Пробовідбірник для відбору рідинних проб нафтових родовищ

Реферат: Пробовідбірник містить корпус, в якому розміщено пробовідбірну камеру, обмежену верхнім і нижнім клапанами, і систему управління процесом відбору проб. Нижній клапан пробовідбірника виконаний поршневого типу. Система управління процесом відбору проби рідини додатково містить кодовий замок, розміщений в нижній частині робочої камери пробовідбірника, та зрівноважувальний клапан, розміщений у корпусі верхнього клапана із радіальним зміщенням відносно його осі. UA 104724 U (12) UA 104724 U UA 104724 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до нафтогазовидобувної галузі, а саме для відбору глибинних проб пластової рідини з пробурених свердловин при експлуатації нафтових родовищ. Відомий пробовідбірник для відбору глибинних проб матеріалу з дна акваторій або свердловин, який містить ударний вузол, сідло, корпус ударного вузла, наконечник, пусковий клапан, камеру, ковадло. Даний пробовідбірник опускається в свердловину на колоні бурильних труб. З метою очищення вибою подається рідина в бурильну колону і далі через кільцевий зазор між пробовідбірником і стінками свердловини до поверхні. Для відбору проби в колону скидається пусковий клапан, який сідає в сідло. Тиск в камері пробовідбірника підвищується і завдається удар по ковадлу в результаті чого наконечником відбирається проба [Пробовідбірник. Патент на корисну модель № 76613 U, E21В25/18, бюл. № 1, 2013]. Однак використання цього пробовідбірника пов'язане із складностями, оскільки він не забезпечує герметичності відібраних проб і не передбачає можливості відбору рідинних проб з свердловин. Відомий також пробовідбірник для відбору води, який складається з циліндричної ємності, кришки з боковим штуцером та центральним штуцером. При опусканні пробовідбірника у воду (водоймища) відкривається блокуюча пробка і циліндрична ємність заповнюється водою через центральний штуцер і після закриття пробки пробовідбірник піднімають на поверхню [Пробовідбірник води. Патент на корисну модель № 6806 U, G01N1/10, бюл. № 5, 2005]. Проте такий пробовідбірник для відбору води не передбачає можливості експлуатації глибше декількох десятків метрів від поверхні води і експлуатації в свердловинах з видобутку нафтової продукції, крім цього, у нього відсутній механізм фіксування терміну закінчення відбору проб. Найбільш близьким до корисної моделі, що заявляється, за технічною суттю є серійний пробовідбірник ПД-3М, що складається з корпусу, в якому розміщено верхній клапан, важіль звільнення стиснутих пружин, верхній клапан, нижній клапан, годинниковий привід, пружини верхнього і нижнього клапана, кульковий затвор. Пробовідбірник опускають у свердловину з відкритими клапанами і встановлення необхідного часу відбору проби здійснюють за допомогою використання годинникової системи управління даним процесом. При досягненні часу початку відбору проби годинникова система за допомогою важеля звільняє пружини, які закривають клапани і відбирають пробу, а встановлення необхідного часу спрацювання здійснюють за допомогою годинникового приводу. Пробовідбірник з пробою рідини підіймають на поверхню [М.О. Псюк, Я.В. Соломчак. "Нафтогазова механіка". Лабораторний практикум, частина 2, видання Івано-Франківського національного технічного університету нафти і газу, м. ІваноФранківськ, 2010 р., рис. 13.1, стор. 11]. Однак для цього пробовідбірника характерна обмежена глибина спуску пробовідбірника в свердловину (3000 м), неможливість відбору проб при наявності в свердловині нафтогазового обладнання (насосів, струменевих апаратів і ін.), крім того, використання годинникового приводу обмежує тривалість часу до початку відбору проби. В основу корисної моделі, що заявляється, поставлено задачу розробити конструкцію протічного пробовідбірника для відбору рідинних проб нафтових родовищ шляхом конструктивних рішень управління роботою ежекторного насоса, при