Глубинный пробоотборник

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик о 11972076(22) Заявлено 230481 (21) 3280123/22-03с присоединением заявки Нов(23) Приоритет -Опубликовано 07,1132 Бюллетень Мо 41Дата опубликования описания 071132 51 М.Кп з Е 21 В 49/08 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(72) Авторизобретения ГеАе Ситдыков 71) Заявител сесоюэный научно-исслед нефтепромысловой г тельскиизики нс(54 ГЛУБИН РОБООТБОРНИК относится к нефтянойв частности к техний для исследования тых скважинойтройства для отбора в нефтедобыче и при тов, например пробоот- СМП1 .таких пробоотборнимость связи с основным оиспытателя для привеорника в действие, можности использования нескольких объекйс пластоиспытателя повышенной температугаемо дости 1 О 5 В других консв многокамерномпредусмотрен отбпроб (,2 3,Однако радиальноераничивает количествличие большого количуплотнительных колецпробоотборнике, такЭПКМ 2-146, с которымсвязан, не позволяютего в условиях повыш трукциях, например пробоотборнике,ор нескольких размещение огкамер, а наства резиновых как в самомв клапане пробоотборник использовать нных температ з т р 3 Иэобретени промюаленност ке, применяем пластов, вскр Известны у проб жидкости испытании пла борник ПТИ,Недостатки ков - необход клапаном плас дения пробоот отсутствие во ния для испыт тов за один р в скважинах с рой (более 10отсутствует контроль за герметичностью камер.Наиболее близким к предламу по технической сущности игаемому результату является глубинный пробоотборник, включакхций полыйкорпус с установленными в нем пробоотборными камерами (в виде баллонов)с впускными и запорными клапанамии механизмами открытия впускных клапанов, пробоотборные камеры на внешней стороне имеют узел стыковки,выполненный с конической нижнейчастью, и расположены по оси корпусадруг над другом, впускной клапанкаждой камеры выполнен в виде штокас проточкой в верхней части, а механизм открытия впускного клапана -в виде шарнирно закрепленных в верхней части камеры подпружиненныхрычагов, имеющих конусные захватыдля взаимодействия с коническойчастью выше расположенного баллонаи выступы на внутренней поверхностипод проточку штока. Верхняя частьбаллона между впускным клапаном иапорным образует форкамеру с гермеичной крышкой 3,Недостаток этого устройства -воэможность пропуска жидкости принарушении герметичности в местеуплотнения штока уплотнительнымикопьцами в условиях повышенной температуры. Кроме того, отсутствуютдатчики состава при первичном отборе пробы, подтверждающие качество 5пробы в случае потери герметичностикамеры и гравитационного замещенияпробы другой жидкостью в период после отбора пробы, а также отсутствуетузел, позволяющий поднимать пробоотборник обратной циркуляцией промывочной жидкости.Цель изобретения - повышение надежности и представительности отбораНескольких проб в высокотемпературных скважинах и .упрощение конструкЦии, а также обеспечение подъемапробоотборника на поверхность потоком промывочной жидкости и обеспечение торможения при установке в интервал отбора.Указанная цель достигается тем,что пробоотборник снабжен датчикаминаличия пробы и давления, размещенными в пробоотборных камерах, а герметичная крышка имеет отверстия, закрытые плавкими пробками иэ термопластичных материалов с различнойтемпературой плавления, включая температуру интервала отбора пробы,а также тем, что один датчик наличия ЗОпробы выполнен в виде проницаемоготермореактивного матернала, а другие - в виде трубок с клапанными коробками на концах, заполненных пучкомкапилляров, датчики наличия давления 35выполнены в виде ряда вакуумированных или заполненных газом герметичных сфер и трубок разного диаметраи с различной толщиной стенок,Кроме того, пробоотборник снабжен 40приводным узлом с раздвижными подпружиненными плашками, размещеннымина его конической части, и с толкате- .