Скважинный пробоотборник

О П И С А Н И Е щУИ 981ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 15.06,78 (2 с присоединением з и Ме Государственнык комите 23) Приоритет ссср о делам изобретений и открытий5) Дата опубликования писания 30.07.8 2) Авторыизобретения Г. И, 1) Заявитель Всесоюзный наский институт Кряжев, Н. А,чно-исследоватеофизическихск иколаев и А. П. Климо ьский и проектно-ко исследований геологор жин уктор- дочных) СКВАЖИННЪй ПРОБООТБОРНИ прой в ибо- бин- етиелью вяз- став 1 ци обой яютеройкаерез 15 Изобретение относится к области мысловых геофизических исследован скважинах, а более конкретно - к пр рам, предназначенным для отбора глу ных проб жидкостей в скважинах, герм зации их и выноса на поверхность с ц изучения их свойств (сжимаемость, кость, объемный коэффициент, со и т. д.).Известны пробоотборники, классиф руемые по признаку заполнения пр пробоприемной камеры. Они подраздел ся на пробоотборники с проточной кам и пробоотборники, набирающие пробу в меру без предварительного протока ч нее. Известные пробоотборники с проточнои камерой, а их конструкций насчитывается несколько десятков, такие как ПД-ЗМ, ПД, ГП, ПРИЗ, ППГ и другие, име ют общую конструктивную особенность, свойственную этому типу пробоотборников - наличие сквозной пробоотборной камеры с двумя клапанами, закрывающими камеру сверху и снизу, и межклапанного 25 замка (11.Известен также скважинный пробоотборник, содержащий пробоотборную камерф, верхний и нижний клапаны герметизации пробы, верхнее и нижнее промывочные окна, гидравлическую систему управления клапанами в виде двух камер, сообщенных между собой через клапан, поршня-мультипликатора и штока, жестко связанного с верхним клапаном 2.Такие пробоотборннки опускаются на заданную глубину с открытыми клапанами, н поток жидкости проходит через камеру.Получение представительной н доброкачественной пробы с помощью такого типа пробоотборников во многом зависит от гарантии того, что на заданной глубине происходит полное замещение жидкости, заполняющей пробоотборную камеру.Однако клапана и, как правило, межклапанный замок или другие вспомогательные конструктивные элементы, находящиеся внутри пробоотборной камеры, затрудняют ее промывку, так как они представляют определенное гидросопротивленне, препятствующее восходящему движению отбираемой среды внутри камеры.Целью изобретения является повышение качества пробы за счет улучшения промывки пробоотборной камеры,Указанная цель достигается тем, что нижний клапан выполнен в виде пробки, установленной между верхним промывочным окном н верхним клапаном, выполненным в виде дифференциального поршня спродольным и радиальным каналами в верхней части, а поршень-мультипликатор выполнен с продольным каналом, через который проходит шток, имеющий на верхней части головку для взаимодействия с поршнем-мультппликатором, причем последний размещен в продольном канале верхнего клапана.Для удобства проведения работ с пробоотборпиком в нижнем клапане-пробке размешено устройство для извлечения пробы из пробоотборной камеры па анализ.На фнг. 1 приведена схема пробоотборнпка (положение узлов и элементов пробоотборника, предшествующее отбору пробы из скважины); на фиг. 2 - положение узлов и элементов пробоотборника, соответствующее началу ерметпзацип пробы; на фиг. 3 - то же, после окончания герметизации пробы.Пробоотборник опускается в скважину на проволоке или каротажном кабеле 1 и содержит головку 2, гидравлическую систему, состоящую из камер 3 и 4, сообщающихся между собой через клапан 5, поршня-мультипликатора 6 и штока 7, проходящего через осевое отверстие 8 поршня 6, верхний клапан-поршень 9 и нижний клапан-пробку 10 герметизации пробы, пробоотборную проточную камеру 11 с верхним 12 и нияним 13 промывочным окнами, фильтр-колпак 14.Нижний клапан 10 снабжен устройством 15 (например, шариковым клапаном) для извлечения пробы из пробоотборной камеры 11.Шток 7 нижней своей частью жестко соединен с верхним клапаном-поршнем 9, верхняя яе часть штока имеет утолщенную головку 16, взаимодействующую с поршнем 6.Верхний клапан-поршень 9 выполнен в виде стакана с радиальными отверстиями 17, во внутреннюю полость 18 которого помещен поршень 6 с уплотнительным кольцом 19.Клапан 10 в верхнем положении удерживается за счет сил трения уплотнительного кольца 20, а для герметизации пробы в нижней части клапана имеется уплотнительное кольцо 21. Для передачи гидростатического давления, на поршни 6 и 9 имеется канал 22.При спуске пробоотборника в скважину в положении, показанном на фиг, 1, нияний клапан-пробка 10 подвешена под поршнем 9 над верхним промывочным окном 12 камеры 11 и первоначально удерживается за счет сил трения уплотнительного кольца 20, а далее, по мере спуска прибора в скважину, прижимается к поршню 9 с силой, определяемой давлением в скважине Р, и площадью поперечного сечения пробки по уплотняемому диаметру Р 6. При этом внутренняя полость камеры 11 не имеет дополнительных гидр осопротивлений, восходя 45 50 55 60 65 5 1 О 15 20 25 30 35 40 щий поток жидкости свободно проходит через отверстия фильтра-колпака 14, нижнее промывочное окно 13, впутреншою полость пробоотборной камеры 11 и верхнее промывочное окно 12, чем обеспечивается хорошая промывка камеры 11.