RU191037U1

RU191037U1 - Sample collection chamber with controlled heating of a deep sample

Info

Publication number: RU191037U1
Application number: RU2019116326U
Authority: RU
Inventors: Андрей Александрович Павлов
Original assignee: Андрей Александрович Павлов
Priority date: 2019-05-27
Filing date: 2019-05-27
Publication date: 2019-07-22

Abstract

Устройство относится к технике отбора глубинных проб в нефтегазовых скважинах и направлено на увеличение степени кондиции пробы путем воссоздания температуры и давления в точке отбора. Известно, что при падении температуры глубинной пробы в процессе подъема на поверхность земли происходит также падение давления, которое сопровождается возникновением в пробе устойчивых химических соединений, мешающих объективному лабораторному анализу. С помощью контролируемого нагрева глубинной пробы в приемной камере пробоотборника восстанавливается температура и давление отобранной пробы.The device relates to techniques for taking deep samples in oil and gas wells and is aimed at increasing the degree of condition of the sample by reconstructing the temperature and pressure at the sampling point. It is known that when the temperature of a deep sample drops during the ascent to the surface of the earth, a pressure drop also occurs, which is accompanied by the appearance of stable chemical compounds in the sample that interfere with objective laboratory analysis. Using the controlled heating of the deep sample in the receiving chamber of the sampler, the temperature and pressure of the sample are restored.

Description

Устройство относится к технике отбора глубинных проб в нефтегазовых скважинах и направлено на увеличение степени кондиции пробы путем воссоздания температуры и давления в точке отбора. Известно, что при падении температуры глубинной пробы при подъеме на поверхность земли происходит также падение давления, которое сопровождается возникновением в пробе устойчивых химических соединений, мешающих объективному лабораторному анализу.The device relates to techniques for taking deep samples in oil and gas wells and is aimed at increasing the degree of condition of the sample by reconstructing the temperature and pressure at the sampling point. It is known that when the temperature of a deep sample drops as it rises to the surface of the earth, a pressure drop also occurs, which is accompanied by the appearance of stable chemical compounds in the sample that interfere with objective laboratory analysis.

Известен ряд патентов (патент US 5337822, патент РФ 2470152) предлагающих частичную компенсацию этих побочных эффектов с помощью сжатого газа (азот) путем автоматического повышения давления глубиной пробы сразу после завершения процедуры отбора. Давление газа в приборе перед спуском в скважину может достигать 100 МПа, что не безопасно для окружающего персонала. Кроме того температура глубинной пробы по-прежнему падает при подъеме, что не позволяет полностью убрать побочные эффекты при отборе пробы. В качестве прототипа выбран патент РФ 2490451 для контроля глубинной пробы, использующий первичные датчики на поверхности разделительного поршня.A number of patents are known (US patent 5337822, RF patent 2470152) offering partial compensation of these side effects using compressed gas (nitrogen) by automatically increasing the pressure of the sample depth immediately after completion of the selection procedure. The gas pressure in the device before descent into the well can reach 100 MPa, which is not safe for the surrounding personnel. In addition, the temperature of the deep sample still drops when rising, which does not completely eliminate side effects when sampling. As a prototype, the patent of the Russian Federation 2490451 was selected for monitoring a deep sample, using primary sensors on the surface of the separation piston.

Задачей является полное воссоздание термобарических условий отбора глубинной пробы. Задача решается с помощью контролируемого нагрева глубинной пробы. При этом повышается не только температура, но и давление.The task is to completely recreate the thermobaric conditions for taking a deep sample. The problem is solved by means of controlled heating of a deep sample. At the same time, not only temperature rises, but also pressure.

На рис. 1, 2 представлена приемная камера пробоотборника, позволяющая осуществить контролируемый нагрев глубинной пробы: 1 - первичный датчик температуры, 2 - резиновое уплотнение, 3 - электрический контакт «розетка», 4 - резиновое уплотнение, 5-калиброванный цилиндр, 6 - изолятор, 7,8,9,10 - электрический контакт «вилка», 11 - опорная втулка, 12 - нагревательный элемент, 13 - электрический контакт «розетка», 14 - разделительный поршень, 15 - первичный датчик давления, 16 - резиновое уплотнение, 17 - пружина, 18 - обратный клапан, 19 - входное отверстие, 20 - глубинная проба. На разделительный поршень 14 установлены первичные датчики температуры 1 и давления 15 в сторону обратного клапана 18. Они электрически соединены с электрическими контактами «розетка» 3 и 13, которые также установлены на разделительном поршне 14 в сторону опорной втулки 11. Электрический контакт «вилка» 7 установлен на опорной втулке 11 через изолятор 6. Через аналогичные изоляторы на опорной втулке 11 установлены электрические контакты «вилка» 8, 9, 10.In fig. 1, 2 shows the receiving chamber of the sampler, which allows for controlled heating of the deep sample: 1 - primary temperature sensor, 2 - rubber seal, 3 - electrical contact "socket", 4 - rubber seal, 5-calibrated cylinder, 6 - insulator, 7, 8,9,10 - electrical contact "plug", 11 - supporting sleeve, 12 - heating element, 13 - electrical contact "socket", 14 - separation piston, 15 - primary pressure sensor, 16 - rubber seal, 17 - spring, 18 - non-return valve, 19 - inlet, 20 - deep sample. Primary temperature sensors 1 and pressure 15 are installed on the separation piston 14 in the direction of the non-return valve 18. They are electrically connected to the electrical contacts “socket” 3 and 13, which are also mounted on the separation piston 14 in the direction of the support sleeve 11. Electrical contact “plug” 7 mounted on the supporting sleeve 11 through the insulator 6. Through similar insulators on the supporting sleeve 11 installed electrical contacts "plug" 8, 9, 10.

