположен срезной штифт или срезной диск для предотвращения случайного скольжения поршня пока не будет достигнуто определенное давление, при котором срезной штифт или диск срезается, давая возможность поршню скользить. Во время перемещения инструмента вниз скважинной трубчатой конструкции или вниз эксплуатационной обсадной колонны инструмент может наталкиваться на препятствия, ниппели и так далее, при этом благодаря наличию срезного штифта или диска поршни предотвращено случайное перемещение поршней во время этих ударов, при этом исключено протекание текучей среды, захваченной во второй камере.

Кроме того, внутренняя поверхность камеры и поверхность поршней может содержать слой из керамического материала, например SiO или стекла. Таким образом, камера выполнена с возможностью переноса в ней кислоты или коррозионной текучей среды.

Под текучей средой или скважинной текучей средой понимается любой тип текучей среды, которая может присутствовать в нефтяной или газовой скважине, например, природный газ, нефть, буровой раствор, сырая нефть, вода и так далее. Под газом понимается любой тип газовой смеси, присутствующей в скважине, законченной или не закрепленной обсадными трубами, а под нефтью понимается любой тип нефтяной смеси, например, сырая нефть, нефтесодержащая текучая среда и так далее. Таким образом, в состав газа, нефти и воды могут входить другие элементы или вещества, которые не являются газом, нефтью и/или водой, соответственно.

В том случае, когда невозможно полностью погрузить инструмент в обсадную колонну, может быть использован приводной модуль 51, например скважинный трактор, для проталкивания инструмента до нужного положения в скважине, как показано на фиг.11, для перемещения скважинной системы 100 вперед в скважине или обсадной колонне 55. Скважинный трактор может иметь выполненные с возможностью выдвижения рычаги 52, имеющие колеса, причем колеса 53 выполнены с возможностью вхождения в контакт с внутренней поверхностью обсадной колонны 55 для продвижения трактора и инструмента вперед в обсадной колонне. Скважинный трактор представляет собой любой вид приводного инструмента, способного толкать или тянуть инструменты в скважине, например, Well Tractor®.

Под обсадной колонной, эксплуатационной обсадной колонной или скважинной трубчатой конструкцией понимается любой тип трубы, трубчатого элемента, трубопровода, хвостовика, колонны труб и так далее, используемых в скважине при добыче нефти или природного газа.

Хотя изобретение описано выше на примере предпочтительных вариантов его осуществления, специалисту в данной области техники очевидно, что возможны несколько модификаций данного изобретения, не выходящие за пределы объема правовой охраны изобретения, определенного нижеследующей формулой изобретения.

1. Многофункциональный скважинный спускаемый на кабеле инструмент (1), предназначенный для отбора пробы текучей среды и выпуска напорной струи текучей среды в скважине (2), содержащий:

- насос (4), имеющий отверстие (5) насоса; и

- камеру (6) для текучей среды, предназначенную для отбора пробы текучей среды (3) или хранения текучей среды (3), предназначенной для выпуска напорной струей, причем камера для текучей среды имеет первый конец (7) камеры, соединенный с отверстием насоса, и второй конец (8) камеры, имеющий отверстие (9) камеры;

при этом камера для текучей среды имеет стенку (10) камеры и содержит:

- первый поршень (11) и второй поршень (12), разделяющие камеру для текучей среды на первую секцию (13) камеры, вторую секцию (14) камеры и третью секцию (15) камеры, при этом первый поршень соединен с первым концом (16) штока (17) первого поршня, а второй поршень соединен с первым концом (18) штока (19) второго поршня;

- первую опору (20), выполненную с возможностью поддержания штока первого поршня;

- вторую опору (21), выполненную с возможностью поддержания штока второго поршня; и

- первую пружину (22, 22а), расположенную между первым поршнем и первой опорой, и другую первую пружину (22, 22b), расположенную между вторым поршнем и второй опорой, так что когда насос создает перепад давлений на поршнях, то обеспечено перемещение поршней в одном направлении с активизацией тем самым усилия первых пружин и обеспечением возможности протекания текучей среды из одной секции камеры в другую секцию камеры.

