CN108691539A - 一种取样器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种取样器，包括磁定位短节、电机、取样套筒、上活塞和下活塞，其中，所述上活塞和所述下活塞位于所述取样套筒内，所述取样套筒的筒壁上设置有进液孔，所述下活塞位于所述进液孔下方；所述上活塞、所述下活塞和所述取样套筒的内壁构成空腔；所述磁定位短节适于检测所述取样器下入井内的深度，所述电机适于在所述取样器位于预设深度处时开始运转，并适于通过运转带动所述上活塞向上移动。使用本发明提供的取样器，可比较精确的确定取样深度，并且取样所用时间较短，效率较高。

Description

一种取样器

技术领域

本发明涉及油气开采技术领域，特别涉及一种取样器。

背景技术

在油田开发中，为有效的掌握油井、水井的生产动态，需对井筒内流体进行定深取样。对于油井，需采集不同产层所产的流体样品以分析各产层的流体物性；对于注水或聚合物井，需采集井筒目标深度处注入的介质以分析其介质指标。

目前通常采用现场井口放空的方法进行取样，通过计算井口放出流体的体积估算取样深度。

在实现本发明的过程中，本发明人发现现有技术中至少存在以下问题：

井口放空的方式进行取样估算的取样深度不准确，而且井口放空占井周期长，影响油气的开采。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种取样器，可比较精确的确定取样深度，且取样所用时间较短，效率较高。

具体而言，包括以下的技术方案：

本发明提供了一种取样器，包括磁定位短节、电机、取样套筒、上活塞和下活塞，其中，

所述上活塞和所述下活塞位于所述取样套筒内，所述取样套筒的筒壁上设置有进液孔，所述下活塞位于所述进液孔下方；所述上活塞、所述下活塞和所述取样套筒的内壁构成空腔；

所述磁定位短节适于检测所述取样器下入井内的深度，所述电机适于在所述取样器位于预设深度处时开始运转，并适于通过运转带动所述上活塞向上移动。

可选择地，所述取样器还包括控制器与电源，所述磁定位短节和所述电机分别与所述控制器信号连接、与所述电源通过电缆连接，所述磁定位短节适于将所述取样器下入井内的深度发送给所述控制器，所述控制器适在判断出所述取样器位于所述预设深度时开始驱动所述电机运转。

可选择地，所述磁定位短节包括磁定位器和磁定位套筒，所述磁定位器位于所述磁定位套筒内。

可选择地，所述取样器还包括电机套筒，所述电机位于所述电机套筒内，所述电机套筒的上端与所述磁定位套筒连接，下端与所述取样套筒连接。

可选择地，所述取样器还包括传动轴、传动套、绕绳轴和防转体，其中，

所述传动轴与所述电机连接，所述传动套套在所述传动轴的外部，所述防转体固定在所述取样套筒内，所述绕绳轴的上端与所述传动套连接，所述绕绳轴的下端插入所述防转体且所述绕绳轴与所述防转体通过螺纹连接；所述上活塞通过连接绳与所述绕绳轴的上端连接；

所述电机的运转带动所述传动轴转动，所述传动轴的转动带动所述传动套转动，所述传动套的转动带动所述绕绳轴转动，进而所述绕绳轴在所述防转体内向上运动，并拉动所述上活塞向上运动。

可选择地，所述防转体上设置有线缆通道，所述连接绳通过所述线缆通道，露出所述线缆通道的一端与所述绕绳轴的上端连接，露出所述线缆通道的另一端与所述上活塞连接；

当所述电机的转动轴转动一圈时，带动所述绕绳轴转动一圈，从而所述连接绳在所述绕绳轴上缠绕一圈。

可选择地，所述防转体的上端连接有单滑轮，所述防转体的下端连接有双滑轮，所述连接绳经过所述双滑轮进入线缆通道，再经过所述单滑轮与所述绕绳轴的上端连接。

可选择地，所述防转体的下端连接有弹簧，所述弹簧套在所述双滑轮的外部，当所述上活塞向上运动时，压缩所述弹簧。

可选择地，所述取样器还包括电缆接头，所述电缆接头与所述磁定位套筒的上端连接。

可选择地，所述电缆接头和所述磁定位套筒之间连接有扶正短节，所述扶正短节包括多个弹片，所述多个弹片均匀分布在所述取样器的轴线的周围，所述扶正短节的最大直径大于所述磁定位套筒和所述取样套筒的直径。