зупинці якого виникає зміна тиску пластової рідини, що входить в систему управління пробовідбору з гарантовано відкритим клапаном і введенням в дії кодового механізму забезпечити відбір рідинних проб на будь-якій глибині залягання продуктивного пласта і в будь-який необхідний момент часу. Поставлена задача вирішується тим, що в пропонованому пробовідбірнику, який містить корпус, в якому розміщено робочу камеру, обмежену верхнім і нижнім клапанами, та систему управління процесом відбору проби, згідно з корисною моделлю, нижній клапан пробовідбірника виконаний поршневого типу, система управління процесом відбору проби рідини додатково містить кодовий замок, розміщений в нижній частині робочої камери пробовідбірника, та зрівноважувальний клапан, розміщений у корпусі верхнього клапана, із радіальним зміщенням відносно його осі. Пропонована конструкція виконання нижнього клапана пробовідбірника поршневим забезпечує при відборі рідини швидке і рівномірне заповнення робочої камери пробовідбірника, надійне зберігання проби на протязі транспортування її на поверхню. Наявність кодового замка у процесі управління відбором проби дає змогу забезпечити постійне закриття нижнього клапана, який в цьому випадку не відкривається при можливій зміні тиску над ним або при раптовому підвищенні тиску пластової рідини. Введення зрівноважувального клапана забезпечує подачу підвищеного тиску в робочу камеру, оскільки верхній клапан закритий при цьому, а тиск в робочій камері недостатній для герметичного закриття нижнього клапана. Місце його розташування пояснюється тим, що це 1 UA 104724 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 зона переходу від підвищеного тиску (над клапаном) до пониженого (під клапаном), а розміри його не впливають на якість передачі тиску, тому він розташований радіально-зміщено на площині встановлення верхнього клапана. Таким чином сукупністю відомих і пропонованих суттєвих ознак створено нове технічне рішення, яке забезпечує можливість відбору рідинних проб нафтових родовищ на будь-якій глибині залягання продуктивного пласта і в будь-який необхідний момент часу і є достатнім для виконання поставленої задачі корисної моделі. Суть корисної моделі пояснюють креслення. На фіг. 1 наведено загальний вигляд (з поздовжнім перерізом) запропонованого пробовідбірника, на фіг. 2 - розгортку робочої поверхні стержня кодового замка. Пристрій складається з корпусу 1, нижнього клапана поршневого типу 2, верхнього клапана 3, пробовідбірної камери 4 у корпусі 1, зрівноважувального клапана 5, кодового замка 6, пружини нижнього клапана 7, вхідної камери надходження рідини пласта 8, вихідної камери пробовідбірника 9, стержня кодового замка 10 (елементи 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 входять в систему управління відбору проби). Над вхідною камерою розміщений ежекторний насос (на фіг. 1 не показано). Пробовідбірник працює таким чином. Пробовідбірник встановлюють під ежекторним насосом. Використання ежекторного насосу обумовлено тим, що більше 80 % експлуатаційних свердловин оснащаються допоміжним насосним обладнанням (свердловинними штанговими насосами, заглибними електровідцентровими насосами, обладнанням для газліфтної експлуатації свердловин, ежекторними насосами та ін.) в зв'язку з тим, що в цьому випадку тиску пластів родовищ недостатньо для транспортування пластової рідини на поверхню. В значному об'ємі в подібних випадках застосовуються ежекторні насоси, робота яких полягає в подачі рідини з поверхні свердловин до вибою. Внаслідок цієї подачі створюється додаткове розрідження у зоні робочого пласта родовища на вибої свердловини, в результаті чого додаткова кількість рідини поступає з пластів родовищ до вибою і поставляється ежекторним насосом на поверхню свердловини, тобто відбувається видобуток продукції. При включенні в роботу ежекторного насоса в вихідній камері 9 створюється розрідження і верхній клапан 