CN102879236B - 一种破罐取气装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种破罐取气装置及方法。装置包括：破罐取气组合部件和固定框架；所述固定框架包括：上横梁、拉杆A、拉杆B和底板；所述破罐取气组合部件包括：中空密封针、密封压套、破罐调节螺栓和密封调节螺栓。破罐取气组合部件通过固定螺母固定于上横梁上。方法包括：a.取样罐置于底板上，顺时针旋转密封调节螺栓；b.用注射器向中空取样针中注射清水赶出空气，盖好中空螺帽，顺时针旋转破罐调节螺栓，使针尖刺破取样罐，当感到阻力明显增大时停止旋转；c.用注射器从中空螺母处向取样罐内注射清水增加压力并取出分析气体样品。本发明所述的装置及方法，有效克服了粘合剂的污染和烃气泄漏问题，保证了分析结果的可靠性。

Description

一种破罐取气装置及方法

技术领域

本发明属于油气勘探研究领域，进一步的说，本发明涉及一种破罐取气装置及方法。

背景技术

在油气勘探工作研究中，常对钻井岩屑现场取样后密封在岩屑轻烃取样罐中，用于解析岩屑样品中赋存的轻烃组分，取样罐满足SY5321《YTG 1000型钻井地质岩屑轻烃取样罐》中的规定。取样罐为金属材质，但易被钢针刺穿。SY5259-91岩屑罐顶气轻烃的气相色谱分析方法规定了岩屑罐顶气轻烃的取样方法，包括井场取样方法和实验室取气方法。岩屑罐顶气井场取样是选捞进入振动筛前的新鲜岩屑装入取样罐内，装入量为取样罐体积的80％，向罐内加入10％体积的清水，将罐体加盖密封，填写标签，并倒置存放。实验室取气方法为震动罐体1分钟后静置10分钟以上，然后在罐顶用粘合剂贴一小块橡皮垫，用粗针在橡皮垫处打眼，用注射器将适量的清水注入罐中，再用注射器取出罐中的气体进行轻烃实验室分析。

在SY5259-91岩屑罐顶气取气方法中存在明显不足，主要表现在几个个方面：1)每个样品罐都需要将密封橡胶用粘合剂粘贴在罐顶上，费时费工且浪费材料，2)钢针刺穿罐顶需要一定的力量，不适于体质较弱者实施，3)在用针刺穿罐顶后拔针过程和注射器注水取气过程中有可能发生泄漏而影响分析结果；4)利用粘合剂将橡胶垫粘合在罐顶上，粘合剂中挥发性有机成分有可能混入取样气体中而影响轻烃组分及气体同位素的分析结果。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种破罐取气装置及方法。有效克服了粘合剂的污染和烃气泄漏问题，保证了分析结果的可靠性。

本发明的目的之一是提供一种破罐取气装置。

包括固定框架和破罐取气部件，

所述固定框架包括：上横梁105、拉杆A 104、拉杆B 116和底板115；所述底板115为一平板，拉杆A 104和拉杆B 116分别从靠近底板边缘的对称位置穿过底板115和上横梁105，拉杆A 104和拉杆B 116两端设置有螺纹，通过螺母分别与底板115和上横梁105连接，上横梁105、拉杆A 104、拉杆B 116和底板115之间形成一个可放置取样罐的空间，并可根据取样罐的高度通过调解拉杆A 104和拉杆B 116的螺母来调整上横梁105和底板115之间的距离；

所述破罐取气组合部件包括中空取样针108、密封压套106、破罐调节螺栓109和密封调节螺栓111；

所述中空取样针108包括针身205和针尖201，针身上端外壁为抬肩状结构；

所述密封压套106为桶状，底部中心处设置有通孔，密封压套106的内径与中空取样针针身中部外径相配合，中空取样针108的下端部分针身嵌套入密封压套106内，并可在密封压套106内上下移动；

所述破罐调节螺栓109为中空的帽状结构，顶部设置有通孔，中空取样针108上端穿过破罐调节螺栓109，并与其固定；所述密封调节螺栓111为中空套状结构，所述密封压套106上部套入密封调节螺栓111内部，其外壁与密封调节螺栓111内壁配合；

所述密封压套106下设置有密封圈114；

所述破罐调节螺栓109和密封调节螺栓111与设置在上横梁105中心的固定螺母107配合，使破罐取气部件固定在上横梁105上。

所述调节密封螺栓111和密封压套106下部突出面之间设置有压簧113；当旋转密封调节螺栓111时，压簧113受力并传导到密封压套106上，使密封压套106同时受力向下逼近取样罐顶部，并挤压密封圈114紧密贴紧取样罐顶部，压簧113控制旋转密封调节螺栓111下移距离，当密封压套106带着密封圈114和取样罐顶部密封到一定程度时，压簧113受力的反作用将阻止旋转密封调节螺栓111进一步下降。

