CN103452554B - 高温高压饱和液体防闪蒸密闭取样及计量装置 - Google Patents

高温高压饱和液体防闪蒸密闭取样及计量装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高温高压饱和液体防闪蒸密闭取样及计量装置，活塞子筒和活塞母筒之间的封闭空隙形成冷却套，在活塞母筒两端外筒周壁上分别设置着均连通冷却套的孔口；在活塞筒一端筒壁上设置着活塞滑杆插孔和连通活塞子筒内部的通孔，在活塞筒另一端筒壁上设置着连通活塞子筒内部的管口连接孔，活塞滑杆经活塞滑杆插孔伸入活塞子筒内部，活塞滑杆与活塞滑杆插孔动密封滑动配合，在活塞滑杆位于活塞子筒内的杆体端头上固定设置的环形活塞与活塞子筒内部筒腔里的内周壁动密封滑动配合，活塞滑杆内设置的导液通道连通活塞滑杆位于活塞子筒内部筒腔里的杆体一端端头设置的内孔口和其位于活塞筒之外的杆体另一端头设置的外孔口。本发明能确保所取样高温饱和液体中油水比例不发生变化。

Description

高温高压饱和液体防闪蒸密闭取样及计量装置
技术领域
本发明涉及石油采收技术领域，属于对出井原油进行采样的装备，特别是高温高压饱和液体防闪蒸密闭取样及计量装置。
背景技术
目前，油田现场的取样器主要能实现样品承载功能，油水乳液直接由井口阀门放出，在常压下，由敞口取样筒承接，对油样含水等参数进行分析，以确定油井生产状态。由于油田超稠油开发技术应用了蒸汽辅助重力驱油(SAGD：Steam Assisted GravityDrainage)的开采技术，油井采出液(采样饱和液体)温度达到200℃，压力则达到1.8Mpa，常规取样器由于不具备对油样耐压密闭和及时冷却的功能，造成油井高温采出液中的水在减压状态下闪蒸，油井采出液的含水率发生变化，无法判断油井真实的生产状况。现有活塞式密闭取样器也无法避免在取样过程中减压闪蒸和冷却速度慢的问题，而且在结构上存在进、出液口在活塞筒的同一端，导致活塞腔内部存在死角，测量数据误差大，因此，不适用在低于饱和压力条件下对油井采出液进行取样，而热管式冷却器存在体积较大的问题，更加适合用于计量站使用，但若与单井配套使用，则会产生操作不便的弊端。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高温高压饱和液体防闪蒸密闭取样及计量装置，能在油田高温井口对饱和液体进行取样，并且能确保所取样饱和液体中油水比例不发生变化。
本发明的目的是这样实现的：一种高温高压饱和液体防闪蒸密闭取样及计量装置，包括活塞筒和活塞滑杆，活塞筒由活塞子筒和活塞母筒构成，活塞子筒配合设置在活塞母筒内，活塞子筒和活塞母筒之间的封闭空隙形成将活塞子筒内部筒腔包裹起来的冷却套，在活塞母筒外筒周壁上设置着均连通冷却套内部空腔的两孔口，两孔口分别位于活塞母筒的两端；在活塞筒一端筒壁上一同设置着活塞滑杆插孔和通孔，在活塞筒另一端筒壁上设置着管口连接孔，活塞滑杆杆体经活塞滑杆插孔伸入活塞子筒内部筒腔，活塞滑杆杆体外周壁与活塞滑杆插孔内周壁动密封滑动配合，在活塞滑杆位于活塞子筒内部筒腔里的杆体一端端头上固定设置有环形活塞，环形活塞的周边环形壁体沿活塞筒轴向与活塞子筒内部筒腔里的内周壁动密封滑动配合并将活塞子筒内部筒腔分隔成第一变容室和第二变容室，活塞滑杆杆体被环形活塞分隔在第一变容室内，活塞滑杆内设置着导液通道，导液通道通过活塞滑杆位于活塞子筒内部筒腔里的杆体一端端头设置的内孔口和第二变容室连通管口连接孔且连通至活塞滑杆位于活塞筒之外的杆体另一端端头设置的外孔口；通孔和管口连接孔各自与活塞子筒内部筒腔的连通关系为：第一变容室通过通孔和输气管路连通流体输出装置的排流口而第二变容室则仅连通管口连接孔。
