CN102052075A - 一种取样装置及进行油田现场取样的系统,方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于油气油井开发领域中一种井口取样装置,尤其涉及一种针对高含H2S/CO2气田环境特点设计的井口取样器及其取样系统。一种取样装置,所述装置包括取样阀、取样瓶和减压阀,所述取样瓶两端螺纹连接有所述取样阀,且所述取样阀的外连接为外螺纹卡套式连接;所述减压阀用于对取样瓶中高压气体进行减压并进样;所述减压阀包括外输进样端口,所述外输进样端口与外检测器连接;所述外输进样端口为卡套式连接端口,消除管路死角。本发明现场取样分析,实验分析结果具有很好的一致性,装置安全可靠,耐H2S/CO2气体腐蚀能力强。本发明的气井取样器取样过程更安全,实验过程更精确、快捷、适用压力范围更广、也更安全。

Description

一种取样装置及进行油田现场取样的系统,方法和应用
技术领域
本发明属于油气油井开发领域中一种井口取样装置,尤其涉及一种针对高含H2S/CO2气田环境特点设计的井口取样器及其取样系统。
背景技术
在油气油田中高含H2S/CO2气体剧毒、腐蚀性极强,给生产和人民生命安带来了极大威胁。在现场正确测定气井内H2S和CO2浓度对生产过程中腐蚀防护具有重要意义,同时对于管材的合理选择也格外重要。
在现有技术中取样器用于高含H2S/CO2气体取样存在以下问题:
1)部件材质易被高含H2S/CO2气体腐蚀;
2)以往气体取样流程通径小,连接过长,管路中极易的形成死体积,影响测量精确;
3)以往检测须经长途运输,样品存放时间长、中间处理环节多,影响气样检测精确。
4)以往减压阀没有安全回路,故障时硫化氢散发到空气中,威胁到人的生命安全。
发明内容
本发明为了解决上述存在的技术问题,研发了一种取样装置及进行油田现场取样的系统。本发明改进材质,全部采用抗硫的不锈钢材料:316不锈钢加工制成,以防护高含H2S/CO2气体的腐蚀;并增加阀门的通径,外连接采用卡套式连接,减少了管路的死体积,使得使用更精确和安全;还设计了不锈钢减压阀,提高了钢瓶耐高压范围;同时允许现场取样检测,减少了气样的存放时间和中间处理环节,提高了气样检测精确。并在减压阀上设计了新型安全阀使得气井取样器取样过程更安全,实验过程更精确、快捷、适用压力范围更广、也更安全。尤其对研究高含硫化氢气体组分变化实验结果更精确。
本发明为了实现上述目的,所采用的技术方案如下,
一种取样装置,所述装置包括取样阀、取样瓶和减压阀,
所述取样瓶两端螺纹连接有所述取样阀,且所述取样阀的外连接为外螺纹卡套式连接;所述减压阀用于对取样瓶中高压气体进行减压并进样;所述减压阀包括外输进样端口,所述外输进样端口与外检测器连接;所述外输进样端口为卡套式连接端口,消除管路死角。
为了降低取样瓶内压力过大的问题,所述减压阀包括有安全阀结构,所述安全阀结构包括安全阀,气体回路和酸性气体中和池;当调节压力超过允许值4MPa或所述减压阀出故障时,所述安全阀开启,并将气体通过安全的气体回路排入到所述酸性气体中和池内。
具体的应用中,所述减压阀还包括有旋转手柄,压缩弹簧、垫块、膜片、顶杆和活门;所述压缩弹簧一端与旋转手柄连接,另一端抵住所述垫块,所述垫块通过所述膜片,顶杆与活门连接;通过摇动旋转手柄,压迫弹簧并将力传导给所述顶杆,带开活门;所述活门的另一侧还安装有回位弹簧;
在所述减压阀上还设置有读取压力数据的高压表和低压表。
本发明针对高含硫化氢(硫化氢含量大于5%)的气井取样。改造取样进口和出口阀门,增大阀门通径,所述取样阀和减压阀的阀门通径范围4~5mm。
本发明为了防护高含H2S/CO2气体的腐蚀;所述取样装置中各个部件,包括减压阀的材质采用抗硫的不锈钢材料,且取样瓶的压力上限为35MPA。
