CN109538202B - 一种智能伞状支腿抽吸式取样器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于天然气开发行业中的智能取样器，它包括丝杠螺母1(3)、伞架(4)、电机1(9)、控制面板(11)、电池(14)、支腿(19)、液压缸(24)、活塞(30)、阀芯(33)、丝杠1(38)和行程记录仪(42)等；利用丝杠螺母机构将旋转运动转化为直线运动，从而开合伞架(4)，进而控制兜风的面积，控制取样器的升降；同样通过丝杠螺母机构，开合支腿(19)以稳定取样器于目的层，以及拉动活塞(30)以取样；利用行程记录仪(42)以确定取样器地层位置；本发明具有结构简单、成本低廉、创意新颖的优点。

Description

一种智能伞状支腿抽吸式取样器
技术领域
本发明涉及取样装置技术领域，特别是一种智能抽吸式取样器。
背景技术
随着油田开发技术不断的发展进步，我国石油行业目前对于勘探开发油气井的油气样品的真实、可靠状态越来越重视，取得第一手真实有效的油气样品资料对于油气资源的开采有着至关重要的作用。
气藏在开采初期，气井井下压力充沛，气体正常流动。随着开采过程的进行，开采程度的增加和地层压力的下降，生产中往往伴随着边底水，凝析油的侵入，这些液体一方面在井底慢慢累积，阻碍了气体向井口的运动，另一方面使得上升的气体无法像开采初期一样受到足够的压力作用，在上升的过程中由于温度，压力的变化，在气体中携带的水会聚集在油管内壁，沿着内壁向井底流动。这对天然气的开采危害很大，轻则使产量降低，重则导致井筒积液，水淹喷停等。
因此诊断气井是否存在积液状况十分重要。取样器的主要作用是在试油测试及其他井下作业过程中，定深捞取井下地层流体，经过化验取得其液性资料，进而制定下步工作措施。智能取样器的设计是可以在常规取样器的基础上简化人力劳动的同时将井底样本保温保压取出，更精确智能完成取样工作。
发明内容
本发明的目的是：克服现有取样器的缺点，提供一种结构简单、组装方便且能定点取样的智能伞状摇杆滑块支腿抽吸式取样器。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种智能伞状支腿抽吸式取样器主要由：第一丝杠螺母、伞架、伞架底座、第一电机、控制面板、电池、第二电机、限位圆筒、支腿、第二丝杠、液压缸、电机定子、电机转子、第二丝杠螺母、止推轴承、活塞、上阀体、堵头、阀芯、线圈、弹簧、壳体、第一丝杠、复合材料、行程记录仪、支腿底座、支腿螺母和活塞杆等组成；所述伞架分上、下两段，中部铰连，四个伞架沿第二丝杠周向均匀布置，且四个伞架上、下端分别与第一丝杠螺母和伞架底座铰连，并在四个伞架外部围一层可弹性变形的复合材料；所述第一丝杠螺母和伞架底座皆套于第二丝杠上，第一丝杠螺母与第二丝杠通过螺纹配合，将旋转运动转化成直线运动，伞架底座与第二丝杠外壳通过螺纹进行固连；所述行程记录仪通过螺纹安装于第一电机外壳上，安装孔外部填充橡胶进行保护；所述支腿分上、下两段，中部铰连，四个支腿沿第一丝杠周向均匀布置，且四个支腿上、下端分别与支腿底座和支腿螺母铰连，且在中部铰链外包一层橡胶；所述活塞杆为一根带螺纹的丝杠，其上端与第二丝杠螺母相配合，将旋转运动转化为直线运动，带动下端与其相连的活塞；所述阀芯上端连接堵头，下端与弹簧相抵，中心开有气孔。
所述打捞环为带孔的锥形圆台，共两层，其上、下端分别通过止动螺栓和第二丝杠的轴肩进行轴向定位。
所述伞架底座外圆周上半段开有4个槽，用以铰连伞架，下半段与第二丝杠外壳以螺纹连接，内圆周上的轴肩抵住第二丝杠的轴环，以限制第二丝杠的轴向位移。
所述电池端盖上、下表面分别顶住电池和第二电机，以对电池和第二电机进行轴向定位，并通过上半段的外螺纹与第一电机外壳连接。
所述电机定子和电机转子组合为一空心电机，电机定子上、下端分别通过中间圆筒和第二丝杠螺母进行轴向定位，电机转子上端通过中间圆筒进行轴向定位，下端与第二丝杠螺母榫接。
所述液压缸上端通过外螺纹与中间圆筒连接，下部通过外螺纹与上阀体连接，并在缸体下部中心和中部壁面开有气孔。
