Устройство для отбора глубинных проб

Полезная модель относится к нефтяной и газовой промышленности, в частности к технике отбора проб жидкости и газа в скважинах. Актуальной является проблема плановых отборов кондиционных проб нефтепродукта, не останавливая процесс добычи. Известно, что для обеспечения кондиции пробы отбор следует производить в скважине. Установленное в скважине оборудование для добычи вынуждает применять устройства для отбора глубинных проб малого диаметра.
Задачей полезной модели является устройство малого диаметра (не более 30 мм) для отбора глубинных проб в скважинах с установленным оборудованием для добычи нефтепродукта.
Известен патент РФ №2344290, описывающий пробоотборник всасывающего типа. Недостатком данного патента является большой диаметр 38 - 42 мм., а также наличие балластной камеры. Если пересчитать конструкцию на диаметр 30 мм, то существенно вырастет длина до 3 - 4 метров, что создает трудности в эксплуатации, особенно при спуске в скважину.
Известен патент РФ №2265123, описывающий пробоотборник проточного типа. Недостатком является высокая степень загрязненности глубинной пробы. Есть конструкции подобного типа диаметром 30 мм длиной 2,5 метра. Тем не менее спускать в скважину между эксплуатационной колонной и насосно-компрессорными трубами прибор такой длины затруднительно. Возможны заклинивания и как следствие отказ оборудования. Задача решается:
1) применением пробоприемной камеры всасывающего типа, как наиболее прогрессивного метода отбора глубинных проб;
2) отказ от балластной камеры;
3) включением в состав устройства насоса.
Есть ряд патентов РФ 2371577, 2465457, 2686885 использующих пробоприемные камеры и насосы. Недостатком является большие габариты приборов, поскольку они предназначены на ранних этапах работы в скважинах.
Предлагаемое устройство изображено на рис 1: 1 - входной канал, 2 - обратный клапан насоса, 3 - пространство под поршнем, 4 - поршень насоса, 5 - отверстия компенсации давления, 6 - герметичный корпус пробоотборника, 7 - модуль управления, 8 электропривод. 9 - герметичное уплотнение, 10 - шток, 11 - канал подачи скважинной жидкости, 12 - корпус клапана пробоприемной камеры, 13 - обратный клапан пробоприемной камеры, 14 - магнит, 15 - средоразделительный поршень, 16 - опорная втулка, 17 - калиброванный цилиндр, 18 - фонарь, 19 - негерметичный корпус пробоотборника, 20 - отверстие.
На рис 1 устройство для отбора глубинных проб изображено в состоянии готовом к спуску в скважину. Средоразделительный поршень 15 вплотную примыкает к корпусу клапана пробоприемной камеры 12 и удерживается в таком положении благодаря магниту 14 несмотря на рывки и вибрации, сопутствующие спуску в скважину любого устройства. При достижении точки отбора глубинной пробы с помощью модуля управления 7 электропривод 8 вынуждает шток 10 совершать возвратно-поступательные движения, которые передается поршню насоса 4. Шток 10 жестко закреплен на поршне насоса 4. Для надежности работы электропривод 8 установлен в герметичный корпус пробоотборника 6, а шток 10 защищен герметичным уплотнением 9. Отверстия компенсации давления 5 в негерметичном корпусе пробоотборника 19 предназначены для свободного перемещения поршня насоса 4. При движении поршня насоса 4 вверх скважинная жидкость попадает в входной канал 1, далее через обратный клапан насоса 2 в пространство под поршнем 3. При движении поршня насоса 4 вниз жидкость из пространства под поршнем 3 по каналу подачи скважинной жидкости 11 поступает через обратный клапан пробоприемной камеры 13 в пространство ограниченное средоразделительным поршнем 15, калиброванным цилиндром 17 и корпусом клапана пробоприемной камеры 12. За несколько возвратно-поступательных движений поршня насоса 4 пробоприемная камера заполняется, при этом средоразделительный поршень 15 опирается на опорную втулку 16. Скважинная жидкость, проникшая под средоразделительный поршень 15 выходит через отверстие 20. Процесс окончания отбора пробы легко фиксируется как по количеству возвратно - поступательных движений насоса, так и по току потребления электропривода 8. Предлагаемая конструкция позволила избавиться от второго обратного клапана насоса, функцию которого выполняет обратный клапан пробоприемной камеры 13, что дополнительно снизило длину устройства. Следует отметить время отбора глубинной пробы. В таблице 1 приведены сравнительные результаты разных пробоотборников всасывающего типа с одинаковым объемом пробоприемной камеры, равным 300 куб. см и давлении около 30 МПа.
В работе с заказчиком не однократно высказывались претензии по поводу быстрого заполнения пробоприемной камеры, что приводит к более высокому содержанию в глубинной пробе газа. Это отмечалось в приведенных двух прототипах. В предлагаемом устройстве, как видно из таблицы, эти претензии можно снять. После извлечения устройства из скважины производится отсоединение корпуса клапана пробоприемной камеры от негерметичного корпуса пробоотборника 19, а также отсоединение фонаря 18 от калиброванного цилиндра 17 и пробоприемная камера отправляется на анализ. Удалось создать устройство для отбора глубинных проб диаметром 30 мм и длиной 1,6 метра, способным работать при давлении до 100 МПа. При этом объем пробы составляет 300 куб. см.