CN113202465A - 一种滑套闭合式井下取样器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种滑套闭合式井下取样器，包括取样装置、电机驱动装置和控制装置，取样装置的取样仓设置于电机驱动装置前端，取样装置的滑套滑动安装于取样仓外周，且滑套与电机驱动装置连接，取样仓外周设有取样仓进液口，滑套外周设有滑套进液口，将取样装置下至井下指定位置，电机驱动装置驱动滑套沿取样仓外周向上移动，滑套进液口和取样仓进液口处于相同位置时，取样仓打开，井下地层流体流入取样仓，取样完成，滑套沿取样仓外周向下移动，滑套进液口和取样仓进液口错开关闭取样仓，取样装置返回，完成取样过程，提高了井下取样器取样的可靠性与准确性。
Description
技术领域
本发明涉及油田采油工程技术领域，特别涉及一种滑套闭合式井下取样器。
背景技术
随着油田开发，油田主体已进入高含水、高采出程度的开发阶段，油井主力油层水淹级别高，主力油层动用已相对充分，采油效果也越来越差。采取针对性措施改善吸水和产液剖面，是目前高含水开发阶段提高采收率的重要手段。
在上述情况下，油田开发过程中亟需获得油井中具有真实代表性的地层流体样品分析物性参数，并密切关注其在开发过程中的变化，为油田科学开发提供依据，以利于指导油田高效合理开发。因此，对井下地层的真实流体样品进行取样分析，对地层中真实流体情况进一步掌握，是一种非常必要的直接方法。
然而，现场使用的井下高压物性取样器主要以钟机式、挂壁抽提式、锤击式和柱塞式为取样的主要方式，上述方式在进行井下高压物性取样时，均具有控制不灵活、密封性差的缺点，导致了井下高压物性取样的数据不准确、可靠性低的情况。
因此，如何提高井下取样器取样的可靠性与准确性，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种滑套闭合式井下取样器，控制灵活、密封性高，可以全程监测取样仓压力变化，极大地提高了井下取样器的取样可靠性与准确性。
为解决上述技术问题，本发明提供一种滑套闭合式井下取样器，包括取样装置、电机驱动装置和控制装置，所述取样装置的取样仓设置于所述电机驱动装置前端，所述取样装置的滑套滑动安装于所述取样仓外周，且所述滑套与所述电机驱动装置连接，所述取样仓外周设有取样仓进液口，所述滑套外周设有滑套进液口，所述取样装置设置于所述电机驱动装置前端。
优选地，所述取样仓进液口两侧安装有密封胶圈，且所述取样仓上设有用于安装所述密封胶圈的环状凹槽。
优选地，所述密封胶圈向外凸起与所述环状凹槽边缘平面之间高度差为0.3mm至0.5mm。
优选地，所述环状凹槽内安装有挡圈，单边间隙小于0.5mm。
优选地，所述滑套与所述取样仓的单边间隙小于0.5mm。
优选地，所述滑套上设有滑套拉杆，且所述滑套拉杆与所述电机驱动装置的螺母滑块连接，所述螺母滑块与所述电机驱动装置的旋转丝杠配合连接。
优选地，所述电机驱动装置内设有与所述旋转丝杠连接的电机驱动轴和与所述电机驱动轴连接的电机；所述电机驱动装置内还设有滑套位置传感器，所述滑套位置传感器包括开启触点限位传感器、限位滑块和闭合触点限位传感器，所述开启触点限位传感器位于所述闭合触点限位传感器上方，且所述限位滑块设置于所述电机驱动轴上。
优选地，所述电机驱动装置内还设有用于安装所述电机驱动轴的轴向推力轴承。
优选地，所述电机驱动装置顶部设有用于安装所述控制装置的仪器密封仓。
优选地，所述控制装置包括取样控制电路、压力采样电路、单芯电缆通讯电路和单芯铠装电缆头，所述取样控制电路与所述电机驱动装置通讯连接，所述压力采样电路与所述取样装置通讯连接，所述单芯铠装电缆头与所述单芯电缆通讯电路通讯连接。
