CN113431566B - 一种井口注聚取样取压装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种井口注聚取样取压装置，包括流通主体、取样主体和取样阀，流通主体与取样主体并行设置，取样主体内穿设有取样阀，取样阀上设置有两个球体，且两个球体的内部通过阀杆上的拨筒连通，每个球体上均设置有与拨筒连通的取样孔，两个取样孔能够分别与流通主体两端的过流孔同时连通，取样主体连接有取样丝堵，取样孔能够与取样丝堵相匹配，流通主体设置于需要取样的管道上。本发明通过两个球体内部连通的取样阀，对取样的拨筒同时快速启闭，取样时间短，局部阻力小，减弱了阀体剪切对流体粘度造成的损失，使得取样测试结果更能真实反映流体在管道中的粘度情况，取样数据准确，且结构简单，操作方便，性能可靠，有利于生产管理。

Description

一种井口注聚取样取压装置

技术领域

本发明涉及石油钻采设备及配件的技术领域，特别是涉及一种井口注聚取样取压装置。

背景技术

井口注聚取样取压装置，广泛应用于油田注聚井的取样工艺，能准确获得注入井口装置前段聚合物的物理参数，为生产提供参考依据。

而现阶段在用的井口注聚取样取压装置存在以下几个问题：其一是取样器上设置阀门较多，分别有进口阀门、出口阀门、取样阀、放空阀。取样的时候需要把上述四个阀门依次打开，取样完成后逆向依次关闭，操作繁琐，耗时长；其二是阀门安装的方体内阀门处节流段较多，缩径段多，流阻大，导致聚合物的流速快，发生剪切降粘的现象严重，影响了取样的准确性；其三是原取样器上的4个阀门均采用截止阀，由于该阀门的结构特点是流体阻力和开关力矩大，流体阻力大会导致启闭过程中流速快降低聚合物粘度问题，造成取样数据与理论数值差距大，无法真实准确反应聚合物的实际注入情况；开关需要的扭矩大，对于经常取样的操作女工来说，会费时费力，影响工作效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种井口注聚取样取压装置，以解决上述现有技术存在的问题，使聚合物取样工作方便快捷，减少阀门开关对聚合物造成的剪切影响，提供取样数据的准确性。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供了一种井口注聚取样取压装置，包括流通主体、取样主体和取样阀，所述流通主体与所述取样主体并行设置，所述取样主体内穿设有取样阀，所述取样阀上设置有至少两个球体，且所述球体的内部通过阀杆上的拨筒连通，每个所述球体上均设置有与所述拨筒连通的取样孔，每个所述取样孔能够分别与所述流通主体上的过流孔一一对应且同时连通，所述取样主体连接有取样丝堵，所述取样孔能够与所述取样丝堵相匹配，所述流通主体设置于需要取样的管道上。

优选的，所述取样阀上设置有两个所述球体，所述流通主体为一方体或圆管，所述取样主体为一方体或圆管，所述流通主体与所述取样主体的两端分别通过所述过流孔连通，所述拨筒与所述取样主体之间设置有至少一个密封件。

优选的，所述方体上设置有至少一个取样丝堵，所述取样主体通过所述取样孔能够与所述取样丝堵连通，所述取样丝堵与所述球体之间设置有密封件。

优选的，所述方体上设置有放空丝堵，所述拨筒与每个所述球体上均设置有相互连通的放空孔，所述取样主体通过其中一个放空孔能够与所述放空丝堵连通，所述放空丝堵与所述球体之间设置有密封件。

优选的，所述取样孔和所述放空孔共轴线设置，取样时，所述取样丝堵与所述放空丝堵能够均与同一个所述球体的取样孔和放空孔的位置相对应，或者所述取样丝堵与一个所述球体的取样孔位置相对应，所述放空丝堵与另一个所述球体放空孔的位置相对应。

