RU2803211C1

RU2803211C1 - Thermal jacket

Info

Publication number: RU2803211C1
Application number: RU2023109633A
Authority: RU
Inventors: Николай Сергеевич Остроухов; Роман Юрьевич Наренков
Filing date: 2023-04-14
Publication date: 2023-09-11

Abstract

FIELD: test equipment.

SUBSTANCE: invention relates to equipment for studying the properties of liquid and gaseous hydrocarbons and/or other formation fluids and can be used in laboratories for temperature control of a fluid sample to a predetermined temperature. The thermal jacket has a housing equipped with branch pipes for inlet and outlet of the coolant connected to a thermostat. The housing has a main cylindrical part covered by a heat-insulating casing, as well as upper and lower cylindrical end parts. Clamping nuts are screwed onto both cylindrical ends. Cylindrical end parts have an outer diameter less than the outer diameter of the main cylindrical part, and also have holes for installing the sampler inside the body. The diameter of the holes is smaller than the inner diameter of the cylindrical end part. A temperature sensor is located in the middle part of the housing.

EFFECT: increase in the reliability of the study of reservoir fluids is achieved.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к оборудованию для исследования свойств жидких и газообразных углеводородов и/или иных пластовых флюидов и может быть использовано в производственных лабораториях добывающих и транспортирующих жидкие углеводороды организаций, а также в научно-исследовательских лабораториях для термостатирования пробы флюида до заданной температуры.The invention relates to equipment for studying the properties of liquid and gaseous hydrocarbons and/or other formation fluids and can be used in production laboratories of organizations producing and transporting liquid hydrocarbons, as well as in research laboratories for thermostatting a fluid sample to a given temperature.

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является устройство для нагрева пробоотборников производства фирмы Leutert (официальный сайт компании https://www.leutert.com/oil-gas-division/en/products/pvt-instrumentation/heating-jackets-and-trolleys.php), представляющее собой нагревательную рубашку с электронным управлением, которая обеспечивает нагрев пробоотборников и баллонов для жидкостей и газов.The closest analogue of the claimed invention is a device for heating samplers manufactured by Leutert (official website of the company https://www.leutert.com/oil-gas-division/en/products/pvt-instrumentation/heating-jackets-and-trolleys.php ), which is an electronically controlled heating jacket that heats samplers and cylinders for liquids and gases.

Недостатком описанного выше устройства для нагрева пробоотборников является невозможность создания в нем температур менее 20°С, а также отсутствие возможности тонкой регулировки температуры.The disadvantage of the device described above for heating samplers is the impossibility of creating temperatures less than 20°C in it, as well as the inability to fine-tune the temperature.

Задачей заявленного изобретения является создание эффективного устройства для термостатирования пробоотборников.The objective of the claimed invention is to create an effective device for temperature control of samplers.

Техническим результатом заявленного изобретения является повышение достоверности исследования пластовых флюидов, в том числе, за счет создания устройства для термостатирования пробоотборников в виде терморубашки, которое позволяет:The technical result of the claimed invention is to increase the reliability of the study of formation fluids, including through the creation of a device for temperature control of samplers in the form of a thermal jacket, which allows:

- термостатировать пробоотборник с исследуемым флюидом до заданной температуры;- thermostat the sampler with the test fluid to a given temperature;

- повысить точность термостатирования за счет использования термостата и жидкости в качестве теплоносителя;- increase the accuracy of temperature control through the use of a thermostat and liquid as a coolant;

- снизить временные затраты на термостатирование;- reduce the time spent on temperature control;

- снизить затраты времени на монтаж пробоотборника.- reduce time spent on installation of the sampler.