本发明所提供的滑套闭合式井下取样器，包括取样装置、电机驱动装置和控制装置，取样装置的取样仓设置于电机驱动装置前端，取样装置的滑套滑动安装于取样仓外周，且滑套与电机驱动装置连接，取样仓外周设有取样仓进液口，滑套外周设有滑套进液口，取样装置设置于电机驱动装置前端，在具体作业时，电机驱动装置在接收到控制装置的取样指令时，电机驱动装置驱动取样装置向井下移动，下井时，滑套的滑套进液口与取样仓的样仓进液口位置错开，取样仓处于关闭状态，当取样仓下至指定位置时，控制装置发送取样装置停止指令，电机驱动装置驱动滑套沿取样仓外周向上移动，当滑套进液口和取样仓进液口处于相同位置时，取样仓打开，井下地层流体流入取样仓，取样完成后，电机驱动装置驱动滑套沿取样仓外周向下移动，使滑套进液口和取样仓进液口错开关闭取样仓，控制装置控制电机驱动装置驱动取样装置返回，完成取样。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供的一种具体实施方式的整体结构示意图。
其中，图1中：
取样装置—1，取样仓—11，滑套—12，取样仓进液口—13，滑套进液口—14，密封胶圈—15，放液阀—16，放液孔—17，滑套拉杆—18，压力传感器—19，电机驱动装置—2，电机—21，电机驱动轴—22，旋转丝杠—23，螺母滑块—24，滑套位置传感器—25，开启触点限位传感器—251，限位滑块—252，闭合触点限位传感器—253，仪器密封仓—26，轴向推力轴承—27，控制装置—3，取样控制电路—31，压力采样电路—32，单芯电缆通讯电路—33，单芯铠装电缆头—34。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参考图1，图1为本发明所提供的一种具体实施方式的整体结构示意图。
在本发明所提供的一种具体实施方式中，主要包括取样装置1、电机驱动装置2和控制装置3，取样装置1的取样仓11设置于电机驱动装置2前端，取样装置1的滑套12滑动安装于取样仓11外周，且滑套12与电机驱动装置2连接，取样仓11外周设有取样仓进液口13，滑套12外周设有滑套进液口14，取样装置1设置于电机驱动装置2前端。
其中，取样装置1用于对井下地层的流体样品进行取样，电机驱动装置2用于驱动取样装置1，控制装置3用于控制电机驱动装置2动作，取样仓11用于存放样本，滑套12设计成可以沿着取样仓11轴线方向移动，滑套12用于在取样仓11外周向上运动以使滑套进液口14和取样仓进液口13处于相同位置时打开取样仓11使井下地层流体流入取样仓11，滑套12还用于在取样仓11外周向下运动以使滑套进液口14和取样仓进液口13错开关闭取样仓11。
具体的，在实际的应用过程当中，电机驱动装置2在接收到控制装置3的取样指令时，电机驱动装置2驱动取样装置1向井下移动，下井时，滑套12的滑套进液口14与取样仓11的样仓进液口13位置错开，取样仓11处于关闭状态，当取样仓11下至指定位置时，控制装置3发送取样装置1停止指令，电机驱动装置2驱动滑套12沿取样仓11外周向上移动，当滑套进液口14和取样仓进液口13处于相同位置时，取样仓11打开，井下地层流体流入取样仓11，取样完成后，电机驱动装置2驱动滑套12沿取样仓11外周向下移动，使滑套进液口14和取样仓进液口13错开关闭取样仓11，控制装置3控制电机驱动装置2驱动取样装置1返回，完成取样。
进一步地，取样仓进液口13两侧安装有密封胶圈15，且取样仓11上设有用于安装密封胶圈15的环状凹槽；密封胶圈15向外凸起与环状凹槽边缘平面之间高度差为0.3mm至0.5mm；在取样仓进液口13上沿和下沿外侧分别设置有凹槽，密封胶圈15设置于凹槽内，并且密封胶圈15高于凹槽边缘0.3～0.5mm，滑套12下移至滑套进液口14上沿和取样仓进液口13下沿平齐并继续下移，取样仓进液口13下沿外侧密封胶圈15对于取样仓进液口13密封失效，且取样仓进液口13和滑套进液口14部分连通，取样仓进液口13和滑套进液口14之间压力释放，取样仓进液口13上沿外侧密封胶圈15对于取样仓进液口13继续密封生效，滑套12继续下移，直到取样仓进液口13和滑套进液口14完全对准，取样仓进液口13和滑套进液口14之间到达压力平衡，滑套12继续下移，取样仓进液口13下沿外侧密封胶圈15对于取样仓进液口13密封生效，取样仓进液口13上沿外侧密封胶圈15对于取样仓进液口13密封失效，滑套12继续下移，直到取样仓进液口13上沿和下沿外侧密封胶圈15对于取样仓进液口13密封生效，起到密封取样仓11的作用。