本发明的使用原理为利用活塞定容、沸腾换热的原理，使采样饱和液体快速在密闭定容环境中冷却至100℃以下，实现在高温油井采出液井口对高温饱和液体进行取样的功能。本发明的总体操作流程为：首先，必须确保在活塞筒一端筒壁上设置的通孔(通过流体输出装置)与大气连通，(油井)主集油管线内的采样饱和液体受到主集油管线内的液体压力通过活塞筒一端筒壁上设置的管口连接孔或通过活塞滑杆内设置的导液通道被注入活塞子筒内部筒腔中，活塞滑杆还同时驱动环形活塞正向滑移至活塞筒开设有通孔的一端，再封闭进出活塞子筒内部筒腔的管线，将液态或气态冷却介质通过活塞筒一端筒壁开设的孔口加入冷却套内(并经在活塞母筒7外筒周壁上设置的孔口流出冷却套)，对活塞子筒内部筒腔内的采样饱和液体冷却至100℃以下之后，关闭活塞筒筒壁设置的两孔口，再开启流体输出装置，使流体输出装置将高压气体或高压流体输出装置通过通孔注入活塞子筒内部筒腔，由流体压缩能驱动环形活塞反向滑移至活塞筒(具有管口连接孔)的另一端，使活塞子筒内部筒腔内被封闭定容的采样饱和液体相应通过活塞滑杆内设置的导液通道或通过活塞筒一端筒壁上设置的管口连接孔被放空流出，从而完成一次采样饱和液体的取样工作。本发明的有益技术效果是能在油田高温井口对高温饱和液体进行取样，并且能确保所取样高温饱和液体中油水比例不发生变化，以便对蒸汽辅助重力驱(SAGD：SteamAssisted Gravity Drainage)油井生产情况进行实时诊断；本发明能够对高温饱和液体进行密闭取样，并在常压条件下对高温饱和液体出样，防止高温饱和液体在常压条件下蒸发，为高温油井实际生产情况提供有效监测。
附图说明
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
图1为本发明实施例1的整体连接结构示意图。
具体实施方式
本发明的技术结构不受下述有限数量实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际生产情况来确定具体的实施方式。
核心技术方案实施例1：一种高温高压饱和液体防闪蒸密闭取样及计量装置，如图1所示，包括活塞筒和活塞滑杆5，活塞筒由活塞子筒6和活塞母筒7构成，活塞子筒6配合设置在活塞母筒7内，活塞子筒6和活塞母筒7之间的封闭空隙形成将活塞子筒6内部筒腔包裹起来的冷却套18，在活塞母筒7外筒周壁上设置着均连通冷却套18内部空腔的两孔口4、9，两孔口4、9分别位于活塞母筒7的两端，两孔口4、9其中的一孔口为冷却介质出流口4而其中的另一孔口为冷却介质进流口9；在活塞筒一端筒壁上一同设置着活塞滑杆插孔19和通孔22，在活塞筒另一端筒壁上设置着管口连接孔29，活塞滑杆5杆体经活塞滑杆插孔19伸入活塞子筒6内部筒腔，活塞滑杆5杆体外周壁与活塞滑杆插孔19内周壁动密封滑动配合，在活塞滑杆5位于活塞子筒6内部筒腔里的杆体一端端头上固定设置有环形活塞8，环形活塞8的周边环形壁体沿活塞筒轴向(长度方向)与活塞子筒6内部筒腔里的内周壁动密封滑动配合并将活塞子筒6内部筒腔分隔成第一变容室和第二变容室，活塞滑杆5杆体被环形活塞8分隔在第一变容室内，活塞滑杆5内设置着导液通道28，导液通道28通过活塞滑杆5位于活塞子筒6内部筒腔里的杆体一端端头设置的内孔口23和第二变容室连通管口连接孔29且连通至活塞滑杆5位于活塞筒之外的杆体另一端端头设置的外孔口21；第一变容室通过通孔22和输气管路16连通流体输出装置3的排流口而第二变容室则仅连通管口连接孔29。
如图1所示，外孔口21连通第一连接管15，管口连接孔29连通第二连接管25；第二连接管25管壁上设置着采样出液口26，在采样出液口26上直接安装着能开闭采样出液口26的样品出口开关阀10，或者第二连接管25通过采样出液口26连通取样液输出管27，在取样液输出管27上安装着能通断取样液输出管27的样品出口开关阀10(尽管未引用额外说明书附图加以说明，但本领域技术人员可通过仅有的说明书附图则能想到该实施例2的结构示意图)；第一连接管15或第二连接管25两者之一为具有柔韧性的软管或具有伸缩性的伸缩管。
如图1所示，第一连接管15连通第三连接管17，在第三连接管17上安装着能通断第三连接管17的第一开关阀2和第一压力表14；第二连接管25连通第四连接管24，在第四连接管24上安装着能通断第四连接管24的第二开关阀11和第二压力表12。
如图1所示，流体输出装置3为空气压缩机或液体活塞泵。