лем, взаимодействующим одним концомс втулкой иэ материала, расширяющегося при нагревании, а другим - сплашками.Падение пробоотборника происходитбыстро, с парашютным механизмоммедленнее, но все же подъем длитсядольше, поэтому особое внимание уделяется сохранению информации послеотбора пробы (длительный подьем,удары и т.д.). Так как герметичностькамеры может нарушаться, может возьнкнуть пропуск в резьбовых соединениях пробоотборной камеры, и продавить стенку камеры из-за дефектови воздействий высоких температур,давления и действия случайных факторов, поэтому в конструкции пробо- .60отборника обеспечено дублирование,т.е. Установленонесколько пробоотборных камер и, кроме того, внутрикаждой пробоотборной камеры обеспечен отбор проб в такие каналы, в ко торых исключается возможность гравитационного замещения первоначальйоотобранной жидкости при последующемнарушении герметичности пробоотборной камеры, В камере установленыдатчики наличия пробы и давленияТак как в крупных каналах такие замещения протекают быстрее, чем вканалах малого диаметра, использованы пористые, проницаемые материалыи трубки малого диаметра и эффектыкапиллярной пропитки.Датчики наличия пробы служат для эапирания некоторого небольшого объемажидкости в момент отбора пробы и удержания этого объема в случае нарушения герметичности пробоотборнойкамеры, датчики наличия давления итемпературы - для оценки величинымаксимальных давления и температуры.На фиг. 1 показан пробоотборник,верхняя часть; на фиг. 2 - то же,нижняя часть,Пробоотборник состоит из нескольких баллонов и каждый баллон включает следующие основные узлы: А - форкамера с плавкими пробками в крышке; Б - одна или несколько пробоотборных камер; В - датчики наличияпервичного отбора пробы; Г - датчики наличия величины максимальногодавления при отборе пробы; Д - приводной узел; Е - узел стыковки.Форкамера А состоит из цилиндрического корпуса 1 с отверстиями 2.В верхней части форкамера герметично закрывается верхней крышкой 3 снесколькими отверстиями, перекрытыми плавкими пробками 4. В одной итой же крышке используются плавкиепробки с различной температурой плавления, например 150, 160, 170,180 ОС. Температура плавления пробокподбирается иэ условия охвата температуры в скважине на глубине расположения пробоотборника. Например,для указанных пробок температура вскважине находится в.интервале 150180 ОС. Для удержания расплава в корпусе 1 установлена сетка 5. Пробоотборная камера состоит из трубы 6,подпружиненного клапана 7 с седлом8 и нижней крышки 9.Датчики Ь отбора первичной пробысостоят иэ трубки 10 малого диаметра с клапанныьи коробками 11. Вклапанных коробках расположены подпружиненные клапаны 12, В трубку 10вставлен пучек капиллярных трубок(на фиг. 1 не показаны).Датчики Г величины максимального давления представляют собой набор закрытых цилиндрических камер13 различного диаметра и набор сферических камер 14 различного диаметра,под которыми размещены датчики 15,Величина давления разрушения камер 13 и 14 наружным давлением опргделяется прочностью материала, диаметром, толщиной стенки.Приводной узелсостоит из корпуса 16 и плашек 17. Плашки 17 связаны с корпусом 16 соединением "ласточкин хвост" и выполнены вэаимоперекрывающимися.Плашки 17 подпружинены, Цилиндрическая пружина упирается в выступплашки и винт 18.В состав приводного узла входит также цилиндр 19, навинченный на корпус 16 и кольцевой поршень 20,упирающийся верхним торцом в плашки 10 17, нижним торцом во втулку 21 из термопластичного материала. Темпера тура плавления материала втулки 21на 5-10 С ниже скважинной температуры на глубине установки пробоотборника. КаждЫй баллон имеет хвостовик 22 и узел Е стыковки для соединения с последующим баллоном.Устройство работает следующим образом.