УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАКРЫТИЯ КЛАПАНОВ ГЛУБИННОГО ПРОБООТБОРНИКА

Устройство для закрытия клапанов глубинного пробоотборника.
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к глубинным пробоотборникам, применяемым для отбора проб нефти с целью исследования ее свойств в пластовых условиях.
Современные глубинные пробоотборники применяются с различным исполнением устройств для закрытия клапанов. Известен глубинный пробоотборник ПС-2, включающий устройство, реализованное по схеме, предложенной В. Ф. Кондратьевым (В. Н. Мамуна и др. Глубинные пробоотборники и их применение. М., 1961, стр.34-35), содержащее корпус с прорезями, в которых расположены собачки, шарнирно закрепленные на установленном подвижно в корпусе штоке, удерживающий клапан в открытом положении. При спуске глубинного пробоотборника вниз собачки, поджатые пружинками, совершают колебательное движение вокруг своих осей, описывая профиль внутренней стенки насосно-компрессорных труб (в дальнейшем 1ЖТ). При подъеме собачки упираются в муфтовый стык НКТ, происходит передача усилия на шток, который, совершая поступательное движение вниз, закрывает клапан. При дальнейшем подъеме собачки обламываются и падают в трубное пространство, а прибор продолжает свое движение наверх.
2003120175,
Pllllpllljillllllilillil
°  f.Мкл 7 E21B49/08
-область его применения ограничена глубинными пробоотборниками с
проточной камерой, которые сами по себе имеют ряд существенных недостатков по сравнению с пробоотборниками с непроточной камерой.
-выброс в скважину твердых металлических элементов, что снижает эффективность работы всего оборудования в целом и засоряет забой скважины металлом;
-потеря металла при каждом спуске оборудования, что существенно повышает стоимость ЗРШа.
Известно также устройство для закрытия клапанов глубинного пробоотборника (Авторское свидетельство СССР SU № 1460225, кл, Е 21 В 49/08, 1987). Данное устройство (прототип) включает корпус с прорезями, в которых расположены собачки, шарнирно закрепленные на установленной подвижно в корпусе втулке жестко связанной с иглой, расположенной в осевом канале. Клапан удерживается в открытом положении подпружиненным относительно корпуса штоком, жестко связанным с кареткой, фиксируюшейся в свою очередь от перемещения защелкой. По достижении глубинным пробоотборником заданной глубины отбора пробы, его медленно поднимают до момента упора собачек в муфтовый стык НКТ, после чего усилие через собачки передается втулке, жестко соединенной с иглой, которая воздействует на подпружиненную защелку. Защелка, выйдя из зацепления с корпусом, освобождает каретку, в результате чего последняя под воздействием пружины перемещается вверх по корпусу и увлекает за собой нажимной шток, освобождающий клапан пробоотборника.
в данном глубинном пробоотборнике были устранены недостатки, связанные с выбросом металла в скважину. Но зато появилась проблема ненадежности работы конструкции, вызванной сложным взаимодействием отдельных деталей. Кроме того, использовать данное устройство можно только в глубинных пробоотборниках с проточной камерой и только для закрытия клапана.
Задачей предполагаемого изобретения является расширение функциональных возможностей и повышение надежности работы устройства для закрытия клапанов глубинного пробоотборника при относительном упрощении конструкции.
Поставленная задача достигается тем, что устройство содержит клапан, шток, каретку, собачки. Причем клапан выполнен золотниковым и подпружинен относительно неподвижного штока, имеющего уступ. Клапан связан с кареткой тягой, тяга и каретка зафиксированы между собой срезным штифтом или упругим элементом (например, цангой), причем каретка упирается в уступ штока. Собачки закреплены шарнирно в прорезях каретки и подпружинены в сторону расширения, причем собачки имеют офаниченный выход в сторону расширения за счет упора на каретке.
Предложенное техническое решение имеет существенные отличия по сравнению с аналогом и прототипом. А именно:
- отсутствие в конструкции каких-либо защелок и резкое сокращение количества передающих звеньев существенно повыщает надежность работы прибора в целом;
-использование срезного штифта или упругого элемента в качестве элемента, передающего ограниченное усилие на клапан, позволяет заявляемому устройству при подъеме глубинного пробоотборника до закрытия клапана произвести дополнительное действие - открытие того же клапана, произведя заполнение пробоотборной непроточной камеры, и лишь после среза штифтов или срабатывания упругого элемента закрыть его; -возможность заявляемого устройства произвести дополнительное действие открытие клапана, позволяет использовать пробоотборную камеру непроточную, что существенно повышает качество отбора проб;
-после срезки штифтов происходит мгновенное снятие нагрузки с собачек, что позволяет им беспрепятственно сложиться внутрь корзины под действием собственной тяжести, избежав слома.
Исходя из вышеизложенного, можно сделать вывод, что предполагаемое изобретение отвечает критериям «Новизна и «Изобретательский уровень.
