ГЛУБИННЫЙ ПРОБООТБОРНИК

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для отбора глубинных проб нефти в действующих и разведочных скважинах, в основном работающих фонтанным способом.

Известен пробоотборник глубинный проточного типа, содержащий размещенный в корпусе замковый механизм, взаимодействующий с управляющим и управляемым клапанными узлами и релейное устройство, при этом клапаны изготовлены цельнорезиновыми с углами конусности, равными 30°, а в качестве релейного устройства применено стыковое реле, состоящее из корпуса с отверстиями под штифт толкателя, взаимодействующего на управляющий клапанный узел и втулки с отверстиями для прохождения флюида, а стыковое реле снабжено усиками для зацепа с соединением насосно-компрессорных труб при движении пробоотборника вниз. (См. патент РФ №2265123, МПК Е21В 49/08, опубл. 20.01.2005 г.).

Недостатком известного глубинного пробоотборника проточного типа является контакт с рабочей жидкостью, что отрицательно сказывается на качестве отбираемой глубинной пробы.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявленному нами глубинному пробоотборнику является устройство для отбора проб пластовой жидкости в скважине, пробоотборник поршневой глубинный ППГ-3, включающий наконечник, нижний и верхний клапаны, поршень, цангу, распорный шар, рычаг, толкатели, пружину, штифт (см. Э.Ш.Алиев, К.В.Виноградов «Определение давления насыщения пластовой нефти непосредственно на забое скважины» Азербайджанское государственное издательство нефтяной и научно-технической литературы. Баку, 1960, с.45-47).

Недостатком известного устройства, взятого нами в качестве прототипа, является сложность конструкции, низкая надежность в работе, в связи с наличием большого «мертвого» объема и наличия «лишних» деталей в камере, таких как трос, незакрепленная цанга и клапан с жестко укрепленным шаром.

Задачей настоящего изобретения является упрощение конструкции пробоотборника и повышение надежности в работе.

Поставленная задача в глубинном пробоотборнике, включающем приемную камеру, верхний и нижний клапаны, поршень, уплотнительные узлы, штоки клапанов для удержания пробы в пробоотборнике, стопорный механизм, верхнюю головку и нижний наконечник с отверстиями для прохода флюида, решается тем, что глубинный пробоотборник снабжен перемешивающим устройством, расположенным между верхним и нижним клапанами, причем поршень выполнен в виде цилиндрического тела с осевой проточкой, в которой размещен подпружиненный клапан, а поршень в нижней части снабжен удерживающей и ограничительной гайками, при этом глубинный пробоотборник выполнен с возможностью его соединения с механизмом управления клапанами, как в нижней, так и в верхней части пробоотборника.

Поставленная задача также решается тем, что перемешивающее устройство выполнено в виде втулки, в сопрягаемой детали которой по диаметру выполнены отверстия, а также выполнено отверстие в центральной части, при этом на внешней стороне втулки на одинаковом расстоянии друг от друга выполнены прорези.

Существенными отличительными признаками заявленного нами изобретения являются:

- поршень выполнен в виде цилиндрического тела с осевой проточкой, в которой размещен подпружиненный клапан, а поршень в нижней части снабжен удерживающей и ограничительной гайками;

- глубинный пробоотборник выполнен с возможностью его соединения с механизмом управления клапанами, как в нижней, так и в верхней части пробоотборника;

- глубинный пробоотборник снабжен перемешивающим устройством, расположенным в приемной камере между верхним и нижним клапанами;

- перемешивающее устройство выполнено в виде втулки, в сопрягаемой детали которой по диаметру выполнены отверстия, а также выполнено отверстие в центральной части, при этом на внешней стороне втулки на одинаковом расстоянии друг от друга выполнены прорези.

Вышеприведенные существенные отличительные признаки нам были не известны из источников патентной и научно-технической информации и в связи с этим являются «новыми», что соответствует условию патентоспособности «новизна».

Заявленные существенные отличительные признаки в совокупности с известными позволяют достичь технического результата, являются неочевидными для среднего специалиста в данной области знаний, что способствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».

Заявленное техническое решение успешно прошло промысловые испытания, что позволяет сделать вывод, что техническое решение соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».

На фиг.1 приведен заявленный нами глубинный пробоотборник в разрезе. На фиг.2 показано перемешивающее устройство в разрезе, а на фиг.3 показан вид сверху перемешивающего устройства.