Электрические контакты «вилка» 8 и 9 подключены к силовой электрической части пробоотборника, а электрические контакты «вилка» 7 и 10 подключены к измерительной части пробоотборника.The electrical plug contacts 8 and 9 are connected to the power electrical part of the sampler, and the electrical plug contacts 7 and 10 are connected to the measuring part of the sampler.

На рис. 1 приемная камера пробоотборника показана в состоянии перед отбором глубинной пробы, при этом разделительный поршень 14 отведен в крайнее нижнее положение и измерительная схема пробоотборника не получает сигнала с первичных датчиков 1 и 15, установленных на разделительном поршне 14.In fig. 1, the sampling chamber is shown in a state before taking a deep sample, while the separation piston 14 is retracted to its lowest position and the measuring circuit of the sampler does not receive a signal from the primary sensors 1 and 15 mounted on the separation piston 14.

В процессе отбора глубинная проба 20 проходит через входное отверстие 19, обратный клапан 18, притянутый пружиной 17, в пространство ограниченное калиброванным цилиндром 5 и разделительным поршнем 14. Последний приходит в крайнее верхнее положение (рис. 2), опирается на опорную втулку 11. При этом электрические контакты «розетка» 3 и 13 входят в ответные электрические контакты «вилка» 7 и 10. Устанавливается электрическая связь между первичными датчиками температуры 1, давления 15 и измерительной схемой пробоотборника. Это является сигналом к окончанию процесса отбора глубинной пробы 20. Далее силовая электрическая часть пробоотборника через электрические контакты «вилка» 8 и 9 начинает процесс регулирования температуры глубинной пробы, включая и выключая питание нагревательного элемента 12, не допуская падения давления более допустимого уровня (в нашей ситуации 5% - 10%), но и не допуская перегрева глубинной пробы. Резиновые уплотнения 2 и 4 на разделительном поршне 14 и резиновое уплотнение 16 на обратном клапане 18 уверенно обеспечивают герметичность глубинной пробы. На рис. 3 представлен поперечный температурный профиль глубинной пробы приемной камеры пробоотборника, а также линии циркуляции пробы по мере отдачи тепла через калиброванный цилиндр 5. Не трудно рассчитать рабочую точку по температуре нагревательного элементы 12, чтобы обеспечить среднюю температуру глубинной пробы близкой к температуре места обора и как следствие близость величин текущего давления глубинной пробы и давления в точке отбора. Рассчитанные и экспериментально подобранные алгоритмы температурной стабилизации позволяют аппаратно в автономном режиме пробоотборника или с помощью оператора, но с учетом рекомендаций, осуществлять контролируемый нагрев глубинной пробы в приемной камере пробоотборника в течении всего времени от точки отбора до лабораторного оборудования.During the selection process, a deep sample 20 passes through the inlet 19, the check valve 18, drawn by the spring 17, into the space limited by the calibrated cylinder 5 and the separation piston 14. The latter comes to its highest position (Fig. 2), rests on the support sleeve 11. When This electrical contacts "socket" 3 and 13 are included in the response electrical contacts "plug" 7 and 10. An electrical connection is established between the primary sensors of temperature 1, pressure 15 and the measuring circuit of the sampler. This is a signal to the end of the process of taking a deep sample 20. Next, the power electric part of the sampler through the electrical contacts “plug” 8 and 9 starts the process of regulating the temperature of the deep sample, turning on and off the power of the heating element 12, preventing the pressure drop from exceeding the permissible level (in our situations 5% - 10%), but also not allowing overheating of the deep sample. The rubber seals 2 and 4 on the separation piston 14 and the rubber seal 16 on the check valve 18 confidently ensure the integrity of the deep sample. In fig. Figure 3 shows the transverse temperature profile of the deep sample of the receiving chamber of the sampler, as well as the circulation lines of the sample as heat is transferred through the calibrated cylinder 5. It is not difficult to calculate the operating point from the temperature of the heating elements 12 to ensure the average temperature of the deep sample close to the temperature of the sampling point and, as a result the proximity of the values of the current pressure of the deep sample and the pressure at the sampling point. The calculated and experimentally selected temperature stabilization algorithms allow the apparatus to operate in the autonomous mode of the sampler or with the help of the operator, but taking into account the recommendations, to carry out controlled heating of the deep sample in the receiving chamber of the sampler throughout the entire time from the sampling point to laboratory equipment.

Claims

A sampler receiving chamber containing a calibrated cylinder, a support sleeve, a separation piston with primary sensors mounted on its surface, characterized in that a heating element and electrical contacts are installed on the support sleeve, and response electric contacts are installed on the separation piston from the support sleeve.