所述中空取样针108针身和针尖的结合处设置有一个开口202，所述开口中空取样针内部空腔相通；

所述中空取样针针身和针尖结合处的外径比针身外径细，外径变化处为阻针点203，所述开口上端距阻针点的距离大于密封圈的厚度和取样罐顶厚度之和；

优选开口202上端距阻针点203的距离比密封圈的厚度和取样罐顶厚度之和大2mm；

所述中空取样针108上端设置有密封垫206和中空螺帽207。

本发明的目的之二是提供一种破罐取气方法。

包括：

a.先将取样罐至于破罐取样装置的底板上，顺时针旋转密封调节螺栓使密封圈贴紧取样罐顶部以达到保持密封的目的；

b.用注射器向中空取样针中注射清水至满溢赶出空气，盖好中空螺帽，顺时针旋转破罐调节螺栓，使针尖刺破取样罐，当感到阻力明显增大时停止旋转；

c.用注射器从中空螺帽处向取样罐内注射清水增加压力使分析气体样品富集在中空取样针内部，抽取分析气体样品；逆时针旋转破罐调节螺栓，退出中空取样针，逆时针旋转密封调节螺栓取出取样罐。

本发明为一种岩屑罐顶气轻烃破罐取气装置，利用该装置可以对SY5321《YTG 1000型钻井地质岩屑轻烃取样罐》规定的取样罐及其类似金属质岩屑取样罐进行破罐取气，有效避免污染和泄漏，保证了分析结果的可靠性。

所述装置由样品罐固定框架和一套破罐取气组合部件构成。破罐取气组合部件固定在样品架的上横梁上，组合部件有一个中空取样针，它被放置在一个密封压套内，能在压套内上下移动，密封压套外部设置有密封调节螺栓，密封压套下设置有密封圈，可以对样品罐形成压实密封，取样针上部固定有破罐调节螺栓，旋转该螺栓可以使针尖轻易刺破密封圈和取样罐顶，利用取样针外径的变化形成阻针点控制取气针的破罐深度，在取气针顶部由中空螺帽和密封垫形成密封，用注射器从取气针顶端完成注水增压和取气分析工作。

利用所述发明装置对岩屑罐顶气轻烃取样罐进行破罐取气、色谱分析和同位素分析实验表明，该装置能有效避免罐顶气泄漏，防止污染，密封垫能反复使用，破罐取气轻松方便，有很好的实用价值。

附图说明

图1本发明所述的破罐取气装置图

图2中空取样针结构示意图

附图标记说明：

101-底部螺母；102-取样罐；103-螺母；104-拉杆A；105-上横梁；106-密封压套；107-固定螺母；108-中空取样针；109-破罐调节螺栓；110-小螺母；111-密封调节螺栓；112-金属垫圈；113-压簧；114-密封圈；116-拉杆B

201-针尖；201-开口；203-阻针点；204-孔腔；205-针身；206-密封垫；207-中空螺母；

具体实施方式

下面结合实施例，进一步说明本发明。

实施例：

如图1所示，一种破罐取气装置，包括固定框架和破罐取气部件，所述固定框架包括：上横梁105、拉杆A 104、拉杆B 116和底板115；所述底板115为一平板，拉杆A 104和拉杆B 116分别从靠近底板边缘的对称位置穿过底板115和上横梁105，拉杆A 104和拉杆B 116两端设置有螺纹，通过螺母分别与底板115和上横梁105连接，上横梁105、拉杆A 104、拉杆B 116和底板115之间形成一个可放置取样罐的空间，并可根据取样罐的高度通过调解拉杆A104和拉杆B 116的螺母来调整上横梁105和底板115之间的距离；拉杆A和拉杆B的距离为130mm，上横梁105与底板115的距离为160mm，取样罐空间高度为120mm。

所述破罐取气组合部件包括中空取样针108、密封压套106、破罐调节螺栓109和密封调节螺栓111；

所述中空取样针108包括针身205和针尖201，针身上端外壁为抬肩状结构；

所述密封压套106为桶状，底部中心处设置有通孔，密封压套106的内径与中空取样针针身中部外径相配合，中空取样针108的下端部分针身嵌套入密封压套106内，并可在密封压套106内上下移动；

所述破罐调节螺栓109为中空的帽状结构，顶部设置有通孔，中空取样针108上端穿过破罐调节螺栓109，并通过小螺母110与破罐调节螺栓109固定；所述密封调节螺栓111为中空套状结构，所述密封压套106上部套入密封调节螺栓111内部，其外壁与密封调节螺栓111内壁移动配合；

所述密封压套106下设置有密封圈114；密封圈的材质为硅橡胶；

所述破罐调节螺栓109和密封调节螺栓111与设置在上横梁105中心的固定螺母107配合，使破罐取气部件固定在上横梁105上。

所述密封调节螺栓111和密封压套106下部突出面之间设置有压簧113；压簧113与密封调节螺栓111之间设置有金属垫圈112；

所述中空取样针108针身和针尖的结合处设置有一个开口202，所述开口与中空取样针内部孔腔204相通；

所述中空取样针针身和针尖结合处的外径比针身外径细，外径变化处为阻针点203，开口202上端距阻针点203的距离比密封圈的厚度和取样罐顶厚度之和大2mm；所述中空取样针108上端设置有密封垫206和中空螺帽207，用于取气和注水。

