CN114961717A - 一种井下取样器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种井下取样器,涉及井下取样装置技术领域,包括筒体以及接头,筒体顶部开口,筒体内部从上到下依次设置有第一触发活塞、第一氮气室反尔阀、第一大小活塞、第一密封件、第一样品转样结构、第二样品转样结构、第二密封件、第二大小活塞、第二氮气室反尔阀以及第二触发活塞,位于第二触发活塞与筒体底壁之间的封闭空间形成第二氮气室,第一氮气室和第二氮气室内均充有30MPa氮气;接头密封连接于筒体顶部,接头用于与连续油管密封连接,接头上开设有一过油孔,连续油管中的液压油能够穿过过油孔并作用于第一触发活塞。本发明提供的井下取样器取样成功率高且适用范围广。
Description
技术领域
本发明涉及井下取样装置技术领域,特别是涉及一种井下取样器。
背景技术
近年来随着油田勘探开发的深入,超高压、超高温、超深井、含蜡高、凝固点高和高含水油气藏日渐增多,常规锤击式、挂壁式、钟控或电控取样器因重量轻容易遇阻,无法用钢丝投送,并且油管内壁具有缩径情况,油管与油管连接处的沟槽有可能被积蜡填充,无法借助油管内壁进行取样阀门的开启与闭合,取样成功率低,先后采用灌轻质油和人工配样等方法效果也不理想,目前常用的挂壁式取样器,主要利用取样器上面的挂钩卡住油管与油管连接处的沟槽实现阀门的开合,这种结构方案针对井下积蜡比较严重的油井不太适用,积蜡太多会把油管与油管连接处的沟槽填满,取样器上的挂钩无法卡住沟槽实现阀门的开合。并且这种挂钩只能单次开合,中途遇卡不能重复上提下压取样器,还有常用的钟控式取样器,主要利用机械式计时器控制阀门的开合,这种结构方案针对井下情况较为复杂的情况不太适用,由于下井时间无法估算,钟控时间就无法设定,并且钟控式取样器已经被证明针对取样器在被往复震动的情况下取样成功率极其低。
发明内容
本发明的目的是提供一种井下取样器,以解决上述现有技术存在的问题,取样成功率高且适用范围广。
为实现上述目的,本发明提供了如下方案:
本发明提供一种井下取样器,包括筒体以及接头,所述筒体顶部开口,所述筒体内部从上到下依次设置有第一触发活塞、第一氮气室反尔阀、第一大小活塞、第一密封件、第一样品转样结构、第二样品转样结构、第二密封件、第二大小活塞、第二氮气室反尔阀以及第二触发活塞,所述第一触发活塞、所述第二触发活塞、所述第一大小活塞、所述第二大小活塞、所述第一密封件、所述第一样品转样结构、所述第二样品转样结构以及所述第二密封件均与所述筒体内壁密封接触,所述第一触发活塞、所述第二触发活塞、所述第一氮气室反尔阀、所述第二氮气室反尔阀、第一大小活塞和第二大小活塞均活动设置于所述筒体内部,位于所述第一氮气室反尔阀和所述第一大小活塞之间的封闭空间形成第一氮气室,位于所述第二触发活塞与所述筒体底壁之间的封闭空间形成第二氮气室,所述第一氮气室和所述第二氮气室内均充有30MPa氮气,氮气能够作用于所述第一大小活塞的两端以及所述第二大小活塞的两端,所述第一氮气室能够与所述第一大小活塞和所述第一密封件之间的封闭空间密封连接并连通,所述第二氮气室能够与所述第二大小活塞和所述第二氮气室反尔阀之间的空间密封连接并连通,所述第二大小活塞和所述第二密封件之间的封闭空间能够与所述第二氮气室密封连接并连通,所述第二大小活塞和所述第二密封件之间的封闭空间中的氮气能够作用于第二触发活塞,所述第一密封件与所述第一样品转样结构之间以及所述第二密封件与所述第二样品转样结构之间具有流体置换空间,对应所述流体置换空间部分的所述筒体上开设有流体置换孔,位于所述