RU2723424C1

RU2723424C1 - Device for downhole sample control

Info

Publication number: RU2723424C1
Application number: RU2019129069A
Authority: RU
Inventors: Андрей Александрович Павлов
Original assignee: Андрей Александрович Павлов
Priority date: 2019-09-13
Filing date: 2019-09-13
Publication date: 2020-06-11

Abstract

FIELD: monitoring and measuring equipment.SUBSTANCE: invention relates to means of controlling a downhole sample in the oil and gas industry during extraction and delivery thereof to a laboratory. Device consists of medium-separation piston, primary sensors, meter and device of contactless data exchange, which includes inductance coil and transceiver. In addition, an inductance meter and a switch connected between the transceiver and the inductance coil are installed, and the inductance coil is switched between the inductance meter and the transceiver.EFFECT: technical result is binding of thermobaric parameters of the downhole sample by the end of sampling and assurance of integrity of the downhole sample in order to exclude the fact of substitution.1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к средствам контроля глубинной пробы в нефтегазовой промышленности в процессе извлечения и доставки ее в лабораторию. Техническим результатом является привязка термобарических параметров глубинной пробы к моменту окончания отбора и обеспечение целостности глубинной пробы, чтобы исключить факт подмены. Такой результат удалось получить благодаря применению устройства бесконтактного обмена данными в средоразделительном поршне пробоприемной камеры, дополнив его функцией измерителя индуктивности.The invention relates to means for controlling a deep sample in the oil and gas industry in the process of extracting and delivering it to a laboratory. The technical result is the binding of the thermobaric parameters of the deep sample to the moment of completion of the sampling and ensuring the integrity of the deep sample to eliminate the fact of substitution. This result was obtained due to the use of a non-contact data exchange device in the medium separation piston of the sampling chamber, supplementing it with the function of an inductance meter.

Задачей изобретения является привязка измеряемых параметров глубинной пробы с положением средоразделительного поршня внутри пробоприемной камеры, причем поршень находится под давлением окружающей среды со всех сторон. Известен патент РФ №2348806, осуществляющий контроль глубинной пробы с применением первичных датчиков, вентилей и каналов, установленных на пробоприемную камеру. Несмотря на информативный подход, изделие сложно в эксплуатации.The objective of the invention is the binding of the measured parameters of the deep sample with the position of the medium separation piston inside the sampling chamber, and the piston is under environmental pressure from all sides. Known RF patent No. 2348806, which controls the deep sample using primary sensors, valves and channels installed on the sample chamber. Despite the informative approach, the product is difficult to operate.

Известен патент РФ №2490451, содержащий первичные преобразователи на поверхности средоразделительного поршня, использующиеся для контроля глубинной пробы. Его недостатком является отсутствие контроля положения средоразделительного поршня.Known RF patent No. 2490451, containing primary converters on the surface of the medium separation piston, used to control the deep sample. Its disadvantage is the lack of control of the position of the medium separation piston.

Известен патент РФ №191037, содержащий первичные преобразователи на поверхности средоразделительного поршня, использующиеся для контроля глубинной пробы. Формально в патенте есть контроль положения средоразделительного поршня в момент зацепления соответствующих контактов на нем и опорной втулке, но условия эксплуатации могут быть и такие, что балластная камера отсутствует и средоразделительный поршень с обеих сторон окружает скважинная жидкость, известная своими коррозионными свойствами. В таких условиях требуется бесконтактный метод. Наиболее близким патентом является патент РФ 2338064, в котором применяются устройства бесконтактной связи в нефтегазовых скважинах для обмена данных и подзарядки аккумуляторных батарей автономных устройств, находящих на глубине и под высоким давлением. В данном патенте не ставится задача определения положения автономных устройств, поскольку это известно при постановки их в скважину. А положения съемника информации определяется по показаниям датчика на лебедке наземного подъемника.Known RF patent No. 191037, containing primary converters on the surface of the medium separation piston, used to control the deep sample. Formally, in the patent there is a control of the position of the medium separation piston at the moment of engagement of the corresponding contacts on it and the support sleeve, but operating conditions can be such that the ballast chamber is absent and the medium separation piston surrounds the well fluid known on both sides, known for its corrosion properties. In such conditions, a contactless method is required. The closest patent is RF patent 2338064, which uses contactless communication devices in oil and gas wells to exchange data and recharge rechargeable batteries of autonomous devices located at depth and under high pressure. This patent does not set the task of determining the position of autonomous devices, since this is known when placing them in the well. And the position of the information puller is determined by the readings of the sensor on the winch of the ground lift.

Задача решается использованием элемента устройства бесконтактного обмена данными, в случае указанного ближайшего прототипа это катушка индуктивности, как средства измерения.The problem is solved by using an element of a non-contact data exchange device, in the case of the specified closest prototype it is an inductor as a means of measurement.

