ПРОБООТБОРНИК

Предложение относится к гидрогеологическим исследованиям скважин и предназначено для отбора глубинных проб жидкости в скважинах.
Известен пробоотборник (авторское свидетельство SU №1461899, МПК 7 Е 21 В 49/08, опубл. БИ №8 от 28.02.1989 г.), содержащий корпус с подвеской и приемной камерой с клапанами, механизм привода клапанов с упором, контактирующий со стенками скважины, и штоком с выступом, подпружиненным относительно корпуса и взаимодействующим с клапанами приемной камеры. Пробоотборник снабжен шариковым замком, выполненным в виде подпружиненной относительно корпуса ступенчатой втулки, внутри которой размещен сепаратор с шариками, жестко закрепленный к верхней части корпуса и к подвеске, причем упор выполнен из эластичного материала в виде полого конуса, обращенного вершиной вниз, последняя закреплена на верхней части ступенчатой втулки, при этом полый конус выполнен с возможностью контакта его внешней поверхности со стенками скважины и выворачивания внутренней поверхности наружу, а шток размещен внутри сепаратора и установлен с возможностью фиксирования относительно корпуса в нижнем положении при контакте шариков сепаратора с выступом штока и с внутренней поверхностью малого диаметра ступенчатой
Недостатками данного устройства являются:
во-первых, сложность конструкции, обусловленная большим количеством узлов и деталей;
во вторых, при больших знакопеременных нагрузках пружинные элементы могут поломаться и выйти из строя, в связи с чем снижается надежность работы пробоотборника в целом;
в-третьих, сборку возможно осуществить только в специализированной мастерской, что вызывает дополнительные затраты.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является пробоотборник (авторское свидетельство SU №924362, МПК 7 Е 21 В 49/08, опубл. БИ №16 от 30.04.1982 г.), включающий корпус, приемную камеру, подпружиненные верхний и нижний клапаны, герметичную рабочую камеру, при этом он снабжен двумя поршнями, жестко связанными штоками с клапанами и установленными в рабочей камере, заполненной газом под атмосферным давлением, а приемная камера заполнена сжатым газом, причем нижний поршень имеет канал для сообщения рабочей камеры
с внешней средой при верхнем положении поршня и ограничитель рабочего хода поршня, выполненный в виде втулки, закрепленной срезной чекой на штоке.
Недостатки данного устройства являются:
во-первых, сложность конструкции, обусловленная наличием большого количества узлов и технически сложных деталей;
во-вторых, такой конструктивный элемент как чека срезается только под определенным давлением, которое необходимо достичь, в обратном случае пробоотборник не сработает, а это существенно снижает надежность работы;
в-третьих, большое количество технологически сложных деталей, требующих высокой точности изготовления ведет к удорожанию конструкции в целом.
Задачей полезной модели является создание пробоотборника простого и надежного в применении, конструктивно дешевого, за счет уменьшения количества технически сложных деталей.
Поставленная задача решается предлагаемым пробоотборником, включающим приемную камеру с поршнем, нижний обратный клапан, механизм управления.
Новым является то, что поршень оснащен сверху грузом со стыковочным узлом, а снизу по наружной поверхности кольцевой проточкой, при этом приемная камера по наружной поверхности снабжена технологической проточкой и расположенными ниже отверстиями, механизм управления выполнен в виде шариков и установленной с возможностью осевого перемещения относительно приемной камеры втулки с внутренней цилиндрической выборкой в нижней части и пружинными центраторами, а также пальцем, взаимодействующим с технологической проточкой, при этом шарики установлены в отверстия с возможностью взаимодействия изнутри с кольцевой проточкой, а снаружи - с втулкой, причем цилиндрическая выборка в рабочем положении выполнена с возможностью расположения напротив отверстий приемной камеры, технологическая проточка выполнена в виде осевых коротких и длинной выборок, соединенных так, что при осевом перемещении втулки относительно приемной камеры смещение пальца направлено последовательно в сторону длинной осевой выборки, при этом втулка напротив цилиндрической выборки оснащена сквозными отверстиями диаметр, которых меньше диаметра шариков.
На фиг.1 изображен предлагаемый пробоотборник в продольном разрезе.
На фиг.2 изображена технологическая проточка, выполненная на наружной поверхности приемной камеры.
Пробоотборник включает в себя приемную камеру 1 с поршнем 2, нижний обратный клапан 3, механизм управления 4.
Приемная камера 1 по наружной поверхности снабжена технологической проточкой 5 и отверстиями 6, расположенными ниже. Поршень 2 оснащен сверху грузом 7 со стыковочным узлом 8, а снизу по наружной поверхности кольцевой проточкой 9.