本发明基于上述的取样装置进行油田现场取样的系统,所述系统包括井口气源,阀门组,干燥器,管路和取样装置;所述井口气源通过阀门的控制经过干燥器进入取样装置中,所述取样装置两端的阀门与取样瓶的连接为螺纹连接,所述井口气源与外输管路的连接为螺纹连接,其余部件之间的连接关系采用卡套式连接。
所述系统在取样装置另一端还设置有管路和中和剂容器池,用于中和多余气体;在所述系统管路中还设置有压力表,用于读取系统管路内部气体压力数值。所述干燥器中包含有干燥剂,用于干燥气体内水份;所述系统管路为不锈钢连接变径管线。
本发明根据所述井口系统进行的井口取样方法为,
①.打开气源取样口阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门;控制第一阀门调节样品流量,缓慢吹扫取样管路和取样装置;
②.关闭第四阀门,使取样装置内压力升高到设定压力,迅速关闭第二阀门,再由第四阀门缓慢将取样装置放空至常压;重复此操作;直至有效吹扫容器清除取样装置及管路内原有的气体;
③.全开第二阀门和第三阀门,用所述第一阀门和第四阀门调节样品流量;
④.关闭第四阀门,充气到取样装置设定压力,迅速关闭所述第一阀门,记录取样装置内压力和气源温度;
⑤.关闭第二阀门和第三阀门,取下取样装置,将各阀用肥皂水涂抹检漏;并用丝堵封堵各阀口,贴上标签。
所述方法在取样装置内温度等于或高于气源温度,且气源压力高于大气压。
在气源压力为高压,压力范围为15MPa~25MPa时,取样步骤还包括,
(1)在生产压力和流量稳定时取样;
(2)取气位置应该选择节流阀前,取样管路选择大于4.6mm内径的耐压不锈钢管;
(3)排除取样装置内原有气体在低于5MPa压力下进行,取气时分级提高压力;
(4)干燥器的长度选择标准是长度与直径之比选3~5;同时设定压力要大于取样压力,器气源出口安装针形阀控制流速,保证能充分干燥气体;
(5)外界温度降低时,要具有加热和保温措施,保证样品不受温度的干扰;
(6)若在井口添加缓蚀剂,要在加入缓蚀剂前采用管路取样。
本发明装置针对应用于高含H2S/CO2气田井口取样中。本发明1.改进了以往气体取样器各个部件包括管路、阀门、压力表、减压阀、连接变径和取样瓶等的材质,全部采用抗硫的不锈钢材料:316不锈钢加工制成,以防护高含H2S/CO2气体的腐蚀;
2.本发明针对高含硫化氢(硫化氢含量大于5%)的气井取样。改造取样进口和出口阀门,增加阀门的通径,外连接采用卡套式连接,减少了管路的死体积,使得使用更精确和安全;
3.本发明设计了不锈钢减压阀,提高了钢瓶耐高压范围,压力可达到35MPa;
4.本发明系统实现现场取样检测,减少了气样的存放时间和中间处理环节,提高了气样检测精确。
5.在减压阀的输出端采用卡套式连接,减少了管路的死体积,实验中减少了干扰,实验后用氮气吹扫后管路不含硫化氢,安全有保障。
6.减压阀上设计了新型安全阀:
1)安全阀有安全的回路到碱性中和液,防止减压阀故障时硫化氢散发到空气中,威胁到人的生命安全;
2)全阀设计了可以手动的装置,装置可以在实验完成后把管路的残余含硫化氢气体放掉,并进行惰性气体吹扫,保证实验人员的安全。
本发明的气井取样器取样过程更安全,实验过程更精确、快捷、适用压力范围更广、也更安全。尤其对研究高含硫化氢气体组分变化实验结果更精确。
附图说明
图1是本发明取样装置的结构示意图;
图2是本发明减压阀剖面结构示意图;
图3是本发明取样系统结构示意图。
上述各幅附图将结合具体实施方式加以说明
具体实施方式
一种取样装置,所述装置包括取样阀12、取样瓶11和减压阀,
所述取样瓶11两端螺纹连接有所述取样阀12,且所述取样阀12的外连接为外螺纹卡套式连接;所述减压阀用于对取样瓶中高压气体进行减压并进样;所述减压阀包括外输进样端口13,所述外输进样端口与外检测器连接;所述外输进样端口13为卡套式连接端口,消除管路死角。