第一样品转样结构和所述第二样品转样结构之间的封闭空间形成取样室,所述第一大小活塞靠近所述取样室的一端固定连接有一穿过所述第一密封件和所述第一样品转样结构的第一连接杆,所述第一连接杆靠近所述取样室的一端具有第一封堵端头,所述第一大小活塞能够带动所述第一连接杆和所述第一封堵端头上下运动,所述第二大小活塞靠近所述取样室的一端固定连接有一穿过所述第二密封件和所述第二样品转样结构的第二连接杆,所述第二连接杆靠近所述取样室的一端具有第二封堵端头,所述第二大小活塞能够带动所述第二连接杆和所述第二封堵端头上下运动,所述第一封堵端头与所述第一样品转样结构相配合以及所述第二封堵端头与所述第二样品转样结构相配合能够使所述取样室与所述流体置换空间处于连通状态或隔绝状态,所述第一连接杆具有第一通气通道,所述第二连接杆具有第二通气通道,所述第一通气通道与所述第二通气通道通过一连接管密封连接并连通,所述第一密封件与所述第一样品转样结构之间的封闭空间与所述第一通气通道密封连接并连通,所述第二密封件与所述第二样品转样结构之间的封闭空间与所述第二通气通道密封连接并连通;所述接头密封连接于所述筒体顶部,所述接头用于与连续油管密封连接,所述接头上开设有一过油孔,连续油管中的液压油能够穿过所述过油孔并作用于所述第一触发活塞。
优选的,所述筒体上所述流体置换孔处设置有过滤网。
优选的,还包括锁紧结构,所述锁紧结构能够将所述第一触发活塞锁紧于所述筒体内部,液压油能够作用于所述第一触发活塞并使所述第一触发活塞处于解除锁紧状态。
优选的,所述锁紧结构包括至少一个固定设置于所述筒体内部并穿过所述第一触发活塞的剪切销钉,所述剪切销钉沿所述筒体径向设置。
优选的,所述取样室内设置有搅拌件。
优选的,所述搅拌件为钢球。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果:
本发明提供的井下取样器,第一氮气室和第二氮气室中均充有30MPa氮气,氮气能够作用于第一大小活塞和第二大小活塞的小端,使得取样室与流体置换空间处于连通状态,取样层流体能够经过流体置换孔进入至取样室中,连续油管中的液压油能够通过过油孔并作用于第一触发活塞,使第一触发活塞推动第一氮气室反尔阀开启,第一氮气室中的氮气能够进入第一大小活塞和第一密封件之间并与第一大小活塞大端接触,同时氮气能够经过第一连接杆、连接管、第二连接管以及第二密封件与第二大小活塞之间的封闭空间后作用于第二触发活塞,使第二触发活塞推动第二氮气室反尔阀开启,从而使第一氮气室和第二氮气室相连通,第一氮气室和第二氮气室中氮气混合后压力平衡,作用于第一大小活塞和第二大小活塞两端的氮气压力相同,第一大小活塞和第二大小活塞均会向远离取样室的方向运动,带动第一封堵端头与第二封堵端头对取样室进行封堵,以使取样室与流体置换空间处于隔绝状态,完成取样,取样成功率高,相较于常规的挂壁式取样器无法在含蜡高、井流速度快的井筒中完成取样,钟控式取样器无法在往复震动的复杂情况下取样,电控式取样器受限于高温条件下电路的尺寸以及耐温要求,井下取样器在这些情况下均能够完成取样,适用范围广。因此,本发明提供的井下取样器取样成功率高且适用范围广。
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为本发明提供的井下取样器上半部分的结构示意图;
图2为本发明提供的井下取样器中间部分的结构示意图;
图3为本发明提供的井下取样器下半部分的结构示意图;
