Глубинный пикнометр "Пентометр"
SUBSURFACE PYCNOMETER "PENTOMETR"

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано для измерения параметров пластовых флюидов по глубинным пробам непосредственно на скважине без применения стационарных PVT установок.
Известен глубинный пикнометр, состоящий из гидравлического реле времени, включающего сообщающиеся между собой через гидравлическое сопротивление масляную камеру с расположенным в ней подвижным разделительным поршнем и балластную камеру, соединенного с масляной камерой полого корпуса, вставленной внутрь полого корпуса пикнометрической камерой, имеющей входные отверстия для поступления в нее глубинной пробы, расположенных внутри пикнометрической камеры верхнего и нижнего подвижных поршней с плоскими торцами, причем нижний подвижный поршень имеет канал с запорным элементом для вывода отобранной глубинной пробы и шток, проходящий сквозь уплотненное отверстие в верхнем подвижном поршне и имеющий на конце упор (авторское свидетельство СССР №479023, опубл. 02.10.1975).
Однако недостатком известного глубинного пикнометра является отбор глубинной пробы с произвольной скоростью, что может вызывать выделение растворенного газа в пробе из-за дроссельного эффекта во входных отверстиях пикнометрической камеры. Кроме этого, указанное устройство не предусматривает принудительного создания нулевого объема между сомкнутыми поршнями в пикнометрической камере до ее заполнения глубинной пробой. Все это снижает качество отбираемой глубинной пробы.
Задачей, решаемой патентуемым изобретением, является повышение качества отбираемой глубинной пробы путем обеспечения нулевого объема в пикнометрической камере до ее заполнения глубинной пробой и заданной скорости отбора глубинной пробы, предотвращающей выделение газа в отбираемой глубинной пробе.
Указанные задача и технические результаты достигаются глубинным пикнометром «Пентометром», состоящим из гидравлического реле времени, включающего сообщающиеся между собой через гидравлическое сопротивление масляную камеру с расположенным в ней подвижным разделительным поршнем и балластную камеру, соединенного с масляной камерой полого корпуса, вставленной внутрь полого корпуса пикнометрической камерой, имеющей входные отверстия для поступления в нее глубинной пробы, расположенных внутри пикнометрической камеры верхнего и нижнего подвижных поршней с плоскими торцами, причем нижний подвижный поршень имеет канал с запорным элементом для вывода отобранной глубинной пробы и шток, проходящий сквозь уплотненное отверстие в верхнем подвижном поршне и имеющий на конце упор, и в котором верхний и нижний подвижные поршни в исходном положении плоскими торцами плотно с усилием прижаты друг к другу, а линия смыкания указанных поршней находится напротив входных отверстий для поступления глубинной пробы в пикнометрическую камеру, пространство над верхним подвижным поршнем сообщено со скважинным пространством, а поршень гидравлического реле времени связан с верхним подвижным поршнем с возможностью их совместного перемещения в крайние положения после холостого хода поршня гидравлического реле времени с заданной гидравлическим реле времени скоростью, предотвращающей выделение газа в отбираемой глубинной пробе.
В одном из вариантов воплощения патентуемого глубинного пикнометра верхний и нижний подвижные поршни прижаты друг к другу своими плоскими торцами прижимающей пружиной, размещенной выше верхнего подвижного поршня, при этом верхний подвижный поршень выполнен с полой тягой с упором, а разделительный поршень гидравлического реле времени выполнен со штоком с упором на конце, размещенным в полой тяге с возможностью перемещения и взаимодействия своим упором с упором полой тяги после холостого хода указанного разделительного поршня.
На чертежах изображен общий вид глубинного пикнометра в трех последовательных положениях:
На Фиг. 1 - исходное положение, начало спуска прибора в скважину, начало холостого хода.
На Фиг. 2 - конец холостого хода, начало процесса отбора глубинной пробы.
На Фиг. 3 - конец отбора глубинной пробы, изолирование отобранной пробы.
Глубинный пикнометр состоит из присоединительной головки 1, глухой муфты 2, балластной камеры 3, гидравлического сопротивления 4, масляной камеры 5, разделительного поршня 6, штока 7, проходной муфты 8, полого перфорированного корпуса 9, втулки 10, тяги И, пикнометрической камеры 12, упорной гайки 13, упорной гайки 14, штока 15, прижимной пружины 16, верхнего поршня 17, нижнего поршня 18, игольчатого вентиль-штуцера 19, муфты 20, заглушки 21, фиксатора 22, наконечника 23, входных отверстий 24, Г-образного канала 25, посадочного места 26, Г-образного канала 27 и выточки 28. Верхний поршень 17 и нижний поршень 18 выполнены с плоскими торцами 29 и 30 соответственно. В проходной муфте 8 выполнены отверстия 31 для связи внутренней полости полого корпуса 9 со скважинным пространством. В теле верхнего подвижного поршня выполнено уплотненное отверстие 32, т.е. отверстие с уплотнительными элементами. В качестве уплотнительных элементов для необходимой герметизации подвижных деталей и соединений используются эластичные уплотнительные О-образные кольца.
