CN111502655A - 一种油井取样器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种油井取样器，包括外壳、底座和骨架，骨架通过四氟支架固定连接于外壳内，底座与外壳一端固定连接，该取样器还包括控制系统，在骨架内，与控制系统相连接的感压系统和驱动组件，与驱动组件相连接的传动组件以及与传动组件相连接的取样系统；取样系统包括开关阀和取样仓；感压系统测量取样器内压力值，控制系统根据压力值控制驱动组件驱动传动组件上下运动，传动组件上下运动使得所述开关阀打开/关闭，从而取样仓能够取得油井内地层流体样品，与现有技术相比，该取样器能够配合多种试油管柱，实现多次井下开关井，更加智能和快速落实地层产能及液性。
Description
技术领域
本申请涉及石油开采过程中的试油技术领域，具体涉及一种油井取样器。
背景技术
目前，常用的测试工具按照开、关井的操作方式分为上提下放管柱控制和环空压力控制两种类型。
主要存在以下问题：第一不能很好的与泵螺杆泵和射流泵排液试油技术配合联作，第二现场操作人员必须具备较高的技术能力，人为操作失误多，测试成功率低，第三工具结构复杂，保养费时费力，成本高，第四工具笨重而且工具较长，施工费人力，运输困难等。
为了解决以上问题急需研制一种智能地层测试工具以适应不断发展的现在试油技术。
发明内容
为此，本发明提供一种油井取样器。能够配合多种试油管柱，实现多次井下开关井，更加智能和快速落实地层产能及液性。
本发明的技术方案如下：
一种油井取样器，包括外壳、底座和骨架，所述骨架通过四氟支架固定连接于外壳内，所述底座与外壳一端固定连接，该取样器还包括控制系统，在所述骨架内，与所述控制系统相连接的感压系统和驱动组件，与所述驱动组件相连接的传动组件以及与所述传动组件相连接的取样系统；
所述取样系统包括开关阀和取样仓；
所述感压系统测量取样器内压力值，控制系统根据压力值控制驱动组件驱动所述传动组件上下运动，所述传动组件上下运动使得所述开关阀打开/关闭，从而取样仓能够取得油井内地层流体样品。
较佳的，所述控制系统包括单片机、数据接口，电池组和控制电路板，所述单片机位于地面，所述数据接口、电池组和控制电路板依次连接并设置于所述骨架内，所述数据接口与所述单片机连接。
较佳的，所述感压系统与所述控制电路板相接，用于将测量到的压力值传输与所述单片机；所述驱动组件与所述控制电路板相接，所述单片机根据所述感压系统输出的压力值控制驱动组件的运动。
较佳的，所述驱动组件为电机，所述传动组件包括依次连接的联轴器、螺杆、传动轴以及活塞杆，所述电机所述联轴器连接，通过联轴器、螺杆和传动轴带动活塞杆在取样系统内上下运动。
较佳的，所述取样系统还包括四个活塞，记为第一活塞、第二活塞、第三活塞、第四活塞；两个开关阀，记为第一开关阀、第二开关阀；以及限位块；
所述第一活塞与所述第四活塞与所述骨架固定连接，所述第二活塞与所述第三活塞与所述外壳固定连接；所述活塞杆贯穿所述第一、第二、第三、以及第四活塞；所述活塞杆与活塞之间设置有环形缝隙，用于地层流体能够进入环形缝隙；
所述取样仓由所述第二活塞下接头端部与所述外壳以及第三活塞上接头端部形成密闭空腔而成；
所述限位块设置于所述取样仓内，与所述骨架固定连接并与所述活塞杆设置有缝隙；
所述第二活塞下接头端部与所述限位块之间径向设置有第一进液口；
所述第一开关阀设置于活塞杆上，所述活塞杆在活塞中上下运动时使得所述第一开关阀能够打开/关闭所述第一进液口。
较佳的，所述第二开关阀设置于第三活塞下接头端部活塞杆上，所述活塞杆在活塞中上下运动时，使得所述第二开关阀能够打开/关闭所述环形缝隙。
较佳的，所述第三活塞下接头端部与所述第四活塞上接头端部之间径向设置有第二进液口，所述活塞杆上下运动时，使得所述第二开关阀能够打开/关闭所述第二进液口。
较佳的，所述感压系统包括第一压力传感器，所述第一压力传感器径向穿过外壳固定在所述骨架上，并通过连接件与所述驱动组件连接。
较佳的，所述感压系统还包括第二压力传感器和第三压力传感器，所述第二压力传感器与所述第三压力传感器均安装在底座上，所述第二压力传感器用于测量取样器内的样品流体压力值；所述第三压力传感器用于测量地层流体压力值。
较佳的，所述取样系统内还设置有放样阀，所述放样阀用于放出所述取样仓内的地层流体样品。