Технический результат обеспечивается тем, что терморубашка для пробоотборника имеет корпус снабженный патрубками подвода и отвода теплоносителя, выполненными с возможностью их соединения с жидкостным термостатом, при этом корпус имеет охваченную теплоизоляционным кожухом основную цилиндрическую часть, которая вверху переходит в верхнюю цилиндрическую торцевую часть, а внизу - в нижнюю цилиндрическую торцевую часть, обе упомянутые цилиндрические торцевые части снабжены наружной резьбой, при этом на наружную резьбу верхней цилиндрической торцевой части навинчена верхняя поджимная гайка, а на наружную резьбу нижней цилиндрической торцевой части навинчена нижняя поджимная гайка, кроме того верхняя и нижняя цилиндрические торцевые части имеют наружный диаметр меньше, чем наружный диаметр основной цилиндрической части, а также упомянутые торцевые части имеют сквозные осевые отверстия, предназначенные для установки пробоотборника внутрь корпуса, при этом диаметр упомянутых осевых отверстий меньше, чем внутренний диаметр основной цилиндрической части, кроме того, в средней части основной цилиндрической части корпуса установлена труба, в которой размещен датчик температуры, при этом труба сообщена с внутренней полостью корпуса.The technical result is ensured by the fact that the thermal jacket for the sampler has a body equipped with inlet and outlet pipes for the coolant, made with the possibility of connecting them to a liquid thermostat, while the body has a main cylindrical part covered by a heat-insulating casing, which at the top goes into the upper cylindrical end part, and at the bottom - into the lower cylindrical end part, both mentioned cylindrical end parts are equipped with an external thread, while an upper clamp nut is screwed onto the external thread of the upper cylindrical end part, and a lower clamp nut is screwed onto the external thread of the lower cylindrical end part, in addition, the upper and lower cylindrical end parts have an outer diameter smaller than the outer diameter of the main cylindrical part, and also the mentioned end parts have through axial holes intended for installing the sampler inside the body, while the diameter of the said axial holes is smaller than the inner diameter of the main cylindrical part, in addition, in the middle part In the main cylindrical part of the housing there is a pipe in which the temperature sensor is located, and the pipe communicates with the internal cavity of the housing.

Повышение точности измерения температуры обеспечивается за счет возможности термостатирования пробоотборника с исследуемым флюидом до заданной температуры и снабжения терморубашки датчиком температуры, расположенным в непосредственной близости от стенки пробоотборника. Термостатировать пробоотборник с исследуемым флюидом до заданной температуры позволяет снабжение терморубашки патрубками отвода и подвода теплоносителя, выполненными с возможностью соединения с жидкостным термостатом.Increased accuracy of temperature measurement is ensured by the possibility of thermostatting the sampler with the test fluid to a given temperature and equipping the thermal jacket with a temperature sensor located in close proximity to the wall of the sampler. The temperature control of the sampler with the test fluid to a given temperature allows the thermojacket to be equipped with coolant outlet and supply pipes, designed to be connected to a liquid thermostat.

Теплоизоляционный кожух обеспечивает сглаживание температурных колебаний внешней среды и предотвращает теплопотери.The thermal insulation casing smooths out temperature fluctuations in the external environment and prevents heat loss.

Снизить временные затраты на термостатирование и затраты времени на монтаж пробоотборника позволяет конструкция терморубашки, которая обеспечивает возможность быстрой установки/снятия пробоотборника через отверстия в верхней и нижней цилиндрических торцевых частях, а также обеспечивает быструю и надежную фиксацию пробоотборника в терморубашке, посредством поджимных гаек.The time spent on temperature control and the time spent on installing the sampler can be reduced by the design of the thermal jacket, which allows for quick installation/removal of the sampler through holes in the upper and lower cylindrical end parts, and also ensures quick and reliable fixation of the sampler in the thermal jacket using clamping nuts.

Возможность создания водяной термостатитующей полости в терморубашке между внутренней стенкой основной цилиндрической части корпуса и наружной стенкой пробоотборника обеспечивается тем, что верхняя и нижняя цилиндрические торцевые части имеют наружный диаметр меньше чем наружный диаметр основной цилиндрической части корпуса, а также диаметр осевых отверстий в торцевых цилиндрических частях меньше чем внутренний диаметр основной цилиндрической части корпуса.The possibility of creating a water thermostatic cavity in the thermal jacket between the inner wall of the main cylindrical part of the body and the outer wall of the sampler is ensured by the fact that the upper and lower cylindrical end parts have an outer diameter less than the outer diameter of the main cylindrical part of the body, as well as the diameter of the axial holes in the end cylindrical parts is smaller than the inner diameter of the main cylindrical part of the body.

Таким образом, заявленное изобретение имеет конструкцию, обеспечивающую возможность быстрой и простой фиксации проботборника определенного диаметра в терморубашке при помощи поджимных гаек, за счет чего обеспечивается быстрота установки/извлечения пробоотборника.Thus, the claimed invention has a design that makes it possible to quickly and easily fix a sampler of a certain diameter in a thermal jacket using clamping nuts, thereby ensuring quick installation/removal of the sampler.

