Способ получения пробы газа из ледяного массива

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК Ж ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Ленинградский ордена Ленина, орденаОктябрьской Революции .и ордена ТрудовогоКрасного Знамени горный институтим. Г. В. Плеханова(54) (57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПРОБЫГАЗА ИЗ ЛЕДЯНОГО МАССИВА, вклю 801201 716 А а) 4 (з 01 И 1 00 Е 21 В 49 08 чающий герметизацию в скважине интервала опробования, плавление - размыв льда, сорбцию выделяющейся при плавлении льда газовой фазы или ее отдельных компонентов и герметизацию пробы, отличающийся тем, что, с целью повышения качества пробы и осуществления ее отбора с любого горизонта как в сухой, так и в заполненной буровым раствором скважине, ограничивают нижний предел интервала опробования, скважину заполняют жидкостью, герметизируют верхний предел интервала опробования, а сорбцию и герметизацию газа проводят в зоне выше уровня газоотбора.Изобретение относится к отбору проб жидкости или газа из скважины и может быть использовано для получения, например, пробы СО из сухих и заполненных буровым раствором скважин, пробуренных в ледовых толщах.Целью изобретения является повышение качества пробы и осуществление ее отбора с любого горизонта как в сухой, так и в заполненной буровым раствором скважине,На фиг, приведено устройство, реализующее способ, общий вид; на фиг.2 - схема работы устройства в; ледяном массиве.Устройство содержит корпус 1, в котором расположен кабельйый замок 2 с закрепленным в нем грузонесущим кабелем 3, Ниже расположен-электроотсек 4 с блоком управления и схемой сопряжения, под которым находится адсорбционный отсек с компрессором 5, вход последнего через герметизирующий клапан 6 соединен с окружающим пространством, а через последовательно соединенные герметизирующий клапан 7, патрон 8 с адсорбентом, герметизирующий клапан 9, патрон 10, герметизирующий клапан 11 связан с газозаборной трубой 12, выведенной из корпуса 1 в средней его части. На выходе компрессора 5 установлен герметизирующий клапан 13, за которым газовая магистраль разветвляется, соединяя выход компрессора с различными элементами устройства. Одна из ветвей через герметизирующнй клапан 14 и-новый редуктор 15 подключена к емкости 16, наполненной сжатым газом. Вторая ветвь, через герметизирующий клапан 17 подведена к полости под эластичным элементом 18, закрепленным на наружной поверхности корпуса 1 в верхней его части. Третья ветвь через герметизирующий клапан 19 соединена с полостью насоса 20, двигатель 21 последнего помещен в адсорбционном отсеке, который в свою очередь, как и электроотсек 4, при необходимости может быть герметизирован. На корпусе насоса 20, непосредственно над водозаборными отверстиями, закреплен датчик воды 22, а под ним - нагреватель 23. Полость насоса 20 связана с наружным пространством водовыводящими кана.,ами 24, выше которых в корпусе 1 имеются водозаборные отверстия 25. Последняя ветвь газовой магистрали через герметизирующий клапан 26 соединена с полостью под эластичным элементом 27. Снаружи корпуса 1, над эластичным элементом 18, расположены один над другим нагреватели 28 и 29. В зоне нижнего нагревателя 29 закреплены на разной высоте датчики состояния 30 и 31, причем да гчик 31 закреплен непосредственно над эластичным элементом 18, а датчик 30 верхней зоне нагревателя 29. Под эластичным элементом 18 в зоне адсорбционного отсека расположен нагреватель 32. В зоне насоса 20 закреплен нагреватель ЗЗ, Над эластичным элементом 27 расположен нагреватель 34, в верхней зоне которого закреп 5 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 лен датчик состояния 35, а в нижней зоне, непосредственно над эластичным элементом 27, закреплен датчик состояния 36. Ниже входа газозаборной трубы 12, на наружной поверхности корпуса 1 устройства, закреплен датчик воды 37. Внутри корпуса 1 в зоне насоса 20 расположено средство 38 доставки кислоты, содержащее емкость с кислотой и узел разрушения емкости. Блок управления электрически соединен с грузонесущим кабелем 3, компрессором 5, двигателем 21 насоса, герметизирующими клапанами 6,7,9,11,13,14,17; 19,26 и через схему сопряжения с датчиками 22,30,31,35,36,37.Способ получения пробы газа реализуется следующим образом.После достижения заданной глубины спуск устройства прекращается. В случае пробоотбора из сухой скважины постановка пневматического пакера производится подачей под эластичный элемент воздуха из скважины, а при работе в заполненной буровым раствором скважине-газа из емкости 16.