2. Многофункциональный скважинный спускаемый на кабеле инструмент по п.1, в котором насос обеспечивает давление всасывания в первой секции камеры, при этом обеспечено перемещение поршня в одном направлении к насосу с обеспечением возможности протекания текучей среды из второй секции камеры к первой секции камеры и, соответственно, из третьей секции камеры ко второй секции камеры.

3. Многофункциональный скважинный спускаемый на кабеле инструмент по п.1 или 2, в котором насос обеспечивает давление сжатия в первой секции камеры, при этом обеспечено перемещение поршня в противоположном направлении от насоса с обеспечением возможности протекания текучей среды из первой секции камеры ко второй секции камеры и, соответственно, из второй секции камеры к третьей секции камеры.

4. Многофункциональный скважинный спускаемый на кабеле инструмент по любому из пп.1-3, дополнительно содержащий вторую пружину (29), примыкающую к опорам и соединенную со вторым концом (24) штоков поршней.

5. Многофункциональный скважинный спускаемый на кабеле инструмент по п.4, в котором поршень расположен с одной стороны опоры, а первый конец штока поршня проходит сквозь отверстие (23) в опоре, причем второй конец (24) штока поршня расположен с противоположной стороны опоры.

6. Многофункциональный скважинный спускаемый на кабеле инструмент по любому из пп.1-5, в котором каждая опора имеет по меньшей мере одно сквозное отверстие (25), обеспечивающее возможность протекания текучей среды из одной секции камеры в другую.

7. Многофункциональный скважинный спускаемый на кабеле инструмент по любому из пп.1-6, в котором стенка камеры содержит по меньшей мере первую периферическую выступающую часть (26), расположенную напротив одного из поршней в закрытом положении поршня и обеспечивающую уплотнение между двумя секциями камеры.

8. Многофункциональный скважинный спускаемый на кабеле инструмент по п.7, в котором по меньшей мере первая периферическая выступающая часть выполнена сужающейся в направлении первого и второго концов камеры.

9. Многофункциональный скважинный спускаемый на кабеле инструмент по любому из пп.1-8, в котором стенка камеры содержит по меньшей мере одну канавку (27), выполненную вдоль продольного направления (28) камеры для текучей среды, при этом канавка расположена напротив поршня в открытом положении поршня, в котором обеспечена возможность протекания текучей среды из одной секции камеры в другую.

10. Многофункциональный скважинный спускаемый на кабеле инструмент по любому из пп.1-9, в котором корпус (30) инструмента, формирующий стенку камеры, содержит по меньшей мере две части корпуса, причем указанные две части корпуса соединены друг с другом разъемным образом напротив второй секции камеры.

11. Многофункциональный скважинный спускаемый на кабеле инструмент по любому из пп.1-10, в котором вторая секция камеры имеет выпускное отверстие (31), снабженное отсоединяемой заглушкой (32) для извлечения пробы у поверхности или для заполнения второй секции камеры текучей средой, предназначенной для выпуска напорной струей.

12. Многофункциональный скважинный спускаемый на кабеле инструмент по любому из пп.1-11, в котором поршни имеют:

- первый диаметр (D1) поршня ближе всего к концам камеры для текучей среды;

- второй диаметр (D2) поршня ближе всего ко второй секции камеры;

- периферическую канавку (33), выполненную между первым диаметром поршня и вторым диаметром поршня; и

- уплотнительный элемент (34), расположенный в канавке;

причем второй диаметр поршня меньше первого диаметра поршня, что обеспечивает возможность текучей среде из второй камеры проходить мимо второго диаметра поршня и перемещать уплотнительный элемент в направлении стенки камеры.

13. Скважинная система (100), предназначенная для отбора пробы текучей среды и выпуска напорной струи текучей среды в скважине, содержащая:

- многофункциональный скважинный спускаемый на кабеле инструмент (1) по любому из пп.1-12; и

- скважинный приводной модуль (51), например скважинный трактор для продвижения системы вперед в скважине.

