Скважинный пробоотборник

(5 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ П ин 2 Л фи ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(71) Западно-Сибирский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт технологии глубокогоразведочного бурения(56) Авторское свидетельство СССРВ 746101, кл. Е 21 В 49/02, 1978,Авторское свидетельство СССРУ 1108199, кл, Е 21 В 49/08, 983.Авторское свидетельство СССРУ 1180495, кл. Е 21 В 49/08, 1985.(54) СКВАЖИННЫИ ПРОБООТБОРНИК (57) Изобретение относится к нефтяной пром-ти и предназначено для отбора пробы пластовой жидкости прн испытании нефтяных и газовых скважин. Цель - повьппение надежности в работе и технологичности изготовления. Пробоотборник содержит полый корпус 1 с входным и сливным отверстиями и пробоотборной камерой (К) 4. В ней размещен пакет подвижных кольцевых разделительных поршней (П) 9-12 с фиксируюцими элементами на наружной поверхности,.В корпусе расположены спивная К 5, а над П 9-12 - дифференциальный 6, В верхней части П 6 закреплен олый шток (ПШ) 7. В нем13320 установлен обратный клапан 8, последовательно сообщающий входное отверстие через радиальное с участками контакта торцовых поверхностей П 9-12. В нижней части П 6 жестко закреплен полый хвостовик, Его площадь поперечного сечения больше площади поперечного сечения ПШ 7. В радиальном отверстии хвостовика установлен допол, нительный обратный клапан. При перепаде давления ПШ 7 перемещается. 10Скорость перемещения ПШ 7 определяется гидравлическим сопротивлением потоку тормозной жидкости, перетекающей в К 5, При совпадении радиального отверстия с за.эором между перегородкой 2 корпуса 1 и П 9 под действием пластовой жидкости П 10-12 будутперемещаться, пока П 9 не зафиксируется относительно корпуса. Жидкость,вытесняемая П 6 иэ К 4, будет перетекаТь в К 5. 4 ил.Изобретение относится к нефтянойпромышленности и предназначено дляотбора пробы пластовой жидкости прииспытании нефтяных и газовых скважиниспытателями пластов.Цель изобретения - повышение надежности работы и технологичности изготовления.На Фиг.1 показан скважинный пробоотборник, момент перед спуском вскважину; на Фиг,2 - то же, после4заполнения пробоотборной камеры вмомент извлечения пробы иэ нижнейсекции; на фиг,З - узел 1 на Фиг,2",на фиг.4 - узел 11 на фиг.2,Скважинный пробоотборник состоитиз полого корпуса 1, разделенногоперегородками 2 и 3 секционной пробоотборной камеры 4, совмещенной стормозной, сливной камеры 5, дифференциального поршня 6 с полым штоком 7 и .полым хвостовиком в нижнейчасти обратного клапана 8, установленного в верхней полости штока 7,пакета подвижных разделительных поршней 9-12, неподвижной гильзы 13, расположенной в сливнок камере 5.Дифференциальный поршень 6 размещен над пакетом подвижных разделительных поршней, объем камеры 4 выше дифференциального поршня 6 заполнен вязкой жидкостью 14, напримермаслом. На каждом поцвижном поршнеимеется фиксирующий элемент 15(фиг,З), а на внутренней стенке камеры 4 выполнены углубления 16, расположенные равномерно по винтовой линии. Фиксирующий элемент 5 выполненв виде подпружиненного штифта со скошенным концом и имеет возможностьперемещаться под действием пружиныв своем гнезде без проворота вокругсвоей оси.5 Нижний конец двухстороннего штока7 соединен с корпусом 1 пробоотборника шлицевым соединением 17, нанижних плоскостях дифференциальногои разделительного поршней, кроме ниж"10него, имеются направляющие элементы18 (фиг.3), а на верхних плоскостяхразделительных поршней - соответст"венно углубления 19,В хвостовике под,пакетом подвиж 15ных разделительных поршней выполненрадиальный канал 20 (Фиг,4), в котором установлен обратный клапан 21,перекрывающий сечение этого канала.Полый шток входит в неподвижную20гильзу 13 и имеет возможность перемещаться внутри нее. Сливная камера 5, в нижней частикоторой установлено гидравлическое реле 22 времени, связана с камерой 4 отверстием 23.При заполнении пластовой жидкостью камера 4 делится подвижными разделительными поршнями на секцииполости 24-28 (фиг.2).