Изобретение представлено на рисунке.
Глубинный пробоотборник кроме заявляемого устройства включает в себя пробоотборную непроточную камеру 1, соединенную с балластной камерой 2 с помощью верхнего переходника 3, в котором установлено реле времени 4, закрепленное гайкой 5. Внутри пробоотборной непроточной камеры 1 установлен подвижно разделительный поршень 6 и шар 7. Заявляемое устройство подсоединено к пробоотборной непроточной камере 1 с помощью нижнего переходника 8 и дополнительного штока 9, на котором
( снаружи установлен подвижно дополнительный золотниковый клапан 10.
Само устройство состоит из корзины 11, жестко связанной со штоком 12. В каретке 13 выполнены продольные прорези, в которых расположены и шарнирно закреплены собачки 14. Собачки 14 под воздействием пружин кручения 15 стремятся расшириться с увеличением диаметра, но это перемешение ограничено упором «а на каретке 13. Каретка 13 установлена подвижно относительно штока 12, но зафиксирована к тяге 16 посредством срезного штифта 17. На штоке 12 выполнен уступ «б, ограничивающий ход каретки 13. В верхней части штока 12 выполнены радиальные отверстия «в, объединенные канавкой «г, сообщаюш;ие пробоотборную непроточную камеру 1 с внешним пространством, и перекрытые изначально золотниковым клапаном 18, входящим в зацепление с тягой 16 и подпружиненным относительно штока 12 пружиной 19. На золотниковом клапане 18 выполнены пазы «д.
Для обеспечения герметизации сопрягаемых деталей глубинного пробоотборника установлены резиновые уплотнения. Резьбы деталей позиций 8, 9, 11 и 12 законтрены от самопроизвольного отворота.
Работает глубинный пробоотборник следующим образом.
Неред спуском в скважину пробоотборная непроточная камера 1 заполняется машинным маслом, а балластная камера остается заполненной воздухом при атмосферном давлении. Дополнительный золотниковый клапан 10 находится в крайнем верхнем (открытом) положении. Глубинный пробоотборник на кабеле или тросе спускают внутрь НКТ на заданную
глубину для отбора пробы нефти. При этом собачки 14, прижатые пружиной кручения 15 в сторону расширения, совершают колебательное движение вокруг своих осей, описывая профиль внутренней стенки НКТ. В течение всего спуска золотниковый клапан 18 остается закрытым, что обеспечивает отсутствие поступления нефти в пробоотборную непроточную камеру 1. При достижении заданной глубины начинается плавный подъем до тех пор, пока собачки 14 не упрутся в муфтовый стык НКТ. При этом собачки 14 смещаются вниз относительно штока 12, увлекая за собой каретку 13, связанную с ней посредством срезного штифта 17 тягу 16 и входящий в зацепление с тягой золотниковый клапан 18, преодолевая усилие пружины 19. При этом пазы «д золотникового клапана 18 совмещаются с канавкой «г и радиальными отверстиями «в, выполненными в верхней части штока 12. Происходит заполнение пробоотборной непроточной камеры 1 пробой нефти через центральные отверстия и радиальные отверстия «е и «ж, выполненные в дополнительном штоке 9. По мере заполнения пробоотборной непроточной камеры 1 пробой нефти разделительный поршень 6 смещается вверх до упора в торец верхнего переходника 3, вытесняя при этом с сопротивлением машинное масло в балластную камеру 2 через реле времени 4. Момент начала заполнения камеры фиксируется на поверхности оператором по возрастанию натяга кабеля, на котором закреплен глубинный пробоотборник. После этого дается пауза, например 57 минут, для обеспечения гарантированного заполнения пробоотборной непроточной камеры. После этого дальнейшим увеличением натяга кабеля до
Mfffl
рассчитанной велнчины срезается штнфт 17. При этом освобожденный золотниковый клапан 18 с тягой 16 под действием пружины 19 возвращается на место, перекрывая радиальные отверстия «в, а собачки 14 складываются в прорезях каретки 13, а затем каретка 13 с собачками опускается в корзину 11. Глубинный пробоотборник с отобранной пробой нефти извлекается на поверхность, после чего дополнительный золотниковый клапан 10 смещается вниз до упора, при этом отверстия «ж перекрываются и проба в пробоотборной непроточной камере 1 остается закрытой.
Глубинный пробоотборник отправляется в лабораторию для исследования. В лаборатории балластная камера 2, гайка 5, реле времени 4 и щток 12 вместе с установленными на нем деталями отсоединяются. Вместо отсоединенных деталей к верхнему переходнику 3 и дополнительному щтоку 9 подсоединяются вентили. Пробоотборная непроточная камера 1 устанавливается в исследовательскую установку, температура и давление в ней доводятся до пластовых условий, и проводятся все необходимые исследования отобранной пробы нефти.
/л
f