可选择地，所述下活塞的下端开设有开孔，密封螺钉将所述开孔封堵。

可选择地，所述取样器还包括盖帽，所述盖帽与所述取样套筒的下端连接。

本发明实施例提供的技术方案的有益效果：

本发明提供了一种取样器，包括磁定位短节、电机、取样套筒、上活塞和下活塞，磁定位短节用于检测取样器下入井内的深度，电机的转动带动上活塞向上运动。使用本实施例提供的取样器进行取样时，将取样器和钢丝绳连接，下入井内。磁定位短节检测取样器下入井内的深度，当取样器位于预设深度时，电机开始运转。电机的运转带动上活塞向上运动，从而井筒内的液体从取样套筒上的进液孔进入上活塞、下活塞和取样套筒的内壁构成的空腔中。当完成取样后，拉动钢丝绳将取样器从井筒内取出。使用本发明提供的取样器，可比较精确的确定取样深度，并且取样所用时间较短，效率较高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例中一种取样器的结构示意图；

图2为图1中截面A-A’的示意图；

图3为图1中截面B-B’的示意图。

图中的附图标记分别为：

1、电缆接头；2、扶正短节；3、磁定位短节；4、电机；5、连接套；6、密封圈；7、连接体；8、传动轴；9、取样套筒；10、传动套；11、绕绳轴；12、防转体；13、线缆通道；14、定位销钉；15、弹簧；16、连接绳；17、上活塞；18、密封圈；19、连接绳；20、进液孔；21、下活塞；22、盖帽；23、泄液孔；24、密封螺钉；25、密封圈；26、排液孔；27、双滑轮；28、单滑轮；29、电机套筒。

具体实施方式

为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本发明一实施例提供了一种取样器，如图1所示，包括磁定位短节3、电机4、取样套筒9、上活塞17和下活塞21，其中，上活塞17和下活塞21位于取样套筒9内，取样套筒9的筒壁上设置有进液孔20，下活塞21位于进液孔20下方；上活塞17、下活塞21和取样套筒9的内壁构成空腔；磁定位短节3用于确定取样器下入井内的深度，电机4适于在取样器位于预设深度处时开始运转，并适于通过运转带动上活塞17向上移动。

使用本实施例提供的取样器进行取样时，将取样器和钢丝绳连接，下入井内。磁定位短节3检测取样器下入井内的深度，当取样器位于预设深度时，电机4开始运转。电机4的运转带动上活塞17向上运动，从而井筒内的液体从进液孔20进入上活塞17、下活塞21和取样套筒9的内壁构成的空腔中。当完成取样后，拉动钢丝绳将取样器从井筒内取出。使用本实施例提供的取样器，可比较精确的确定取样深度，并且取样所用时间较短，效率较高。

在本实施例中，为了更清楚的说明，对取样器的下半部分进行了剖开显示。

作为本实施例的一种改进，取样器还可包括控制器与电源，磁定位短节3和电机4分别与控制器信号连接、与电源通过电缆连接，磁定位短节3适于将取样器下入井内的深度发送给控制器，控制器适在判断出取样器位于预设深度时开始驱动电机4运转。这样，磁定位短节3将检测到的取样器在井内的深度发送给控制器，控制器判断出取样器位于预设深度时，控制电机4开始运转。电源通过电缆分别与电机4和磁定位短节3连接为其供电。本发明不限于此，电源和控制器也可以不是取样器的部件，放置于地面。此时，控制器与磁定位短节3之间可通过电缆进行信号连接，也可在磁定位短节3中安装天线，从而通过天线与控制器进行信号的传输。

作为本实施例的一种改进，如图1所示，取样器还可包括电缆接头1，电缆接头1与磁定位短节3的上端连接。这样，位于地面的电源可通过电缆与电缆接头1连接，电缆接头1再分别与电机4和磁定位短节3连接。可在电缆接头1与地面电源之间的电缆上缠绕钢丝绳，这样，在拉动电缆将取样器取出时，不会出现断裂的情况。