3 відкривається. Розрідження передається через пробовідбірну камеру 4, яка розміщена в корпусі 1, до нижнього клапана поршневого типу 2, який відривається, рухаючись вверх через дію зростаючого перепаду тиску (що виникає через дію тиску пластової рідини у вхідній камері 8 та розрідження, яке встановлюється при роботі ежекторного насоса над нижнім клапаном 2), стискуючи при цьому русі пружину 7. У цьому положенні забезпечується вільний прохід пластової рідини через пробовідбірник до ежекторного насоса і далі на поверхню. Тобто пробовідбірник протічного типу працює в протічному експлуатаційному режимі. При виникненні необхідності відбору проби зупиняють роботу ежекторного насоса (припиняють подачу рідини). В дію включається система управління відбором проби рідини. Так, при зупинці ежекторного насоса тиск у вихідній камері значно зростає, в результаті чого верхній клапан 3 пробовідбірної камери 4 у корпусі 1 закривається, а нижній клапан поршневого типу 2 починає переміщатися вниз. Однак через закриття верхнього клапана 3 нижній клапан поршневого типу 2 не встигає закритись і тоді відкривається зрівноважуючий клапан 5, який здійснює подачу високого тиску з вихідної камери 9 до пробовідбірної камери 4 і забезпечує закриття нижнього клапана поршневого типу 2. При цьому виконання нижнього клапана поршневого типу 2 забезпечує рівномірне заповнення робочої камери, що важливо саме при відборі проби, і забезпечує збереження складу рідини, яка поступає з продуктивного пласта, а розміщення кодового замка в нижній частині обумовлено тим, що рухомі деталі нижнього клапана поршневого типу знаходяться внизу в зоні роботи даного клапана. Розміщення зрівноважуючого клапана 5 з радіальним зміщенням у площині розташування верхнього клапана 3 виконано через те, що в цій площині зверху діє зона підвищеного тиску при відборі проби, а знизу (під верхнім клапаном 3) - зона пониженого тиску і зрівноважуючий клапан саме в цій площині найкраще виконує свої функції. Доставляння проби рідини у первинному стані забезпечують наявністю в системі управління відбором проб рідини кодового замка 6 (фіг. 1). При монтажі пробовідбірника і спусканні його в зону відбору проби фіксатор кодового замка 6 (фіг. 1) знаходиться в положенні "1" стержня кодового замка (фіг. 2). З метою забезпечення надійності спрацювання напрямні канавки виконують з двох сторін циліндричного стержня кодового замка (розгортка робочої поверхні стержня кодового замка показана на фіг. 2). 2 UA 104724 U 5 10 Після подачі в свердловину рідини в напрямі ежекторного насоса останній включається в роботу і, відповідно, нижній клапан переміщується вгору, а фіксатор кодового замка займає позицію 2 (фіг. 2). При цьому проводять відбір продукції свердловини і транспортування її на поверхню через протічний пробовідбірник. Коли виникає потреба відбору проби, припиняють подачу рідини до ежекторного насоса. В цьому випадку клапан нижній поршневого типу "2" переміщується вниз, а фіксатор кодового замка переміщається з напрямної канавки А до напрямної канавки Б і займає позицію "3" (див. фіг. 2). Використання пропонованого пробовідбірника для відбору проб нафтових родовищ дає можливість забезпечити відбір рідинних проб на будь-якій глибині залягання продуктивного пласта в будь-який необхідний момент часу. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 Пробовідбірник, що містить корпус, в якому розміщено пробовідбірну камеру, обмежену верхнім і нижнім клапанами, і систему управління процесом відбору проб, який відрізняється тим, що нижній клапан пробовідбірника виконаний поршневого типу, система управління процесом відбору проби рідини додатково містить кодовий замок, розміщений в нижній частині робочої камери пробовідбірника, та зрівноважувальний клапан, розміщений у корпусі верхнього клапана із радіальним зміщенням відносно його осі. 3 UA 104724 U Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4