Заявленное изобретение поясняется чертежами.The claimed invention is illustrated by drawings.

На фиг. 1 показан общий вид терморубашки.In fig. Figure 1 shows a general view of the thermal jacket.

На фиг. 2 показан вид терморубашки с верхнего торца.In fig. Figure 2 shows a view of the thermal jacket from the top end.

На фиг. 1 и фиг. 2 позициями обозначены следующие элементы терморубашки: корпус 1, отверстие 2, верхняя металлическая коническая шайба 3, верхнее уплотнительное кольцо 4, верхняя глухая поджимная гайка 5, патрубок 6 подвода теплоносителя, внутренняя полость 7 корпуса, патрубок 8 отвода теплоносителя, теплоизоляционный кожух 9, цилиндрическая труба 10, металлическая коническая шайба 11, уплотнительное кольцо 12, глухая поджимная гайка 13, нижняя металлическая коническая шайба 14, нижнее уплотнительное кольцо 15, нижняя глухая поджимная гайка 16, основная цилиндрическая часть 17 корпуса 1, верхняя цилиндрическая торцевая часть 18 корпуса 1 и нижняя цилиндрическая торцевая часть 19 корпуса 1.In fig. 1 and fig. 2 positions indicate the following elements of the thermal jacket: body 1, hole 2, upper metal conical washer 3, upper o-ring 4, upper blind clamp nut 5, coolant supply pipe 6, internal cavity 7 of the body, coolant outlet pipe 8, heat-insulating casing 9, cylindrical pipe 10, metal conical washer 11, o-ring 12, blind clamp nut 13, lower metal conical washer 14, lower o-ring 15, lower blind clamp nut 16, main cylindrical part 17 of body 1, upper cylindrical end part 18 of body 1 and lower cylindrical end part 19 of housing 1.

Корпус 1 снабжен патрубком 6 подвода теплоносителя и патрубком 8 отвода теплоносителя, которые выполнены с возможностью соединения с жидкостным термостатом (на чертеже не показан).Housing 1 is equipped with a coolant supply pipe 6 and a coolant outlet pipe 8, which are designed to be connected to a liquid thermostat (not shown in the drawing).

Корпус 1 имеет основную цилиндрическую часть 17, охваченную теплоизоляционным кожухом 9. Основная цилиндрическая часть вверху переходит в верхнюю цилиндрическую торцевую часть 18, а внизу - в нижнюю цилиндрическую торцевую часть 19. Цилиндрические торцевые части 18 и 19 имеют наружный диаметр меньше чем наружный диаметр основной цилиндрической части 17. Наружная поверхность верхней цилиндрической торцевой части 18 и нижней цилиндрической торцевой части 19 снабжена резьбой. На наружную резьбу верхней цилиндрической торцевой части 18 навинчена верхняя поджимная гайка 5, а на наружную резьбу нижней цилиндрической торцевой части 19 навинчена нижняя поджимная гайка 16.Housing 1 has a main cylindrical part 17, covered by a heat-insulating casing 9. The main cylindrical part at the top passes into the upper cylindrical end part 18, and at the bottom into the lower cylindrical end part 19. The cylindrical end parts 18 and 19 have an outer diameter less than the outer diameter of the main cylindrical parts 17. The outer surface of the upper cylindrical end part 18 and the lower cylindrical end part 19 is threaded. An upper clamp nut 5 is screwed onto the external thread of the upper cylindrical end part 18, and a lower clamp nut 16 is screwed onto the external thread of the lower cylindrical end part 19.

Верхняя цилиндрическая торцевая часть 18 имеет сквозное осевое отверстие 2, предназначенное для установки пробоотборника внутрь корпуса 1 или для извлечения пробоотборника из корпуса 1. Нижняя цилиндрическая торцевая часть 19 также имеет сквозное осевое отверстие (на чертеже не показано), предназначенное для установки пробоотборника внутрь корпуса 1 или для извлечения пробоотборника из корпуса 1. Диаметр упомянутых осевых отверстий в верхней 18 и нижней 19 цилиндрических торцевых частях меньше чем внутренний диаметр основной цилиндрической части 17.The upper cylindrical end part 18 has a through axial hole 2, intended for installing the sampler inside the housing 1 or for removing the sampler from the housing 1. The lower cylindrical end part 19 also has a through axial hole (not shown in the drawing), intended for installing the sampler inside the housing 1 or to remove the sampler from the housing 1. The diameter of the mentioned axial holes in the upper 18 and lower 19 cylindrical end parts is less than the internal diameter of the main cylindrical part 17.