Предлагаемая конструкция изображена на рисунках 1-4, где 1 - корпус обратного клапана, 2 - датчик температуры, 3 - средоразделительный поршень, 4 - калиброванный цилиндр, 5 - опорная поверхность, 6 - корпус балластной камеры, 7 - опорная втулка, 8 - трубка, 9 - катушка индуктивности, 10 - резиновое уплотнение, 11 - отсек электроники, 12 - датчик давления, 13 - корпус съемника информации, 14 - держатель, 15 - катушка индуктивности, 16 - коммутатор, 17 - приемопередатчик, 18 - генератор, 19 - микроконтроллер, 20 - устройство хранения.The proposed design is shown in Figures 1-4, where 1 is the check valve body, 2 is the temperature sensor, 3 is the medium separation piston, 4 is the calibrated cylinder, 5 is the supporting surface, 6 is the ballast chamber body, 7 is the supporting sleeve, 8 is the tube , 9 - inductance coil, 10 - rubber seal, 11 - electronics compartment, 12 - pressure sensor, 13 - information stripper case, 14 - holder, 15 - inductance coil, 16 - switch, 17 - transceiver, 18 - generator, 19 - microcontroller, 20 - storage device.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Средоразделительный поршень 3 выполнен из немагнитного материала, что позволяет использовать катушку индуктивности 9 средоразделительного поршня 3 не только как средство связи, но и как измерительный инструмент. Известно, что при внесении внутрь катушки индуктивности предмета из магнитного материала ее величина изменяется. Таким предметом в предлагаемой конструкции является трубка 8, установленная на корпусе балластной камеры 6 и выступающая за опорную поверхность 5 опорной втулки 7. На рис. 1 показано исходное состояние пробоприемной камеры глубинного пробоотборника. При этом величина катушки индуктивности индуктивности 9 средоразделительного поршня 3 принимает значение А. Замер величины индуктивности производится с помощью устройств изображенных на рис. 4, находящихся в отсеке электроники 11 средоразделительного поршня 3. Микроконтроллер 19 с помощью коммутатора 16 периодически подключает катушку индуктивности то к приемопередатчику 17, являющимся средством обмена информацией из устройства хранения 20 с вычислительными средствами на поверхности земли, то к генератору 18, являющимся преобразователем величины индуктивности в гармонический сигнал (измерителем индуктивности) и затем в микроконтроллере 19 в числовой код. Глубинная проба проходит в пробоприемную камеру через корпус обратного клапана 1, ограничивается калиброванным цилиндром 4 и средоразделительным поршнем 3. Резиновое уплотнение 10 обеспечивает герметичность глубинной пробы. На поверхности средоразделительного поршня 3, обращенную в сторону корпуса обратного клапана 1, установлены датчик температуры 2 и датчик давления 12, позволяющие делать замеры, формующие в дальнейшем индивидуальные характеристики отобранной пробы. После отбора глубинной пробы рис. 2 средоразделительный поршень 3 опирается на опорную поверхность 5 опорной втулки 7. При этом часть трубки 8 оказывается внутри катушки индуктивности 9 и ее величина принимает значение, отличное от значения А. Этот факт фиксируется в устройстве хранения 20 как окончание отбора. Факт окончания отбора фиксируется и в глубинном пробоотборнике, но факт фиксации в пробоприемной камере ценен тем, что можно точно отследить изменения термобарических параметров глубинной пробы при подъеме на поверхность земли, что полезно для последующего PVT - анализа. Кроме того, это полезно для сохранения целостности глубинной пробы, то есть исключения факта ее подмены. В противном случае средоразделительный поршень 3 отойдет от опорной поверхности 5, часть трубки 8 выйдет из внутренней части катушки индуктивности 9 и ее величина опять примет значение А. На рис. 3 изображен момент съема информации из устройства хранения 20 с помощью катушки индуктивности 15, установленной в держателе 14 из немагнитного материала, закрепленном на корпусе съемника информации 13.The medium separation piston 3 is made of non-magnetic material, which makes it possible to use the inductor 9 of the medium separation piston 3 not only as a means of communication, but also as a measuring tool. It is known that when an object is introduced into the inductance coil from a magnetic material, its value changes. Such an object in the proposed design is a tube 8 mounted on the body of the ballast chamber 6 and protruding beyond the supporting surface 5 of the supporting sleeve 7. In Fig. 1 shows the initial state of the sampling chamber of the downhole sampler. The magnitude of the inductor 9 of the medium separation piston 3 takes the value A. Measurement of the inductance is carried out using the devices shown in Fig. 4 located in the electronics compartment 11 of the medium separation piston 3. The microcontroller 19 using the switch 16 periodically connects the inductor to the transceiver 17, which is a means of exchanging information from the storage device 20 with computing means on the ground, then to the generator 18, which is a converter of the inductance into a harmonic signal (inductance meter) and then in the microcontroller 19 into a numerical code. The deep sample passes into the sample chamber through the check valve body 1, is limited by a calibrated cylinder 4 and a medium separation piston 3. The rubber seal 10 ensures the tightness of the deep sample. A temperature sensor 2 and a pressure sensor 12 are installed on the surface of the medium separation piston 3, facing the body of the non-return valve 1, allowing measurements to be made that will further form the individual characteristics of the selected sample. After taking a deep sample, fig. 2, the medium separation piston 3 rests on the supporting surface 5 of the supporting sleeve 7. In this case, part of the tube 8 is inside the inductor 9 and its value takes a value different from A. This fact is recorded in the storage device 20 as the end of the selection. The fact of the end of sampling is also recorded in the depth sampler, but the fact of fixation in the sampling chamber is valuable in that it is possible to accurately track changes in the thermobaric parameters of the depth sample when it rises to the surface of the earth, which is useful for subsequent PVT analysis. In addition, it is useful for maintaining the integrity of the deep sample, that is, eliminating the fact of its substitution. Otherwise, the medium-separation piston 3 will move away from the supporting surface 5, part of the tube 8 will come out of the inside of the inductor 9 and its value will again take the value A. In Fig. 3 shows the moment of information retrieval from the storage device 20 using an inductor 15 mounted in a holder 14 of non-magnetic material, mounted on the housing of the information extractor 13.

Claims

A depth sample control device consisting of a medium separation piston, primary sensors, a meter and a non-contact data exchange device including an inductance coil and a transceiver, characterized in that an inductance meter and a switch are connected, connected between the transceiver and the inductance coil, switching the inductor between the inductance meter and transceiver.