CN109630106B - 一种电机驱动支腿式井下智能取样器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电机驱动支腿式井下智能取样器，属于井下取样装置技术领域，本发明的一种电机驱动支腿式井下智能取样器主要包括，浮力支腿模块、两个旋转电机动力模块、一个控制模块、固定支腿模块和真空储气模块，所述一种电机驱动支腿式井下智能取样器的下落、固定、取样与回收全过程自动控制，无需人为进行中间操作，可自动控制上下旋转电机运转，调节支腿开度和伸缩固定支腿，进而改变取样器速度和固定，然后由真空储气罐收集气体，完成后调节浮力支腿，上升回收取样器。本发明的一种电机驱动支腿式井下智能取样器，全程完全实现自动控制，且结构简单、操作方便，可对井下不同层段、不同压力的气体进行取样。

Description

一种电机驱动支腿式井下智能取样器

技术领域

本发明涉及取样装置技术领域，特别是一种电机驱动支腿式井下智能取样器。

背景技术

随着油田开发技术不断的向发展进步，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，气井井下气压充足，气体正常流动。随着开采过程的进行，采出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，具有一定保温保压功能的电机驱动支腿式井下智能取样器。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种电机驱动支腿式井下智能取样器主要由：锁定螺母、上部传动杆、浮力板支腿、支腿底座、连接筒、上部电机、上部外套筒、行程记录仪、信息储存器、控制板、上部电池、下部电机、下部套筒、下部传动杆、下部丝杆螺母、固定支腿、储气罐、下部外套筒、真空环空、内筒、堵头、阀芯、隔磁环、线圈、锁紧弹簧、阀座等组成；所述浮力板支腿套在上部传动杆外壁，上部用锁定螺母进行限位；所述上部传动杆与下部传动杆分别通过上部丝杆螺母与下部丝杆螺母传递上部电机与下部电机的旋转运动转换成直线运动；所述行程记录仪会随时记录取样器形成数据，然后传递给控制板控制浮力板支腿开度来控制下路速度与行程；所述固定支腿中部安装有橡胶圈，在取样器到达指定取样位置时，通过下部电机运转调节伸出宽度；所述储气罐放置于下部外套筒(18)内，并设置有真空环空；所述储气罐进气口套装于内筒，且与阀芯连接；所述阀芯套于内筒内部，下部安装有锁紧弹簧，且套装于阀座内部；所述下部外套筒与阀座开设有进气通道；所述下部控制电板，在取样器到达目的层位并安全固定后，将控制线圈通电，阀芯下移，储气罐进气口与堵头分离并开始储气，只在在控制线圈断电，阀芯在弹簧预紧力作用下上移，堵头与储气罐进气口接触，停止储气。

所述行程记录仪嵌装在上部外套筒内部，记录取样器速度与行程，并将数据传递给上部控制板控制电机运转，来调节浮力板支腿开度。

所述中部套筒上下部分别与上部外套筒与下部外套筒采用螺纹连接方式固定，且内部设有下部电机与下部传动杆，且中部套筒中间开设有供固定支腿伸出的矩形窗口。

所述下部套筒上端与中部套筒采用螺纹连接方式固定，且储气罐安装在下部套筒内部，并与下部套筒形成真空环空；所述储气罐下部与内筒采用螺纹连接固定，储气罐下部进气口和阀芯安装的堵头接触；所述固定外壳开设有活动窗用于活动支腿的上下运动，且固定外壳外壁焊接有接口用于固定弹簧片下端。

本发明具有以下优点：本发明提出了一个全新的智能下落、定点、保温保压、支腿式取样器设计方案，只需井口投掷，就能定点取得样本。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电机驱动支腿式井下智能取样器的装配示意图。

图2为图1沿A-A截面的剖视图。

图3为中间套筒的三维半剖视图。

图中：锁定螺母(1)、上部传动杆(2)、浮力板支腿(3)、支腿底座(4)、连接筒(5)、上部电机(6)、上部外套筒(7)、行程记录仪(8)、信息储存器(9)、控制板(10)、上部电池(11)、下部电机(12)、下部套筒(13)、下部传动杆(14)、下部丝杆螺母(15)、固定支腿(16)、储气罐(17)、下部外套筒(18)、真空环空(19)、内筒(20)、堵头(22)、阀芯(23)、隔磁环(24)、线圈(25)、锁紧弹簧(26)、阀座(27)。

