CN109763816B - 一种智能叶片丝杆弹簧支腿真空式取样器 - 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，它包括叶片(5)、叶片轴(6)、电池(10)、单向阀(12)、储气罐仓(13)、储气罐(14)堵头(16)、上阀体(17)、弹簧片(18)、行程记录仪(21)、叶片槽体(25)、叶片电机(28)、控制面板(29)、螺纹活动架(30)、丝杆(31)、支撑电机(33)等；利用叶片电机(28)旋转运动，从而旋转叶片(5)，进而控制兜风的面积，控制取样器的升降；通过螺纹配合，使支撑电机(33)的旋转运动转化为直线运动，压缩释放弹簧片(18)以稳定取样器于目的层；利用行程记录仪(21)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

一种智能叶片丝杆弹簧支腿真空式取样器
技术领域
本发明涉及取样装置技术领域，特别是一种智能叶片丝杆弹簧支腿真空式取样器。
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，气井井下压力充沛，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的智能叶片丝杆弹簧支腿真空式取样器。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：该智能取样器主要包括阀芯、隔磁环、弹簧、叶片、叶片轴、电池、单向阀、储气罐仓、储气罐、堵头、上阀体、弹簧片、线圈、行程记录仪、气孔、止动螺栓、叶片槽体、叶片电机、控制面板、螺纹活动架、丝杆、支撑电机；所述叶片槽体为部分镂空环状，对称两个四分之一圆面为镂空，另外两对称四分之一圆面为实体，固定于取样器外壳体，两个金属叶片嵌入叶片槽体内成对称布置，且两个叶片内侧与叶片轴固定；所述螺纹活动架套于丝杠上，通过螺纹配合，将旋转运动转化成直线运动；所述行程记录仪通过螺纹安装于下壳体上，安装孔外部填充橡胶进行保护；所述弹簧片分上端与螺纹活动架铰连，下端与下壳体铰连，且四条弹簧片周向均匀布置；所述储气罐初始状态为内部真空，其下端接堵头，进行密封；所述阀芯上端连接堵头，下端与弹簧相抵，中心开有气孔；所述线圈、隔磁环、弹簧、上阀体以及下壳体构成电磁阀，起开闭气孔作用。
由于采用了上述结构，金属叶片和固定叶片槽以及叶片电机三者相配合，可以控制取样器的兜风面积，当动扇叶与固定扇叶重叠时，兜风面积最小，而当动扇叶完全遮住叶片槽镂空位置时，兜风面积最大，并且由于叶片槽上带有导轨能够防止动扇叶兜风时被掀翻。安装行程记录仪可实时监测取样器所处位置，指引取样器到达目的层段。安装四套弹簧片支腿，确保取样器到达目的层段时能稳住位置。
所述控制面板处的外壳侧壁开有圆孔，并在圆孔外装有控制端盖以保护控制中心。
由于采用了上述结构，才能将每一个气井内的风速变化图和磁定位测井图传入控制中心，这样取样器在下井取样时，才能结合自身所在位置的磁场，确定自身所在位置，且能结合磁场变化的快慢，测算出自身下降的速度，再结合风速计算出目前多少兜风面积，从而调节动扇叶位置。
所述线圈缠绕在上阀体与下阀体之间所形成的环空，其通电产生的磁场将拉动阀芯。
由于采用了上述结构，线圈通电产生的磁场才能拖拽阀芯向下运动，以打开缸体阀门。而线圈断电时，也能通过弹簧反弹作用，将阀芯上推，从而关闭阀门。
所述储气罐内部，其初始状态为真空。
由于采用了上述结构，当取样器到达预定层面时，电磁阀拉动，堵头离开储气罐口，由于罐内真空与井底形成压力差，储气罐自主吸入目标待测气体。
所述储气罐仓的外壳设有单向阀。
由于采用了上述结构，在投入取样器之前，可通过单向阀将储气罐仓与储气罐之间环空抽为真空，从而达到保温的目的。
附图说明
图1为本发明所述的一种智能叶片丝杆弹簧支腿真空式取样器的装配示意图。
图2为叶片槽三维示意图。
图3为叶片三维示意图。
图中：1-密封圈1、2-阀芯、3-隔磁环、4-弹簧、5-叶片、6-叶片轴、7-密封圈2、8-控制端盖、9-活动端销钉、10-电池、11-电池盖、12-单向阀、13-储气罐仓、14-储气罐、15-密封圈3、16-堵头、17-上阀体、18-弹簧片、19-固定端销钉、20-线圈、21-行程记录仪、22-下壳体、23-气孔、24-止动螺栓、25-叶片槽体、26-密封圈4、27-电机端盖1、28-叶片电机、29-控制芯片、30-螺纹活动架、31-丝杆、32-电机端盖2、33-支撑电机。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施做进一步描述。
如图1所述，本发明装置包括：阀芯、隔磁环、弹簧、叶片、叶片轴、控制端盖、活动端销钉、电池、电池盖、单向阀、储气罐仓、储气罐、堵头、上阀体、弹簧片、固定端销钉、线圈、行程记录仪、下壳体、气孔、止动螺栓、叶片槽体、电机端盖1、叶片电机、控制芯片、螺纹活动架、丝杆、电机端盖2、支撑电机组成；所述叶片槽为对称半镂空、边缘带槽圆盘，通过螺纹配合与取样器外壳连接；所述叶片外圆周为两个相对的扇叶，中芯通过键与电机轴周向固连，并且边缘嵌入叶片槽圆周所开槽体内；所述行程记录仪安装在外壳的圆孔中，其外部填充橡胶以保护行程记录仪；所述螺纹活动架所处外壳开有4个内外贯穿的槽道，其下端通过螺纹与电机外壳；所述弹簧片分上端与螺纹活动架铰连，下端与下壳体铰连，且四条弹簧片周向均匀布置；所述丝杠与螺纹活动架通过螺纹相配合，将丝杠的旋转运动转化为支腿螺母的直线运动以压缩弹簧片；所述下壳体下部中心开有气孔；所述阀芯中心由下向上开有一深圆槽，圆槽顶部开有一贯穿的径向圆孔，阀芯上表面嵌有封堵头；所述上阀体中部为一阶梯孔，其孔内依次装入弹簧和阀芯，其外部套有下阀体。
叶片槽体为对称半镂空、边缘带槽圆盘，通过螺纹配合与取样器外壳连接。
叶片为四分之一圆面并成对称分布于套筒两侧且嵌入叶片槽体的槽内，并通过止动螺栓进行轴向固定。螺纹活动架与支撑电机通过丝杆连接。
储气罐初始状态为内部真空，通过与堵头接触达到密封目的，同时利用单向阀将储气罐仓与储气罐之间空腔抽为真空，以达到保温目的。
阀芯通过弹簧进行限位，并与线圈与隔磁环形成电磁阀，通过控制电流的通断来控制储气罐口的开闭。下壳体上端通过螺纹与储气罐仓连接，并在下壳体的底部开有气孔。
上阀体上、下端分别通过内螺纹和外螺纹与液压缸和壳体相连，并套于阀芯上，中部外圆周缠绕线圈，中心开有其气门。
叶片和叶片槽结构如图2和图3，当叶片与叶片槽非镂空部分重合时，兜风面积最小；而当叶片完全遮住叶片槽的镂空时，兜风面积最大；且叶片能根据需要旋转角度，从而调节兜风面积，继而调节取样器的上浮力。弹簧片初始状态处于自然状态，贴附于取样器外壳；而当丝杠沿逆时针旋转时，依靠螺纹配合关系，使螺纹活动架向下移动，从而压缩弹簧片，方便取样器在井眼内卡位；而当丝杠沿顺时针旋转时，依靠螺纹配合关系，将螺纹活动架向上提升，从而放松弹簧片，方便返回地面。
所述线圈缠绕在上阀体与下阀体之间所形成的环空，其通电产生的磁场将拉动阀芯。
当取样器到达目的地层时，电池将给线圈通电，从而产生磁场，拖拽阀芯下移，打开阀门。从而在储气罐内部与井底环境之间形成压差，使储气罐自主采样；当储气罐集满气时，将线圈断电，从而依靠上阀体中的弹簧，将阀芯上推，关闭阀口，完成集气过程。

