Результат интеллектуальной деятельности: ПРОБООТБОРНИК ДЛЯ ВЫСОКОВЯЗКОЙ НЕФТИ

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к нефтепромысловому оборудованию для отбора пробы продукции скважины в виде высоковязкой газожидкостной смеси (ГЖС).

Известен пробоотборник штоковый (см. патент на полезную модель №40763, МПК 7 Е21В 49/08, 01 №1/10, опубл. 27.09.2004 г., бюл. №27), содержащий трубопровод для транспортировки ГЖС, сальниковое устройство, корпус в виде патрубка, приваренного к трубопроводу, шаровой кран и полый шток, выполненный съемным с возможностью его спуска и отбора проб жидкости с любого уровня в трубопроводе, содержит мерную шкалу, установленную в нижней его части, а в верхней части полого штока находятся ручки и отвод с вентилем для слива пробы.

Известно также устройство пробоотборное (см. описание к патенту №2151290, МПК 7 Е21В 49/08, 33/03, 47/00, 1/10 опубл. 20.06.2000 г., бюл. №17), содержащее корпус, ручной привод, пробозаборное устройство с возможностью поворота на вращательных опорах с подпружиненным клапаном, кран с рукояткой для слива отобранной пробы в накопительную емкость и подпружиненный подвижный шток.

Это устройство по технической сущности более близко к предлагаемому и может быть принято в качестве прототипа.

Общим недостатком известных аналогов является некачественный отбор пробы, поскольку отбор пробы осуществляется из трубопровода, когда ГЖС находится в неоднородном состоянии. Известно, что ГЖС в напорном трубопроводе расслаивается - выделившийся газ занимает верхнюю часть потока, среднюю - нефть, а более тяжелая фракция - вода занимает нижнюю часть, поэтому информация из отобранной пробы получается искаженной, недостоверной из-за отсутствия средства для гомогенизации. Кроме того, оба устройства сложны по конструкции и нетехнологичны в обслуживании.

Технической задачей настоящего изобретения является получение достоверной информации в отобранной пробе о параметрах газоводожидкостной смеси с использованием устройства более простой конструкции и менее трудоемкой в обслуживании за счет механизированного способа эксплуатации пробоотборника.

Поставленная техническая задача решается описываемым пробоотборником, содержащим трубчатый корпус с присоединительными элементами на концах и вмонтированными пробозаборным и пробоприемным устройствами, подпружиненный клапан для приема и слива отобранной пробы в накопительную емкость и привод.

Новым является то, что корпус пробозаборного устройства выполнен составным - верхний и нижний, соединенные фланцами, верхний из которых снабжен гидроцилиндром с подпружиненным поршнем, шток которого соединен с подпружиненной приводной втулкой, опирающейся на плунжер, а надпоршневое его пространство соединено гидравлически с надпоршневым пространством приводного гидроцилиндра, шток поршня которого шарнирно соединен со штоком электрогидравлического толкателя, электрически связанного с контроллером, которые образуют в совокупности с приводным гидроцилиндром привод пробоотборника, нижний корпус с установленной внутри направляющей трубой сообщен с полостью корпуса пробоотборника, внутри направляющей трубы с возможностью осевого перемещения установлен полый отсекатель пробы с подпружиненной скалкой внутри, упомянутый отсекатель верхним концом штифтами связан через соединительное звено с нижним концом приводной втулки, а нижним концом сообщен с полостью корпуса стабилизатора потока, сосредоточивающего поток всего сечения трубопровода в зоне пробозабора отсекателем, корпус пробоприемного устройства выполнен в виде ступенчатого цилиндра с центральным каналом и вмонтирован соосно корпусу пробозаборного устройства, его меньшая ступень снабжена подпружиненной втулкой и уплотнительным кольцом на наружной поверхности и сообщена с полостью стабилизатора потока, при этом ее диаметр выбран меньшим, чем внутренний диаметр отсекателя пробы для возможности состыковаться между собой после отжатия отсекателем подпружиненной втулки.