14. Способ отбора пробы с использованием многофункционального скважинного спускаемого на кабеле инструмента (1) по любому из пп.1-12, содержащий следующие этапы:

- размещают инструмент в скважине в заданном положении;

- обеспечивают давление всасывания в первой секции камеры посредством насоса;

- перемещают первый поршень в направлении насоса с обеспечением возможности прохождения скважинной текучей среды из второй секции камеры в первую секцию камеры; и

- перемещают второй поршень в направлении насоса с обеспечением возможности прохождения скважинной текучей среды из третьей секции камеры во вторую секцию камеры, всасывания скважинной текучей среды через отверстие во втором конце камеры для текучей среды в третью секцию камеры и дальше во вторую секцию камеры.

15. Способ выпуска напорной струи с использованием многофункционального скважинного спускаемого на кабеле инструмента (1) по любому из пп.1-12, содержащий следующие этапы:

- заполняют вторую секцию камеры текучей средой;

- размещают инструмент в скважине в заданном положении;

- обеспечивают давление сжатия в первой секции камеры посредством насоса;

- перемещают первый поршень от насоса с обеспечением возможности прохождения скважинной текучей среды из насоса во вторую секцию камеры; и

- перемещают второй поршень от насоса с обеспечением возможности прохождения скважинной текучей среды из второй секции камеры в третью секцию камеры и наружу через отверстие во втором конце камеры для текучей среды.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к гидрогеологическим исследованиям скважин и предназначено для отбора глубинных проб жидкости в скважинах. Пробоотборник пластового флюида включает систему отбора пробы флюида с клапаном отбора и хранения пробы пластовой жидкости, логическую электрогидравлическую систему для фиксации и расфиксации пробоотборника, в состав которой входит первый электродвигатель, который подсоединен к первому насосу, связанному с первым распределителем через первый обратный клапан, с первым фильтром, с первым предохранительным клапаном, связанным с баком, причем напорный порт первого распределителя связан также со вторым распределителем и клапаном отбора и хранения пробы пластовой жидкости, причем первый распределитель подключен к поршневым полостям первого, второго и третьего гидроцилиндров, штоковые полости которых подсоединены к третьему распределителю, к гидроаккумулятору и датчикам, а второй распределитель подключен к сливной полости третьего гидроцилиндра через второй обратный клапан.

Изобретение относится к отбору проб воздуха из грунта в местах подземных переходов магистральных газопроводов под водными и иными преградами, в местах расположения подземных газовых хранилищ, емкостей.

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, к области исследования скважин - способу отбора кондиционных проб пластовой воды современными приборами ОПК (опробователи пластов на кабеле) для дальнейшего изучения физико-химических свойств воды и использования полученных данных при подсчете запасов УВС (углеводородного сырья).

Изобретение относится к способу и системе определения величины пористости, связанной с органическим веществом, в скважине или в продуктивных пластах. Техническим результатом является создание усовершенствованного способа оценки величины пористости, связанной с органическим веществом геологического материала.

В настоящем документе описаны многофазные расходомеры и связанные с ними способы. Устройство для измерения расхода содержит: впускной манифольд; выпускной манифольд; первый и второй каналы для потока, присоединенные между впускным и выпускным манифольдами; и анализатор для определения расхода текучей среды, протекающей через первый и второй каналы для потока, на основании параметра текучей среды, протекающей через первый канал для потока, причем параметр представляет собой перепад давления текучей среды, протекающей через первый канал для потока или плотность смеси текучей среды, протекающей через первый канал для потока, источник и детектор, соединенные с первым каналом для потока, причем анализатор использует полученные детектором значения для определения фазовой фракции текучей среды, протекающей через первый канал для потока, клапан для управления расходом текучей среды через второй канал для потока.

В настоящем документе описаны многофазные расходомеры и связанные с ними способы. Устройство для измерения расхода содержит: впускной манифольд; выпускной манифольд; первый и второй каналы для потока, присоединенные между впускным и выпускным манифольдами; и анализатор для определения расхода текучей среды, протекающей через первый и второй каналы для потока, на основании параметра текучей среды, протекающей через первый канал для потока, причем параметр представляет собой перепад давления текучей среды, протекающей через первый канал для потока или плотность смеси текучей среды, протекающей через первый канал для потока, источник и детектор, соединенные с первым каналом для потока, причем анализатор использует полученные детектором значения для определения фазовой фракции текучей среды, протекающей через первый канал для потока, клапан для управления расходом текучей среды через второй канал для потока.

