SU796401A1 - Hole-bottom sampler - Google Patents

Description

(54) ЗАБОЙНЫЙ ПРОБООТБОРНИК(54) HANDLING SAMPLER

мера заполнена воздухом под атмосферным давлением, то промывочный агент из полостей пробоотборника и забо  скважины засасываетс  в камеру, полость пробоотборника заполн етс  пластовой жидкостью под пластовым -давлением. В дальнейшем камера сообщаетс  с трубой гидроциклона и прев ращаетс  в камеру дл  сбора шлама. Буровому наконечнику сообщают вращение , и он внедр етс  в пласт. При этом дл  выноса шлама используетс  Лпастова  жидкость с принудительной Циркул цией при помопщ радиально-осевого насоса. Пластова  жидкость освобождаетс  от шлама в гидроциклоне, откуда шлам попадает в упом нутую камеру 2, If the measure is filled with air at atmospheric pressure, then the washing agent is sucked from the cavities of the sampler and the well bottom into the chamber, the cavity of the sampler is filled with formation fluid under formation pressure. Subsequently, the chamber communicates with the hydrocyclone pipe and is turned into a chamber for collecting sludge. Rotation is reported to the drill bit and it is inserted into the formation. At the same time, Lpastov liquid with forced circulation with the help of a radial-axial pump is used to remove the sludge. The formation fluid is released from the sludge in the hydrocyclone, from where the sludge enters the said chamber 2,

Недостатком этого пробоотборника  вл етс  то, что он может быть применен дл  отбора проб только из пластов содержащих жидкость. При отборе проб из.несодержащих жидкость цластов неизбежен контакт пробы с непластовой жидкостью , в результате чего проба не сохранит своих естественных свойств. Кроме того, наличие радиально-осевого насоса и гидроциклона усложн ет конструкцию пробоотборника.The disadvantage of this sampler is that it can be used for sampling only from formations containing fluid. When sampling from liquid-free plastics, contact of the sample with a non-plastic fluid is unavoidable, as a result of which the sample will not retain its natural properties. In addition, the presence of a radial-axial pump and a hydrocyclone complicates the design of the sampler.

Цель изобретени  - сохранение естественного газосодержани  проб при их отборе из ненасыщенных жидкостью пластов .The purpose of the invention is to preserve the natural gas content of the samples when they are taken from reservoirs unsaturated with liquid.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что клапан шламосборной камеры выполнен в виде подпружиненного, перемещающегос  в корпусе стакана и сопр женной с ним гильзы, укрепленной на нижнем конце корпуса и образующей с ним шламосборную камеру, а буровой наконечник выполнен в виде полого шнека и помещен в полости стакана и гильзы причем стакан имеет воздухосборную камеру, с обратным клапаном,, выполненную в его днище и сообщенную с его полостью.The goal is achieved by the fact that the valve of the sludge collecting chamber is made in the form of a spring-loaded glass moving in the body and a sleeve coupled to it, fixed on the lower end of the body and forming a sludge collection chamber with it, and the drill bit is made in the form of a hollow screw and placed in the cavity of the glass and sleeves, the glass having an air-collecting chamber, with a check valve, made in its bottom and in communication with its cavity.

На фиг. 1 приведено устройство в исходном положении, общий вид, разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг.1, на фиг. 3 - устройство в рабочем положении при отборе пробы, разрез На фиг. 4 - схема оборудовани  усть  скважины при отборе пробы.FIG. 1 shows the device in the initial position, general view, section; in fig. 2 shows a section A-A in FIG. 1, FIG. 3 shows the device in the working position during sampling; a section. FIG. 4 shows a wellhead equipment setup for sampling.

Забойный пробоотборник включает крлонку 1 труб,корпус 2, корпус. 3 пробоприсмногр устройства, штангу 4, фгровой наконечник 5 и клапан, состо5в 1ий из стакана 6 и гильзы 7.The bottomhole sampler includes a barrel of 1 pipe, body 2, body. 3 probes of the device, rod 4, angle tip 5 and valve, consisting of 5 in glass 6 and sleeve 7.

В полости корпуса пробоприемного устройства 3 размещаетс  пробоприемна  камера 8 с поршнем 9 и штоком 10. К верхней части пробоприемной камеры 8 прикреплена подвижна  камера 11, снабженна  элементами 12, фиксирующими ее положение в корпусе 3. Камера 11 соединена с верхнейчастью корпуса 3 пружиной 13 раст жени , а ее полость сообщаетс  с полостью колонны труб. В камере 11 помещен поршень 14In the cavity of the body of the sample-receiving device 3, a sample-receiving chamber 8 with a piston 9 and a stem 10 is placed. A movable chamber 11 is attached to the upper part of the sample-receiving chamber 8, equipped with elements 12 fixing its position in the housing 3. The chamber 11 is connected to the upper part of the housing 3 by the tension spring 13 and its cavity communicates with the cavity of the pipe string. In the chamber 11 is placed the piston 14

соединенный штоком 10 с поршнем 9, В поршень 14 встроены пневматическа  камера 15 и клапан 16, сообщающий полость камеры 11 с полостью пневматической камеры 15. Камера 15 сообщаетс  с подпоршневой полостью камеры 11 В отверстии верхнего торца подвижной камеры 11 установлена подпружиненна  ступенчата  втулка 17, взаимодействующа  с фиксирующими элементами 12. В полости корпуса 3 сооснр клдпану 16 размещаетс  также упор 18 На внутренней поверхности корпуса 3 имеетс  кольцева  канавка 19 под фиксирующие элементы 12.The piston 14 is connected to the piston 9 by a piston rod 10. A pneumatic chamber 15 and a valve 16 connecting the cavity of the chamber 11 with the cavity of the pneumatic chamber 15 are built in. The chamber 15 communicates with the piston chamber of the chamber 11. A spring-loaded step bushing 17 is installed in the opening of the upper end of the movable chamber 11, which interacts with locking elements 12. In the cavity of the housing 3, a stop 18 is also coaxial to the clamp 16. There is an annular groove 19 under the locking elements 12 on the inner surface of the housing 3.

Корпус 3 своей верхней частью соединен с колонной 1 труб трубой 20, котора  имеет внешний упор 21 и гайку 22, соединенную с трубой 20 резьбой . Между упором 21 и упорным подшипником 23 на крышке 24 корпуса 2 помещена пружина 25 сжати . Крышка 24 имеет центральное отверстие с пазами 26, посредством которых она сопр гаетс  со шлицевыми выступами 27 гайки 22(см.фиг.2). Труба 20 сопр гаетс  с крьликой 24 с возможностью возобновлени  перемещени  в осевом направлении. Своей нижней частью кор ,пус 3 пробоприемного устройства соединен со штангой 4, котора  своим нижним концом соединена с буровым наконечником 5 и имеет над последним утолщенную часть 28. В полости штанги 4 размещен полый шток 29, который своим верхним концом соединен через обратный клапан 30 с полостью камеры 8.The housing 3 with its upper part is connected to the column 1 of pipes by a pipe 20, which has an external stop 21 and a nut 22 connected to the pipe 20 by threads. A compression spring 25 is placed between the anvil 21 and the thrust bearing 23 on the cover 24 of the housing 2. The cover 24 has a central opening with grooves 26, by means of which it mates with the spline protrusions 27 of the nut 22 (see Fig. 2). The pipe 20 mates with the krlik 24 with the possibility of resuming movement in the axial direction. With its lower part of the core, the trigger 3 of the sampling device is connected to the rod 4, which at its lower end is connected to the drill bit 5 and has a thickened portion 28 above. In the cavity of the rod 4 a hollow rod 29 is placed, which at its upper end is connected through a non-return valve 30 s cavity chamber 8.

В нижней части корпус 2 снабжен пакером 31. Полость, корпуса 2 перегородкой 32 разделена на две несообщающиес  камеры(верхнюю 33 и нижнюю 34). В верхней камере 33 размещено пробоприемное устройство, в нижней камере 34 - клапан, состо щий из стакана 6 и гильзы 7. Стакан 6 соединен с перегородкой 32 пружиной 35 раст жени  и зафиксирован в корпусе 2 фиксирующими элементами 36 воспринимающими воздействие утолщенной части 28 штанги 4 и вход щими в кольцевую канавку 37 на внутренней поверхности корпуса 2. В верхней части стакана 6 встроена врздухосборна  камера 38 и подпружиненный клапан 39, сообщающий полость стакана 6 с камерой 38. Стакан 6 сопр жен подвижно как со штангой 4, так и с корпусом 2 Ги ьэа 7 укреплена в нижней части корпуса 2 соосйо последнему и образует с ним кольцевую шламосборную камеру 40.In the lower part of the housing 2 is provided with a packer 31. The cavity, the housing 2 with a partition 32 is divided into two non-communicating chambers (upper 33 and lower 34). In the upper chamber 33 there is a sampling device, in the lower chamber 34 there is a valve consisting of glass 6 and sleeve 7. Glass 6 is connected to the partition 32 by an extension spring 35 and fixed in housing 2 by locking elements 36 that receive the effect of thickened part 28 of rod 4 and included in the annular groove 37 on the inner surface of the housing 2. In the upper part of the glass 6, a safety chamber 38 and a spring-loaded valve 39 are installed, which communicates the cavity of the glass 6 with the camera 38. The glass 6 is conjugate movably with both the rod 4 and the body 2 Guy7 ea reinforced in the lower part of the housing 2 soosyo latter and forms a annular chamber 40 shlamosbornuyu.

Claims (2)

Буровой наконечник 5 выполнен в виде полого шнека и установлен с возможность .ю перемещени  в полост х стакана 6 и гильзы 7. В полости бурового наконечника 5 укреплено гнездо 41, сопр женное с нижним концом штока 29 и перекрывающее ргшиальные отверсти  22 на штоке. Нижний конец штока 29 заглушен. Ниже гнезда 41 в полости наконечника 5 расположен подпружиненный золотник 43, перекрывак ций радиальные отверсти  44 бурового наконечника . Устье колонны 1 бурильных труб (см.фиг.4) оборудовано штангой 45, передающей вращение бурильным трубам от ротора- 46 бурового стакана, вертлюгом 47, 1илангом 48, манометром 49, регулировочным вентилем 50 и запор ным вентилем 51, перекрывающим подачу сжатого воздуха от источника. Перед спуском в скважину пробоотборника поршни 9 и 14 перемещены в нижние положени  в камерах 8 и 1.1 . Камеры 8 и 11 усилием пружины 13 удерживаютс  в корпусе 3 в верхнем положении. Гайка 22 навернута на рез бу трубы 20 и фиксирует корпус 3 в этом положении. Стакан б укреплен в камере 34 корпуса 2 фиксирующими элементами 36. Буровой наконечник 5 располагаетс  в полост х стакана 6 и гильзы 7. Радиальные отверсти  42 штока 4 перекрыты гнездом 41, а отверсти  44 - золотником 43. На бурильных трубах пробоотборник спускают в скважину, заполненную буровым раствором, и став т на забой На устье скважины колонна 1 труб сое дин етс  с буровой штангой 45. Усилие от веса колонны 1 передаетс  корпусу 2 через гайку 22, таким образом забой разобщаетс  от остальной части скважины. Перед спуском в скважину полости гильзы 7 стакана 6 и воздухо сборной камеры 38 выполнены воздухом под атмосферным давлением. По мере спуска пробоотборника в скважину уве личиваетс  гидростатическое давление жидкости, котора  заполн ет полости гильзы и стакана, сжима  воздух нахо д щийс  в них. Воздух вытесниТс  че рез клапа:н 39 в камеру 38. Буровой штанге 45 сообщаетс  вра1111ение . Своей резьбой труба 20 вывинчиваетс  из гайки 22 (гайка удерживаетс  от проворачивани  корпусом 2, прижатым к забою скважины пакером 31). Буровой наконечник 5 опускаетс  на забой. При этом усилие от веса ко лонны 1 бурильных труб передаетс  корпусу 2 пружиной 25. Перемещаютс  вниз относительно корпуса 2 труба 20 корпус 3 и штанга 4. Как только утол щенна  часть 28 штанги 4 опуститс  ниже фиксирующих элементом 36, послед ние перемещаютс  в направлении к оси снар да, и стакан 6 усилием пружины 35 и давлени  жидкости в его полости перемещаетс  вверх относительно корпуса 2. Полость забо  скважины соеди н етс  с кс1мерой 34 корпуса 2. Так как в камере 34 давление воздуха рав ио атмосферному, то при сообщении полостей в ней устанавливаетс  пластовое давление. При этом клапан 39 закрываетс  и в камере 38 остаетс  сжатый воздух. Буровой наконечник 5 при вращении колонны 1 труб внедр етс  в пласт. При этом глинистый раствор, наход щийс  в полост х гильзы 7 и ст,акана 6, сметшиваетс  со шламом, подаваемым шнеком бурового наконечника 5, и собираетс  в шламосборной камере 40. После внедрени  бурового наконечника 5 в пласт выключают вращение бурильных труб. Выполнение клапана шламосборной камеры в виде стакана, сопр женного с гильзой, и размещение в его полости бурового наконечника(полого шнека ) , подвижного в осевом направлении, обеспечивает при внедрении бурового наконечника в пласт очистку забо  ot промывочного агента и шлама без применени  непластовой жидкости. Наличие в клапане воздухосборной камеры с обратным клапаном исключает вли ние давлени  сжатого воздуха в полости клапана на пластовое давление в зоне отбора пробы. Закрывают вентиль 50 и открывают вентиль 51. В колонну бурильных труб подаетс  сжатый воздух, давление которого выше пластового, и заполн ет полости труб 20, верхней части корпуса 3, камер 8 и 11. давлением воздуха открываетс  клапан 16 в поршне 14, и сжатый, воздух заполн ет камеру 15. Так как давление воздуха в камере 33 корпуса 2 равно атмосферному, а в верхней части полости корпуса 3 на-ходитс  сжатый воздух, то камеры 11 и 8 перемещаютс  вниз, раст гива  пружину 13, Как только фиксирующие элементы 12 совпадают с кольцевой канавкой 19, подпружиненна  ступенчата  втулка 17-перемещаетс  вниз, раздвигает элементы 12 в кольцевую канавку и фиксирует их. Перемещаютс  вниз нижний конец штока 29 и золотник 43, при этом открываютс  отверсти  42 и 44. Полость бурового наконечника 5 сообщаетс  с полостью штока 29. Запорные вентили 51 закрываютс  и ведут наблюдение за показани ми манометра 49. Если в колонне поддерживаетс  рабочее давление, то это означает, что камеры 8 и 11 переместились вниз и зафиксированы в этом положении. Далее вентилем 50 снижаетс  давление воздуха в колонне до атмосферного, и вент11ль 50 закрывают . При этом, в полост х колонны бурильных труб 16 и трубы 20, корпусе 3, камерах 8 и 11 давление воздуха равно атмосферному, а в пневматической камере 15 - рабочему, потому что, как только дадает давление воздуха в камере 11, клапан 16 закрываетс . В результате разности давлений воздуха поршень 14 перемещаетс  вверх, увлека  поршень 9. Нижн   часть камеры 8 заполн етс  пластовым флюидом через полый шток 29, При этом в поло ти колонны бурильных труб давление воздуха постепенно повышаетс . В конце своего хода вверх в камере 11 поршень 14 перемещает вверх ступенчатую втулку 17. Под давлением пружины 13 фиксируюоще элементы 12 перемещаютс  вовнутрь. Камеры 8 и 11, шток 29 и золотник 43 перемест тс  вверх, и отверсти  42 и 44 перекроютс . В конце сдоего хода упор 18 открывает клгшан 1. При этом в колонне труб резко воз ристает дгшление воздуха и дальнейшее увеличение давлени  прекращаетс  Это означает, что проба -отобрана и герметизирфвана. Далее открывают вентиль 50 и колон не бурильных труб даетс  нат жка вверх. При этом буровой наконечник 5 извлекаетс  из пласта и перемещаетс  в полость корпуса 2. Нагрузка на пакер 31 снимаетс , и пробоотборник поднимают на поверхность. Зс1бойвый пробоотборник .обеспечивае отбор проб с сохранением их естественных свойств (давление , газовый состав , его концентрёщи ) как из пластов ,.содержащих пластовую жидкость, так и из ненасыщенных жидкостью пл стов . Формула изобретени  Забойный пробоотборник, включающий корпус с пробоприемной камерой, пакетом и шламосборной кгшерой с установленным в ней подпружиненным клапаном и элементами фиксации последнего в корпусе, а также подвижный относительно корпуса буровой наконечник , отличающийс  тем, что, с целью сохранени  естественного газосодерждни  проб при отборе их из ненас оценных жидкостью пластов, клапан шламосборной камеры выполнен в виде подпружиненного/ перемещающегос  в корпусе стакана и сопр женной с ним гильзы, укрепленной на нижнем конце корпуса и образующей с ним шламосборную камеру, а буровой наконечник выполнен в виде полого шнека и помещен в полости стакана и гильзы, причем стакан имеет воздухосборную камеру с обратным кЛапаном , выполненную в его днище и сообщенную с его полостью. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 605953, кл. Е 21 В 49/02, 1976. The drill bit 5 is made in the form of a hollow screw and is installed with the possibility of moving the cavity 6 and the sleeve 7 into the cavity. A cavity 41 is fixed in the cavity of the drill tip 5, which is mated with the lower end of the rod 29 and overlaps the bore holes 22 on the rod. The lower end of the rod 29 is plugged. Below the nest 41 in the cavity of the tip 5 there is a spring-loaded spool 43, blocking the radial holes 44 of the drill bit. The mouth of the string 1 drill pipe (see Fig.4) is equipped with a rod 45, transmitting the rotation of the drill pipe from the rotor-46 drill glass, swivel 47, 1 ling 48, pressure gauge 49, adjusting valve 50 and shut-off valve 51, blocking the supply of compressed air from source. Before descending into the sampler well, pistons 9 and 14 are moved to lower positions in chambers 8 and 1.1. The chambers 8 and 11 by the force of the spring 13 are held in the housing 3 in the upper position. The nut 22 is screwed onto the cut pipe 20 and locks the housing 3 in this position. The glass b is fixed in the chamber 34 of the housing 2 with locking elements 36. The drill tip 5 is located in the cavity of the glass 6 and the sleeve 7. The radial holes 42 of the stem 4 are blocked by a socket 41, and the holes 44 are a spool 43. On the drill pipes, the sampler is lowered into the well filled drilling mud, and put on the bottom. At the wellhead, the string 1 of the pipes is connected to the drill stem 45. The force of the weight of the string 1 is transmitted to the body 2 through the nut 22, so the bottomhole is uncoupled from the rest of the well. Before descending into the well, the cavities of the sleeve 7 of the cup 6 and the air of the collecting chamber 38 are made with air at atmospheric pressure. As the sampler descends into the well, the hydrostatic pressure of the fluid increases, which fills the liner and cup cavities, compressing the air in them. Air is displaced through the valve: 39 into the chamber 38. The drill rod 45 is said to be rotated. With its thread, the pipe 20 is unscrewed from the nut 22 (the nut is kept from turning by the body 2, pressed against the bottom of the borehole by the packer 31). The drill bit 5 is lowered to the bottom. The force from the weight of the string 1 of the drill pipe is transmitted to the body 2 by the spring 25. The tube 20, the body 3, and the rod 4 move down relative to the body 2. As soon as the thickened part 28 of the rod 4 drops below the locking element 36, the latter move in the direction of the axis projectile, and the cup 6 by the force of the spring 35 and the pressure of the fluid in its cavity moves upwardly relative to the housing 2. The bottom hole of the well connects to xm1 34 of the housing 2. As the air pressure in chamber 34 is equal to atmospheric, when the cavities in it install tf reservoir pressure. The valve 39 is closed and compressed air remains in the chamber 38. The drill bit 5 is rotated into the formation with rotation of the string 1. At the same time, the clay solution located in the cavity of the sleeve 7 and the station, Akan 6, is smashed with the sludge supplied by the screw of the drill bit 5 and is collected in the sludge collecting chamber 40. After the drilling bit 5 is inserted into the formation, the rotation of the drill pipe is turned off. Making the valve of the sludge collecting chamber in the form of a cup mated with the sleeve and placing a drill bit (hollow auger) moving in its axial direction in its cavity provides for flushing of the flushing agent and sludge without the use of non-reservoir fluid when the drill bit is inserted into the formation. The presence in the valve of an air collection chamber with a non-return valve eliminates the influence of the pressure of compressed air in the valve cavity on the reservoir pressure in the sampling zone. The valve 50 is closed and the valve 51 is opened. Compressed air is supplied to the string of drill pipes, the pressure of which is higher than the reservoir, and fills the cavities of the pipes 20, the upper part of the housing 3, the chambers 8 and 11. The air 16 opens the valve 16 in the piston 14 and compressed the air fills the chamber 15. Since the air pressure in the chamber 33 of the housing 2 is equal to atmospheric, and in the upper part of the cavity of the housing 3 there is compressed air, the chambers 11 and 8 move downward, pulling the spring 13, As soon as the fixing elements 12 coincide with annular groove 19, spring loaded enchata sleeve 17 moves downward, pushing the elements 12 into the annular groove and fixes them. The lower end of the stem 29 and the spool 43 are moved downwards, and the openings 42 and 44 open. The cavity of the drill bit 5 communicates with the cavity of the stem 29. The stop valves 51 close and monitor the pressure gauge 49. If the working pressure is maintained in the column, means that cameras 8 and 11 have moved down and locked in this position. Further, the valve 50 reduces the air pressure in the column to atmospheric, and the fan 50 is closed. At the same time, in the cavity of the drill pipe string 16 and pipe 20, housing 3, chambers 8 and 11, the air pressure is equal to atmospheric, and in the pneumatic chamber 15 - to the worker, because as soon as the air pressure in chamber 11 is given, valve 16 closes. As a result of the air pressure difference, the piston 14 moves upwards, pulling the piston 9. The lower part of the chamber 8 is filled with the formation fluid through the hollow rod 29, and the air pressure gradually rises in the half of the drill pipe string. At the end of its upstroke in the chamber 11, the piston 14 moves the stepped sleeve 17 up. Under the pressure of the spring 13 of the swiveling arm, the elements 12 move inwards. The chambers 8 and 11, the rod 29 and the spool 43 are moved upwards, and the openings 42 and 44 are closed. At the end of the stroke, the stop 18 opens the valve 1. At the same time, the air pressure in the pipe string sharply increases and the further increase in pressure stops. This means that the sample is withdrawn and the air seal is removed. Next, the valve 50 is opened and the column of non-drill pipes is tensioned upwards. At the same time, the drill bit 5 is removed from the formation and moves into the cavity of the housing 2. The load on the packer 31 is removed, and the sampler is lifted to the surface. A continuous sampler provides sampling with preservation of their natural properties (pressure, gas composition, its concentration) both from formations containing formation fluid and from liquid-unsaturated plast. The invention includes a downhole sampler comprising a housing with a sampling chamber, a bag and a curtain tank with a spring-loaded valve installed in it and fixing elements of the latter in the housing, as well as a drill tip that is moveable relative to the housing, in order to preserve the natural gas-containing samples during sampling from non-liquid formations, the valve of the sludge collecting chamber is designed as a spring-loaded / displaced cup in the body and a sleeve connected to it, fixed to the bottom em end of the housing and forming with it shlamosbornuyu camera, and a drilling tip is formed as a hollow screw and placed in the cavity and the nozzle sleeve, wherein the glass has vozduhosbornuyu chamber with a check valve formed in its bottom and communicating with its cavity. Sources of information taken into account in the examination 1. The author's certificate of the USSR 605953, cl. E 21 V 49/02, 1976. 2.Авторское свидетельство СССР № 190836, кл. Е 21 В 49/02, 1963.2. USSR author's certificate number 190836, cl. E 21 V 49/02, 1963. J5J5