图2为中空取样针示意图，取样针内有孔腔204，针顶端由密封垫206和中空螺帽207密封，在针尖201和针身205结合处下方有一个开口202，开口202和针内孔腔204相通，用于对罐内注水和取气。针尖201和针身205结合处203为阻针点，利用外壁直径的变化控制破罐针进入长度。针尖开口202和阻针点203的距离H3应比密封垫114厚度与取样罐壁厚的和大2mm。

进行取样时：

先将取样罐置于破罐取样装置底板上，顺时针旋转密封调节螺栓111给密封圈114施压，使密封圈114贴紧取样罐顶部以达到保持密封的目的。打开中空取样针顶部中空螺帽207，用注射器向中空取样针中注射清水至满溢赶出空气，盖好中空螺帽207。顺时针旋转破罐调节螺栓109，使针尖刺破密封圈114后再刺破取样罐，并继续顺时针轻轻旋转破罐调节螺栓109，当感到阻力明显增大时说明达到阻针点203，此时停止旋转。用5ml注射器从中空螺母207处向罐内注射清水增加压力使分析气体样品富集在中空取样针内部，用注射器抽取分析气体样品，保存在气体样品分析盐水瓶中分别进行色谱和同位素分析。逆时针旋转破罐调节螺栓109，使中空取样针108退出取样罐和密封圈114，并逆时针旋转密封调节螺栓111使密封圈114脱离取样罐，取样罐中岩屑样品进行开盖处理并进行其它地化分析，密封圈114视使用情况及时更换。

使用本实施例的装置和传统取样装置的取样分析结果对比见表1.

表1 1000914罐顶气轻烃组分分析两种取气方式分析结果

Claims (4)

1.一种岩屑罐顶气破罐取气装置，包括固定框架和破罐取气组合部件，其特征在于： 

所述固定框架包括：上横梁(105)、拉杆A(104)、拉杆B(116)和底板(115)；所述底板(115)为一平板，拉杆A(104)和拉杆B(116)分别从靠近底板边缘的对称位置穿过底板(115)和上横梁(105)，拉杆A(104)和拉杆B(116)两端设置有螺纹，通过螺母分别与底板(115)和上横梁(105)连接，上横梁(105)、拉杆A(104)、拉杆B(116)和底板(115)之间形成一个可放置取样罐的空间，并可根据取样罐的高度通过调解拉杆A(104)和拉杆B(116)的螺母来调整上横梁(105)和底板(115)之间的距离， 

所述破罐取气组合部件包括中空取样针(108)、密封压套(106)、破罐调节螺栓(109)和密封调节螺栓(111)； 

所述中空取样针(108)包括针身(205)和针尖(201)，针身上端外壁为抬肩状结构， 

所述密封压套(106)为桶状，底部中心处设置有通孔，密封压套(106)的内径与中空取样针针身中部外径相配合，中空取样针(108)的下端部分针身嵌套入密封压套(106)内，并可在密封压套(106)内上下移动； 

所述破罐调节螺栓(109)为中空的帽状结构，顶部设置有通孔，中空取样针(108)上端穿过破罐调节螺栓(109)，并与其固定；所述密封调节螺栓(111)为中空套状结构，所述密封压套(106)上部套入密封调节螺栓(111)内部，其外壁与密封调节螺栓(111)内壁移动配合； 

所述密封压套(106)下设置有密封圈(114)； 

所述破罐调节螺栓(109)和密封调节螺栓(111)与设置在上横梁(105)中心的固定螺母(107)螺纹配合，使破罐取气部件固定在上横梁(105)上； 

所述密封调节螺栓(111)和密封压套(106)下部突出面之间设置有压簧(113)； 

所述中空取样针(108)针身和针尖的结合处设置有一个开口(202)，所述开口中空取样针内部孔腔(204)相通； 

所述中空取样针(108)针身和针尖结合处的外径比针身外径细，外径变化处为阻针点(203)，所述开口(202)上端距阻针点的距离大于密封圈的厚度和取样罐顶厚度之和。 

2.如权利要求1所述的岩屑罐顶气破罐取气装置，其特征在于： 

所述开口(202)上端距阻针点(203)的距离比密封圈的厚度和取样罐顶厚度之和大2mm。 

3.如权利要求2所述的岩屑罐顶气破罐取气装置，其特征在于： 

所述中空取样针(108)上端设置有密封垫(206)和中空螺帽(207)。 

4.一种采用如权利要求1～3之一所述的岩屑罐顶气破罐取气装置的取气方法，包括： 

a.先将取样罐置于破罐取样装置的底板上，顺时针旋转密封调节螺栓使密封圈贴紧取样罐顶部以达到保持密封的目的； 

b.用注射器向中空取样针中注射清水至满溢赶出空气，盖好中空螺帽，顺时针旋转破罐调节螺栓，使针尖刺破取样罐，当感到阻力明显增大时说明达到阻针点，此时停止旋转； 

c.用注射器从中空螺帽处向取样罐内注射清水增加压力使分析气体样品富集在中空取样针内部，抽取分析气体样品；逆时针旋转破罐调节螺栓，退出中空取样针，逆时针旋转密封调节螺栓取出取样罐。