需要说明的是，环状凹槽内安装有挡圈，单边间隙小于0.5mm，挡圈的作用是防止密封胶圈15脱出环状凹槽，使密封胶圈15对于取样仓进液口13的密封效果更好。
另外，滑套12与取样仓11的单边间隙小于0.5mm，且小于密封胶圈15向外凸起与环状凹槽边缘平面之间高度差，这样才能够保证密封胶圈15实际产生压缩量，保证密封胶圈15对于取样仓进液口13的密封效果；同时能够保证滑套12在取样仓11内部顺利滑动。
需要说明的是，取样仓11采用具有防腐性能的316L不锈钢制成，滑套闭合式井下取样器设计为耐压80MPa，耐温150℃，滑套12闭合时，取样仓11内可以保持80MPa压力，保证取样正常进行。
还需要说明的是，取样仓进液口13由取样仓11上端与下端各4个均匀分布在圆周上的圆孔构成，沿着取样仓进液口13分布的圆周方向加工出圆周沟道以增加被取样液体进入取样仓11的流动性，提高取样效率。
需要说明的是，取样仓11底部设有放液阀16和放液孔17，放液阀16上安装有密封胶垫可用来密封放液孔17，放液阀16旋转至打开状态时取样仓11内的液体从放液孔17流出，方便样本取出。
进一步地，取样仓11内设有压力传感器19，压力传感器19用来监测取样仓11内的压力变化，确定取样仓11所处的工作状态，可以全程监测取样仓11压力变化，可以监测取样仓11取样作业过程的正确性以及取样仓11内所取物样在提升过程是否泄漏等问题，极大地提高了井下取样器的取样可靠性与准确性，压力传感器19为蓝宝石压力传感器，当然还可以为其他传感器，在此不做具体限定。
需要说明的是，滑套12上设有滑套拉杆18，且滑套拉杆18与电机驱动装置2的螺母滑块24连接，电机驱动装置2内设有与旋转丝杠23连接的电机驱动轴22和与电机驱动轴22连接的电机21，螺母滑块24与电机驱动装置2的旋转丝杠23配合连接，滑套拉杆18连接至电机驱动装置2，电机驱动装置2中安装的电机21驱动电机驱动轴22转动时带动旋转丝杠23转动，旋转丝杠23通过螺母滑块24连接的滑套拉杆18带动滑套12沿着取样仓11轴线方向移动，开启或闭合取样仓11。
进一步地，电机驱动装置2内设有滑套位置传感器25，滑套位置传感器25包括开启触点限位传感器251、限位滑块252和闭合触点限位传感器253，开启触点限位传感器251位于闭合触点限位传感器253上方，且限位滑块252设置于电机驱动轴22上，平移螺母限位滑块252在触点限位传感器251、闭合触点限位传感器253之间移动，通过精细的机械安装调整，滑套位置传感器25可以完整对应出滑套12的开启和闭合状态。
需要说明的是，电机驱动装置2内还设有用于安装电机驱动轴22的轴向推力轴承27，电机驱动装置2顶部设有用于安装控制装置3的仪器密封仓26，电机驱动装置2安装在仪器密封舱26内，在仪器密封舱26的电机驱动轴22上还安装了轴向推力轴承27来平衡与承载环境压力。
进一步地，控制装置3包括取样控制电路31、压力采样电路32、单芯电缆通讯电路33和单芯铠装电缆头34，取样控制电路31与电机驱动装置2通讯连接，压力采样电路32与取样装置1通讯连接，单芯铠装电缆头34与单芯电缆通讯电路33通讯连接，取样控制电路31获取滑套位置传感器25信号，判定滑套12位置，控制微型电机21正反转带动滑套12开启或闭合取样仓，压力采样电路32由放大集成电路与模数转换电路构成，采集压力传感器19感应的取样仓11内压力信号并转换成数字量，单芯电缆通讯电路33采用曼切斯特编码通讯，接收地面控制装置3的工作指令，控制井下取样器的滑套12开启或闭合，发送井下取样器工作状态至地面控制装置3，单芯铠装电缆头34用来连接铠装电缆并密封铠装电缆与仪器，可承重系吊井下取样器下井。