具体实施方式

一种电机驱动支腿式井下智能取样器，其特征在于：它包括锁定螺母1、上部传动杆2、浮力板支腿3、支腿底座4、连接筒5、上部电机6、上部外套筒7、行程记录仪8、信息储存器9、控制板10、上部电池11、下部电机12、下部套筒13、下部传动杆14、下部丝杆螺母15、固定支腿16、储气罐17、下部外套筒18、真空环空19、内筒20、堵头22、阀芯23、隔磁环24、线圈25、锁紧弹簧26、阀座27；所述浮力板支腿3套在上部传动杆2外壁，浮力板支腿3上部用锁定螺母1进行限位；所述上部传动杆2与下部传动杆14分别通过上部丝杆螺母下部丝杆螺母15将上部电机6与下部电机12的旋转运动转换成直线运动；所述行程记录仪8会一直记录取样器行程数据，然后传递给控制板10控制浮力板支腿3的开度来控制下路速度与行程；行程记录仪8嵌装在上部外套筒7内部，记录取样器速度与行程，并将数据传递给上部控制板控制电机运转，来调节浮力板支腿开度；所述固定支腿16中部安装有橡胶圈，在取样器到达指定取样位置时，通过下部电机12运转调节伸出宽度；所述储气罐17放置于下部外套筒18内，并设置有真空环空19；下部套筒13上端与中部套筒采用螺纹连接方式固定，且储气罐安装在下部套筒13内部，并与下部套筒13形成真空环空19，且采用温度压力传感器17-1监测真空环空19中的压力与温度变化；储气罐17进气口套装于内筒20，且与阀芯23连接；所述阀芯23套于内筒内部，下部安装有锁紧弹簧26且套装于阀座27内部；阀芯23与锁紧弹簧26相连，锁紧弹簧26处于预紧状态；所述下部外套筒18与阀座27开设有进气通道；所述控制板10在取样器到达目的层位并安全固定后，将控制线圈25通电，阀芯23下移，储气罐17进气口与堵头22分离并开始储气，并在集气完毕后控制线圈25断电，阀芯在锁紧弹簧26预紧力作用下上移，堵头22与储气罐17进气口接触，停止储气；

储气罐17下部与内筒采用螺纹连接固定，储气罐17下部进气口和阀芯23安装的堵头22接触；

阀芯23与阀座27都开设有进气通道，且阀座27进气通道中安装有锁紧弹簧26；

阀座27套装于下部套筒13内壁底部，且阀座27和下部套筒13都开设有进气通道；

取样器在上升或下落过程中都有行程记录仪8对其行程、速度和加速度进行监控，并把数据同步给控制板10，控制上部电机6、下部电机12和电磁阀做出相应动作；

上部传动杆2外壁从上到下依次套有锁定螺母1、浮力板支腿3、上部丝杆螺母、连接筒5和联轴器，上部传动杆2开设有两道螺纹，上部传动杆2发生转动，上部支腿架3-1将旋转运动转换成直线运动，浮力板支腿3能够实现撑开与闭合，且连接筒5上下分别与支腿底座4与上部外套筒采用螺纹连接方式固定；

中部套筒上下部分别与上部外套筒7与下部外套筒18采用螺纹连接方式固定，且内部设有下部电机12与下部传动杆14，且中部套筒中间开设有供固定支腿16伸出的矩形窗口。

在对井下完成测井并确定了井下所需取样的深度以后，将井层数据导入取样器，井口预先调节浮力支腿一定开度后，投放取样器进入井下管路，行程记录仪会对取样器下路的路程、加速度与速度进行监测，并传输数据给控制板，智能调节控制浮力支腿开度，从而调节下落速度，当到达指定位置时，取样器速度刚好停止下落并保持悬浮不动，随后控制固定支腿撑开固定取样器，然后控制板命令电磁阀通电，阀芯下移，开始集气，当集气完毕后，电磁阀断电，阀芯受弹簧作用回到原位停止储气，随后控制固定支腿收回，同时增加浮力板支腿开度，取样器上行，且在上行过程中智能调节速度，保证至井口处有较小速度以便安全回收。