Заявляемое изобретение относится к горному делу и может быть использовано для гидродинамических исследований необсаженных скважин. Задачей изобретения является создание устройства для гидродинамического каротажа скважин, обеспечивающего высокую точность определения гидродинамических характеристик проницаемых слоев при одновременном повышении надежности и безопасности при эксплуатации и расширении области его использования.

Изобретение относится к газодобывающей промышленности, а именно к способу отбора проб жидкой фазы на устье газовых скважин без выпуска углеводородного газа в атмосферу.

Изобретение относится к устройству для отбора проб среды, находящейся под давлением, и применению этого устройства для взятия пробы из контролируемой скважины. Устройство содержит камеру для отбора проб, внутри которой расположен верхний, нижний и промежуточный поршни, средства закрывания и открывания камеры путем перемещения нижнего поршня и средства перемещения промежуточного поршня.

Изобретение относится к области разработки нефтяных месторождений с применением закачки в пласт перегретого водяного пара, более подробно - к лабораторным методам совместного исследования керна и собственно нефти, нахождению зависимостей соотношения изомеров метилдибензотиофена, содержащихся в керне и нефти, построению двухмерных и трёхмерных геохимических моделей, может быть использовано при разработке залежей преимущественно сверхвязкой нефти и битума.

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к устройствам для доставки двухкомпонентного состава в зону ремонтно-изоляционных работ с последующим смешением в нужной пропорции.

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, а именно к устройствам, обеспечивающим проведение работ в нефтяных и газовых скважинах. .

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может найти применение при проведении строительных и ремонтных работ в скважине. .

Изобретение относится к оборудованию для строительства и завершения строительства скважин для добычи текучих сред на основе углеводородов. .

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам, предназначенным для ликвидации поглощений промывочной жидкости при тампонировании скважин.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к строительству и ремонту скважин, и может быть использовано для установки разделительных мостов при изоляции продуктивных горизонтов и участков ствола скважины друг от друга.
Изобретение относится к области строительства и ремонта скважин. .

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности. .

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности. .

Изобретение относится к бурению и эксплуатации скважин. .

Группа изобретений относится к многофункциональному скважинному спускаемому на кабеле инструменту, скважинной системе, способу отбора пробы и способу выпуска напорной струи. Технический результат заключается в возможности выполнения нескольких операций без необходимости поднятия инструмента на поверхность для переоснащения. Многофункциональный скважинный спускаемый на кабеле инструмент, предназначенный для отбора пробы текучей среды и выпуска напорной струи текучей среды в скважине, содержит насос, имеющий отверстие насоса, и камеру для текучей среды, предназначенную для отбора пробы текучей среды или хранения текучей среды, предназначенной для выпуска напорной струей. Камера для текучей среды имеет первый конец камеры, соединенный с отверстием насоса, и второй конец камеры, имеющий отверстие камеры. Камера для текучей среды имеет стенку камеры и содержит: первый поршень и второй поршень, разделяющие камеру для текучей среды на первую секцию камеры, вторую секцию камеры и третью секцию камеры, при этом первый поршень соединен с первым концом штока первого поршня, а второй поршень соединен с первым концом штока второго поршня; первую опору, выполненную с возможностью поддержания штока первого поршня; вторую опору, выполненную с возможностью поддержания штока второго поршня; и первую пружину, расположенную между первым поршнем и первой опорой, и другую первую пружину, расположенную между вторым поршнем и второй опорой. Когда насос создает перепад давлений на поршнях, то обеспечено перемещение поршней в одном направлении с активизацией тем самым усилия первых пружин и обеспечением возможности протекания текучей среды из одной секции камеры в другую секцию камеры. 4 н. и 11 з.п. ф-лы, 12 ил.

Наверх