CN105484745A - 一种抽吸式取样器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抽吸式取样器，包括设有取样口的取样筒，取样筒包括筒体及其内左右导向移动装配的抽汲活塞，筒体中沿左右移动装配有处于抽汲活塞左侧的关闭活塞，还包括驱动装置，所述抽汲活塞、关闭活塞在驱动装置的作用下具有以下设定的行程和位置对应关系：所述抽汲活塞在筒体内的移动行程中具有封上取样口的封堵位、由封堵位向右移动的抽汲状态、抽汲到位时的截止位，所述筒体内关闭活塞在移动行程中具有对应于抽汲活塞处于封堵位和抽汲状态的打开位、对应于抽汲活塞处于截止位的关闭位，在打开位所述关闭活塞处于取样口左侧，在截止位所述关闭活塞封闭取样口。本发明避免了取样器在下放过程中井筒上部的表层液体对液样的影响。

Description

一种抽吸式取样器

技术领域

本发明涉及井下取样领域，具体是涉及一种抽吸式取样器。

背景技术

目前，国内各油田应用的井下取样器均为流入式取样器，取样筒内的上下凡尔都处于开放状态，通过机械时钟、电子时钟定时控制凡尔的关闭，当取样器下入到井筒内，一旦接触到井下液面取样筒即接触处的液体充满，由于取样筒内径截面积远远小于井筒或管柱内与取样筒外径的环形面积，仪器下放到取样目的层时，井筒内目的层的液体不能完全替换出取样筒内的液样，所取的液样不能完全代表目的层的液样。例如分注井井下所取的水样，通过化验数据反映出同一口分注井化验数据存在不可对比性，这样，液样就不能真实反映井下注水水质状况，不能提供井下注水水质基础数据。

中国专利公开号为CN2791633Y公开了一种取样器，取样器包括取样筒，取样筒包括筒体，筒体内设置有滑动活塞，滑动活塞上安装有与筒体保持密封的密封环，在筒体的一端有取样的流体入孔，取样时高压流体从取样流体入孔进入到筒体内，并推动滑动活塞移动，当滑动活塞移动至极限位置后，筒体内保存高压流体，取样工作完成。由于该类型取样器下井前取样筒均为开放状态，一旦接触到井下液面取样筒即接触处被液体充满，井筒内液体不能完全替换出取样筒内的液样，无法取到真实的井底液样。

发明内容

本发明的目的是提供一种避免在下放过程中油水井井筒上部表层液体对液样影响的取样器。

为了实现以上目的，本发明中取样器的技术方案如下：

取样器包括设有取样口的取样筒，取样筒包括筒体及其内左右导向移动装配的抽汲活塞，筒体中沿左右移动装配有处于抽汲活塞左侧的关闭活塞，还包括驱动装置，所述抽汲活塞、关闭活塞在驱动装置的作用下具有以下设定的行程和位置对应关系：所述抽汲活塞在筒体内的移动行程中具有封上取样口的封堵位、由封堵位向右移动的抽汲状态、抽汲到位时的截止位，所述筒体内关闭活塞在移动行程中具有对应于抽汲活塞处于封堵位和抽汲状态的打开位、对应于抽汲活塞处于截止位的关闭位，在打开位所述关闭活塞处于取样口左侧，在截止位所述关闭活塞封闭取样口。

驱动装置包括带动抽汲活塞沿轴向移动的传动机构及联动机构，联动机构包括沿筒体轴向延伸的联动拉杆，联动拉杆的一端固连在关闭活塞和抽汲活塞中一个上、另一端伸过关闭活塞和抽汲活塞中另一个的背向取样口的一侧，联动拉杆的伸出端上设有用于与关闭活塞和抽汲活塞中被伸过一个挡止、而供抽汲活塞带动关闭活塞移动的挡止部，联动拉杆的挡止部到固定端的距离小于活动从封堵位移动到截止位的行程。