本发明具有以下有益效果：
通过地面控制系统与感压系统以及驱动组件的连接，感压系统测量得到取样器内部的压力值，地面控制系统根据此压力值，控制驱动组件的运动，取样器下入井底后，通过控制系统的控制从而能够实现自动开关井取样。
由于压力传感器的设置，能够提供取样器内、油井内以及地层流体内压力值，传输给控制系统，由控制系统控制驱动组件运动实现开关阀的打开/关闭，从而取样仓能够取得样品，进而实现智能化操作。
通过第一活塞与第四活塞能够提供给取样系统压力平衡，第二活塞与第三活塞形成取样仓，保证取样仓内能够取得样品，从而延长取样器的使用寿命。
由于井下压力以及环境复杂，因而本发明能够降低人为操作风险，并且本发明结构简单，性能可靠，保养成本低。
该取样器能够与射流泵、螺杆泵等排液配合，还能够与多种工艺联作，实现排液后关井，获得排液后期地层压力资料。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，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为本发明实施例油井取样器第一段结构示意图；
图2为本发明实施例油井取样器第二段结构示意图；
图3为本发明实施例油井取样器第三段结构示意图；
图4为本发明实施例H-H方向上放样阀结构示意图。
其中附图标记的含义为：
1-数据接口；2-四氟支架，3-电池组，4-控制电路板，5-第一压力传感器，6-电机，7-联轴器，8-螺杆，9-传动轴，10-第一活塞，11-活塞杆，12-第二活塞，13-第三活塞，14-第四活塞，15-第二压力传感器，16-第三压力传感器，17-底座，18-放样阀，19-骨架，20-第一开关阀，21-第二开关阀，23-取样仓，24-第一进液口，25-限位块，26-第二进液口。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
目前，常用的测试工具按照开、关井的操作。主要是以方式分为上提下放管柱控制，或者环空压力控制两种类型，随着试油测试技术日渐发展和创新，对地层测试联作工艺不断完善和提高。而智能开关测试取样将成为未来发展方向。
图1为本发明实施例油井取样器第一段结构示意图，图2为本发明实施例油井取样器第二段结构示意图，图3为本发明实施例油井取样器第三段结构示意图；如图1、图2、图3所示，本发明实施例提供一种油井取样器，其技术方案如下：
一种油井取样器，包括外壳、底座17和骨架19，所述骨架19通过四氟支架2固定连接于外壳内，所述底座17与外壳一端固定连接，该取样器还包括控制系统，在所述骨架19内，与所述控制系统相连接的感压系统和驱动组件，与所述驱动组件相连接的传动组件以及与所述传动组件相连接的取样系统；
所述取样系统包括开关阀和取样仓23；
所述感压系统测量取样器内压力值，控制系统根据压力值控制驱动组件驱动所述传动组件上下运动，所述传动组件上下运动使得所述开关阀打开/关闭，从而取样仓23能够取得油井内地层流体样品。
其中，控制系统包括但不限于单片机，计算机等能够输入控制程序，控制操作其它组件进行动作的系统；驱动组件包括但不限于电机；传动组件包括但不限于传动轴、活塞杆、滚珠丝杠等；取样系统能够根据取样器内外压力大小能够取得地层流体样品。
可选的，所述控制系统包括单片机、数据接口1，电池组3和控制电路板4，所述单片机位于地面，所述数据接口1、电池组3和控制电路板4依次连接并设置于所述骨架19内，所述数据接口1与所述单片机连接。
其中，数据接口1、电池组3以及控制电路板4依次连接于骨架19内，所述数据接口1与地面控制系统连接，所述控制电路板4与所述感压系统连接，所述驱动组件与所述控制电路板连接。
可选的，所述感压系统与所述控制电路板4相接，用于将测量到的压力值传输与所述单片机；所述驱动组件与所述控制电路板4相接，所述单片机根据所述感压系统输出的压力值控制驱动组件的运动。
可选的，所述驱动组件为电机6，所述传动组件包括依次连接的联轴器7、螺杆8、传动轴9以及活塞杆11，所述电机6与所述联轴器7连接，通过联轴器7、螺杆8和传动轴9带动活塞杆11在取样系统内上下运动。
可选的，所述取样系统还包括四个活塞，记为第一活塞10、第二活塞12、第三活塞13、第四活塞14；两个开关阀，记为第一开关阀20、第二开关阀21；以及限位块25；