Claims (1)

1.一种智能叶片丝杆弹簧支腿真空式取样器，其特征在于：该取样器主要包括阀芯(2)、隔磁环(3)、弹簧(4)、叶片(5)、叶片轴(6)、电池(10)、单向阀(12)、储气罐仓(13)、储气罐(14)、堵头(16)、上阀体(17)、弹簧片(18)、线圈(20)、行程记录仪(21)、气孔(23)、止动螺栓(24)、叶片槽体(25)、叶片电机(28)、控制面板(29)、螺纹活动架(30)、丝杆(31)、支撑电机(33)；所述叶片槽体(25)为部分镂空环状，对称两个四分之一圆面为镂空，另外两对称四分之一圆面为实体，固定于取样器外壳体，两个金属材质的叶片(5)嵌入叶片槽体(25)内成对称布置，且两个叶片(5)内侧与叶片轴(6)固定；所述螺纹活动架(30)套于丝杆(31)上，通过螺纹配合，将旋转运动转化成直线运动；所述行程记录仪(21)通过螺纹安装于下壳体(22)上，安装孔外部填充橡胶进行保护；所述弹簧片(18)上端与螺纹活动架(30)铰连，下端与下壳体(22)铰连，且四条弹簧片周向均匀布置；所述储气罐(14)初始状态为内部真空，储气罐(14)下端接堵头(16)进行密封；所述阀芯(2)上端连接堵头(16)，阀芯(2)下端与弹簧(4)相抵，阀芯(2)中心开有气孔；所述线圈(20)、隔磁环(3)、弹簧(4)、上阀体(17)以及下壳体(22)构成电磁阀，起开闭气孔(23)作用；阀芯(2)通过弹簧(4)进行限位，并与线圈(20)与隔磁环(3)形成电磁阀，通过控制电流的通断来控制储气罐口的开闭；下壳体(22)上端通过螺纹与储气罐仓(13)连接，并在下壳体(22)的底部开有气孔；
叶片槽体(25)为对称半镂空、边缘带槽圆盘，通过螺纹配合与取样器外壳连接；叶片(5)为四分之一圆面并成对称分布于套筒两侧且嵌入叶片槽体(25)的槽内，并通过止动螺栓(24)进行轴向固定；
螺纹活动架(30)与支撑电机(33)通过丝杆(31)连接；
所述储气罐(14)初始状态为内部真空，通过与堵头(16)接触达到密封目的，同时利用单向阀(12)将储气罐仓(13)与储气罐(14)之间空腔抽为真空，以达到保温目的；
上阀体(17)上、下端分别通过内螺纹和外螺纹与液压缸和壳体(36)相连，并套于阀芯(2)上，上阀体(17)中部外圆周缠绕线圈(34)，上阀体(17)中心开有其气门(37)。
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