CN107559002A - 一种保压取样器压力补偿装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种保压取样器压力补偿装置，其包括高压气室单元(1)、补偿机构单元(2)、触发开关单元(3)，利用高压气泵将高压氮气充入高压气室单元(1)中，在保压取样器取样完成后，取样器密封翻板关闭，触发开关单元(3)打开，高压气室单元(1)中的高压氮气通过补偿机构单元(2)补偿到保压取样器的样品高压密封腔中，维持样品高压密封腔中的压力。本发明解决了天然气水合物保压取样器压力补偿的问题。

Description

一种保压取样器压力补偿装置

技术领域

本发明属于钻探领域，涉及一种天然气水合物保压取样器压力补偿装置，适用于陆地、湖泊、江河、海洋等天然气水合物保压钻探取样施工。

背景技术

在陆地、湖泊、江河、海洋等地域进行天然气水合物钻探取样施工，要求在取样过程中保持样品的地层压力，天然气水合物保压取样器通过压力补偿装置对取样器的样品高压密封腔进行压力补偿，维持取样器样品高压密封腔中的压力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种天然气水合物保压取样器压力补偿装置，维持取样器样品高压密封腔中的压力

为达前述目的，一种天然气水合物保压取样器压力补偿装置包括高压气室单元(1)、补偿机构单元(2)、触发开关单元(3)，三者通过螺纹依次连接，连接螺纹上设计有密封槽，密封槽内放置密封圈，实现密封螺纹连接。用高压气泵通过充气阀(11)将高压氮气充入高压气室单元(1)中，在保压取样器取样完成后，取样器密封翻板关闭，触发套(24)在外力作用下向下滑动，触发开关单元(3)打开，高压气室单元(1)中的高压氮气通过补偿机构单元(2)补偿到保压取样器的样品高压密封腔中，维持样品高压密封腔的压力。

其中所述高压气室单元(1)包括：气室上接头(4)、管式气压表(5)、密封圈(6)、高压氮气舱(7)、高压氮气(8)、密封圈(9)、气室下接头(10)、充气阀(11)，其中气室上接头(4)、高压氮气舱(7)和气室下接头(10)通过螺纹从左向右依次连接，管式气压表(5)通过螺纹安装在气室上接头(4)的左边的内孔上，充气阀(11)通过螺纹安装在气室下接头(10)的侧面。

其中所述补偿机构单元(2)包括：密封圈(12)、针阀座(13)、密封垫(14)、密封圈(15)、活塞(16)、活塞盖(17)、补偿单元外管(18)、充气阀(19)、阀针(20)、弹簧(21)，其中密封圈(12)套在补偿单元外管(18)的外螺纹头部，密封圈(15)、密封垫(14)依次插装在补偿单元外管(18)左边内孔里，阀针(20)插装在密封垫(14)的内孔里，弹簧(21)装在阀针(20)的左边，针阀座(13)通过螺纹安装在补偿单元外管(18)的左边螺纹上压住弹簧(21)，充气阀(19)通过密封螺纹安装在补偿单元外管(18)侧面，活塞(16)装在补偿单元外管(18)右边的内孔中，活塞盖(17)通过螺纹连接在补偿单元外管(18)右边的螺纹孔中，活塞(16)和活塞盖(17)之间行成一个密闭腔。

其中触发开关单元(3)包括：密封圈(22)、触发单元外管(23)；触发套(24)、密封圈(25)、密封圈(26)、充气阀(27)，其中充气阀(27)通过密封螺纹安装在触发单元外管(23)侧面，触发套(24)套在触发单元外管(23)外边。

其中所述充气阀(27)包括：压盖(28)、弹簧(29)、阀芯(30)、充气阀管体(31)，其中弹簧(29)和阀芯(30)从上到下依次插装在充气阀管体(31)的内孔内，压盖(28)通过螺纹安装在充气阀管体(31)内压住弹簧(29)，在弹簧(29)的作用下阀芯(30)被紧紧压在充气阀管体(31)的内孔里，充气阀(27)在工作时气体只能进不能出。