所述第一活塞10与所述第四活塞14与所述骨架19固定连接，所述第二活塞12与所述第三活塞13与所述外壳固定连接；所述活塞杆11贯穿所述第一、第二、第三、以及第四活塞；所述活塞杆11与活塞之间设置有环形缝隙，用于地层流体能够进入环形缝隙；
所述取样仓23由所述第二活塞12下接头端部与所述外壳以及第三活塞13上接头端部形成密闭空腔而成；
所述限位块25设置于所述取样仓23内，与所述骨架19固定连接并与所述活塞杆11设置有缝隙；
所述第二活塞12下接头端部与所述限位块2之间径向设置有第一进液口24：
所述第一开关阀20设置于活塞杆11上，所述活塞杆11在活塞中上下运动时使得所述第一开关阀20能够打开/关闭所述第一进液口24。
需要说明的是，第一活塞与第四活塞在取样系统内提供压力平衡，使得第二活塞与第三活塞能够顺利取得样品存放于取样仓内，第一活塞与第四活塞为取样系统提供平衡，从而能够提高取样器的使用寿命。
可选的，所述第二开关阀21设置于第三活塞13下接头端部活塞杆11上，所述活塞杆11在活塞中上下运动时，使得所述第二开关阀21能够打开/关闭所述环形缝隙。
可选的，所述第三活塞13下接头端部与所述第四活塞14上接头端部之间径向设置有第二进液口26，所述活塞杆11上下运动时，使得所述第二开关阀21能够打开/关闭所述第二进液口26。
可选的，所述感压系统包括第一压力传感器5，所述第一压力传感器5径向穿过外壳固定在所述骨架19上，并通过连接件与所述驱动组件连接。
可选的，所述感压系统还包括第二压力传感器15和第三压力传感器16，所述第二压力传感器15与所述第三压力传感器16均安装在底座17上，所述第二压力传感器15用于测量取样器内的样品流体压力值；所述第三压力传感器16用于测量地层流体压力值。
图4为本发明实施例H-H方向上放样阀结构示意图，如图4所示：
可选的，所述取样系统内还设置有放样阀18，所述放样阀18用于放出所述取样仓内的地层流体样品。当取样器取样结束后，打开放样阀18，取出其中的地层液体样品进行分析测试，得知地层资料。
本发明实施例提供的技术方案在油气开发阶段、试油期间或打钻中途均可使用，使用时，取样器配合封隔器，将编好程序的取样器用钻杆下入预定位置按地面控制系统预设程序，驱动组件电机带动传动组件在取样系统内上下运动，使得开发阀能够打开或者关闭，实现井下开关井，同时，地层流体沿开关阀进入，通过取样仓，当两个开关阀均关闭后，终期流动的地层样品被圈闭在取样仓内，完成取样。
当开井状态时，地层流体沿第二开关阀进入，通过取样仓，沿第一开关阀流入油管内；当关井状态时，第一开关阀和第二开关阀同时关闭后，阻断地层流体流入，测取地层压力恢复资料，同时，终期流动的地层流体样品被圈闭在取样仓内，完成取样。
取样器配合封隔器和射孔枪使用过程如下：
取样器开关挂接在封隔器下方，保持取样器内两个开关阀打开，取样器开关下方挂接压控点火射孔枪，整套管柱开始下井。
取样器内的第一压力传感器监测压力变化，当压力值达到预设值时，即整套管柱下至指定深度，此时，取样器内的开关阀按照控制系统指令自动关闭。
整套管柱继续下至射孔枪对准油层后停止，使得管柱相对环空形成负压。
待管柱到位后，先座封封隔器，这段时间需要预先设计，时间达到，开关阀打开(按设定的时间)，此时，地层流体在负压下流向油管内。
地面环空加压，达到一定压力，射孔枪起爆，完成射孔作业。
此时，开关将根据设定的程序进行打开和关闭，进行正常的试油测试程序。
正常测试结束后，开关再一次进入压力检测阶段，接收地面环空压力波指令，实时控制开关的开启和关闭。
由上述过程可知：开关阀直径应小于枪身直径，总长尽量小。
机械和电路要求高可靠，高强度，高抗震，耐高温，耐高压的要求。
开关要求承受60Mpa绝对压力环境下，能在地层与油管压差＜30Mpa下正常开启和关闭，所以第一活塞与第四活塞为取样系统内保持压力平衡。
取样器可接收环空压力波指令，也可以按时间控制的程序自动执行开关指令。
压力传感器能测量封隔器上方环空压力以及将该压力输送至射孔枪身，并保持该压力与封隔器下方环空隔开密封。