本发明具有以下优点：本发明提出了一个全新的智能抽吸式取样器设计方案，只需井口投掷，就能定点取得样本，且能自动返回。本发明具有结构简单、成本低、取样成功率高、安装容易和操作方便的优点。
附图说明
图1为本发明所述的一种智能伞状支腿抽吸式取样器的装配示意图。
图2为图1的沿A-A截面剖视图。
图3为第二丝杠螺母的三维示意图。
图4为限位圆筒的三维示意图。
图中：1-止动螺栓、2-打捞环、3-第一丝杠螺母、4-伞架、5-伞架底座、6-轴承1、7-第二丝杠外壳、8-第一密封圈、9-第一电机、10-第一电机外壳、11-控制面板、12-控制端盖、13-第二密封圈、14-电池、15-电池端盖、16-第二电机、17-第二电机外壳、18-限位圆筒、19-支腿、20-第一橡胶、21-第一丝杠、22-丝杠端盖、23-中间圆筒、24-液压缸、25-电机定子、26-电机转子、27-第二丝杠螺母、28-第三密封圈、29-止推轴承、30-活塞、31-上阀体、32-堵头、33-阀芯、34-线圈、35-弹簧、36-壳体、37-气门、38-第二丝杠、39-复合材料、40-第一键、41-第二键、42-行程记录仪、43-第二橡胶、44-第三键、45-第四键、46-支腿底座、47-支腿螺母、48-第五键、49-活塞杆。
具体实施方式
根据附图所示，所述一种智能伞状支腿抽吸式取样器，主要由：第一丝杠螺母、伞架、伞架底座、第一电机、控制面板、电池、第二电机、限位圆筒、支腿、第二丝杠、液压缸、电机定子、电机转子、第二丝杠螺母、止推轴承、活塞、上阀体、堵头、阀芯、线圈、弹簧、壳体、第一丝杠、复合材料、行程记录仪、支腿底座、支腿螺母和活塞杆等组成；所述伞架分上、下两段，中部铰连，四个伞架沿第二丝杠周向均匀布置，且四个伞架上、下端分别与第一丝杠螺母和伞架底座铰连，并在四个伞架外部围一层可弹性变形的复合材料；所述第一丝杠螺母和伞架底座皆套于第二丝杠上，第一丝杠螺母与第二丝杠通过螺纹配合，将旋转运动转化成直线运动，伞架底座与第二丝杠外壳通过螺纹进行固连；所述行程记录仪通过螺纹安装于第一电机外壳上，安装孔外部填充橡胶进行保护；所述支腿分上、下两段，中部铰连，四个支腿沿第一丝杠周向均匀布置，且四个支腿上、下端分别与支腿底座和支腿螺母铰连，且在中部铰链外包一层橡胶；所述活塞杆为一根带螺纹的丝杠，活塞杆上端与第二丝杠螺母相配合，将旋转运动转化为直线运动，带动下端与活塞杆相连的活塞；所述阀芯上端连接堵头，下端与弹簧相抵，中心开有气孔。
打捞环为带孔的锥形圆台，共两层，其上、下端分别通过止动螺栓和第二丝杠的轴肩进行轴向定位。
伞架底座外圆周上半段开有4个槽，用以铰连伞架，伞架底座外圆周下半段与第二丝杠外壳以螺纹连接，内圆周上的轴肩抵住第二丝杠的轴环，以限制第二丝杠的轴向位移。
由于采用了上述结构，在伞架外包一层可弹性变形的复合材料，极大的增大了伞架的兜风能力，保证了取样器具有足够的动力返回地面。在铰链处外包一层橡胶，增大了支腿与井壁的摩擦力，保证取样器在取样时不会下滑或上移。
由于采用了上述结构，伞架底座与第二丝杠外壳通过螺纹固连，而伞架底座内圆周轴肩又扣住了第二丝杠的轴环，防止伞架在兜风时脱离取样器。
电池端盖上、下表面分别顶住电池和第二电机，以对电池和第二电机进行轴向定位，并通过电池端盖上半段的外螺纹与第一电机外壳连接。
电机定子和电机转子组合为一空心电机，电机定子上、下端分别通过中间圆筒和第二丝杠螺母进行轴向定位，电机转子上端通过中间圆筒进行轴向定位，电机转子下端与第二丝杠螺母榫接。
液压缸上端通过外螺纹与中间圆筒连接，下部通过外螺纹与上阀体连接，并在缸体下部中心和中部壁面开有气孔。
由于采用了上述结构，液压缸缸体中部侧壁开有气孔，以确保活塞上移取样时，液压缸上部的气体能排出。
限位圆筒中部沿周向开有4个长条形槽，以限制支腿的周向位移，限位圆筒上端通过内螺纹与第二电机外壳连接，限位圆筒下端通过外螺纹与中间圆筒连接。