1
Механизм управления 4 выполнен в виде шариков 10 диметром - d и установленной с возможностью осевого перемещения относительно приемной камеры 1 втулки 11 с внутренней цилиндрической выборкой 12 в нижней части и пружинными центраторами 13, а также пальцем 14, взаимодействующим с технологической проточкой 5.
Шарики 10 установлены в отверстия 6 с возможностью взаимодействия изнутри с кольцевой проточкой 9 поршня 2, а снаружи - с втулкой 11.
Цилиндрическая выборка 12 втулки 11 в рабочем положении выполнена с возможностью расположения напротив отверстий 6 приемной камеры 1.
2
1
2
1
Втулка 11 напротив цилиндрической выборки 12 оснащена сквозными отверстиями 15, диаметр d которых меньше диаметра d шариков 10 (d<d), что позволяет последним не выпадать из цилиндрической выборки 12 втулки 11, а сами сквозные отверстия 15 исключают забивание грязью и шламом цилиндрическая выборка 12 в процессе работы устройства.
Технологическая проточка 5 на наружной поверхности приемной камеры 1 выполнена в виде осевых коротких 16 и длинной 17 выборок, соединенных так, что при осевом перемещении втулки 11 относительно приемной камеры 1 смещение пальца 14 направлено последовательно в сторону осевой длинной выборки 17.
Несанкционированные перетоки жидкости исключаются уплотнительным элементом 18.
Пробоотборник работает следующим образом.
Пробоотборник в транспортном положении - палец 15 устанавливают в осевую короткую проточку 16 технологической проточки 5 (см. фигуру 2). Затем соединяют его с канатом 19 (см. фигуру 1) посредством стыковочного узла 8 и спускают в скважину (на фиг.1 и 2 не показано) на глубину отбора пробы. В процессе спуска жидкость, находящаяся в скважине свободно перетекает снизу вверх через пространство между внутренними стенками скважины (на фиг.1 и 2 не показано) и пробоотборником, причем груз 7 в процессе спуска находится во взаимодействии с верхним торцом приемной камеры 1.
Достигнув заданного интервала отбора пробы пробоотборник несколько раз посредством каната 19с устья (на фиг.1 и 2 не показано) скважины приподнимают примерно на 1 метр и опускают, количество спуско-подъемных операций (СПО) соответствует числу осевых коротких проточек 16 плюс 2-3 дополнительных СПО для гарантированного срабатывания механизма управления 4. В результате проделанной операции палец 14
двигаясь по технологической проточке 5 из осевых коротких проточек 16 попадает в последнюю осевую длинную проточку 17. В процессе СПО пробоотборник за исключением деталей 11, 13, 14, находящихся в неподвижном положении благодаря контакту пружинного центратора 13с внутренней стенкой скважины совершает возвратно-поступательное перемещение, при этом приемная камера 1 пробоотборника поднимается вверх относительно втулка 11 и пальца 14, находящегося в осевой длинной проточке 17, и в определенный момент втулка 11 вступает в контакт с нижним наружным торцом 20 приемной камеры 1.
Цилиндрическая выборка 12 втулки 11 устанавливается напротив шариков 10, который выходят из контакта с кольцевой проточкой 9 поршня 2 и выпадают во внутрь цилиндрической выборки 12 втулки 11, тем самым, освобождая от фиксации поршень 2 с приемной камерой 1.
Продолжают тянуть канат 19, и соответственно груз 7 вверх, при этом пробоотборник находится в заданном интервале отбора проб, а обратный нижний клапан 3 открывается, и находящаяся в скважине жидкость начинает поступать во внутрь приемной камеры 1. Пробоотборник продолжает находится в заданном интервале отбора проб до тех пор, пока поршень 2 своим верхним наружным торцом 21 не упрется в верхний внутренний торец 22 приемной камеры 1, при этом приемная камера 1 заполнится жидкостью из скважины.
При дальнейшем натяжении каната 19 и соответственно груза 7 вверх пробоотборник начнет подниматься, при этом нижний обратный клапан 3 по действием столба жидкости (пробы), находящей внутри приемной камеры 1 закроется.
После чего полностью извлекают пробоотборник из скважины.
Необходимый объем отбора проб определяется конструктивными размерами пробоотборника.
Предлагаемый пробоотборник обладает простой конструкцией и дешев в изготовлении, кроме того, его сборку можно осуществить в условиях нефтепромысла, что в целом сокращает время на отбор пробы и позволяет снизить материальные и финансовые затраты.