传动机构包括沿轴向穿装在抽汲活塞中的丝杆及抽汲活塞上固连或一体设置的丝母构成的螺旋传动副，抽汲活塞止转装配在筒体内。

丝杠的两端分别安装在筒体上设置的支撑部上。

本发明中驱动装置驱动抽汲活塞在筒体内移动，抽汲活塞在筒体内的移动行程中具有封堵位、抽汲状态、截止位，抽汲活塞又与筒体内的关闭活塞联动，这样在取样筒在投放前，抽汲活塞将筒体上的取样口封上，以使取样筒在下放至指定液位前，指定液位以上的液体不会通过取样口流入筒体内；在取样筒到达指定液位后，驱动装置驱动抽汲活塞运动，使得抽汲活塞从封堵位切换到抽汲状态，并随着筒体内的储液腔容量不断增大，筒体以外的液体会通过取样口进入储液腔内，直至抽汲活塞抽动到位而到达截止位，同时在抽汲活塞到达截止位前，与抽汲活塞联动的关闭活塞将会在抽汲活塞的带动下或被抽汲活塞解除限位后，向封上取样口的方向活动，直至抽汲活塞到达截止位时将取样口封上。因此本发明避免了取样前后取样液位以上的液体对取样器内样液的污染，保证了所取到的样液的准确性和可靠性。

附图说明

图1是本发明的抽吸式取样器的实施例中取样筒的主视剖视图；

图2是图1中取样筒的俯视剖视图；

图3是本发明的抽吸式取样器的驱动机构的结构示意图。

具体实施方式

本发明中取样器的实施例：如图1至图3所示，该取样器是一种适用于油井和水井采样的抽吸式取样器，由取样筒和驱动装置两部分组成，取样筒用于沉入待测油井或水井的指定深度，然后通过驱动装置驱动取样筒对油井或水井进行取样，随后将整个取样器从油井或水井中提出，实现对油井或水井取样。

取样筒包括筒体10，筒体10的下端装配有下接头1，下接头1为螺纹连接在筒体10上的接头套体；筒体10的上端装配有上接头11，上接头11是螺纹连接在筒体10的上端内的上封堵块；筒体10的内部临近下接头1的部位装配有固定块2，该固定块2位通过销钉17固定在筒体10内的下封堵体，以使该筒体10的上下两端分别被上接头11和固定块2所封堵。在固定块2上沿筒体10的轴向设有由丝杠7和光杆6组成的丝杠，光杆6的下端穿装在固定块2内，丝杠7的上端处安装在上接头11中，且光杆6通过下轴承组件16与固定块2连接，丝杠7通过轴承压盖12内的上平面轴承组件14与上接头11连接，丝杠7的上端部连接联轴器13，以通过固定块2和上接头11在筒体10内形成对丝杠进行双端支撑的支撑部。筒体10的筒壁上开设有处于底部的取样口5，在筒体10的内部靠近下接头1的端部设有关闭活塞4，关闭活塞4也套在光杆6上，并在筒体10的底部设有处于固定块2和取样口5之间的避让容纳腔，该避让容纳腔可容纳关闭活塞4、而使关闭活塞4让开取样口5。在筒体10内部靠近上接头11的上端设拉杆蜂窝垫9，在筒体10内部的关闭活塞4与拉杆蜂窝垫9之间临近关闭活塞4处设有抽汲活塞8，取样最初时，关闭活塞4处于避让容纳腔内，抽汲活塞8与关闭活塞4临近，拉杆蜂窝垫9更靠近上接头11，抽汲活塞8通过螺纹连接在上丝杠7上，抽汲活塞8通过活塞密封件15与筒体10密封连接，丝杠的转动能够带动抽汲活塞8移动，以由丝杠和抽汲活塞8内一体设置的丝母构成螺旋传动副，该螺旋传动副又与固定块2、上接头11、活塞导杆3形成带动抽汲活塞8在筒体10内上下移动的传动机构。拉杆蜂窝垫9与关闭活塞4之间设有四根联动拉杆18，联动拉杆18的底端固定在关闭活塞4上、顶端从抽汲活塞8的上方伸出，联动拉杆18与拉杆蜂窝垫9通过螺母19固定，联动拉杆18用于拉动关闭活塞4使其移动，以致拉杆蜂窝垫9在联动拉杆18的上端形成在被抽汲活塞8拉动时、与抽汲活塞8挡止配合的挡止部。在丝杠的外周上的固定块2与上接头11之间固定有两根活塞导杆3，用于关闭活塞4和抽汲活塞8的移动导向，以使抽汲活塞8和关闭活塞4止转装配在筒体10内。本实施例为了确保能够得到真实的井底样液，丝杠与抽汲活塞8、抽汲活塞8与筒体10的内壁、抽汲活塞8与其径向限位杆（图中未示）、抽汲活塞8与联动拉杆18、关闭活塞4与其径向限位杆（图中未示）、关闭活塞4与筒体10间均采用液密封连接。