作为本实施例的一种改进，磁定位短节可包括磁定位器和磁定位套筒，磁定位器位于磁定位套筒内。磁定位器与控制器信号连接，将检测到的深度信息发送至控制器，磁定位套筒可保护磁定位器。磁定位器是由装在铜质外壳内的永久磁铁和线圈组成。当磁定位器在井中移动经过套管接箍时，由于接箍处套管加厚，改变了磁铁周围磁场的分布，使穿过线圈的磁通量变化而产生感应电动势。记录感应电流的大小，将得到一条套管接箍曲线。根据套管接箍曲线，配合放射性测井曲线可以准确确定取样器在井中的深度。

作为本实施例的一种改进，如图1所示，取样器还可包括电机套筒29，电机4位于电机套筒29内，电机套筒29的上端与磁定位套筒连接，下端与取样套筒9连接。电机套筒29可保护电机4。电机套筒29的上端与下端可通过螺纹分别与磁定位套筒和取样套筒9连接。

作为本实施例的一种改进，如图1所示，取样器还可包括传动轴8、传动套10、绕绳轴11和防转体12，其中，传动轴8与电机4连接，传动套10套在传动轴8的外部，防转体12固定在取样套筒9内，绕绳轴11的上端与传动套8连接，绕绳轴12的下端插入防转体12内且绕绳轴11与防转体12通过螺纹连接；上活塞17通过连接绳16与绕绳轴11连接；电机4的运转带动传动轴8转动，传动轴8的转动带动传动套10转动，传动套10的转动带动绕绳轴11转动，进而绕绳轴11在防转体12内向上运动，并拉动上活塞17向上运动。这样，在电机4运转时，绕绳轴11在防转体12内转动且缓慢上升，进而拉动上活塞17向上运动，取样套筒9外部的液体样品通过进液孔20进入上活塞17和下活塞21及取样套筒9的内壁组成的空腔中。在本实施例中，连接绳16一端与上活塞17的上端连接，一端与绕绳轴11的上端连接，连接绳16从绕绳轴11的上部的外壁开始缠绕，在绕绳轴11缓慢上升时，逐渐缠绕绕绳轴11的整个外壁。由于绕绳轴11外壁上设置有螺纹，即使在电机4停止运转时，连接绳16也不会在绕绳轴11上松动。本发明不限于此，当绕绳轴11和取样套筒9之间的空隙足够大时，可不设置传动轴8和传动套10，电机4直接和绕绳轴11连接，电机4转动时，带动绕绳轴11转动，进而连接绳16可在绕绳轴11的上部分的外壁缠绕，从而拉动上活塞17向上运动。

在本实施例中，传动轴8的横截面可设计为不规则的形状，如图2和图3所示，分别为图1中A-A’和B-B’截面的示意图。将传动轴8的横截面设计为不规则的形状，电机4的转动轴和传动套10的通孔的横截面均为规则的圆形，则在电机4转动时，电机4的转动轴带动传动轴8转动，传动轴8的转动带动传动套10转动。

在本实施例中，如图1所示，防转体12的下端可通过定位销钉14固定在取样套筒9的内壁。

在本实施例中，如图1所示，取样器还可包括连接套5和连接体7，连接套5的上端通过螺纹与电机套筒29的下端连接，连接套5的下端通过螺纹与连接体7的上端连接，连接体7的上端通过螺纹与取样套筒9的上端连接。连接体7内设置有通孔，传动轴8的上部分穿过连接体7的通孔与电机4的转动轴连接，并适于在通孔内转动。如图1所示，可在连接体7的内壁上设置密封圈6，保证传动轴8与连接体7的密封良好。