工作时，首先应测定气井的风速和磁定位测井图，将其输入进取样器的控制面板中，控制中心将计算出投井的伞架张开幅度，控制兜风面以控制下降速度，当行程记录仪结合磁定位测井图确定达到目的地层时，支腿张开，以保证取样地层不变；取样过程中，电磁阀中的线圈通电产生磁场，从而阀芯在磁场的作用下克服弹簧力，打开气孔；接着空心电机通电旋转，在第二丝杠螺母和活塞杆的作用下，提升活塞以集气；集气完成后，关闭气孔，收回支腿，张开伞架，在气流的作用下，将取样器吹回井口。

Claims (6)

1.一种智能伞状支腿抽吸式取样器，其特征在于：该取样器主要包括止动螺栓(1)、打捞环(2)、第一丝杠螺母(3)、伞架(4)、伞架底座(5)、第一电机(9)、控制面板(11)、电池(14)、电池端盖(15)、第二电机(16)、限位圆筒(18)、支腿(19)、第一丝杠(21)、中间圆筒(23)、液压缸(24)、电机定子(25)、电机转子(26)、第二丝杠螺母(27)、活塞(30)、上阀体(31)、堵头(32)、阀芯(33)、线圈(34)、弹簧(35)、第二丝杠(38)、复合材料(39)、行程记录仪(42)、支腿底座(46)、支腿螺母(47)和活塞杆(49)；所述伞架(4)分上、下两段，中部铰连，四个伞架(4)沿第二丝杠(38)周向均匀布置，且四个伞架(4)上、下端分别与第一丝杠螺母(3)和伞架底座(5)铰连，并在四个伞架(4)外部围一层可弹性变形的复合材料(39)；所述第一丝杠螺母(3)和伞架底座(5)皆套于第二丝杠(38)上，第一丝杠螺母(3)与第二丝杠(38)通过螺纹配合，将旋转运动转化成直线运动，伞架底座(5)与第二丝杠外壳(7)通过螺纹进行固连；所述行程记录仪(42)通过螺纹安装于第一电机外壳(10)上，安装孔外部填充橡胶(43)进行保护；所述支腿(19)分上、下两段，中部铰连，四个支腿沿第一丝杠(21)周向均匀布置，且四个支腿(19)上、下端分别与支腿底座(46)和支腿螺母(47)铰连，且在中部铰链外包一层橡胶(20)；所述活塞杆(49)为一根带螺纹的丝杠，活塞杆(49)上端与第二丝杠螺母(27)相配合，将旋转运动转化为直线运动，带动下端与活塞杆(49)相连的活塞(30)；所述阀芯(33)上端连接堵头(32)，阀芯(33)下端与弹簧(35)相抵，阀芯(33)中心开有气孔；所述液压缸(24)上、下端通过螺纹分别与中间圆筒(23)和上阀体(31)连接，并在缸体下部中心和中部壁面开有气孔；所述上阀体(31)上、下端通过螺纹分别与液压缸(24)和壳体(36)相连，并套于阀芯(33)上，阀芯(33)中部外圆周缠绕线圈(34)，上阀体(31)中心开有气门(37)。
2.根据权利要求1所述的一种智能伞状支腿抽吸式取样器，其特征在于所述打捞环(2)为带孔的锥形圆台，共两层，打捞环(2)上、下端分别通过止动螺栓(1)和第二丝杠(38)的轴肩进行轴向定位。
3.根据权利要求1所述的一种智能伞状支腿抽吸式取样器，其特征在于所述伞架底座(5)外圆周上半段开有4个槽，用以铰连伞架(4)，伞架底座(5)外圆周下半段与丝杠外壳(7)通过螺纹连接，伞架底座(5)内圆周上的轴肩抵住第二丝杠(38)的轴环，以限制第二丝杠(38)的轴向位移。
4.根据权利要求1所述的一种智能伞状支腿抽吸式取样器，其特征在于所述电池端盖(15)上、下表面分别顶住电池(14)和第二电机(16)，对电池(14)和第二电机(16)进行轴向定位，电池端盖(15)和第一电机外壳(10)通过螺纹进行连接。
5.根据权利要求1所述的一种智能伞状支腿抽吸式取样器，其特征在于所述限位圆筒(18)中部沿周向开有4个长条形槽，以限制支腿(19)的周向位移，限位圆筒(18)上端通过内螺纹与第二电机外壳(17)连接，限位圆筒(18)下端通过外螺纹与中间圆筒(23)连接。
6.根据权利要求1所述的一种智能伞状支腿抽吸式取样器，其特征在于所述电机定子(25)和电机转子(26)组合为一空心电机，电机定子(25)上、下端分别通过中间圆筒(23)和第二丝杠螺母(27)进行轴向定位，电机转子(26)上端通过中间圆筒(23)进行轴向定位，电机转子(26)下端与第二丝杠螺母(27)榫接。
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