驱动装置是一种电控装置，该电控装置包括设置有电机的电机仓外壳24、设置有控制电路板的电路板主体外壳25以及设置有电池组的电池筒外壳27，电路板主体外壳25一端与电机仓外壳24通过螺纹密封连接，电路板主体外壳25另一端与电池筒外壳27通过螺纹密封连接，电路板主体外壳25与电池筒外壳27连接处四周对称设四处密封圈33，这样，实现了整个电控装置的密封，同时，由于螺纹连接，各部件间容易拆卸和安装。在电机仓外壳24的另一端密封连接电机转轴20，其中，电机转轴20与电机仓外壳24通过密封压帽21、传动密封件22、传动固定块23密封连接，密封压帽21与传动密封件22间通过螺纹连接，传动密封件22与电机仓外壳24连接处设密封O圈34，传动密封件22与密封压帽21间设五个聚四氟乙烯圈35，电机转轴20套穿在密封压帽21和传动固定块23内。电池组与电机、控制电路板连接，实现对电机、控制电路板的供电，电池组设置在电池筒外壳27内置的电池筒30内，电池组通过绝缘固定套29、内压帽2821固定，内压帽2821与电池筒30内壁螺纹连接，实现了多节电池的串联连接，电池筒外壳27保护电池和通讯接头，防止油管内的水和油进入电池筒内壳内。电池组通过正极过芯31、两个连接过芯32为电机、控制电路板供电，正极过芯31与绝缘固定套29螺纹连接，连接过芯32与电池筒30内壁螺纹连接。控制电路板与电机连接，实现电机的转动。在电路板主体外壳25内螺纹连接设通讯插头固定座26，通讯插头固定座26上穿过电路板主体外壳25密封设电源开关，用于从外部控制电源的开关。本实施例中电控装置中的电机转轴20与取样筒中的联轴器13连接，电机转轴20的转动带动联轴器13转动。

使用前，首先将电机、控制电路板、电池组分别安装在电机仓外壳24、电路板主体外壳25、电池筒外壳27内，再将电机仓外壳24、电路板主体外壳25、电池筒外壳27旋紧，电机转轴20连接在取样器中取样筒的联轴器13上。下井取样前，需确保取样筒里的抽汲活塞8处于封堵取样口5的位置处。待各部件连接安装完毕后，启动电源，抽吸式取样器电控装置连同取样筒一起下潜到油井内，在取样筒随取样器下放的过程中，取样筒一直处于关闭状态，此时关闭活塞4位于抽汲活塞8的左端，抽汲活塞将取样口5封堵，避免了仪器在下放中杂质、油等杂质进入样筒内。当本实施例中下放到取样层位时，在达到控制电路板所设定的时间后，电控装置内的电机旋转，带动联轴器13转动，抽汲活塞8打开取样口5，液样通过取样口5进入到取样筒内。随着丝杆的转动，抽汲活塞8沿丝杆向拉杆蜂窝垫9靠近，当抽汲活塞8接触到拉杆蜂窝垫9后，液样完全进入取样筒内。随着抽汲活塞8的继续前移，拉杆蜂窝垫9随抽汲活塞8移动，拉杆蜂窝垫9移动时通过联动拉杆18带动关闭活塞4移动，样液通过取样口5进入到筒体10内并密封在关闭活塞4与抽汲活塞8之间，当关闭活塞4将取样口5封堵时就能实现液样封闭。这样，就能避免取样器在下放中杂质、油等杂质进入样筒内，确保取得真实的井底液样，再通过对取样的样品化验分析，就能够真实了解井下水质的状态，为地质开发提供可靠的基础研究数据。经过试制试用，本实施例中对井下任意位置都能够液样，能够承受最高温度达150℃，最大压力60MPa。