На верхней внутренней поверхности верхней торцевой цилиндрической части 18 имеется коническое углубление, предназначенное для установки в него верхней конической шайбы 3.On the upper inner surface of the upper end cylindrical part 18 there is a conical recess intended for installing the upper conical washer 3 into it.

На нижней внутренней поверхности нижней торцевой цилиндрической части 19 также имеется коническое углубление, предназначенное для установки в него нижней конической шайбы 14.On the lower inner surface of the lower end cylindrical part 19 there is also a conical recess intended for installing the lower conical washer 14 into it.

На наружную резьбу верхней цилиндрической торцевой части 18 навинчена верхняя поджимная гайка 5, на наружную резьбу нижней цилиндрической торцевой части 19 навинчена нижняя поджимная гайка 16.An upper clamp nut 5 is screwed onto the external thread of the upper cylindrical end part 18, and a lower clamp nut 16 is screwed onto the external thread of the lower cylindrical end part 19.

В средней части основной цилиндрической части 17 размещена цилиндрическая труба 10, которая установлена перпендикулярно оси корпуса 1. Труба 10 имеет наружный конец, который расположен снаружи корпуса 1 и снабжен наружной резьбой, на которую навинчена поджимная гайка 13. Также труба 10 имеет внутренний конец, который проходит сквозь цилиндрический теплоизоляционный кожух 9 и корпус 1 и сообщен с внутренней полостью 7 корпуса 1. В трубе 10 размещен датчик температуры (на чертеже не показан). При этом датчик температуры подключен к жидкостному термостату и выполнен с возможностью его расположения в непосредственной близости от стенки пробоотборника для измерения температуры стенки пробоотборника.In the middle part of the main cylindrical part 17 there is a cylindrical pipe 10, which is installed perpendicular to the axis of the housing 1. The pipe 10 has an outer end, which is located outside the housing 1 and is equipped with an external thread onto which a clamp nut 13 is screwed. Also, the pipe 10 has an internal end, which passes through the cylindrical heat-insulating casing 9 and the housing 1 and communicates with the internal cavity 7 of the housing 1. A temperature sensor is placed in the pipe 10 (not shown in the drawing). In this case, the temperature sensor is connected to the liquid thermostat and is configured to be located in close proximity to the wall of the sampler to measure the temperature of the wall of the sampler.

Терморубашка для пробоотборника работает следующим образом.The thermal jacket for the sampler works as follows.

При необходимости термостатирования пробоотборника во внутреннюю полость 7 корпуса 1 через отверстие 2 помещают пробоотборник с флюидом (на чертежах не показан).If it is necessary to thermostat the sampler, a sampler with fluid is placed into the internal cavity 7 of the housing 1 through hole 2 (not shown in the drawings).

После чего в коническое углубление, выполненное на верхней внутренней поверхности верхней цилиндрической торцевой части 18 устанавливают верхнее уплотнительное кольцо 4, на которое устанавливают верхнюю коническую шайбу 3, предназначенную для фиксации внутри корпуса 1 пробоотборника путем обжима его верхним у плотните л ьным кольцом 4.After that, an upper sealing ring 4 is installed into a conical recess made on the upper inner surface of the upper cylindrical end part 18, onto which an upper conical washer 3 is installed, intended for fixing inside the sampler body 1 by crimping it with the upper sealing ring 4.

В коническое углубление, выполненное на нижней внутренней поверхности нижней цилиндрической торцевой части 19 устанавливают нижнее уплотнительное кольцо 15, затем нижнюю коническую шайбу 14, предназначенную для фиксации внутри корпуса пробоотборника путем обжима его нижним уплотнительным кольцом 15.In a conical recess made on the lower inner surface of the lower cylindrical end part 19, a lower sealing ring 15 is installed, then a lower conical washer 14 is intended for fixation inside the sampler body by crimping it with the lower sealing ring 15.

Затем пробоотборник фиксируют в термостатирующей цилиндрической жидкостной рубашке 1 посредством верхней 5 и нижней 16 поджимных гаек, которые навинчиваются на наружную резьбу верхней 18 и нижней 19 цилиндрических торцевых частей.Then the sampler is fixed in a thermostatic cylindrical liquid jacket 1 by means of the upper 5 and lower 16 clamping nuts, which are screwed onto the external thread of the upper 18 and lower 19 cylindrical end parts.