优选的，所述流通主体的内部通道的直径小于两端的直径，且所述流通主体的中部的直径小于所述过流孔及所述拨筒的直径。

优选的，所述方体上对称设置有两个用于容纳所述球体的阀腔，每个所述阀腔的一端均与所述过流孔连通、另一端上均设置有丝堵，所述丝堵与所述阀腔之间设置密封件。

优选的，所述取样阀包括阀座、阀杆和球体，每个所述过流孔和所述丝堵上均设置有一所述阀座，上下两个对应的所述阀座内设置有所述球体，所述阀杆可拆卸连接有两个所述球体，所述阀杆的一端设置有中空的所述拨筒、另一端设置有连接手柄的方型扳手头，所述拨筒和所述球体上相对应设置有所述取样孔。

优选的，所述阀座与所述球体、所述阀座与所述取样主体之间均设置有密封件，所述阀杆的方型扳手头端部沿周向设置有一90°圆心角的限位槽，所述方体上设置有一限位销钉，所述限位销钉与所述限位槽相匹配。

优选的，所述阀杆与所述方体之间由内至外依次设置有密封件、垫环、轴承和压盖；所述球体通过平键或者花键与所述阀杆连接。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明通过球体内部连通的取样阀，对取样的拨筒同时快速启闭，取样时间短，局部阻力小，减弱了阀体剪切对流体粘度造成的损失，使得取样的测试结果更能真实反映流体在管道中的粘度情况，取样数据准确，且结构简单，操作方便，性能可靠，有利于生产管理。

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为本发明井口注聚取样取压装置的结构示意图；

图2为本发明图1中A-A的剖视图；

图3为本发明图1中B-B的阶梯剖视图；

图4为本发明中取样阀旋转过程中的结构示意图一；

图5为本发明中取样阀旋转过程中的结构示意图二；

图6为本发明中取样阀旋转过程中的结构示意图三；

图7为本发明井口注聚取样取压装置取样时的结构示意图；

图8为本发明中阀杆的结构示意图；

图9为本发明中流通主体为圆管的结构示意图。

其中：1-井口注聚取样取压装置，2-方体，3-流通主体，4-取样主体，5-拨筒，6-阀座，7-阀杆，8-球体，9-平键，10-花键，11-过流孔，12-取样孔，13-取样丝堵，14-放空孔，15-放空丝堵，16-阀腔，17-丝堵，18-密封件，19-限位销钉，20-限位槽，21-垫环，22-轴承，23-压盖。

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付出创造性劳动的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。

本发明的目的是提供一种井口注聚取样取压装置，以解决现有技术存在的问题，使聚合物取样工作方便快捷，减少阀门开关对聚合物造成的剪切影响，提供取样数据的准确性。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1至图9所示：本实施例提供了一种井口注聚取样取压装置1，包括流通主体3、取样主体4和取样阀，流通主体3与取样主体4并行设置，取样主体4内穿设有取样阀，取样阀上设置有至少两个球体8，且两个球体8的内部通过阀杆7上的拨筒5连通，每个球体8上均设置有与拨筒5连通的取样孔12，每个取样孔12能够分别与流通主体3上的过流孔11一一对应且同时连通，取样主体4连接有取样丝堵13，取样孔12能够与取样丝堵13相匹配，流通主体3设置于需要取样的管道上。其中，球体8也可以是两个以上，便于多个口同时取样。取样主体4、拨筒5也可以是左右分体的两部分，两段拨筒5分别伸出取样主体4的两端且各连接一球体8、中部再密封连接，两段取样主体4也密封连接。

本实施例中优选的方案，取样阀上设置有两个球体8，流通主体3可以为一方体2或圆管，取样主体4也可以为一方体2或圆管。如图9所示，取样主体4为方体2、流通主体3仍为圆管，流通主体3与取样主体4的两端分别通过过流孔11连通，拨筒5与取样主体4之间设置有至少一个密封件18(密封圈)，避免流体在拨筒5中流出后在取样主体4中流通。方体2上对称设置有两个用于容纳球体8的阀腔16，每个阀腔16的一端均与一个过流孔11连通、另一端上均设置有丝堵17，加工时，是在取样主体4上对称焊接两个阀壳，再安装丝堵；过流时，丝堵17与放空孔14相对应，使阀体受力均匀，同时便于球体8的装配，降低制造工艺难度，丝堵17与阀腔16之间设置密封件18(密封圈)，保障装置的密封性。