Рассмотрим работу устройства в сухой скважине. Включается схема управления. Производится кратковременное включение компрессора 5 и открытие герметизирующих клапанов 6,13 и 26 - эластичный элемент 27 прижимается к стенке скважины. Включаются нагреватели 28, 29, 32, 34 - оплавляются стенки скважины. Когда вода, скапливаясь над эластичным элементом 27, достигает уровня датчика состояния 35 - нагреватели выключаются. Производится выдержка для того, чтобы наплавленная вода замерзла, о чем будут сигнализировать датчики состояния 35 и 36. Намораживание ледяного пакера кроме повышения надежности герметизации еще исключает загрязнение пробы. После намораживания ледяного пакера включаются нагреватели 28,29, 32 и 33 - производится вторичное оплавление стенок скважиньь Образующаяся вода вытесняет воздух из зоны пробоотборника. Когда уровень воды достигает датчика состояния 30, нагреватели 28 и 29 включаются, кратковременно включают компрессор 5 и открывают герметизирующие клапаны 6, 13 и 17 - эластичный элемент 18 прижмется к стенкам скважины, Когда наплавленная вода, скопившаяся над эластичным элементом 18, замерзнет, о чем будут сигнализировать датчики состояния 30 и 31, включа ются двигатель 21 насоса 20 и нагреватель 23, а нагреватель 32 выключается. Вода из полости насоса 20 по водовыводящим каналам 24 под давлением направляется по касательной к стенкам скважины, осуще. ствляя их плавление-размыв в плоскости, перпендикулярной оси скважины. Когда уровень воды в образующейся при плавлении каверне опустится до датчика 37, за счет разности в плотностях льда и воды (0,92 и 1,0) включается компрессор 5 и1201716 Фиг РСоставитель А. СондорТехред И. Верес Корректор И. МускаТираж 895 ПоднисноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб д. 4/5филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Редактор Л, ПовханЗаказ 799 б/43 открываются герметизирующие клапаны 7,9, 11,13 и 19. Газовую фазу, выделившуюся при расплавлении льда, прокачивают через осушитель в патроне О и адсорбент в патроне 8, где собирают ее или отдельный ее компонент СО 2, после чего подают в струю воды в полость 20. Образующиеся пузырьки за счет значительного увеличения плошади контакта газ - вода способствуют интенсивному выделению газа из воды. Для полного выделения С 02 из жидкости, находящегося 10 там в связанном состоянии в форме НСО его освобождают путем введения в воду кислоты до достижения рН 3 . Плавление каверны и сорбции газа прекращаются по команде оператора или по команде микропроцессора, входящего в состав управления, по истечении заданного времени или посигналу датчика 22 в случае, если уровень жидкости в каверне опустится ниже последнего, или по сигналу Вода датчиков 35 и 36 в случае размыва ледяного пакера. Герметизирующие клапаны 7,9,11 и 19 закрываются, компрессор 5, нагреватель 23 и двигатель 21 выключаются, включаются нагреватели 28, 29, 32 и 34, открываются герметизирующие клапаны 6, 13, 17 и 26 и эластичные элементы 18 и 27 занимают исходное положение. Когда датчики 30, 31, 35 и 36 покажут отсутствие жидкости (вода опустится к забою скважины), начинают подъем устройства и нагреватели 28, 29, 32, 33 и 34 выключают..кважины, пробуренные во льду, - за 30 плывают, т.е. их диаметр уменьшается в связи с пластичностью льда под действием давления. С увеличением глубины скорость осушения ствола скважины возрастает. Для поддержания устойчивого состояния стенок скважины в нее заливают буровой раствор с низкой температурой замерзания, например, раствор на основе топлива ТСс плотностью 0,92 г/см, Для получения пробы газа в этом случае необходимо удалить буровой раствор из зоны пробоотбора. Это достигается тем, что после герметизации кольцевого зазора между стенками скважины и устройством со стороны забоя оплавляют стенки скважины. Образующаяся вода вытесняет буровой раствор из зоны пробоотбора, поскольку его плотность ниже чем плотность воды, при этом буровой раствор и вода не смешиваются и практически не взаимодействуют друг с другом.При работе в заполненной буровым раствором скважине эластичные элементы 18 и 27 прижимаются к стенкам скважины при добыче под них газа из емкости 16 через редуктор 15 и герметизирующие клапаны 17 и 26 соответственно. Все остальные операции процесса получения пробы газа полностью совпадают с операциями пробы газа из сухой скважины.Заявляемый способ позволит впервые получить пробу газа или его компонента с любых глубин ледовых отложений как в сухих, так и в заполненных буровым раствором скважинах. Использование способа значительно улучшает качество пробы, поскольку исключается попадание в пробу атмосферного воздуха за счет полного вытеснения последнего из зоны пробоотбора.