ГЛУБИННЫЙ ПРОБООТБОРНИК
DEPTH SAMPLER

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к технике, применяемой для исследования пластов при нефтедобыче.
Все известные технические решения устройств для отбора проб в скважине содержат балластную и приемную камеры, имеют механизмы, управляющие открытием (закрытием) входного запорного клапана, а также гидро- или пневмосопротивления для торможения пластовой жидкости, отбираемой в приемную камеру, чтобы сохранить однофазное состояние глубинной пробы. Для всех их характерны общие недостатки.
Известен глубинный пробоотборник, содержащий камеру для отбора пробы, снабженную подпружиненными клапанами, связанными между собой замком, и механизмом для закрытия клапанов, состоящим из емкости, поршня, обратного клапана и собачки, удерживающей клапаны в открытом состоянии при спуске в скважину (Нефтяное хозяйство, 1971, №1, с. 52-53). Недостатками этого устройства являются значительные габариты, малый объем полезной камеры и необходимость подъема пробоотборника при отборе пробы на 20-30 м от точки отбора для срабатывания механизма, закрывающего клапаны, в результате чего может произойти попадание скважинной жидкости в приемную камеру и изменение состава пробы.
Известен многокамерный пробоотборник скважинной жидкости, состоящий из ряда секций, включающих приемную камеру и приемно-запирающий клапан (авт. свид. СССР №682638). В устройстве после проходки намеченного интервала производят отрыв инструмента от забоя на высоту порядка 0,5-1,0 м. При этом штанга с блоком пробоотборников поднимается вверх, двигаясь относительно корпуса пробоотборников до тех пор, пока впускной клапан пробоотборника не совместится с отверстием в корпусе, при этом произойдет отбор пробы. Далее герметизация пробы производится посадкой инструмента на забой. Отобранная проба герметизируется и подготавливается к отбору пробы следующая секция.
Недостатком этого устройства является то, что отбор проб производится по субъективному решению оператора о целесообразности отбора пробы на данной глубине по команде с поверхности.
Известны многокамерные пробоотборники скважинной жидкости, спускаемые в колонне, содержащие ряд секций, имеющих приемную камеру и приемно-запирающий клапан (авт. свид. СССР №№575413, 1154443). Недостатком этих устройств является низкая достоверность отбираемых проб.
Известен глубинный пробоотборник, состоящий из цилиндрического корпуса, в котором размещены несколько пробозаборных модулей, включающих пробоприемную камеру, разделительный поршень, клапанный механизм и фильтр с магнитным сепаратором, модуль гидропривода, включающий цилиндрическую камеру, балластную камеру, поршень и электромагнитный клапан, электронный модуль и шток-толкатель исполнительного клапанного механизма (пат. РФ №2280160).
Недостатком известного пробоотборника является сложность конструкции и большая его длинна, плохая контролируемость отбора проб в несколько камер, недостаточная надежность работы отдельных узлов устройства и недостаточная точность полученной информации.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому пробоотборнику является глубинный пробоотборник, включающий балластную камеру, исполнительный механизм с модулем управления, основную и дополнительные пробоотборные камеры, оснащенные средоразделительными поршнями, гидросопротивлениями и клапанными узлами (пат. РФ 2054541). Дополнительная и основная пробоотборные камеры снабжены каждая своим поршнем и своей балластной камерой. Недостатком известного устройства является сложность конструкции и ненадежность отбора проб в заданной точке скважины, малый объем отобранной пробы.
Технической задачей является упрощение и повышение надежности работы узлов устройства, уменьшение габаритов пробоотборника, улучшение качества разделения отобранных проб, достоверность измеряемой информации.
Техническая задача решается за счет использования глубинного пробоотборника, включающего балластную камеру, исполнительный механизм с модулем управления, основную и дополнительные пробоотборные камеры, оснащенные средоразделительными поршнями, гидросопротивлениями и клапанными узлами. Средоразделительный поршень снабжен компенсационной трубкой, которая соединяет подпоршневые полости пробоотборных камер между собой, при этом гидросопротивление установлено на конце каждой трубки.
Авторами было установлено, что недопустимо разделять на поверхности отобранную пробу на несколько частей ввиду потери ее представительности. Эта задача была решена за счет 3-камерного пробоотборника, в котором все подпоршневые полости соединены в один объем и пробоотборник имеет одну балластную камеру.
На чертеже показана принципиальная схема пробоотборника: 1 - клапанный узел, 2 - средоразделительный поршень, 3 - гидросопотивление, 4 - пробоотборная камера, 5 - компенсационная трубка, 6 - стоп-шайба, 7 - исполнительный механизм, 8 - датчик уровня, 9 - балластная камера, 10 - модуль управления
Принцип работы пробоотборника
Перед спуском в скважину средоразделительные поршни 2 отведены в крайнее левое положение (по схеме). Пространство справа от поршней заполнено рабочим телом - жидкостью или газом. Рабочее тело находится под давлением и препятствует перемещению поршней. При поступлении команды от модуля управления 10 на исполнительный механизм 7 внутри последнего начинает периодически открываться и закрываться канал, сообщающийся с балластной камерой 9. Под действием гидростатического давления скважины и падения давления рабочего тела поршни 2 начинают перемещаться вправо. Гидросопротивление 3 на компенсационных трубках 5 способствует постепенному перемещению поршней 2, т.е. без помех друг другу. Забор проб осуществляется в пробоотборную камеру 4 с помощью клапанного узла 1. Скорость забора проб контролируется с помощью датчика уровня 8. Емкость балластной камеры 9 ровна объему подпоршневых полостей. Стоп-шайба 6 ограничивает движение поршня 2.
Устройство выдерживается в процессе отбора пробы некоторое время. После этого начинается подъем с последующим протоколированием записанной информации и моментом отбора пробы. Камера с пробой отправляется в лабораторию на анализ.