方体2上设置有至少一个取样丝堵13，取样主体4通过取样孔12能够与取样丝堵13连通，取样丝堵13与球体8之间设置有密封件18(密封圈)，若设置仅有两个取样丝堵13，一个作为取样口，另一个可以作为放空口，施加一定的气压便可进行放样。方体2上设置有一个取样丝堵13时，方体2上还设置有放空丝堵15，拨筒5与每个球体8上均设置有相互连通的放空孔14，取样主体4通过其中一个放空孔14能够与放空丝堵15连通，放空丝堵15与球体8之间设置有密封件18(密封圈)，保障装置的密封性。取样孔12和放空孔14共轴线设置，过流孔11和取样孔12的孔径相同，放空孔14的孔径小于取样孔12的孔径，由于球体8上的取样孔12孔径大于放空孔14的孔径，取样丝堵13上的密封圈覆盖面大于放空丝堵15的密封圈。取样丝堵13与放空丝堵15设置于取样主体4中心线的上下两侧，可以是位于同一个球体8的上下两侧，也可以分别是两个球体8上对应的上下两侧，取样时，取样丝堵13与放空丝堵15能够均与同一个球体8的取样孔12和放空孔14的位置相对应(取样丝堵13对应取样孔12，放空丝堵15对应放空孔14)，或者取样丝堵13与一个球体8上取样孔12位置相对应，放空丝堵15与另一个球体8上放空孔14的位置相对应，优选的，井口注聚取样取压装置1使用时，取样孔12位于取样主体4一端的下方，放空孔14位于取样主体4另一端的上方，便于依靠重力作用进行自然泄压、放样。

流通主体3的内部通道的直径小于两端的直径，且流通主体3的中部的直径小于过流孔11及拨筒5的直径。通常情况下取样阀处于敞开状态，此时由于流通主体3的内部通道中部的直径较小，流体因压力作用优先通过流动压力较小的过流孔11流向拨筒5内的取样腔，从而保证流体在取样腔的流道内流动，而不发生剪切，进而保证了所取样品的真实性和准确性；同时流经流通主体3的内部通道，防止冬季低温情况下，流通主体3内的流体因不流动造成管道冻堵，又在取样需要关闭过流孔11时，能使外部进入聚合物取样器的流体可全部从分流通道管3内通过，而不发生管道憋压现象。

取样阀包括阀座6、阀杆7和球体8，每个过流孔11和丝堵17上均设置有一阀座6，丝堵17的阀壳焊接于方体2上；上下两个对应的阀座6内设置有球体8，阀杆7可拆卸连接有两个球体8。每个球体8的上下均设置有相同的阀座6，使同一球体8的两侧密封面积相等，受到流体的压力相同，减小阀杆7旋转时的开关扭矩。其中一个阀座6设置于过流孔11上，另一个阀座对称设置于丝堵17上，球体8可在两个阀座6之间转动。本实施例中阀杆7端部通过一平键9与一球体8的侧面卡接，阀杆7与中部的球体8通过花键10卡接，也可以均通过卡接或者螺纹或者销轴连接，也可以是其它形式的可传递扭矩连接，阀杆上的键10可以是矩形或渐开线型，齿数可以是2齿或2齿以上，两个键可以和阀杆是一体加工的，也可以是分体安装的，阀杆7端部也可以替换为键槽，与球体8内凸键连接，便于阀体的装配，同时满足阀杆7带动球体8一起转动的效果。阀杆7的一端设置有中空的拨筒5、另一端设置有连接手柄的方型扳手头，便于连接手柄操作阀杆7，拨筒5内腔为取样腔，方体2上对称设置有两个阀壳24，阀壳24内设置有用于容纳球体8的阀腔16，一个阀壳内设置有一个取样丝堵13，另一个阀壳内设置有放空丝堵15，拨筒5和球体8上相对应设置有一对取样孔12和放空孔14，阀座6上也设置有过流孔11，阀座6的轴线与阀杆7的回转中心共线，拨筒5内的取样腔通过放空孔14能够与放空丝堵15连通。