Новым является также и то, что трубчатый корпус стабилизатора потока установлен внутри и по центру корпуса пробоотборника в зоне пробозаборного и пробоприемного устройств, с выполненными прорезями со стороны входа потока, отстоящих на равных расстояниях друг от друга, где смонтированы потоконаправляюшие крылья, сообщенные с ними своими полостями, выполненными в виде щелей U-образной формы в сечении, причем условный диаметр описанной окружности вокруг крыльев со стороны входа потока равен внутреннему диаметру корпуса для охвата всего сечения потока.

Предварительно патентные исследования на новизну проводились по патентному фонду института "ТатНИПИнефть" ОАО «Татнефть» на глубину 20 лет. Анализ известных технических решений в данной области техники показал, что заявляемое техническое решение имеет признаки, которые отсутствуют в аналогах, а их использование в заявляемой совокупности существенных признаков позволяет получить новый технический результат, следовательно, можно предположить, что заявляемое техническое решение соответствует условиям патентоспособности «новизна» и «изобретательский уровень».

Приведенные рисунки поясняют суть заявляемого пробоотборника, где на фиг. 1 изображен общий вид пробоотборника, скомпонованный с приводом, когда узлы и детали находятся в исходном положении в разрезе, где видны трубчатый корпус пробоотборника со стабилизатором потока внутри и с вмонтированными пробозаборным и пробоприемным устройствами и привод, содержащий электрогидравлический толкатель и приводной гидроцилиндр, связанные между собой штоками шарнирно.

На фиг. 2 - нижняя часть пробоотборника, где видны часть его корпуса с установленным внутри стабилизатором потока и сообщенные с ним отсекатель пробы с установленным внутри скалкой, когда они находятся в исходном положении, видно также пробоприемное устройство в разрезе.

На фиг. 3 - то же, что на фиг. 2, вид по стрелке А в разрезе.

На фиг. 4 - то же, что на фиг. 2, когда отсекатель, опускаясь вниз, прошел через трубчатую полость корпуса стабилизатора потока, при котором произошло забор пробы и дошел до крайней нижней точки, в разрезе.

На фиг. 5 - то же, что на фиг. 4, когда произошло выдавливание отобранной пробы отсекателем скалкой, в разрезе.

На фиг. 6 - стабилизатор потока в частичном разрезе.

Пробоотборник содержит трубчатый корпус 1 (см. фиг. 1) с соединительными элементами на концах в виде фланцев 2 и 3 с установленным внутри по центру стабилизатором потока ГЖС, пробозаборное и пробоприемное устройства, а также привод.

Пробозаборное устройство содержит составной корпус 4 и 5 (см. фиг. 1) - верхний и нижний соответственно, установленные вертикально, соединенные фланцами 6 и 7. К верхнему концу корпуса 4 присоединен гидроцилиндр 8 с поршнем 9, поджатый пружиной 10 и снабженный штоком 11, соединенным с подпружиненной пружиной 12 приводной втулкой 13, опирающейся на плунжер Б. Надпоршневое пространство гидроцилиндра 8 сообщено гидролинией 14 с надпоршневым пространством приводного гидроцилиндра 15, с поршнем 16, шток 17 которого шарнирно соединен со штоком 18 электрогидравлического толкателя 19, электрически соединенного с контроллером (не изображен). Приводной гидроцилиндр 15, электрогидравлический толкатель 19 и контроллер в совокупности составляют привод пробоотборника.

Внутри нижнего корпуса 5 установлена направляющая труба 20, в которой, с возможностью осевого перемещения, установлен полый отсекатель 21 пробы с поджатой пружиной 22 со скалкой 23. Корпус 5 нижним концом сообщен с полостью корпуса 1 через его отверстие 24, а отсекатель 21 пробы верхним концом с помощью штифта (не изображен) через связующее звено 25 соединен с нижним концом приводной втулки 13.

Пробоприемное устройство (см. фиг. 1 и 2) выполнено в виде ступенчатого цилиндра с центральным каналом 26 и вмонтировано снизу корпуса 1 соосно корпусу 5 пробозаборного устройства. Его меньшая ступень 27 снабжена подпружиненной пружиной 28 втулкой 29 и уплотнительным кольцом 30, установленным в кольцевой проточке, выполненной на наружной ее поверхности, а в большой ступени 31 установлен поджатый пружиной 32 шаровой клапан 33, сообщенный с центральным каналом 26 и боковыми сливными каналами 34 и 35, снабженными кранами 36 и 37 соответственно.