综上所述，本实施例所提供的滑套闭合式井下取样器主要包括取样装置、电机驱动装置和控制装置，取样装置的取样仓设置于电机驱动装置前端，取样装置的滑套滑动安装于取样仓外周，且滑套与电机驱动装置连接，取样仓外周设有取样仓进液口，滑套外周设有滑套进液口，取样装置设置于电机驱动装置前端，在具体作业时，电机驱动装置在接收到控制装置的取样指令时，电机驱动装置驱动取样装置向井下移动，下井时，滑套的滑套进液口与取样仓的样仓进液口位置错开，取样仓处于关闭状态，当取样仓下至指定位置时，控制装置发送取样装置停止指令，电机驱动装置驱动滑套沿取样仓外周向上移动，当滑套进液口和取样仓进液口处于相同位置时，取样仓打开，井下地层流体流入取样仓，取样完成后，电机驱动装置驱动滑套沿取样仓外周向下移动，使滑套进液口和取样仓进液口错开关闭取样仓，控制装置控制电机驱动装置驱动取样装置返回，完成取样，控制灵活、密封性高，可以全程监测取样仓压力变化，极大地提高了井下取样器的取样可靠性与准确性。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种滑套闭合式井下取样器，其特征在于，包括取样装置、电机驱动装置和控制装置，所述取样装置的取样仓设置于所述电机驱动装置前端，所述取样装置的滑套滑动安装于所述取样仓外周，且所述滑套与所述电机驱动装置连接，所述取样仓外周设有取样仓进液口，所述滑套外周设有滑套进液口，所述取样装置设置于所述电机驱动装置前端。
2.根据权利要求1所述的滑套闭合式井下取样器，其特征在于，所述取样仓进液口两侧安装有密封胶圈，且所述取样仓上设有用于安装所述密封胶圈的环状凹槽。
3.根据权利要求2所述的滑套闭合式井下取样器，其特征在于，所述密封胶圈向外凸起与所述环状凹槽边缘平面之间高度差为0.3mm至0.5mm。
4.根据权利要求3所述的滑套闭合式井下取样器，其特征在于，所述环状凹槽内安装有挡圈，单边间隙小于0.5mm。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的滑套闭合式井下取样器，其特征在于，所述滑套与所述取样仓的单边间隙小于0.5mm。
6.根据权利要求5所述的滑套闭合式井下取样器，其特征在于，所述滑套上设有滑套拉杆，且所述滑套拉杆与所述电机驱动装置的螺母滑块连接，所述螺母滑块与所述电机驱动装置的旋转丝杠配合连接。
7.根据权利要求6所述的滑套闭合式井下取样器，其特征在于，所述电机驱动装置内设有与所述旋转丝杠连接的电机驱动轴和与所述电机驱动轴连接的电机；所述电机驱动装置内还设有滑套位置传感器，所述滑套位置传感器包括开启触点限位传感器、限位滑块和闭合触点限位传感器，所述开启触点限位传感器位于所述闭合触点限位传感器上方，且所述限位滑块设置于所述电机驱动轴上。
8.根据权利要求7所述的滑套闭合式井下取样器，其特征在于，所述电机驱动装置内还设有用于安装所述电机驱动轴的轴向推力轴承。
9.根据权利要求8所述的滑套闭合式井下取样器，其特征在于，所述电机驱动装置顶部设有用于安装所述控制装置的仪器密封仓。
10.根据权利要求9所述的滑套闭合式井下取样器，其特征在于，所述控制装置包括取样控制电路、压力采样电路、单芯电缆通讯电路和单芯铠装电缆头，所述取样控制电路与所述电机驱动装置通讯连接，所述压力采样电路与所述取样装置通讯连接，所述单芯铠装电缆头与所述单芯电缆通讯电路通讯连接。
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