Приемная камера пробоотборника с контролируемым нагревом глубинной пробы

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.
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.
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.
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.
Электрические контакты «вилка» 8 и 9 подключены к силовой электрической части пробоотборника, а электрические контакты «вилка» 7 и 10 подключены к измерительной части пробоотборника.
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.
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.