作为本实施例的一种改进，如图1所示，防转体12上可设置线缆通道13，连接绳16通过线缆通道13将绕绳轴11的上端与上活塞17连接。这样，可防止连接绳16与防转体12发生缠绕。具体地，线缆通道13可设置为与防转体12的轴线平行。当电机4的转动轴转动一圈时，带动绕绳轴11转动一圈，从而连接绳16在绕绳轴11上缠绕一圈。这样，当电机的转动轴转动一圈时，连接绳16带动上活塞17上升的距离等于连接绳16在绕绳轴11上缠绕一圈的长度，上活塞17上升的速度较快。当从进液孔20流入的液体量较大时，上活塞17上升速度比较快，可保证液体都能进入上活塞17、下活塞21和取样套筒9的内壁构成的空腔，节省取样时间。

在本实施例中，如图1所示，上活塞17的外壁和取样套筒9的内壁之间可设置密封圈18，下活塞21的外壁和取样套筒9的内壁之间可设置密封圈25.这样，可保证上活塞17、下活塞21与取样套筒9的内壁之间密封性良好，液体不会流出上活塞17、下活塞21与取样套筒9的内壁之间的空腔。

在本实施例中，如图1所示，取样套筒9在防转体12的下端的筒壁上可开设排液孔26。在上活塞17向上运动时，上活塞17的外壁、防转体12的下端及取样套筒9的内壁之间的空腔内的空气可从排液孔26排出。在取样器下入井内的过程中，会有液体从排液孔26进入上活塞17的外壁、防转体12的下端及取样套筒9的内壁之间的空腔内，在上活塞17向上运动时，液体从排液孔26中排出。

作为本实施例的一种改进，如图1所示，防转体12的上端可连接单滑轮28，防转体12的下端可连接双滑轮27，连接绳16经过双滑轮27进入线缆通道13，再经过单滑轮28与绕绳轴11的上端连接。由于防转体的上端和下端的边缘为直角，较为锋利，容易造成连接绳16的磨损。双滑轮27和单滑轮28可避免连接绳16的磨损，延长其使用寿命。

作为本实施例的一种改进，如图1所示，防转体12的下端可连接弹簧15，弹簧15套在双滑轮27的外部，当上活塞17向上运动时，压缩弹簧15。当上活塞17运动到防转体12的下方并压缩弹簧15时，继续向上运动对弹簧15的压力增大，弹簧15的弹力也增大。随着弹簧15的弹力增大，连接绳16对上活塞17的拉力增大，电机4对连接绳16的拉力增大，电机4的电流也增大。当电机4的电流增大到一定程度时，电机4会停止运转，这样可保护电机4出现过载的情况。

在本实施例中，下活塞21与上活塞17可通过连接绳19连接。连接绳19的长度被设计为当上活塞17即将靠近弹簧15的下端时，上活塞17开始拉动下活塞21向上移动，在电机停止运转时，下活塞21的外壁正好封堵进液孔20，取样器即完成取样，液体不再通过进液孔20进入空腔内。此时，可拉动电缆将取样器从井内取出。

作为本发明的一种改进，如图1所示，电缆接头1和磁定位套筒之间可连接扶正短节2，扶正短节2包括多个弹片，多个弹片均匀分布在取样器的轴线的周围，扶正短节2的最大直径大于磁定位套筒和取样套筒9的直径。弹片具有弹性，在取样器进入井内后，弹片可根据井筒的直径改变形状，使弹片与井筒的内壁贴合，从而可起到扶正取样器的作用，使取样器的中心线与井筒的中心线重合。

作为本发明的一种改进，如图1所示，下活塞21的下端可开设开孔，密封螺钉24将开孔封堵。在取样器取样时，密封螺钉24将开孔封堵，液体不会从下活塞21、上活塞17及取样套筒9之间的空腔流出。在完成取样时，将密封螺钉24取下，则液体样品从开孔排出。

作为本发明的一种改进，如图1所示，取样器还可包括盖帽22，盖帽22与取样套筒9的下端连接。具体地，可在取样套筒9的下端附近的外壁设置外螺纹，在盖帽22的内壁上设置内螺纹，从而取样套筒9可通过螺纹与盖帽22连接。盖帽22可保护下活塞21。在本实施例中，可在盖帽的下端设置泄液孔23，需要放出下活塞21、上活塞17及取样套筒9之间的空腔内的液体样品时，将密封螺钉24从开孔中取出，则液体从空腔内经开孔流到盖帽22内，再经泄液孔23流出。也可不设置泄液孔23，需要放出液体样品时，可将盖帽22从取样套筒9上取下。