如图1所示，在活塞滑杆5位于活塞筒之外的杆体另一端端头上固装着能被活塞滑杆插孔19挡于活塞筒之外的挡件20。
如图1所示，挡件20呈圆片状且其直径大于活塞滑杆插孔19的孔径。
对应于本发明实施例1的具体实施技术方案如图1 (实施例1)所示，(油井)主集油管线1与事先安装在主集油管线1上的主集油管线主阀门13相配装，主集油管线主阀门13将主集油管线1截成两段集油管路，主集油管线主阀门13控制两段集油管路通断，活塞滑杆5位于活塞筒外的杆体一端设置的外孔口21通过第一连接管15和第三连接管17通入主集油管线1中的一段集油管路，第一压力表14和第一开关阀2则串接安装在第三连接管17上，管口连接孔29通过第二连接管25和第四连接管24通入主集油管线1中的另一段集油管路，第二压力表12和第二开关阀11则串接安装在第四连接管24上。
本发明实施例1的具体操作步骤为：①对油井集油管线内的采样饱和液体进行取样之前，首先应确定通断主集油管线1的主集油管线主阀门13处于全开状态且本发明自身所具有的阀门或与本发明相配合连接的阀门均处于关闭状态；②调节主集油管线主阀门13，使主集油管线主阀门13部分打开(即未处于完全打开状态)，保持通孔22与大气连通(如缓慢打开空气压缩机(流体输出装置3)上的放空阀)，使环形活塞8在活塞子筒6内部筒腔中受到采样饱和液体的膨胀压力(集油管线1内的压力)而一直正向移动至活塞筒(具有通孔22)的一端，来自主集油管线1内的采样饱和液体逐渐进入第二变容室(活塞子筒6内部筒腔)中，活塞滑杆5则被环形活塞8推出，从活塞滑杆插孔19伸出归位，采样饱和液体依次经第四连接管24、第二连接管25和管口连接孔29被注入到第二变容室中，直至第二变容室的容积变达到最大值，而第一变容室中的驱替介质则经输气管路16和通孔22被环形活塞8排出到活塞筒之外，而第一变容室的容积最终相应归零；③打开第一开关阀2，调节主集油管线主阀门13的流量(阀门开合程度)，观察第一压力表14和第二压力表12的压力值，直至第一压力表14所示压力值和第二压力表12所示压力值的差值至少为0.2Mpa，即第三连接管17位于第一阀门2所在处的管内压力与第四连接管24位于第二阀门11所在处的管内压力的压力差值为0.2Mpa，在压力差值稳定后，依次关闭第一开关阀2和第二开关阀11；④打开分别安装于活塞母筒7两端筒周壁上设置的两孔口(冷却介质进口9和冷却介质出口4)上的阀门，将冷却液(冷却介质)经一孔口注入冷却套18(冷却液吸收采样饱和液体的热量后从另一孔口被排出)，以冷却已注入到第二变容室(活塞子筒6内部筒腔)中的采样饱和液体，待留置于活塞子筒6中的采样饱和液体温度被冷却而降低到100℃以内时，关闭分别安装在两孔口上的阀门，以封闭活塞母筒7筒壁上设置的两孔口，以停止冷却采样饱和液体；⑤打开样品出口开关阀10，开启空气压缩机或液体活塞泵(流体输出装置3)，使空气压缩机或液体活塞泵(流体输出装置3)将液态或气态驱替介质经通孔22强制注入第一变容室内，以推动环形活塞8反向移动至活塞筒(具有管口连接孔29的另一端，直至第一变容室的容积达到最大值，而第二变容室的容积相应归零，留置于第二变容室中的采样饱和液体则被环形活塞8推压，依次经管口连接孔29、第二连接管25、取样液输出管27、样品出口开关阀10和取样液输出管27一端管口设置的采样出流口排流出活塞筒之外，至此，全部完成对采样饱和液体取样工作。
核心技术方案实施例2：一种高温高压饱和液体防闪蒸密闭取样及计量装置(尽管未引用额外说明书附图加以说明，但本领域技术人员可通过仅有的说明书附图则能想到该实施例2的结构示意图)，包括活塞筒和活塞滑杆5，活塞筒由活塞子筒6和活塞母筒7构成，活塞子筒6配合设置在活塞母筒7内，活塞子筒6和活塞母筒7之间的封闭空隙形成将活塞子筒6内部筒腔包裹起来的冷却套18，在活塞母筒7外筒周壁上设置着均连通冷却套18内部空腔的两孔口4、9，两孔口4、9分别位于活塞母筒7的两端，两孔口4、9其中的一孔口为冷却介质出流口4而其中的另一孔口为冷却介质进流口9；在活塞筒一端筒壁上一同设置着活塞滑杆插孔19和通孔22，在活塞