Claims (1)

1.一种电机驱动支腿式井下智能取样器，其特征在于：它包括锁定螺母(1)、上部传动杆(2)、浮力板支腿(3)、支腿底座(4)、连接筒(5)、上部电机(6)、上部外套筒(7)、行程记录仪(8)、信息储存器(9)、控制板(10)、上部电池(11)、下部电机(12)、下部套筒(13)、下部传动杆(14)、下部丝杆螺母(15)、固定支腿(16)、储气罐(17)、下部外套筒(18)、真空环空(19)、内筒(20)、堵头(22)、阀芯(23)、隔磁环(24)、线圈(25)、锁紧弹簧(26)、阀座(27)；所述浮力板支腿(3)套在上部传动杆(2)外壁，浮力板支腿(3)上部用锁定螺母(1)进行限位；所述上部传动杆(2)与下部传动杆(14)分别通过上部丝杆螺母下部丝杆螺母(15)将上部电机(6)与下部电机(12)的旋转运动转换成直线运动；所述行程记录仪(8)会一直记录取样器行程数据，然后传递给控制板(10)控制浮力板支腿(3)的开度来控制下路速度与行程；行程记录仪(8)嵌装在上部外套筒(7)内部，记录取样器速度与行程，并将数据传递给上部控制板控制电机运转，来调节浮力板支腿开度；所述固定支腿(16)中部安装有橡胶圈，在取样器到达指定取样位置时，通过下部电机(12)运转调节伸出宽度；所述储气罐(17)放置于下部外套筒(18)内，并设置有真空环空(19)；下部套筒(13)上端与中部套筒采用螺纹连接方式固定，且储气罐安装在下部套筒(13)内部，并与下部套筒(13)形成真空环空(19)，且采用温度压力传感器(17-1)监测真空环空(19)中的压力与温度变化；储气罐(17)进气口套装于内筒(20)，且与阀芯(23)连接；所述阀芯(23)套于内筒内部，下部安装有锁紧弹簧(26)且套装于阀座(27)内部；阀芯(23)与锁紧弹簧(26)相连，锁紧弹簧(26)处于预紧状态；所述下部外套筒(18)与阀座(27)开设有进气通道；所述控制板(10)在取样器到达目的层位并安全固定后，将控制线圈(25)通电，阀芯(23)下移，储气罐(17)进气口与堵头(22)分离并开始储气，并在集气完毕后控制线圈(25)断电，阀芯在锁紧弹簧(26)预紧力作用下上移，堵头(22)与储气罐(17)进气口接触，停止储气；

储气罐(17)下部与内筒采用螺纹连接固定，储气罐(17)下部进气口和阀芯(23)安装的堵头(22)接触；

阀芯(23)与阀座(27)都开设有进气通道，且阀座(27)进气通道中安装有锁紧弹簧(26)；

阀座(27)套装于下部套筒(13)内壁底部，且阀座(27)和下部套筒(13)都开设有进气通道；

取样器在上升或下落过程中都有行程记录仪(8)对其行程、速度和加速度进行监控，并把数据同步给控制板(10)，控制上部电机(6)、下部电机(12)和电磁阀做出相应动作；

上部传动杆(2)外壁从上到下依次套有锁定螺母(1)、浮力板支腿(3)、上部丝杆螺母、连接筒(5)和联轴器，上部传动杆(2)开设有两道螺纹，上部传动杆(2)发生转动，上部支腿架(3-1)将旋转运动转换成直线运动，浮力板支腿(3)能够实现撑开与闭合，且连接筒(5)上下分别与支腿底座(4)与上部外套筒采用螺纹连接方式固定；

中部套筒上下部分别与上部外套筒(7)与下部外套筒(18)采用螺纹连接方式固定，且内部设有下部电机(12)与下部传动杆(14)，且中部套筒中间开设有供固定支腿(16)伸出的矩形窗口。

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