在上述实施例中，抽汲活塞和关闭活塞通过联动拉杆和拉杆蜂窝垫形成的联动件传递动作，在其他实施例中，该联动拉杆也可以固定在抽汲活塞上，对应的联动拉杆的下端从关闭活塞的下侧伸出，以将拉杆蜂窝垫安装在联动拉杆的下端上，而且拉杆蜂窝垫也可以用连接在联动拉杆上的挡止螺母、挡圈等代替。联动件也可以是连接在抽汲活塞和关闭活塞之间的柔性的拉绳、拉索等，以通过柔性部件的张开来传递动力。另外，该联动件也可以去除，以通过抽汲活塞对关闭活塞的刚性、弹性或磁性压迫，实现对关闭活塞位置控制，如抽汲活塞对关闭活塞刚性压迫时，关闭活塞的下端可顶装一弹性件（如圆柱螺旋弹簧），当抽汲活塞解除对关闭活塞的压迫时，关闭活塞可在弹性件的压动下上弹而封上取样口；抽汲活塞对关闭活塞磁性压迫时，抽汲活塞的下端和关闭活塞的下方可分别安装同极相向布置的磁铁，以在抽汲活塞上移时，通过关闭活塞下方的磁铁推动关闭活塞上移而封上取样口。

在其他实施例中，关闭活塞和抽汲活塞可以分别通过驱动装置驱动，驱动装置可以为液压缸或气压缸。

Claims (4)

1.取样器，包括设有取样口的取样筒，取样筒包括筒体及其内左右导向移动装配的抽汲活塞，其特征在于，筒体中沿左右移动装配有处于抽汲活塞左侧的关闭活塞，还包括驱动装置，所述抽汲活塞、关闭活塞在驱动装置的作用下具有以下设定的行程和位置对应关系：所述抽汲活塞在筒体内的移动行程中具有封上取样口的封堵位、由封堵位向右移动的抽汲状态、抽汲到位时的截止位，所述筒体内关闭活塞在移动行程中具有对应于抽汲活塞处于封堵位和抽汲状态的打开位、对应于抽汲活塞处于截止位的关闭位，在打开位所述关闭活塞处于取样口左侧，在截止位所述关闭活塞封闭取样口。

2.根据权利要求1所述的取样器，其特征在于，驱动装置包括带动抽汲活塞沿轴向移动的传动机构及联动机构，联动机构包括沿筒体轴向延伸的联动拉杆，联动拉杆的一端固连在关闭活塞和抽汲活塞中一个上、另一端伸过关闭活塞和抽汲活塞中另一个的背向取样口的一侧，联动拉杆的伸出端上设有用于与关闭活塞和抽汲活塞中被伸过一个挡止、而供抽汲活塞带动关闭活塞移动的挡止部，联动拉杆的挡止部到固定端的距离小于活动从封堵位移动到截止位的行程。

3.根据权利要求2所述的取样器，其特征在于，传动机构包括沿轴向穿装在抽汲活塞中的丝杆及抽汲活塞上固连或一体设置的丝母构成的螺旋传动副，抽汲活塞止转装配在筒体内。

4.根据权利要求3所述的取样器，其特征在于，丝杠的两端分别安装在筒体上设置的支撑部上。