Глубинный пробоотборник содержит приемную камеру 1 (см. фиг.1), в которой помещен поршень 2 с уплотнительными кольцами 3. В осевой проточке 4 поршня помещен шток 5 со стопорной гайкой 6 в нижней части и подпружиненный пружиной 7 клапан 8. В нижней части поршень 2 снабжен ограничительной гайкой 9 для ограничения перемещения поршня 2 вниз в приемной камере 1, а также поршень 2 снабжен удерживающей гайкой 10 для предотвращения перемещения поршня 2 в процессе отбора пробы флюида.

Верхняя часть приемной камеры 1 глубинного пробоотборника соединена с клапанным узлом 11, который включает в себя шток 12 с пружиной 13, уплотнительными кольцами 14 и клапаном 15.

В верхней части клапанный узел 11 соединен с головкой 16 для присоединения глубинного пробоотборника с помощью проволоки к лебедке при спуске глубинного пробоотборника в скважину (на фиг.не показано).

В нижней части приемная камера 1 (см. фиг.1) соединена с наконечником 17, в котором выполнены отверстия 18 для прохода флюида.

В приемной камере 1 между верхним клапанным узлом 11 и поршнем 2 размещено перемешивающее устройство 19, которое включает в себя втулку 20, сопрягаемую цилиндрическую деталь 21, в которой по диаметру выполнены отверстия 22, а также выполнено отверстие 23 в центральной части сопрягаемой цилиндрической детали 21 (см. фиг.2 и 3).

На внешней стороне втулки 20 (см. фиг.2 и 3) выполнены на одинаковом расстоянии прорези 24.

В процессе работы с глубинным пробоотборником используют механизмы управления клапанами (на фиг. не показано).

Глубинный пробоотборник работает следующим образом:

Перед спуском «глубинного пробоотборника» в скважину для отбора глубинной пробы флюида его оснащают механизмами управления клапанными (МУК), для этого свинчивают головку 16 и наконечник 17 на фиг.1, эти места мы обозначили поз.25. При навинчивании механизма управления клапанами (МУК) в верхней части пробоотборника поз.25 толкатель МУК (на фиг. не показано) воздействует на шток 12 и открывает клапан 15 пробоотборника. Таким же образом при навинчивании МУК (на фиг. не показано) толкатель МУК (на фиг. не показано) воздействует на шток 5 и открывает клапан 8 пробоотборника. После чего пробоотборник с открытыми клапанами 8 и 15 спускают в скважину. Пробоотборник в этот момент работает как проточный. В заданной точке отбора глубинной пробы в скважине срезаются тарированные штифты МУК и плунжер МУК (на фиг. не показано) перемещается вверх в стакан (на фиг. не показано). Клапаны 8 и 15 под действием давления в скважине закрываются, а пружины 7 и 13 пробоотборника прочно удерживают клапаны пробоотборника 8 и 15 в закрытом состоянии. Пробоотборник с отобранной пробой извлекают из скважины. После подъема глубинного пробоотборника на поверхность отвинчивают механизмы управления клапанами пробоотборника в верхней и нижней части (см. поз.25 фиг.1), затем отвинчивают ограничительную гайку 9 и на ее место завинчивают заглушку (на фиг. не показано) для предотвращения открытия клапана и попадания буферной жидкости в приемную камеру 1 пробоотборника в процессе перевода глубинной пробы в исследовательскую аппаратуру. Далее в верхней и нижней частях пробоотборника навинчивают головки с вентилями для перевода пробы (на фиг. не показано) в исследовательскую аппаратуру. На пробоотборник надевают термостатирующую рубашку, соединяют с термостатом и прессом (на фиг. не показано). После чего создают давление и температуру точки отбора глубинной пробы в скважине и путем покачивания пробоотборника перемешивающее устройство 19 перемещается в камере 1 пробоотборника и проба нефти, проходя через отверстие 22 перемешивающего устройства, перемешивается в камере 1. После чего с помощью головки для перевода пробы (на фиг. не показано) буферная жидкость создает давление на заглушку (на фиг. не показано), установленную вместо ограничительной гайки 9. Заглушка, испытывая давление буферной жидкости, перемещает поршень 2 с клапанами 8 вверх и вытесняет отобранную пробу нефти, которая, проходя через отверстие 22 перемешивающего устройства 19, перемешивается и передавливается посредством пресса и буферной жидкости в исследовательскую аппаратуру (на фиг. не показано).