Глубинный пикнометр имеет для спуска в скважину присоединительную головку 1, которая навинчивается на глухую муфту 2, герметично закрывающую балластную камеру 3. Балластная камера 3 сообщается через гидравлическое сопротивление 4, выполненное из спирально навитой капиллярной трубки, с масляной камерой 5 заполненной специальной жидкостью. В масляной камере 5 находится разделительный поршень 6. Балластная камера 3 и масляная камера 5 с поршнем 6, сообщающиеся между собой через гидравлическое сопротивление 4, образуют гидравлическое реле времени. К масляной камере 5 присоединена проходная муфта 8, имеющая отверстия 31 для связи со скважинным пространством и поступления скважинного давления. На проходную муфту 8 навинчен перфорированный полый корпус 9, внутри которого зафиксирована пикнометрическая камера 12 с выполненными в нижней части входными отверстиями 24 для поступления отбираемой глубинной пробы. К нижнему концу перфорированного полого корпуса 9 присоединена муфта 20, которая при этом фиксирует положение пикнометрической камеры 12. К муфте 20 присоединяется наконечник 23. В пикнометрической камере 12 находятся верхний подвижный поршень 17, нижний подвижный поршень 18 и прижимающая пружина 16, расположенная выше верхнего подвижного поршня 17 и в исходном положении принудительно прижимающая его плоский торец 29 к плоскому торцу 30 нижнего поршня 18, обеспечивая, тем самым, нулевой объем между поршнями 17 и 18 до заполнения пикнометрической камеры. Пространство над верхним подвижным поршнем 17 сообщено через отверстия 31 со скважинным пространством. В верхний поршень 17 ввинчена полая цилиндрическая тяга 11, на верхнем конце которой имеется проходная упорная втулка 10, образующая упор. Внутри полой тяги 11 перемещаются конец штока 7 с образующей упор упорной гайкой 13, соединенного с разделительным поршнем 6, и шток 15 с образующей упор упорной гайкой 14, жестко соединенный с нижним подвижным поршнем 18, при этом шток 15 проходит через уплотненное отверстие 32 в теле верхнего подвижного поршня 17. В нижней части штока 15 выполнен Г-образный канал 25 для выпуска глубинной пробы из пикнометрической камеры 12. В нижнем подвижном поршне 18 выполнено посадочное место 26, куда ввинчен запорный элемент в виде, например, игольчатого вентиль-штуцера 19, имеющего Г-образный канал 27 для вывода отобранной глубинной пробы, который герметично перекрывается конусом игольчатого вентиль-штуцера в посадочном месте 26. В процессе работы пикнометра канал 27 для вывода пробы из пикнометрической камеры 12 дополнительно заглушен глухой гайкой 21. Нижний подвижный поршень 18 в исходном положении может быть дополнительно зафиксирован в исходном положении. Для этого в теле глухой гайки 21 выполнен пружинный шариковый фиксатор 22, который, взаимодействуя с кольцевой выточкой 28 на внутренней поверхности муфты 20, позиционирует нижний подвижный поршень 18 в исходном положении.
Общий вид подготовленного к работе глубинного пикнометра в исходном положении представлен на фиг. 1.
При подготовке к работе разделительный поршень 6, находящийся в масляной камере 5, доводится до нижнего положения и камера 5 заполняется специальной жидкостью (маслом), вязкость которой отвечает условиям работы глубинного пикнометра в скважине. При этом балластная камера 3 заполнена воздухом при атмосферном давлении. Глубинный пикнометр помещается в скважину и производится его спуск на забой с помощью канатной техники, присоединяемой к головке 1. Под воздействием на глубинный пикнометр скважинного давления, проникающего через отверстия в проходной муфте 8, начинает перемещаться разделительный поршень 6, который выдавливает залитую жидкость через гидравлическое сопротивление 4 из масляной камеры 5 в балластную камеру 3. Разделительный поршень 6 вместе со штоком 7 перемещаются вверх в течение времени холостого хода, определяемого работой гидравлического реле времени. Двигаясь вместе с разделительным поршнем 6, закрепленный на нем шток 7 в конце холостого хода разделительного поршня 6 доходит до положения, при котором упорная гайка 13, воздействуя на втулку 10 тяги 11, начинает перемещать присоединенный к ней верхний подвижный поршень 17. Скорость перемещения этого поршня 17 задается скоростью перемещения разделительного поршня 6, которая очень низкая и не приводит к разгазированию глубинной пробы. В пространство, образующееся между поршнями 17 и 18, через входные отверстия 24 в пикнометрической камере 12 начинает поступать глубинная проба (фиг. 2). Верхний подвижный поршень 17, дойдя до упорной гайки 14 на штоке 15, начинает двигать связанный со штоком 17 нижний поршень 18, преодолевая усилие пружинного шарикового фиксатора 22. Нижний поршень 18, переместившись в верхнее положение, отсекает отобранную в пикнометрическую камеру 12 глубинную пробу от скважинного пространства (фиг. 3). В этом положении глубинный пикнометр поднимается на поверхность и извлекается из скважины. Пикнометрическая камера 12 с содержащейся в ней глубинной пробой после отвинчивания проходной муфты 20 извлекается из полого перфорированного корпуса 9 и исследуется в соответствии с принятыми методиками. Для перевода отобранной глубинной пробы или отдельных ее компонентов из пикнометрической камеры 12, глухая гайка 21 отвинчивается. Вентиль-штуцер 19, после присоединения к необходимым приборам, плавно отворачивается, при этом конус вентиль-штуцера отходит от посадочного места 26 в нижнем подвижном поршне 18, и глубинная проба через Г-образные каналы 25 и 27 выпускается наружу с темпом, регулируемым углом поворота вентиль-штуцера 19.