为了降低取样瓶11内压力过大的问题,所述减压阀包括有安全阀结构,所述安全阀结构包括安全阀6,气体回路14和酸性气体中和池15;当调节压力超过允许值4MPa或所述减压阀出故障时,所述安全阀6开启,并将气体通过安全的气体回路14排入到所述酸性气体中和池15内。
具体的应用中,所述减压阀还包括有旋转手柄1,压缩弹簧2、垫块3、膜片4、顶杆5和活门7;所述压缩弹簧2一端与旋转手柄1连接,另一端抵住所述垫块3,所述垫决3通过所述膜片4,顶杆5与活门7连接;通过摇动旋转手柄1,压迫弹簧2并将力传导给所述顶杆5,带开活门7;所述活门7的另一侧还安装有回位弹簧10;
在所述减压阀上还设置有读取压力数据的高压表8和低压表9。
本发明为了防护高含H2S/CO2气体的腐蚀;所述取样装置中各个部件,包括减压阀的材质采用抗硫的不锈钢材料,且取样瓶的压力上限为35MPA。
实施例中的高含硫化氢气体取样器,包括取样阀12、取样瓶11和减压阀,如图2所示,取样瓶11两端螺纹连接有抗硫取样阀12,取样阀12与外连接为外螺纹卡套式连接,减少了管路死体积;钢瓶设计了减压阀,这样即使在高压35MPa下可以把高含硫化氢气体样品直接连接到检测仪器上实验,精确、安全和可靠;减压阀上也设计了外输气体卡套式连接13,低压气体通过外输气体卡套式连接13进样;减压阀上还设计了新型安全阀,当调节压力超过一定允许值或减压阀出故障时,安全阀6会自动开启排气通过安全的回路14到中和碱液15内,实验完成可以手动开启安全阀6通过安全的回路14把残余气排到中和碱液15内,并通过安全的回路14进行惰性气体的吹扫管路。
减压阀工作过程:开启取样阀12一端的减压阀,顺时针旋转手柄1,压缩弹簧2、垫块3、膜片4和顶杆5使活门7打开,这时瓶内高压气体进入低压室,压力由高压表8和低压表9指示,达到所需压力时,停止转动手柄,气体流经连接阀13通入测量管道。停止用气时,关闭取样阀12,逆时针旋松手柄1,活门7由回位弹簧10的作用而密闭,手动打开安全阀6,放掉残余的气体,并通过安全的回路14进行管路吹扫。现场取样分析4井次,实验分析结果具有很好的一致性,装置安全可靠,耐H2S/CO2气体腐蚀能力强,通过创新改造,本发明的气井取样器取样过程更安全,实验过程更精确、快捷、适用压力范围更广、也更安全。尤其对研究高含硫化氢气体组分变化实验结果更精确。
图3是井口取样的系统结构示意图;
其中16为气源;17-21为阀门:17为气源取样口阀门,18为第一阀门;19为第二阀门;20为第三阀门;21为第四阀门;22-压力表;23-干燥器;24-取样瓶;25-管路;26-酸气中和池。
系统由不锈钢连接变径管线和阀门把不锈钢压力表22、干燥器23和取样气瓶24连接在一起,连接变径管线25一端连接到井口气源16,干燥器23内装有干燥剂,另一端通向中和剂容器26,通过开关阀门的操作完成气体取样的工作。
连接方式:系统中管路和井口气源16的连接是螺纹连接;第二阀门19和第三阀门20与取样瓶24的连接为螺纹连接,其余管路的连接均为卡套式连接。
取样气瓶24:取得的气样容器;阀门组:开关气路控制流量和压力;干燥器23:吸收气样中水份;连接变径管路25:连接和防止节流;压力表22:显示取样的压力;中和剂容器26:盛酸性中和剂容器。
上述技术方案只是本发明的一种实施方式,对于本领域内的技术人员而言,在本发明公开了应用方法和原理的基础上,很容易做出各种类型的改进或变形,而不仅限于本发明上述具体实施方式所描述的结构,因此前面描述的方式只是优选地,而并不具有限制性的意义。

Claims (10)

1.一种取样装置,所述装置包括取样阀、取样瓶和减压阀,其特征在于,