Пластоиспытатель (на фиг. 1 не показан) на трубах спускают в скваьжину. Производится заполнение труб необходимым количеством жидкости.Испытывают первый объект, После притока из пласта, выдержки времени дляполучения КВД с поверхности внутрь труб сбрасывают первый баллон устройства. После достижения пробоотборником глубины установки пластоиспытателя расплавляются пробки 4 (одна или несколько). Расплав вытесняется до сетки 5 внешним давлением столба жидкости в трубах, находящейся над пробоотборником. Втулку 21 в первый баллон можно не вставлять. Жидкость, находящаяся около баллона, под внешним давлением жидкости в 40 трубах устремляется в форкамеру А, затем, отжимая клапан 7, заполняет пробоотборную камеру б и проникает внутрь датчиков б, а также пропитывает пористый проницаемый матери ал датчиков 15. Внешним давлением раэдавливается часть цилиндров 13 и сфер 14.На первый объект можно сбрасывать последовательно один за другим 50 два-три баллона. При этом каждый последующий после падения соединяется с предыдущим баллоном с помощью хвостовика 22 и захвата узла Е стыковки.55После завершения испытания первого объекта и отбора проб производят переустановку пакеров пластоиспытателя в новый интервал и испытывают второй объект, Затем подготавливают и сбрасывают в трубы вторую партию баллонов.Подготовка заключается в установке плавник пробок 4, соответствующих второму интервалу по температуре. Если испытание объектов заканчи вается, то в последний баллон встав. ляют плавкое кольцо 21, соответствующее последнему интервалу. После падения расплавляются пробки 4, соответствующие по температуре второму (расположенному выше и более холодному) объекту. При плавлении втулки 21 объем материала увеличивается, расплав выталкивает кольцевой поршень 20. Плашки 17 перемещаются кольцевым поршнем 20 по конусу 16 вверх и в радиальном направлении создается как бы поршень увеличенного диаметра (по сравнению с первоначальным), соответствующий диаметру шаблона (трубы при спуске в скважину шаблонируют), Положение плашек в крайнем верхнем положении на конусе показано пунктиром (фиг. 1) Включением насоса (бурового, цементировочного агрегата) создается обратная циркуляция и все баллоны поднимаются потоком жидкости наверх до устья, где залавливаются в устьевой головке простой стыковкой с хвостовиком вида детали 22 или наружным захватом за плашки 17. Конструкция устьевой головки с захватом несложнаи чертеж ее не приводится.Извлечение баллонов может производиться также с помощью ловителя на кабеле, канате, проволоке или совместно с пластоиспытателем.Разрядку баллонов на поверхности после извлечения иэ устьевой головки производят обычным способом: отвинчивают верхнюю часть с цилиндром 19, в корпус 1 ввинчивают головку с нажимным винтом, отводом, отверстием для манометра, открываютклапан 7, производят замер давления и переводят пробы в сосуды для их дальнейшего анализа, Разборка деталей 16, 19 20 производится после нагрева до температуры плавления втулки 21,Извлекают датчики В 15, 13, 14. Замеряют диаметры, толщины стенокраздавленных трубок 13, сфер 14 и посоставленной таблице определяют величину максимального давления в пробоотборных камерах каждого баллона,По расплавленным и целым пробкам4 оценивают максимальную температуру на глубине отбора пробы. Например расплавились пробки 150, 160 СУои остались целыми пробки 170 и 180 С,следовательно, максимум температурыболее 160 и менее 170 С.В датчиках Ь замеряют давлениеуказанным способом, но при разогретом до скважинной температуры датчике В анализируют пробу иэ последнего,Вручную или с помощью пресса выдавливают пробу из датчика 15, разршенного и пропитанного пробой датчиков 13 и 14. Полученные иэ датчиковпробы малого объема сопостанляютс пробой большого объема иэ пробоотборной камеры б . Если пробы различаются, то следует сделать выводостом, что происходит нарушениегерметичности камеры Б после отбора пробы больйого объема и пробанепредставительна.