При достижении заданного интервала отбора пробы верхний клапан-поршень 9 выталкивает нижний клапан-пробку 10, которая под действием силы собственного веса опускается в посадочное гнездо нижнего промывочного окна 13 и герметизирует его своим уплотнительным кольцом 20,Управление работой клапанов 9, 10 производится переключением клапана 5 путем подачи сигнала по кабелю 1 с наземной панели управления (при дистанционном управлении) или автоматически с помощью различного типа рсле (при автономном управлении), а их надежная работа при спуске пробоотборника в скважину и извлечении его из нее обеспечивается взаимодействием верхнего клапана 9 с элементами гидравлической системы и соответствующим их конструктивным исполнением, Первоначально камера 3 гидравлической системы заполнена маслом частично, камера 4 - полностью, клапан 5 закрыт (см. фиг. 1). Давление в камере 3 близко к атмосферному, давление в камере (Р) определяется давлением среды в скважине Рпроникающей через отверстия в корпусе пробоотборника, и соотношением эффективных площадей поршня 6, действующих на них с одной стороны давления Рв камере 4, а с другой - давления скваяинной среды Р,.Состояние клапана-поршня 9 определяется соотношением сил, действующих на него сверху и снизу:2+ с( 3 4)( сгде Р - диаметр штока 7;Р, Р - уплотняемые диаметры верхней части клапана-поршня 9; что приводит к устойчивому удержанию его в верхнем полояении.При открытии клапана 5 (см. фиг, 2) в заданном интервале отбора пробы масло из камеры 4 под действием перепада давлений вытесняется в камеру 3. Поршень 6, перемещаясь вверх до упора в головку штока 7, выводит уплотнительное кольцо 21 из внутренней полости поршня 9, чем обеспечивается разгерметизация полости 18. При этом эффективное значение площади верхней части поршня 9, на которую действует давление в скважине Рувеличивается, что приводит к перемещению его вниз.Условием перемещения поршня 9 вниз в данном положении является выполнение неравенства: Д 2) Д 2+ Д 2Перемещаясь далее вниз, клапан-поршень 9 сжимает столб жидкости отобран 751981ной пробы, находящейся в камере между клапанами 9 и 10, одновременно при этом увлекая за собой поршень б до упора через посредство взаимодействия его со штоком 7.Сжатие пробы, находящейся между клапанами 9 и 10, приводит к перемещению клапана-пробки 10 в посадочном месте окна 13, что обеспечивает необходимую герметизацию отобранной пробы, В то же время перемещение поршня б вниз прводит к отсасыванию из камеры 3 в камеру 4. После закрытия клапана 5 по окончании процесса герметизации пробы (см. фпг. 3) по сигналу с панели управления 1 лп автоматичсски масло, полностью заполнпгшее камеру 4, образует гидравлический затвор, который препятствует взаимному перемещению поршня 6 и штока 7 при подъеме пробоотборника из скважины на повсрхпость.Таким образом, конструктивное использование нижнего клапана пробоотборпой камеры в виде пробки, свободно подвешенной над верхним прОмывочпым ОкО: Пробоотборной камеры под всрхним клапаном, позволяет улучшить промывку пробоотборной камеры, что гарантирует отбор представительной качественной пробы в заданном интервале ее отбора и приводит к снижению количества спуско-подъемных операций пробоотборника в скваж 1 Ну, что даст значительный экономический эффект.Формула изобретения1. Скважинный пробоотборник, содержащий пробоотборную камеру, верхний и ниж 1 ий клапаны герметизации пробы, верхнее и нижее промывочные окна, гидравлическую систему управления клапанами в виде двух камер, сообщенных между собой 5 через клапан, поршня-мультипликатора иштока, жестко связанного с верхним клапаном, отличающпйся тем, что, с целью повышеги 1 я кацсства отбпраемой пробы за счет улучшеш;я промывки пробоотборпой 10 камеры, и;1 жппй клапан гыполvен в видепробки, установленной между верхним промывочным Окном и верхним клапаном, выполненпьи в впдс дифференциального поршня с продолььм и радикальными ка палами в верхне части, а поршень-мультипликатор выпо.Псн с продольным каналом, церез которь:й проход:т шток, имеющий vа верхней цасти головку для взаимодействия с поршнем-мульти гНктором, причем по следш й размещен в гродольном каналеверхнего клапана.2. Пробоотбор,;и. по п, 1, отличающ и й с я тем, что в ниж:Ом клапане размещено устройство для извлечения пробы из 25 проооотборпой камеры.Источники информации,прпнятыс во внимание прп экспертизе 30 1. Мамупа В. Н. и др. Глубинные пробоотборнпки, их применение. М., Гостоптехиздат, 1961, с. 37 - 69.2. Мамуна В. Н.: др. Глубинные пробоЗ 5 отборпикп и их прпмс 1 епис. М., Гостотехпздат, 1961, с. 58 - 60 (прототип).751981 Корректор Н. федоров едактор Д. Павлова Заказ 145816НПО Поиск Составитель В. Никулин Техред В. Серякова Изд. М 386 Тираж 626сударствснного комитета СССР по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Типография, пр, Сапунова, 2 Подписное открытий