所述取样瓶两端螺纹连接有所述取样阀,且所述取样阀的外连接为外螺纹卡套式连接;所述减压阀用于对取样瓶中高压气体进行减压并进样;所述减压阀包括外输进样端口,所述外输进样端口与外检测器连接;所述外输进样端口为卡套式连接端口,消除管路死角。
2.根据权利要求1所述的一种取样装置,其特征在于,
所述减压阀包括有安全阀结构,所述安全阀结构包括安全阀,气体回路和酸性气体中和池;当调节压力超过允许值4MPa或所述减压阀出故障时,所述安全阀开启,并将气体通过安全的气体回路排入到所述酸性气体中和池内。
3.根据权利要求1或2所述的一种取样装置,其特征在于,
所述减压阀还包括有旋转手柄,压缩弹簧、垫块、膜片、顶杆和活门;所述压缩弹簧一端与旋转手柄连接,另一端抵住所述垫块,所述垫块通过所述膜片,顶杆与活门连接;通过摇动旋转手柄,压迫弹簧并将力传导给所述顶杆,带开活门;所述活门的另一侧还安装有回位弹簧;
在所述减压阀上还设置有读取压力数据的高压表和低压表。
4.根据权利要求1所述的一种取样装置,其特征在于,
所述取样阀和减压阀的阀门通径范围4~5mm。
5.根据权利要求1所述的一种取样装置,其特征在于,
所述取样装置中各个部件,包括减压阀的材质采用抗硫的不锈钢材料,且取样瓶的压力上限为35MPA。
6.基于权利要求1-5之一所述的取样装置进行油田现场取样的系统,其特征在于,
所述系统包括井口气源,阀门组,干燥器,管路和取样装置;所述井口气源通过阀门的控制经过干燥器进入取样装置中,所述取样装置两端的阀门与取样瓶的连接为螺纹连接,所述井口气源与外输管路的连接为螺纹连接,其余部件之间的连接关系采用卡套式连接。
7.根据权利要求6所述油田现场取样的系统,其特征在于,
所述系统在取样装置另一端还设置有管路和中和剂容器池,用于中和多余气体;在所述系统管路中还设置有压力表,用于读取系统管路内部气体压力数值;所述干燥器中包含有干燥剂,用于干燥气体内水分;所述系统管路为不锈钢连接变径管线。
8.根据权利要求6-7所述油田现场取样系统进行取样的方法,其特征在于,所述井口取样方法为,
①.打开气源取样口阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门;控制第一阀门调节样品流量,缓慢吹扫取样管路和取样装置;
②.关闭第四阀门,使取样装置内压力升高到设定压力,迅速关闭第二阀门,再由第四阀门缓慢将取样装置放空至常压;重复此操作;
直至有效吹扫容器清除取样装置及管路内原有的气体;
③.全开第二阀门和第三阀门,用所述第一阀门和第四阀门调节样品流量;
④.关闭第四阀门,充气到取样装置设定压力,迅速关闭所述第一阀门,记录取样装置内压力和气源温度;
⑤.关闭第二阀门和第三阀门,取下取样装置,将各阀用肥皂水涂抹检漏;并用丝堵封堵各阀口,贴上标签。
9.根据权利要求8所述的一种井口取样方法,其特征在于,
所述方法在取样装置内温度等于或高于气源温度,且气源压力高于大气压。在气源压力为高压,压力范围为15MPa~25MPa时,取样步骤还包括,
(1)在生产压力和流量稳定时取样;
(2)取气位置应该选择节流阀前,取样管路选择大于4.6mm内径的耐压不锈钢管;
(3)排除取样装置内原有气体在低于5MPa压力下进行,取气时分级提高压力;
(4)干燥器的长度选择标准是长度与直径之比选3~5;同时设定压力要大于取样压力,器气源出口安装针形阀控制流速,保证能充分干燥气体;
(5)外界温度降低时,要具有加热和保温措施,保证样品不受温度的干扰;
(6)若在井口添加缓蚀剂,要在加入缓蚀剂前采用管路取样。
10.一种如权利要求1-5之一所述的取样装置的应用,其特征在于,所述取样装置应用于高含H2S/CO2气田井口取样中。
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