阀座6与球体8、阀座6与取样主体4之间均设置有密封件18(密封圈)，阀杆7的方型扳手头端部沿周向设置有一90°圆心角的限位槽20，方体2上设置有一限位销钉19，限位销钉19与限位槽20相匹配。两个球体8上均设置有相同的取样孔12和放空孔14，可以使阀体整体受到流体的冲击力相同，避免阀杆7因受力不均而扭曲变形。通常工作情况下，限位销钉19位于限位槽20的一端，取样阀处于敞开状态，需要取样时，取样丝堵13与一个球体8上的取样孔12连通，放空丝堵15与另一个球体8上的放空孔14连通，或者取样丝堵13与放空丝堵15能够均与同一个球体8的取样孔12和放空孔14的位置相对应，用专用扳手转动阀杆7的端部扳手头，使限位销钉19沿着限位槽20逆时针由一端转动至另一端，取样阀处于关闭状态，此时便可以在取样丝堵13上进行取样收集，实现阀杆7的定向转动，避免误操作；同时打开放空丝堵15，使样品与外界连通，便于流体流出拨筒5，加快取样进程。

其中，两个球体8与阀杆7同步转动，随着限位槽20初始位置与限位销钉19夹角的角度逐渐增加，连续旋转，球体8会依次自行经过以下状态，首先完全关闭过流孔11(如图6所示，此时夹角为55°，过流孔完全关闭，取样丝堵13和放空丝堵15同样处于关闭状态)，这时，拨筒5的取样腔内的聚合物液体被封存待取，而外部流进聚合物取样器的流体从流通主体3的内部通道流出。继续旋转阀杆7至夹角为约57°时取样丝堵13开始打开(如图7所示，此时过流孔11及放空丝堵15处于关闭状态)，取样腔内的高压(16MPa左右)聚合物样品开始流出，随着角度继续加大，取样丝堵的过流面积逐渐加大，取样腔内的液体压力已经释放至常压状态，当角度继续旋转至74°左右时，放空丝堵15开始打开，(如图8所示，此时过流孔11关闭、取样丝堵13处于打开状态)，这时外部的空气进入取样腔内填补流出的聚合物液体空间，加快聚合物取样的速度，继续旋转阀杆7，当限位销钉19位于限位槽20的另一端(如图4所示)，过流孔11处于完全关闭状态，取样丝堵13及放空丝堵15处于全开状态，直至拨筒5取样腔内的聚合物样品全部取出，然后顺时针旋转阀杆7，逆向操作至限位销钉19位于初始状态，取样工艺结束。上述步骤为连续旋转阀杆7即可顺序完成，不用在上述过程中出现的某个临界角度进行刻意停顿或标记，即可自动实现取样工艺。从图4、图5、图6、图7中可反映阀杆7在0～90°的旋转过程中，依次按需要控制四个阀门开关的过程。

阀杆7与方体2(图2中方体2的右端)之间由内至外依次设置有密封件18、垫环21、轴承22和压盖23，方体2与压盖23之间通过螺纹连接，该密封件18为密封环。垫环21与密封件18组合，起到对轴承22的环腔密封及传递力的作用，防止具有粘度及腐蚀性的聚合物进入到轴承22的环腔，腐蚀轴承及粘住滚珠，使轴承失效。轴承22能承受高压聚合物的液体作用在阀杆7上的轴向力，使阀杆7在进行旋转操作时更省力，方便女工取样操作。压盖23的左侧用丝扣与右侧阀壳24的伸出段相连接，右侧的突出管段完全罩住阀杆7端部的扳手头并在径向留有一定间隙，效果是只能使用专用的套筒扳手才能插进该空间进行旋转阀杆7的旋转操作。

本实施例采用了球阀的结构，优点是全通径阀几乎无流体阻力、开关力矩小，两个球体共用一个取样拨筒，通过控制取样拨筒的旋转来控制两个球体同步转动，随着拨筒旋转过程中旋转角度的自然增加，可一次实现四个阀口按需求的顺序依次自动启闭，一次90°旋转开关即可完成取样工作，减少阀门因开关耗时长、流阻大等缺陷对聚合物物力参数造成影响，使聚合物取样工作方便快捷，且流体从拨筒内的大通径流过，中间无缩径，沿程阻力损失小，减少了影响聚合物粘度的因素，确保取样数据的客观、准确，为生产提供可靠依据。