Для вытеснения отобранной пробыиэ камеры 4 последняя снабжена слив- ными отверстиями соштуцерами 29-33, подключаемыми к приемному сосуду 34. З Нижняя часть сливной камеры 5 соединяется с камерой 4 через отверстия 35 и 36, сообщенные посредством съемной трубки 37, а верхняя часть сливной камеры 5 имеет отверстие 38, 40з1332010подключаемое к источнику 39 высокогодавления,В компоновке испытательного оборудования скважинный пробоотборник ус 5танавливается над испытателем пластов и опускается в скважину (фиг.1)с заглушенными отверстиями 35 и 36.Скважинный пробоотборник работаетследующим образом. 10При запуске скважины в работу (период притока) двухсторонний полыйшток 7 под действием перепада давления, действующего на кольцевую поверхность поперечного сечения нижней 15его части, начинает перемещатьсявверх. Скорость перемещения штокарассчитывается заранее и определяется гидравлическим сопротивлением потоку тормозной жидкости, перетекающей через гидравлическое реле 22 времени в сливную камеру 5 После того,как радиальное отверстие 20 совпад -ет с зазором между нижней перегородкой 2 и нижним разделительным поршнем 9, пакет поршней под действиемдавления входящей через отверстие20 пластовой жидкости перемещаетсявверх до тех пор, пока нижний разделительный поршень 9 не зафиксируется З 0относительно корпуса фиксирующимэлементом 15, вошедшим в.свое углубление 16. При этом жидкость 14, вытесняемая дифференциальным поршнемиз камеры 4, перетекает через отверстие 23 и гидравлическое реле 22 времени с заданной скоростью в сливнуюкамеру 5. При дальнейшем перемещенииштока отобранная проба изолируетсяв образовавшейся секции-полости 24 40между нижней перегородкой 2 и разделительным поршнем 9. 45 50 55 По мере дальнейшего перемещения полого штока радиальное отверстие 20 совпадает с зазором (стыком) между разделительными поршнями 9 и 10, в результате чего пакет разделительных поршней (за иключением поршня 9) начинает вновь перемещаться вверх до момента фиксирования второго снизу разделительного поршня 10 относительно корпуса при совпадении фиксирующего элемента 15 с соответствующим углублением 16, а затем после смещения радиального отверстия 20 вверх и перекрытия его поршнем 10 вторая проба оказывается изолированной в секции- полости 25 между поршнями 9 и 1 О. Аналогичным образом, по мере перемещения полого штока 7 вверх, заполняются остальные секции-полости 26 и 27 между разделительными поршнями 10 и 1 й 1 и 2.При дальнейшем перемещении штока вверх дифференциальный поршень 6 вытесняет жидкость 14, в сливную каме" ру 5 и образует секцию-полость 28, Как только радиальное отверстие 20 оказывается в зоне этой полости, пластовая жидкость заполняет ее, а дифференциальный поршень 6 доходит до средней перегородки 3 и упирается в нее, вытесняя полностью жидкость 14 в сливную камеру 5.Во время отбора проб величина давления пластовой жидкости, протекающей через полый шток дифференциального поршня и омывающей обратныйклапан 21 радиального отверстия 20,бывает порядка 10-25 МПа. Давлениев зазорах между разделительными поршнями и в сливной камере 5 равно атмосферному.Когда радиальное отверстие 20 полого штока при его перемещении совпадает с зазорами между разделительными поршнями, перепад давления на обратном клапане 21 составляет 10- 25 МПа. Но данный обратный клапан рассчитан на открытие при меньшем перепаде давления (до 0,2 МПа). Поэтому часть пластовой жидкости, протекающей в открытый период испытания из пласта в трубы через полыйшток 7 и его основной обратный клапан 8, поступает через радиальноеотверстие 20 и его обратный клапан2 в секции.-полости, образуемые разделительными поршнями при перемещении дифференциального поршня вверх.После остановки скважины для записк кривой восстановления давления приток жидкости в трубы прекращают,давление в полом штоке снижается,при этом обратный клапан 21 на радиальном отверстии 20 под действием давления жидкости, находящейся вэтот момент в секции-полости 28, закрывается, герметизируя ее с.пластовой жидкостью, Одновременно создается гидравлический упор,удерживающий дифференциальный поршень со штоком от перемещения вниз.