В трубу 10 вставляют датчик температуры, который закрепляют уплотнительным кольцом 12, металлической конической шайбой 11 и фиксируют посредством поджимной гайки 13, которую навинчивают на наружную резьбу цилиндрической трубы 10. При этом фиксацию осуществляют таким образом, чтобы обеспечивался контакт датчика температуры со стенкой пробоотборника.A temperature sensor is inserted into the pipe 10, which is secured with an o-ring 12, a metal conical washer 11 and fixed by means of a clamp nut 13, which is screwed onto the external thread of the cylindrical pipe 10. In this case, the fixation is carried out in such a way as to ensure contact of the temperature sensor with the wall of the sampler.

После чего осуществляют процесс термостатирование пробы, посредством подачи теплоносителя через патрубок 6 во внутренюю полость 7 корпуса 1 и стенкой пробоотборника (на чертежах не показан). Теплоноситель прокачивается через терморубашку термостатом (на чертежах не показан) и выходит через патрубок 8. Контроль температуры пробы и поддержание заданных температурных условий, производят посредством термостата и связанного с ним датчика температуры, установленного в трубе 10. Повышение точности измерения температуры обеспечивается за счет расположения датчика температуры в непосредственной близости от стенки пробоотборника. Термостатирование пробы осуществляют до температуры, необходимой для обеспечения сохранности пробы пластового флюида до проведения лабораторных исследований.After that, the process of temperature control of the sample is carried out by supplying coolant through pipe 6 into the internal cavity 7 of housing 1 and the wall of the sampler (not shown in the drawings). The coolant is pumped through the thermal jacket by a thermostat (not shown in the drawings) and exits through pipe 8. The sample temperature is controlled and the specified temperature conditions are maintained by means of a thermostat and an associated temperature sensor installed in pipe 10. Increased accuracy of temperature measurement is ensured by the location of the sensor temperature in the immediate vicinity of the sampler wall. The temperature control of the sample is carried out to the temperature necessary to ensure the safety of the formation fluid sample before laboratory testing.

Для сглаживания температурных колебаний внешней среды и предотвращения теплопотерь служит теплоизоляционный кожух 9, заполненный теплоизоляционным материалом.To smooth out temperature fluctuations in the external environment and prevent heat loss, a heat-insulating casing 9 filled with heat-insulating material is used.

Заявленное изобретение может быть использовано, например, как устройство для термостатирования глубинных пробоотборников, предназначенных для отбора представительной пробы пластового флюида в процессе испытания и опробования скважин с целью отбора пробы при термобарических условиях залегания пласта и обеспечения сохранности пробы до ее перевода из приемной камеры пробоотборника в транспортировочный пробоотборник или камеру PVT-установки фазовых равновесий.The claimed invention can be used, for example, as a device for thermostatting deep samplers designed to take a representative sample of formation fluid during testing and sampling of wells in order to take a sample under thermobaric conditions of the formation and ensure the safety of the sample before it is transferred from the receiving chamber of the sampler to the transport chamber sampler or PVT chamber for phase equilibrium installations.

Терморубашка для пробоотборника может легко найти практическое применение в нефтегазовой промышленности при лабораторных исследованиях различных пластовых флюидов.The thermal jacket for the sampler can easily find practical application in the oil and gas industry for laboratory testing of various formation fluids.

Claims

Thermal jacket for a sampler, having a body, characterized in that the body is equipped with coolant inlet and outlet pipes, made with the possibility of connecting them with a liquid thermostat, while the body has a main cylindrical part covered by a heat-insulating casing, which at the top goes into the upper cylindrical end part, and at the bottom - into the lower cylindrical end part, both mentioned cylindrical end parts are equipped with an external thread, while an upper clamp nut is screwed onto the external thread of the upper cylindrical end part, and a lower clamp nut is screwed onto the external thread of the lower cylindrical end part, in addition, the upper and lower cylindrical the end parts have an outer diameter smaller than the outer diameter of the main cylindrical part, and also the said end parts have through axial holes intended for installing the sampler inside the body, while the diameter of the said axial holes is less than the inner diameter of the main cylindrical part, in addition, in in the middle part of the main cylindrical part of the body there is a pipe in which the temperature sensor is located, and the pipe is in communication with the internal cavity of the body.