图中:1-筒体;2-第一触发活塞;3-第一氮气室反尔阀;4-第一大小活塞;5-第一密封件;6-第一样品转样结构;7-第二样品转样结构;8-第二密封件;9-第二大小活塞;10-第二氮气室反尔阀;11-第二触发活塞;12-第一氮气室;13-第二氮气室;14-流体置换空间;15-流体置换孔;16-取样室;17-第一连接杆;18-第二连接杆;19-连接管;20-第一封堵端头;21-第二封堵端头;22-接头;23-剪切销钉。
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。
本发明的目的是提供一种井下取样器,以解决现有技术存在的问题,取样成功率高且适用范围广。
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。
本发明提供一种井下取样器,如图1所示,于本实施例中,包括筒体1以及接头22,筒体1顶部开口,筒体1内部从上到下依次设置有第一触发活塞2、第一氮气室反尔阀3、第一大小活塞4、第一密封件5、第一样品转样结构6、第二样品转样结构7、第二密封件8、第二大小活塞9、第二氮气室反尔阀10以及第二触发活塞11,第一触发活塞2、第二触发活塞11、第一大小活塞4、第二大小活塞9、第一密封件5、第一样品转样结构6、第二样品转样结构7以及第二密封件8均与筒体1内壁密封接触,第一触发活塞2、第二触发活塞11、第一氮气室反尔阀3、第二氮气室反尔阀10、第一大小活塞4和第二大小活塞9均活动设置于筒体1内部,位于第一氮气室反尔阀3和第一大小活塞4之间的封闭空间形成第一氮气室12,位于第二触发活塞11与筒体1底壁之间的封闭空间形成第二氮气室13,第一密封件5用于将取样室16和第一氮气室12隔开,第二密封件8用于将取样室16和第二氮气室13隔开,避免氮气压力互串引起控制失效,第一氮气室12和第二氮气室13内均充有30MPa氮气,氮气为纯净干燥的氮气,氮气能够作用于第一大小活塞4的两端以及第二大小活塞9的两端,第一氮气室12能够与第一大小活塞4和第一密封件5之间的封闭空间密封连接并连通,第二氮气室13能够与第二大小活塞9和第二氮气室反尔阀10之间的空间密封连接并连通,第二大小活塞9和第二密封件8之间的封闭空间能够与第二氮气室13密封连接并连通,第二大小活塞9和第二密封件8之间的封闭空间中的氮气能够作用于第二触发活塞11,第一密封件5与第一样品转样结构6之间以及第二密封件8与第二样品转样结构7之间具有流体置换空间14,对应流体置换空间14部分的筒体1上开设有流体置换孔15,位于第一样品转样结构6和第二样品转样结构7之间的封闭空间形成取样室16,第一大小活塞4靠近取样室16的一端固定连接有一穿过第一密封件5和第一样品转样结构6的第一连接杆17,第一连接杆17靠近取样室16的一端具有第一封堵端头20,第一大小活塞4能够带动第一连接杆17和第一封堵端头20上下运动,第二大小活塞9靠近取样室16的一端固定连接有一穿过第二密封件8和第二样品转样结构7的第二连接杆18,第二连接杆18靠近取样室16的一端具有第二封堵端头21,第二大小活塞9能够带动第二连接杆18和第二封堵端头21上下运动,第一封堵端头20与第一样品转样结构6相配合以及第二封堵端头21与第二样品转样结构7相配合能够使取样室16与流体置换空间14处于连通状态或隔绝状态,第一连接杆17具有第一通气通道,第二连接杆18具有第二通气通道,第一通气通道与第二通气通道通过一连接管19密封连接并连通,第一密封件5与第一样品转样结构6之间的封闭空间与第一通气通道密封连接并连通,第二密封件8与第二样品转样结构7之间的封闭空间与第二通气通道密封连接并连通;接头22密封连接于筒体1顶部,接头22用于与连续油管密封连接,接头22上开设有一过油孔,连续油管中的液压油能够穿过过油孔并作用于第一触发活塞2。