在本实施例中，进液孔20、排液孔26的数量可为多个，多个进液孔20和排液孔26大小、形状均相同，且均匀分布在与取样套筒9的轴线垂直的截面圆周上。这样，从每个进液孔20和排液孔26流入、流出的液体量相同，取样套筒9在垂直于轴线的截面圆周上受力均匀，保证取样器平稳工作。

以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本发明的技术方案，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种取样器，其特征在于，包括磁定位短节、电机、取样套筒、上活塞和下活塞，其中，

所述上活塞和所述下活塞位于所述取样套筒内，所述取样套筒的筒壁上设置有进液孔，所述下活塞位于所述进液孔下方；所述上活塞、所述下活塞和所述取样套筒的内壁构成空腔；

所述磁定位短节适于检测所述取样器下入井内的深度，所述电机适于在所述取样器位于预设深度处时开始运转，并适于通过运转带动所述上活塞向上移动。

2.根据权利要求1所述的取样器，其特征在于，所述取样器还包括控制器与电源，所述磁定位短节和所述电机分别与所述控制器信号连接、与所述电源通过电缆连接，所述磁定位短节适于将所述取样器下入井内的深度发送给所述控制器，所述控制器适在判断出所述取样器位于所述预设深度时开始驱动所述电机运转。

3.根据权利要求1所述的取样器，其特征在于，所述磁定位短节包括磁定位器和磁定位套筒，所述磁定位器位于所述磁定位套筒内。

4.根据权利要求3所述的取样器，其特征在于，所述取样器还包括电机套筒，所述电机位于所述电机套筒内，所述电机套筒的上端与所述磁定位套筒连接，下端与所述取样套筒连接。

5.根据权利要求1所述的取样器，其特征在于，所述取样器还包括传动轴、传动套、绕绳轴和防转体，其中，

所述传动轴与所述电机的转动轴连接，所述传动套套在所述传动轴的外部，所述防转体固定在所述取样套筒内，所述绕绳轴的上端与所述传动套连接，所述绕绳轴的下端插入所述防转体且所述绕绳轴与所述防转体通过螺纹连接；所述上活塞通过连接绳与所述绕绳轴的上端连接；

所述电机的转动轴的转动带动所述传动轴转动，所述传动轴的转动带动所述传动套转动，所述传动套的转动带动所述绕绳轴转动，进而所述绕绳轴在所述防转体内向上运动，并拉动所述上活塞向上运动。

6.根据权利要求5所述的取样器，其特征在于，所述防转体上设置有线缆通道，所述连接绳通过所述线缆通道，露出所述线缆通道的一端与所述绕绳轴的上端连接，露出所述线缆通道的另一端与所述上活塞连接；

当所述电机的转动轴转动一圈时，带动所述绕绳轴转动一圈，从而所述连接绳在所述绕绳轴上缠绕一圈。

7.根据权利要求6所述的取样器，其特征在于，所述防转体的上端连接有单滑轮，所述防转体的下端连接有双滑轮，所述连接绳经过所述双滑轮进入线缆通道，再经过所述单滑轮与所述绕绳轴的上端连接。

8.根据权利要求7所述的取样器，其特征在于，所述防转体的下端连接有弹簧，所述弹簧套在所述双滑轮的外部，当所述上活塞向上运动时，压缩所述弹簧。

9.根据权利要求3所述的取样器，其特征在于，所述取样器还包括电缆接头，所述电缆接头与所述磁定位套筒的上端连接。

10.根据权利要求9所述的取样器，其特征在于，所述电缆接头和所述磁定位套筒之间连接有扶正短节，所述扶正短节包括多个弹片，所述多个弹片均匀分布在所述取样器的轴线的周围，所述扶正短节的最大直径大于所述磁定位套筒和所述取样套筒的直径。

11.根据权利要求1所述的取样器，其特征在于，所述下活塞的下端开设有开孔，密封螺钉将所述开孔封堵。

12.根据权利要求1-11其中任一项所述的取样器，其特征在于，所述取样器还包括盖帽，所述盖帽与所述取样套筒的下端连接。