Шлицевое соединение 17 штока 7 с корпусом 1 препятствует провороту штока при его движении. Наличие фик51525 10 20 30 35 40 45 50 55 513сирующих элементов 18 на нижних плоскостях поршня 6, подвижных поршней10-12 и соответствующих углубдений19 на верхних плоскостях поршней9-2 препятствует провороту пакетапоршней относительно друг друга ивокруг штока 7 в момент, когда онинаходятся в зацеплении. Это обеспечивает точное совпадениефиксирующихэлементов 15 с углублениями 16, чтогарантирует надежную Фиксацию подвижных поршней относительно корпуса.После подъема пробоотборника наповерхность его отсоединяют от других узлов испытательного оборудования. Извлечение проб из полостей осуществляется следующим образом, Сначала извлекают пробу из нижней секцииполости 24. Для этого к сливному отверстию со штуцером 29 присоединяютприемный сосуд 34, верхнее отверстие35 со штуцером соединяют с отверстием36 со штуцером трубкой 37, а к штуцеру отверстия 38 сливной камеры 5 поцключают источник 39 высокого давления.После открытия штуцеров тормознаяжидкость из сливной камеры 5, поступая по трубке 37, давит на верхнююплоскость дифференциального поршня6, который вместе с системой разделительных поршней и пробами находитсяв секциях в полост 28,27,26 и 25, иперемещается вниз, вытесняя пробу изсекции-полости 24 в приемный сосуд34. При этом фиксирующие элементы 15;имеющие скошенные концы, отжимаютсявнутрь своих гнезд, освобождая разделительные поршни от фиксации.Когда нижний поршень 9 упираетсяв нижнюю перегородку 2, на манометреисточника 39 высокого давления повышается давление, что свидетельствуето полном извлечении пробы из нижнейполости 24.Для извлечения пробы из секцииполости 25 к сливному отверстию соштуцером 30 подсоединяют другой приемный сосуд и осуществляют вытеснение пробы между разделительными поршнями 9 и 10.Аналогичным образом производятизвлечение пробы из других секцийполостей пробоотборной камеры,Таким образом, когда последняяпроба из секции-полости 28 извлечена.,тормозная жидкость из сливной камеры5 перемещается в камеру 4, а диффе 320106 ренциальный поршень 6 вместе с паке" том разделительных поршней занимают исходное положение,Размещение дифференциального поршня над разделительными поршнями позволяет уменьшить длину предлагаемого пробоотборника по сравнению с извест. ным, так как отпадает необходимость в отдельной тормозной камере и тормозная жидкость находится в пробоотборной камере 4 над дифференциальным поршнем 6. По мере вытеснения тормозной жидкости из пробоотборной камеры 4 в сливную 5 при движении дифференциального поршня с полым штоком освобождающееся пространство заполняется пробами.Этой же цели способствует наличие обратного клапана 21 на радиальном отверстии 20 полого штока 7. Данный клапан позволяет загерметиэировать последнюю пробу пластовой жидкости при извлечении пробоотборника из скважины несмотря на то, что радиальное отверстие его полого штока находится в последней секции полости. Формула изобретения Скважинный пробаотборник, включающий связанный с колонной труб полый корпус с входным и сливным отверстиями и пробоотборной камерой, размещенный в последней пакет подвижных кольцевых разделительных поршней с фиксирующими элементами на наружной поверхности, размещенные в корпусе сливную камеру и дифференциальный поршень, в верхней части которого закреплен полый шток с установленным в нем основным обратным клапаном, последовательно сообщающим через радиальное отверстие последовательно сообщающее входное отверстие корпуса с участками контакта торцовых поверхностей подвижных разделительных поршней, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности работы и технологичности изготовления, он снабжен полым хвостовиком, жестко закрепленным к нижней части дифференциального поршня, и снабжен дополнительным обратным клапаном, при этом площадь поперечного сечения хвостовика больше площади поперечного сечения полого штока, радиальное отверстие выполнено в хвостовике под пакетом подвижных разделительных7 1332010 8поршней, дополнительный обратный кла- ный поршень установлен в пробоотборпан установлен в радиальном от- ной камере над пакетом подвижных разверсткихвостовика, а дифференциаль- делительных поршней.1332010 Составитель Техред А.Кра амоилен едактор Н.Тупи оРРектоР Л.Патай одлисноеССР аказ 3779/29 Тираж 532 НИИПИ Государственного коми по делам изобретений и от 13035, Ио ква, Ж - 35, Раушск