筒另一端筒壁上设置着管口连接孔29，活塞滑杆5杆体经活塞滑杆插孔19伸入活塞子筒6内部筒腔，活塞滑杆5杆体外周壁与活塞滑杆插孔19内周壁动密封滑动配合，在活塞滑杆5位于活塞子筒6内部筒腔里的杆体一端端头上固定设置有环形活塞8，环形活塞8的周边环形壁体沿活塞筒轴向(长度方向)与活塞子筒6内部筒腔里的内周壁动密封滑动配合并将活塞子筒6内部筒腔分隔成第一变容室和第二变容室，活塞滑杆5杆体被环形活塞8分隔在第一变容室内，活塞滑杆5内设置着导液通道28，导液通道28通过活塞滑杆5位于活塞子筒6内部筒腔里的杆体一端端头设置的内孔口23和第二变容室连通管口连接孔29且连通至活塞滑杆5位于活塞筒之外的杆体另一端端头设置的外孔口21；第二变容室通过通孔22和输气管路16连通流体输出装置3的排流口而第一变容室则仅连通管口连接孔29。

Claims (6)

1.一种高温高压饱和液体防闪蒸密闭取样及计量装置，包括活塞筒和活塞滑杆(5)，其特征在于：活塞筒由活塞子筒(6)和活塞母筒(7)构成，活塞子筒(6)配合设置在活塞母筒(7)内，活塞子筒(6)和活塞母筒(7)之间的封闭空隙形成将活塞子筒(6)内部筒腔包裹起来的冷却套(18)，在活塞母筒(7)外筒周壁上设置着均连通冷却套(18)内部空腔的两孔口(4、9)，两孔口(4、9)分别位于活塞母筒(7)的两端；在活塞筒一端筒壁上一同设置着活塞滑杆插孔(19)和通孔(22)，在活塞筒另一端筒壁上设置着管口连接孔(29)，活塞滑杆(5)杆体经活塞滑杆插孔(19)伸入活塞子筒(6)内部筒腔，活塞滑杆(5)杆体外周壁与活塞滑杆插孔(19)内周壁动密封滑动配合，在活塞滑杆(5)位于活塞子筒(6)内部筒腔里的杆体一端端头上固定设置有环形活塞(8)，环形活塞(8)的周边环形壁体沿活塞筒轴向与活塞子筒(6)内部筒腔里的内周壁动密封滑动配合并将活塞子筒(6)内部筒腔分隔成第一变容室和第二变容室，活塞滑杆(5)杆体被环形活塞(8)分隔在第一变容室内，活塞滑杆(5)内设置着导液通道(28)，导液通道(28)通过活塞滑杆(5)位于活塞子筒(6)内部筒腔里的杆体一端端头设置的内孔口(23)和第二变容室连通管口连接孔(29)且连通至活塞滑杆(5)位于活塞筒之外的杆体另一端端头设置的外孔口(21)；第一变容室通过通孔(22)和输气管路(16)连通流体输出装置(3)的排流口而第二变容室则仅连通管口连接孔(29)。
2.根据权利要求1所述的高温高压饱和液体防闪蒸密闭取样及计量装置，其特征是：外孔口(21)连通第一连接管(15)，管口连接孔(29)连通第二连接管(25)；第二连接管(25)管壁上设置着采样出液口(26)，在采样出液口(26)上直接安装着能开闭采样出液口(26)的样品出口开关阀(10)，或者第二连接管(25)通过采样出液口(26)连通取样液输出管(27)，在取样液输出管(27)上安装着能通断取样液输出管(27)的样品出口开关阀(10)；第一连接管(15)或第二连接管(25)两者之一为具有柔韧性的软管或具有伸缩性的伸缩管。
3.根据权利要求2所述的高温高压饱和液体防闪蒸密闭取样及计量装置，其特征是：第一连接管(15)连通第三连接管(17)，在第三连接管(17)上安装着能通断第三连接管(17)的第一开关阀(2)和第一压力表(14)；第二连接管(25)连通第四连接管(24)，在第四连接管(24)上安装着能通断第四连接管(24)的第二开关阀(11)和第二压力表(12)。
4.根据权利要求1所述的高温高压饱和液体防闪蒸密闭取样及计量装置，其特征是：流体输出装置(3)为空气压缩机或液体活塞泵。
5.根据权利要求1所述的高温高压饱和液体防闪蒸密闭取样及计量装置，其特征是：在活塞滑杆(5)位于活塞筒之外的杆体另一端端头上固装着能被活塞滑杆插孔(19)挡于活塞筒之外的挡件(20)。
6.根据权利要求5所述的高温高压饱和液体防闪蒸密闭取样及计量装置，其特征是：挡件(20)呈圆片状且其直径大于活塞滑杆插孔(19)的孔径。
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