附图说明

图1本发明保压取样器压力补偿装置总成结构示意图；

图2本发明高压气室单元结构示意图；

图3本发明补偿机构单元结构示意图；

图4本发明触发开关单元结构示意图；

图5本发明充气阀结构示意图；

图6本发明触发套位置示意图。

附图标记说明：

1-高压气室单元；2-补偿机构单元；3-触发开关单元；

4-气室上接头；5-管式气压表；6-密封圈；7-高压氮气舱；

8-高压氮气；9-密封圈；10-气室下接头；11-充气阀；12-密封圈；

13-针阀座；14-密封垫；15-密封圈；16-活塞；17-活塞盖；

18-补偿单元外管；19-充气阀；20-阀针；21-弹簧；22-密封圈；

23-触发单元外管；24-触发套；25-密封圈；26-密封圈；

27-充气阀；28-压盖；29-弹簧；30-阀芯；31-充气头管体

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

本发明的保压取样器压力补偿装置总成结构示意图(图1)。

如图1所示，本发明的保压取样器压力补偿装置包括：高压气室单元(1)、补偿机构单元(2)、触发开关单元(3)，三者通过螺纹依次连接，连接螺纹上设计有密封槽，密封槽内放置密封圈，实现密封螺纹连接。触发开关单元(3)右边螺纹与保压取样器样品高压密封腔通过螺纹连接，保压取样器在保压取样作业前，利用高压气泵将高压氮气(8)通过充气阀(11)充入高压气室单元(1)中(最大压力100MPa)，管式气压表(5)可以随时观察高压气室单元(1)中氮气的压力，密封垫(14)通过压缩密封圈(15)与补偿单元外管(18)实现密封，阀针(20)在弹簧(21)的作用下紧紧的挤压在密封垫(14)上实现密封，高压氮气(8)被密封在高压气室单元(1)中，作业准备时触发套(24)处于图6A的位置，取样器与压力补偿装置不连通，利用高压气泵通过充气阀(27)和充气阀(19)依次预充入高压氮气，充入氮气的压力值与预估保压取样实际作业的地层压力值一致，活塞(15)两边的压力一致，在保压取样器取样完成后，取样器密封翻板关闭，触发套(24)在外力作用下向下滑动，此时触发套(24)处于图6B的位置，触发开关单元(3)打开，取样器样品高压密封腔与压力补偿装置连通，当取样器样品高压密封腔中的压力小于预充高压氮气时，活塞(16)右边的压力大于左边的压力，活塞(16)在压力的推动下向左边移动，克服弹簧(21)的推力推动阀针(20)向左滑动，阀针(20)与密封垫(14)出现间隙，高压气室单元(1)中的高压氮气(8)补充到样品高压密封腔中，当样品高压密封腔中的压力与预充高压氮气的压力一致时，活塞(16)两边压力一致，活塞停止滑动，在弹簧(21)弹力的作用下推动阀针(20)向右移动，阀针(20)与密封垫(14)被压紧，高压气室单元(1)中高压氮气(8)再次被密封起来，与取样器样品高压密封腔隔断，这样就实现了对取样器样品高压密封腔压力的补偿。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也实为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种保压取样器压力补偿装置，其包括高压气室单元(1)、补偿机构单元(2)、触发开关单元(3)，用高压气泵通过充气阀(11)将高压氮气充入高压气室单元(1)中，在保压取样器取样完成后，取样器密封翻板关闭，触发套(24)在外力作用下向下滑动，触发开关单元(3)打开，高压气室单元(1)中的高压氮气通过补偿机构单元(2)补偿到保压取样器的样品高压密封腔中，维持样品高压密封腔中的压力。

2.如权利要求1所述的保压取样器压力补偿装置，其特征在于：补偿压力最大为30MPa。

3.如权利要求1所述的保压取样器压力补偿装置，其特征在于：高压气室单元(1)、补偿机构单元(2)、触发开关单元(3)为圆柱状，其材质为高强度合金钢或不锈钢。

4.如权利要求1或2所述的保压取样器压力补偿装置，其特征在于：高压气室单元(1)充入高压氮气，高压氮气的压力最大为100MPa。

5.如权利要求1所述的保压取样器压力补偿装置，其特征在于：高压气室单元(1)、补偿机构单元(2)、触发开关单元(3)依次通过螺纹连接，螺纹设计有密封机构，保证螺纹连接的密封性。

6.如权利要求1所述的保压取样器压力补偿装置，其特征在于：高压气室单元(1)与触发开关单元(3)都预留螺纹，方便压力补偿装置与保压取样器其他部件连接。