本实施例的井口注聚取样取压装置1，可用于石油钻采配件领域注聚井的静态在线取样的工艺管道上，也可以用于其他流体的控制管路上，通过并行设置主体2与连接套管4，且在连接套管4内设置两个或以上内部连通的球阀，对取样的拨筒5同时快速启闭，取样时间短，局部阻力小，减弱了阀体剪切对流体粘度造成的损失，使得取样的测试结果更能真实反映流体在管道中的粘度情况，取样数据准确，且结构简单，操作方便，性能可靠，有利于生产管理。

本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种井口注聚取样取压装置，其特征在于：包括流通主体和取样主体，所述流通主体与所述取样主体并行设置，所述取样主体内穿设有取样阀，所述取样阀上设置有至少两个球体，且所述球体的内部通过阀杆上的拨筒连通，每个所述球体上均设置有与所述拨筒连通的取样孔，每个所述取样孔能够分别与所述流通主体上的过流孔一一对应且同时连通，所述取样主体连接有取样丝堵，所述取样孔能够与所述取样丝堵相匹配，所述流通主体设置于需要取样的管道上；所述流通主体为一方体或圆管，所述取样主体为一方体或圆管，所述方体上对称设置有两个用于容纳所述球体的阀腔，每个所述阀腔的一端均与所述过流孔连通、另一端上均设置有丝堵，所述丝堵与所述阀腔之间设置密封件。

2.根据权利要求1所述的井口注聚取样取压装置，其特征在于：所述取样阀上设置有两个所述球体，所述流通主体与所述取样主体的两端分别通过所述过流孔连通，所述拨筒与所述取样主体之间设置有至少一个密封件。

3.根据权利要求2所述的井口注聚取样取压装置，其特征在于：所述方体上设置有至少一个取样丝堵，所述取样主体通过所述取样孔能够与所述取样丝堵连通，所述取样丝堵与所述球体之间设置有密封件。

4.根据权利要求3所述的井口注聚取样取压装置，其特征在于：所述方体上设置有放空丝堵，所述拨筒与每个所述球体上均设置有相互连通的放空孔，所述取样主体通过其中一个放空孔能够与所述放空丝堵连通，所述放空丝堵与所述球体之间设置有密封件。

5.根据权利要求4所述的井口注聚取样取压装置，其特征在于：所述取样孔和所述放空孔共轴线设置，取样时，所述取样丝堵与所述放空丝堵能够均与同一个所述球体的取样孔和放空孔的位置相对应，或者所述取样丝堵与一个所述球体的取样孔位置相对应，所述放空丝堵与另一个所述球体放空孔的位置相对应。

6.根据权利要求4所述的井口注聚取样取压装置，其特征在于：所述流通主体的内部通道的直径小于两端的直径，且所述流通主体的中部的直径小于所述过流孔及所述拨筒的直径。

7.根据权利要求1所述的井口注聚取样取压装置，其特征在于：所述取样阀包括阀座、阀杆和球体，每个所述过流孔和所述丝堵上均设置有一所述阀座，上下两个对应的所述阀座内设置有所述球体，所述阀杆上可拆卸连接有两个所述球体，所述阀杆的一端设置有中空的所述拨筒、另一端设置有连接手柄的方型扳手头，所述拨筒和所述球体上相对应设置有所述取样孔。

8.根据权利要求7所述的井口注聚取样取压装置，其特征在于：所述阀座与所述球体、所述阀座与所述取样主体之间均设置有密封件，所述阀杆的方型扳手头端部沿周向设置有一90°圆心角的限位槽，所述方体上设置有一限位销钉，所述限位销钉与所述限位槽相匹配。

9.根据权利要求7所述的井口注聚取样取压装置，其特征在于：所述阀杆与所述方体之间由内至外依次设置有密封件、垫环、轴承和压盖；所述球体通过平键或者花键与所述阀杆连接。

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