第一氮气室12和第二氮气室13中均充有30MPa氮气,氮气能够作用于第一大小活塞4和第二大小活塞9的小端,使得取样室16与流体置换空间14处于连通状态,取样层流体能够经过流体置换孔15进入至取样室16中,连续油管中的液压油能够通过过油孔并作用于第一触发活塞2,使第一触发活塞2推动第一氮气室反尔阀3开启,第一氮气室12中的氮气能够进入第一大小活塞4和第一密封件5之间并与第一大小活塞4大端接触,同时氮气能够经过第一连接杆17、连接管19、第二连接管19以及第二密封件8与第二大小活塞9之间的封闭空间后作用于第二触发活塞11,使第二触发活塞11推动第二氮气室反尔阀10开启,从而使第一氮气室12和第二氮气室13相连通,第一氮气室12和第二氮气室13中氮气混合后压力平衡,作用于第一大小活塞4和第二大小活塞9两端的氮气压力相同,相同压力下,第一大小活塞4和第二大小活塞9均会向远离各自大端的方向,即向远离取样室16的方向运动,带动第一封堵端头20与第二封堵端头21对取样室16进行封堵,以使取样室16与流体置换空间14处于隔绝状态,完成取样,地面转样时,通过第一样品转样结构6和第二样品转样结构7能够实现取样室16中的流体转样而无需打开第一封堵端头20或第二封堵端头21,相较于常规的挂壁式取样器无法在含蜡高、井流速度快的井筒中完成取样,钟控式取样器无法在往复震动的复杂情况下取样,电控式取样器受限于高温条件下电路的尺寸以及耐温要求,井下取样器在这些情况下均能够完成取样,取样成功率高,适用范围广,井下取样器取出地面后需通过加热装置加热,用于还原地层温压状态,井下取样器设计的承受最大压力可达200MPa,设计的最高承受温度可达200℃。
筒体1上流体置换孔15处设置有过滤网,其中位于取样室16下方的流体置换孔15为流体入口,位于取样室16上方的流体置换孔15为流体出口,过滤网用来过滤地层中的砂粒,防止砂粒进入取样室16封堵端头处,影响封堵端头密封铅的密封性能。
本发明提供的井下取样器,还包括锁紧结构,锁紧结构能够将第一触发活塞2锁紧于筒体1内部,液压油能够作用于第一触发活塞2并使第一触发活塞2处于解除锁紧状态。
锁紧结构包括至少一个固定设置于筒体1内部并穿过第一触发活塞2的剪切销钉23,剪切销钉23沿筒体1径向设置,根据地层取样压力,对已知剪切力的剪切销钉23数量进行选择,因地层压力高,井流速度快,使用连续油管通过接头22连接井下取样器并将其送入到取样目的层,接头22优选为锥扣接头,连续油管内需要泵车提供一个压力,既满足连续油管耐压性能,又低于相应数量剪切销钉23所能承受的剪切力,保证剪切销钉23在到达取样目的层前不会被剪断,井下取样器送入到取样目的层后,在连续油管泵车上加载一个压力增量,使得剪切销钉23在该力的作用下剪切断裂,剪切销钉23剪断后,第一触发活塞2会移动并将第一氮气室反尔阀3打开。
取样室16内设置有搅拌件。
搅拌件为钢球,用于对取样室16内流体进行搅拌。
本发明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 (6)
1.一种井下取样器,其特征在于:包括:
筒体,所述筒体顶部开口,所述筒体内部从上到下依次设置有第一触发活塞、第一氮气室反尔阀、第一大小活塞、第一密封件、第一样品转样结构、第二样品转样结构、第二密封件、第二大小活塞、第二氮气室反尔阀以及第二触发活塞,所述第一触发活塞、所述第二触发活塞、所述第一大小活塞、所述第二大小活塞、所述第一密封件、所述第一样品转样结构、所述第二样品转样结构以及所述第二密封件均与所述筒体内壁密封接触,所述第一触发活塞、所述第二触发活塞、所述第一氮气室反尔阀、所述第二氮气室反尔阀、第一大小活塞和第二大小活塞均活动设置于所述筒体内部,位于所述第一氮气室反尔阀和所述第一大小活塞之间的封闭空间形成第一氮气室,位于所述第二触发活塞与所述筒体底壁之间的封闭空间形成第二氮气室,所述第一氮气室和所述第二氮气室内均充有30MPa氮气,氮气能够作用于所述第一大小活塞的两端以及所述第二大小活塞的两端,所述第一氮气室能够与所述第一大小活塞和所述第一密封件之间的封闭空间密封连接并连通,所述第二氮气室能够与所述第二大小活塞和所述第二氮气室反尔阀之间的空间密封连接并连通,所述第二大小活塞和所述第二密封件之间的封闭空间能够与所述第二氮气室密封连接并连通,所述第二大小活塞和所述第二密封件之间的封闭空间中的氮气能够作用于第二触发活塞,所述第一密封件与所述第一样品转样结构之间以及所述第二密封件与所述第二样品转样结构之间具有流体置换空间,对应所述流体置换空间部分的所述筒体上开设有流体置换孔,位于所述第一样品转样结构和所述第二样品转样结构之间的封闭空间形成取样室,所述第一大小活塞和所述第二大小活塞均大端靠近所述取样室,所述第一大小活塞靠近所述取样室的一端固定连接有一穿过所述第一密封件和所述第一样品转样结构的第一连接杆,所述第一连接杆靠近所述取样室的一端具有第一封堵端头,所述第一大小活塞能够带动所述第一连接杆和所述第一封堵端头上下运动,所述第二大小活塞靠近所述取样室的一端固定连接有一穿过所述第二密封件和所述第二样品转样结构的第二连接杆,所述第二连接杆靠近所述取样室的一端具有第二封堵端头,所述第二大小活塞能够带动所述第二连接杆和所述第二封堵端头上下运动,所述第一封堵端头与所述第一样品转样结构相配合以及所述第二封堵端头与所述第二样品转样结构相配合能够使所述取样室与所述流体置换空间处于连通状态或隔绝状态,所述第一连接杆具有第一通气通道,所述第二连接杆具有第二通气通道,所述第一通气通道与所述第二通气通道通过一连接管密封连接并连通,所述第一密封件与所述第一样品转样结构之间的封闭空间与所述第一通气通道密封连接并连通,所述第二密封件与所述第二样品转样结构之间的封闭空间与所述第二通气通道密封连接并连通;
以及接头,所述接头密封连接于所述筒体顶部,所述接头用于与连续油管密封连接,所述接头上开设有一过油孔,连续油管中的液压油能够穿过所述过油孔并作用于所述第一触发活塞。
2.根据权利要求1所述的井下取样器,其特征在于:所述筒体上所述流体置换孔处设置有过滤网。
3.根据权利要求1所述的井下取样器,其特征在于:还包括锁紧结构,所述锁紧结构能够将所述第一触发活塞锁紧于所述筒体内部,液压油能够作用于所述第一触发活塞并使所述第一触发活塞处于解除锁紧状态。
4.根据权利要求3所述的井下取样器,其特征在于:所述锁紧结构包括至少一个固定设置于所述筒体内部并穿过所述第一触发活塞的剪切销钉,所述剪切销钉沿所述筒体径向设置。
5.根据权利要求1所述的井下取样器,其特征在于:所述取样室内设置有搅拌件。
6.根据权利要求5所述的井下取样器,其特征在于:所述搅拌件为钢球。
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2022
- 2022-05-12 CN CN202210518865.1A patent/CN114961717B/zh active Active
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