综上，本发明油井取样器能与封隔器配合，实现井下开关井测试，获取流动及恢复压力资料，提高施工效率，快速落实地层液性及产能。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种油井取样器，包括外壳、底座和骨架，所述骨架通过四氟支架固定连接于外壳内，所述底座与外壳一端固定连接，其特征在于：该取样器还包括控制系统，在所述骨架内，与所述控制系统相连接的感压系统和驱动组件，与所述驱动组件相连接的传动组件以及与所述传动组件相连接的取样系统；
所述取样系统包括开关阀和取样仓；
所述感压系统测量取样器内压力值，控制系统根据压力值控制驱动组件驱动所述传动组件上下运动，所述传动组件上下运动使得所述开关阀打开/关闭，从而取样仓能够取得油井内地层流体样品。
2.根据权利要求1所述的油井取样器，其特征在于：所述控制系统包括单片机、数据接口，电池组和控制电路板，所述数据接口、电池组和控制电路板依次连接并设置于所述骨架内，所述数据接口与所述单片机连接。
3.根据权利要求2所述的油井取样器，其特征在于：所述感压系统与所述控制电路板相接，用于将测量到的压力值传输与所述单片机；所述驱动组件与所述控制电路板相接，所述单片机根据所述感压系统输出的压力值控制驱动组件的运动。
4.根据权利要求3所述的油井取样器，其特征在于：所述驱动组件为电机，所述传动组件包括依次连接的联轴器、螺杆、传动轴以及活塞杆，所述电机所述联轴器连接，通过联轴器、螺杆和传动轴带动活塞杆在取样系统内上下运动。
5.根据权利要求4所述的油井取样器，其特征在于：所述取样系统还包括四个活塞，记为第一活塞、第二活塞、第三活塞、第四活塞；两个开关阀，记为第一开关阀、第二开关阀；以及限位块；
所述第一活塞与所述第四活塞与所述骨架固定连接，所述第二活塞与所述第三活塞与所述外壳固定连接；所述活塞杆贯穿所述第一、第二、第三、以及第四活塞；所述活塞杆与活塞之间设置有环形缝隙，用于地层流体能够进入环形缝隙；
所述取样仓由所述第二活塞下接头端部与所述外壳以及第三活塞上接头端部形成密闭空腔而成；
所述限位块设置于所述取样仓内，与所述骨架固定连接并与所述活塞杆设置有缝隙；
所述第二活塞下接头端部与所述限位块之间径向设置有第一进液口；
所述第一开关阀设置于活塞杆上，所述活塞杆在活塞中上下运动时使得所述第一开关阀能够打开/关闭所述第一进液口。
6.根据权利要求5所述的油井取样器，其特征在于：所述第二开关阀设置于第三活塞下接头端部活塞杆上，所述活塞杆在活塞中上下运动时，使得所述第二开关阀能够打开/关闭所述环形缝隙。
7.根据权利要求6所述的油井取样器，其特征在于：所述第三活塞下接头端部与所述第四活塞上接头端部之间径向设置有第二进液口，所述活塞杆上下运动时，使得所述第二开关阀能够打开/关闭所述第二进液口。
8.根据权利要求1-7任一所述的油井取样器，其特征在于：所述感压系统包括第一压力传感器，所述第一压力传感器径向穿过外壳固定在所述骨架上，并通过连接件与所述驱动组件连接。
9.根据权利要求8所述的油井取样器，其特征在于：所述感压系统还包括第二压力传感器和第三压力传感器，所述第二压力传感器与所述第三压力传感器均安装在底座上，所述第二压力传感器用于测量取样器内的样品流体压力值；所述第三压力传感器用于测量地层流体压力值。
10.根据权利要求9所述的油井取样器，其特征在于：所述取样系统内还设置有放样阀，所述放样阀用于放出所述取样仓内的地层流体样品。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU203709U1 (ru) * | 2020-10-15 | 2021-04-16 | Общество с ограниченной ответственностью "ОйлГИС" | Скважинный пробоотборник всасывающего типа |
| CN113202465A (zh) * | 2021-06-08 | 2021-08-03 | 长春市斯普瑞新技术有限责任公司 | 一种滑套闭合式井下取样器 |
| RU2780189C1 (ru) * | 2022-02-15 | 2022-09-20 | Андрей Александрович Павлов | Устройство управления клапаном и способ регулирования потока в скважине |
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