клапанное устройство пробоотборника

Формула изобретения

Клапанное устройство пробоотборника, состоящее из седла и клапана из ферромагнитного материала, отличающееся тем, что седло снабжено системой постоянных магнитов, а клапан имеет вставки из ферромагнитного материала с точкой Кюри, равной температуре нефти в месте отбора пробы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано, например, в пробоотборниках для отбора проб нефти из скважины.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является клапанное устройство пробоотборника системы ВНИИ-1 [Исследование пластовых нефтей / А.И.Хазнаферов. - М.: Недра, 1987. - С.54-55], содержащее седло, клапан из ферромагнитного материала и узел управления работой клапана. Управление работой клапана осуществляется с помощью силового гидравлического реле, приводимого в действие давлением нефти в скважине и предназначенного для открытия доступа нефти в пробоотборник и закрытия его после заполнения.

Недостатком прототипа является его недостаточная эффективность, связанная с зависимостью места срабатывания (открытия и закрытия клапанного устройства) от многих неуправляемых факторов (разности температур на устье и забое скважины, скорости спуска прибора, непредвиденных остановок пробоотборника), неудовлетворительной герметичностью клапанного устройства из-за того, что сила давления нефти, прижимающая клапан к седлу, недостаточно велика.

Решаемая задача и ожидаемый технический результат заключаются в повышении эффективности устройства за счет срабатывания клапанного устройства в заданном месте отбора пробы нефти и создания дополнительной прижимной силы, позволяющей повысить герметичность за счет более плотного прилегания клапана к седлу.

Поставленная задача решается тем, что клапанное устройство пробоотборника, состоящее из седла и клапана из ферромагнитного материала, отличается тем, что седло снабжено системой постоянных магнитов, а клапан имеет вставки из ферромагнитного материала с точкой Кюри, равной температуре нефти в месте отбора пробы.

Точкой Кюри называют температуру, выше которой исчезает самопроизвольная намагниченность ферромагнетика, и он переходит в парамагнитное состояние [Новый политехнический словарь / под ред. А.Ю.Ишлинского. - М.: Большая Российская энциклопедия, 2000. - С.256]. Например, точка Кюри железа электролитического составляет 768°С.[Справочник по элементарной физике / Н.И.Кошкин, М.Г.Ширкевич. - М.: Наука. - 1988. - С.166 (Таблица 110 Температура Кюри металлов)], а точка Кюри некоторых сплавов системы Fe-Nd-Ru находится в пределах от 36°С до 202°С [Ю.И.Русняк и др. Исследование магнитных свойств сплавов системы Fe-Nd-Ru. - Вестник Моск. Ун-та. Сер.2. Химия. 2005. Т.46. №6. С.420].

На чертеже представлено заявляемое устройство, где

1 - Седло

2 - Клапан из ферромагнитного материала

3 - Вставки из ферромагнитного материала с точкой Кюри, равной температуре нефти в месте отбора пробы

4 - Система постоянных магнитов.

Устройство содержит седло 1, снабженное системой постоянных магнитов 4, и клапан 2 из ферромагнитного материала с вставками 3 из ферромагнитного материала с точкой Кюри, равной температуре нефти в месте отбора пробы. К устройству рекомендуется прилагать набор сменных клапанов 2, имеющих вставки 3 из ферромагнитных материалов с, различными точками Кюри.

На чертеже для примера показано заявляемое устройство с вариантом конического клапана 2 из ферромагнитного материала. Клапан 2 имеет вставки 3 из ферромагнитного материала с точкой Кюри, равной температуре нефти в месте отбора пробы.

Система постоянных магнитов 4, оснащающая седло 1, расположена предпочтительно на максимальной глубине седла для максимально глубокой посадки в него клапана и обеспечения герметичности; например, непосредственно с наружной стороны клапанного устройства. Возникающее при этом магнитное поле вызывает силу, прижимающую клапан 2 из ферромагнитного материала к седлу 1.

Предлагаемое клапанное устройство работает следующим образом.

Перед взятием пробы в клапанное устройство устанавливается клапан 2, имеющий вставки 3 из ферромагнитного материала с точкой Кюри, равной температуре нефти в предполагаемом месте отбора пробы. В первоначальном состоянии клапан 2 притянут к системе магнитов 4 и прижат к седлу 1. Прижимная сила достаточна для удержания клапанного устройства в закрытом состоянии. Известно, что температура нефтяных пластов зависит от глубины их залегания. При достижении заданной глубины, которой соответствует определенная температура нефти, клапан 2 в результате теплообмена с нефтью нагревается до этой температуры, равной точке Кюри ферромагнитного материала, из которого изготовлены вставки 3. Вставки 3 теряют магнитные свойства, прижимная сила уменьшается и под действием давления нефти клапанное устройство открывается. В результате чего проба нефти поступает внутрь пробоотборника. По мере поступления нефти внутрь пробоотборника наружное и внутреннее давления выравниваются. Клапан 2 прижимается к седлу 1 с силой, достаточной для предотвращения утечки нефти из пробоотборника в начальной стадии его подъема. При поднятии пробоотборника клапан 2 охлаждается ниже точки Кюри, магнитные свойства вставок 3 восстанавливаются и клапан 2 прижимается к седлу 1, надежно герметизируя пробу нефти.