Стабилизатор потока (см. фиг. 1 и 6) представляет из себя трубчатый корпус 38, установленный внутри по центру корпуса 1 пробоотборника, в зоне пробозаборного и пробоприемного устройств, играющий роль направляющего потока. Со стороны входа потока в упомянутом корпусе выполнены прорези 39, отстоящие на равных расстояниях друг от друга, с которыми сообщены своими полостями, выполненными в виде щелей U-образной формы в сечении (см. фиг. 6), потоконаправляющие крылья 40. Условный диаметр описанной окружности вокруг упомянутых крыльев со стороны входа потока равен внутреннему диаметру корпуса 1 для охвата всего сечения потока и сосредоточения его в корпусе 38 - направляющем потоке. Последний со стороны выхода потока из корпуса 38 снабжен монтажным кольцом 41. Соосно отверстиям 24 и 24а корпуса 1 в корпусе 38 стабилизатора потока соосно выполнены отверстия 42 и 43 (см. фиг. 2), с которыми сообщены отсекатель 21 пробозаборного устройства и меньшая ступень 27 цилиндра пробоприемного устройства соответственно. При необходимости корпус 1 может быть снабжен пробоотборником 44 (см фиг. 1) со сливным краном 45 ручного управления.

Пробоотборник работает следующим образом.

Его в собранном виде, как это изображено на фиг. 1, вмонтируют стационарно на выкидной линии устья добывающей скважины, предпочтительно на напорном трубопроводе байпасной линии с помощью фланцевого соединения, используя фланцы 2 и 3 корпуса 1. Далее надпоршневую полость приводного гидроцилиндра 15 соединяют гидролинией 14 с надпоршневой полостью гидроцилиндра 8, после чего эту гидросистему заполняют машинным техническим маслом. При этом детали пробозаборного и пробоприемного устройств находятся в исходном положении, как это изображено на фиг. 1 и фиг. 2. Перед началом работы краны 36 и 37 пробоприемника открывают, а кран 45 ручного пробоотбора 44 закрывают. По команде с контроллера включается в работу электрогидротолкатель 19. Последний через свой шток 18 и связанный шарнирно с ним шток 17 с поршнем 16 приводного гидроцилиндра начинают перемещаться вверх, оказывая через гидролинию 14 давление на поршень 9 гидроцилиндра 8, который приходит в поступательное движение и своим штоком 11 начинает перемещать вниз приводную втулку 13, и связанный с ней отсекатель 21 пробы, сжимая пружину 12 возврата его. Продолжая движение вниз отсекатель входит в полость корпуса 38 стабилизатора через отверстие 42 (см. фиг. 4) и отсекает часть протекающего там потока ГЖС, то есть происходит забор пробы. Далее, продолжая движение вниз, он проходит через отверстие 43 стабилизатора потока и, отжимая подпружиненную втулку 29 меньшей ступени 27 пробоприемного устройства, садится с запертой пробой на уплотнительное кольцо 30 (см. фиг. 5). При этом шток 11 поршня 9 приводного гидроцилиндра 8, продолжая движение вниз через приводную втулку 13 перемещает плунжер Б, который, достигнув бойковой части скалки 23, перемещает ее вниз, тем самым выдавливая из полости отсекателя пробу ГЖС под избыточным давлением, под действием которого перепускной клапан 33 отжимается, открывая выход пробы для подачи ее в накопительные емкости 46 и 47 по боковым каналам 34 и 35. При этом, достигнув крайнего верхнего положения, шток 18 электрогидравлического толкателя 19 и связанный с ним шток 17 с поршнем 16 приводного гидроцилиндра, а также шток 11 с поршнем 9 гидроцилиндра 8, отсекатель 20 и скалка 23 с помощью возвратных пружин 10, 12 и 22 возвращаются в исходное положение. При необходимости цикл повторяется по команде с контроллера согласно программе.

Технико-экономическое преимущество предложения заключается в следующем.

Использование предлагаемого пробоотборника обеспечит получение достоверной информации о составе продукции пласта за счет повышения качества отбираемой пробы, что позволит повысить точность определяемых технологических параметров и тем самым в конечном итоге позволит в оптимальном режиме разрабатывать нефтяные пласты.

Промысловые испытания пробоотборника дали положительные результаты.