Предусматривается также вакуумирование баллонов перед сбрасываниемв трубы. 10В режиме парашюта для гашения ско рости при падении баллона узел Дработает следующим образом.После сбрасывания баллонов скорость его падения в трубах возрастает, плашки 17, преодолевая сопротивление пружин, перемещаются поконусу 16, перекрывая большую частьсечения труб, зазор между поршнеми трубой уменьшается, сопротивление ;рвоздуха возрастает, возникает торможение, скорость падения баллонауменьшается. Это приводит к уменьшению силы сопротивления и пружинывозвращают плашки 17 вниз, скорость 25падения вновь возрастает, что вновьприводит,к перемещению плаюек вверх,торможению и т.д. Такие циклы повторяются. Удары поршня о трубы такжеспособстнуют перемещению плашек 30вверх.Движение в верхнем участке трубпроисходит в воздухе, газе, н нижнем - в жидкости, залитой в трубы(воде, глинистом растворе) и полученной из пласта в процессе притока,поэтому скорость "цосадкиф баллонасравнительно небольшая.Технологические схеж проведенияработ могут, быть различными.Один из вариантов описан выше, 40Устройство может извлекаться на поверхность с помощью лебедки каротажного. подъемника и т.д.Экономический эффект от применения пробоотборника складывается иэ 45обеспечения технологии испытаниянескольких объектов в скважинах сповышенной температурой, уменьшением количества типоразмеров инстру- .мента, так как устройство одного 50диаметра применяется в широком диапа"зоне диаметров труб (заменяютсялщаь плашки наружного поршня и центраторы, упрощается конструкция,изготовление, эксплуатация, повыша ется надежность работы и представительность проб,ФормУла изобретения1. Глубинный пробоотборник, включающий форкамеру с герметичной крышкой, пробоотборные камеры с клапанами и узел стыковки, о т л и ч а -ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности и представительности отбора нескольких проб в высокотемпературных скважинах и упрощенияего конструкции, пробоотборник снаб"жен датчиками наличия пробы и давления,размещенными в пробоотборных камерах,а герметичная крышка имеет отверстия,закрытие плавкими пробками иэ термопластичных материалов с различнойтемпературой плавления, включая температуру интервала отбора пробы,2. Пробоотборник по п. 1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что одиндатчик, наличия пробы выполнен ввиде проницаемого термореактивногоматериала, а другие - в виде трубокс клапаниыми коробками на концах,заполненных пучком капилляров.3. Пробоотборник по п. 1, о т -л и ч а ю щ и й с я тем, что датчикиналичия давления выполнены в видеряда вакуумированных или заполненныхгазом герметичных сфер и трубок разного диаметра и с различной толщинойстенок.4, Пробоотборник по п. 1, о т -л и ч а ю щ и й с я тем, чго, сцелью обеспечения его подъема наповерхность потоком промывочной жидкости и торможения при установкев интервал отбора, он снабжен приводным узлом с раздвижными подпружиненными плашками, размещенными на егоконической чаети, и с толкателем,взаимодействующим. одним концом свтулкой иэ материала, расширяющегосяпри нагревании, а другим - с плашками.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Техника и методика испытанияскважин испытателями пластов многоциклового действия. Уфа, 1979,с. 86-87.2. Авторское свидетельство СССРМ 670723, кл. Е 21 В 49/02, 1978.3. Авторское свидетельстно СССРпо заявке Р 2890820/22-03,кл. Е 21 В 49/08, 1980 (прототип).972076 оставитель В, Никехред С.Мигунова Редактор й. Мотыл Корректор А. Фе Заказ 8502/1 Тираж 623 ПодписнВНИИПИ Государственного комитета СССРио делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Рауыская наб., д. Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектн