устройство для отбора проб жидкости и газа из скважины

Формула изобретения

1. Устройство для отбора проб жидкости и газа из скважины, содержащее цилиндрический полый корпус с входным отверстием в нижней его крышке, выходным отверстием в боковой стенке верхней его крышки и дополнительным отверстием в средней части для сообщения полости корпуса с внешней средой, входную трубку, коаксиально размещенную внутри корпуса вдоль него и нижним концом сообщенную с входным отверстием, а верхним концом расположенную в верхней части полости корпуса с зазором относительно верхней крышки, и выходную трубку, эксцентрично размещенную внутри корпуса вдоль него и верхним концом сообщенную с выходным отверстием, а нижним концом расположенную в нижней части полости корпуса с зазором относительно нижней крышки, отличающееся тем, что оно снабжено перегородкой в виде перевернутой раковины, имеющей сферическое сечение в вертикальной полости и прикрепленной боковыми кромками к внутренней поверхности средней части корпуса над дополнительным отверстием, причем горизонтальная кромка перегородки размещена ниже дополнительного отверстия на расстоянии 15 50 мм.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что корпус в средней части над дополнительным отверстием выполнен разъемным.

3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что кратчайшее расстояние l между наиболее удаленной от внутренней поверхности корпуса точкой F перегородки и продольной осью корпуса превышает кратчайшее расстояние l₁ между продольной осью корпуса и наиболее удаленной от упомянутой оси образующей линией выходной трубки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к устройствам для отбора проб жидкости и газа из скважины.

Известно устройство для отбора проб газа из скважины, включающее кожух с выходной трубкой внутри него и входное отверстие в нижней полости, установленный внутри кожуха корпус с приемной и балластной камерами, поршень, гидравлическое реле, впускной и выпускной клапаны, в которых площадь сечения входного отверстия больше площади сечения канала выходной трубки, верхний конец которой расположен на уровне впускного клапана, а нижний на уровне или ниже входного отверстия кожуха (см. а. с. СССР N 976046, МКИ Е 21 В 49/08, 26.06.81).

Недостатком известного устройства является сложность конструкции, определяющая низкую надежность его работы при отборе проб газа из скважины.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является устройство для отбора проб жидкости и газа из скважины, содержащее цилиндрический полый корпус с входным отверстием в нижней его крышке, выходным отверстием в боковой стенке верхней его крышки и дополнительным отверстием в средней части для сообщения полости корпуса с внешней средой, входную трубку, коаксиально размещенную внутри корпуса вдоль него и нижним концом сообщенную с входным отверстием, а верхним концом расположенную в верхней части полости корпуса с зазором относительно верхней крышки, и выходную трубку, эксцентрично размещенную внутри корпуса вдоль него, верхним концом сообщенную с выходным отверстием, а нижним концом расположенную в нижней части полости корпуса с зазором относительно нижней крышки (см. а. с. СССР N 1451262, МКИ Е 21 В 49/08, 25.12.86).

Недостатком известного устройства является возможная утечка газа из верхней части пробоотборника после его подъема из скважины на дневную поверхность через дополнительное отверстие в средней части боковой поверхности корпуса, в результате чего проба газа может быть недостаточна по объему для исследований на хроматографе или непредставительной вследствие смешения его с атмосферным воздухом.

Целью изобретения является повышение эффективности работы устройства путем предотвращения утечек газа из пробоотборника.

Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве, содержащем цилиндрический полый корпус с входным отверстием в нижней его крышке, выходным отверстием в боковой стенке верхней его крышки и дополнительным отверстием в средней части для сообщения полости корпуса с внешней средой, входную трубку, коаксиально размещенную внутри корпуса вдоль него и нижним концом сообщенную с входным отверстием, а верхним концом расположенную в верхней части полости корпуса с зазором относительно верхней крышки, и выходную трубку, эксцентрично размещенную внутри корпуса вдоль него, верхним концом сообщенную с выходным отверстием, а нижним концом расположенную в нижней части полости корпуса с зазором относительно нижней крышки, согласно изобретению, оно снабжено перегородкой в виде перевернутой раковины, имеющей сферическое сечение в вертикальной плоскости, и прикрепленной боковыми кромками к внутренней поверхности средней части корпуса над дополнительным отверстием, причем горизонтальная кромка перегородки размещена ниже дополнительного отверстия на расстоянии 15-50 мм, а корпус в средней части над дополнительным отверстием выполнен разъемным. При этом кратчайшее расстояние между наиболее удаленной от внутренней поверхности корпуса точкой перегородки и продольной осью корпуса превышает кратчайшее расстояние между продольной осью корпуса и наиболее удаленной от упомянутой оси образующей линией выходной трубки.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается от известного тем, что оно снабжено перегородкой в виде перевернутой раковины, имеющей сферическое сечение в вертикальной плоскости, прикрепленной боковыми кромками к внутренней поверхности средней части корпуса над дополнительным отверстием, причем горизонтальная кромка перегородки размещена ниже дополнительного отверстия, а корпус в средней части над дополнительным отверстием выполнен разъемным.

Кроме этого, в заявляемом техническом решении кратчайшее расстояние l между наиболее удаленной от внутренней поверхности корпуса точкой F перегородки и продольной осью корпуса превышает кратчайшее расстояние l₁ между продольной осью корпуса и наиболее удаленной от упомянутой оси образующей линией выходной трубки.

Изобретение поясняется чертежами, на которых на фиг. 1 изображено устройство в разрезе, на фиг. 2 разрез А-А фиг. 1.

Устройство содержит цилиндрический полый корпус 1, состоящий из двух патрубков 2 и 3, верхнюю крышку 4, нижнюю крышку 5, коаксиально размещенную внутри корпуса 1 вдоль него входную трубку 6, нижний конец которой сообщен с входным отверстием 7, расположенном в нижнем торце корпуса 1, а верхний ее конец расположен с зазором в верхней полости корпуса, выходную трубку 8, эксцентрично расположенную внутри корпуса 1 вдоль него, сообщенную верхним концом с выходным отверстием 9 в боковой стенке верхней крышки 4, а нижний конец трубки 8 расположен с зазором в нижней полости корпуса 1, дополнительное отверстие 10 в средней части боковой стенки корпуса 1, перегородку 11 в виде перевернутой раковины, прикрепленную боковыми кромками 12 к внутренней поверхности корпуса 1, причем горизонтальная кромка 13 перегородки 11 размещена ниже отверстия 10.

Отверстие 10 снабжено резьбой под переводник (на чертеже не показан) для отбора пробы газа, извлеченного из скважины.

Корпус 1 состоит из патрубков 2 и 3, соединенных резьбой.

Площадь сечения выходного отверстия 9 и площадь сечения трубки 8 меньше площади сечения входной трубки 6 и отверстия 7.

Для обеспечения возможности сборки устройства кратчайшее расстояние l между наиболее удаленной от внутренней поверхности точкой F перегородки 11 и продольной осью корпуса превышает кратчайшее расстояние l₁ между продольной осью корпуса и наиболее удаленной от упомянутой оси образующей линией выходной трубки 8.

Устройство работает следующим образом.

Устройство спускают в скважину на проволоке, прикрепленной к крышке 4 на глубину исследуемого объекта для отбора проб жидкости и газа.

При спуске устройства в скважину жидкость, которой она заполнена, входит во входное отверстие 7 и выходит через отверстие 9 вследствие разницы скоростных напоров, обусловленной большей площадью сечения входного отверстия 7 и трубки 6 по отношению к площади сечения выходной трубки 8 и площaди отверстия 9. Некоторая часть жидкости при спуске устройства выходит также из отверстия 10, так как давление на его уровне в плоскости В связано с давлением в плоскости С (отверстие 7) и давлением в плоскости Д (отверстие 9) следующим неравенством

Рс > Рв > Рд

где Рс давление жидкости в плоскости отверстия 7:

Рв давление жидкости в плоскости отверстия 10:

Рд давление жидкости в плоскости отверстия 9.

При этом по мере спуска устройства в скважину внутренняя его полость постоянно заполняется и промывается жидкостью и ее проба соответствует по качеству жидкости в скважине на достигнутой глубине спуска.

После спуска устройства на заданную глубину проволоку фиксируют на устье скважины. Устройство выдерживают некоторое время, например 5 мин. в течение которого происходит полное замещение ранее отобранной жидкости и выравнивание ее состава в пробоотборном устройстве, соответствующего составу жидкости в исследуемом объекте скважины.

При подъеме устройства промывка и изменение состава и качества отобранной пробы жидкости прекращается вследствие глухой крышки 4 и на дневную поверхность доставляется проба, отобранная на заданной глубине.

По мере подъема устройства и уменьшения гидростатического давления происходит разгазирование жидкости, находящейся в устройстве. При этом газ заполняет верхнюю полость корпуса 1, вытесняя жидкость до уровня размещения отверстия 10 в боковой стенке. Таким образом, при подъеме из скважины пробоотборник содержит пробы газа в верхней полости корпуса 1, а ниже отверстия 10 пробу жидкости. После подъема на поверхность в вертикально расположенном пробоотборнике уровень жидкости в нижней полости корпуса 1 соответствует уровню нижней точки отверстия 10. Перегородка 11, выполненная в виде перевернутой раковины, имеющей сферическое сечение в вертикальной плоскости, прикрепленная боковыми кромками 12 к внутренней поверхности корпуса 1, предотвращает утечку или смешение пробы газа с атмосферным воздухом. Это обусловлено тем, что размещение горизонтальной кромки 13 перегородки 11 ниже отверстия 10 обеспечивает вместе с пробой жидкости образование гидрозатвора.

Перекрытие нижней точки отверстия 10 горизонтальной кромкой 13 перегородки 11 менее чем на 15 мм не обеспечивает предотвращение утечек газа при неизбежных незначительных отклонениях пробоотборника от вертикального положения, а увеличение погружения кромки 13 более чем на 50 мм в жидкость ниже отверстия 10 вызывает излишний расход материала для перегородки и затрудняет крепление ее кромок 12 к внутренней поверхности корпуса 1. Для осуществления возможности крепления перегородки 11 к внутренней поверхности корпуса 1, последний в средней части непосредственно над отверстием 10 имеет разъемное резьбовое соединение.

После извлечения пробоотборного устройства из скважины в вертикальном положении в отверстие 10 ввинчивается специальный переводник (на чертежах не показан), обвязанный с контейнером для приема и хранения пробы газа. Устройство переворачивают в горизонтальное положение так, чтобы отверстие 10 с переводником находилось вверху и ось, проходящая через центр отверстия 10, была вертикальной. После отбора пробы газа устройство устанавливают вертикально, вывинчивают последовательно переводник и крышку 4 и сливают из корпуса 1 пробу жидкости.

Таким образом, использование предлагаемого технического решения обеспечивает повышение эффективности работы устройства за счет предотвращения утечек проб газа и его достоверность.