CN201095983Y - 一种用于sagd采油技术的高温高压下的取样器 - Google Patents

Abstract

一种用于SAGD采油技术的高温高压下的取样器，属于石油开采技术领域。包括油缸、活塞、齿轮组、电动机、加热管、冷却风筒、压力传感器、温度传感器、取样管道、取样电磁阀、取样手动阀、放样电磁阀和单片机，加热管置于油缸侧壁内，冷却风筒置于油缸上方，在油缸上分别设置有压力传感器和温度传感器，活塞杆上安装有左、右行程开关，活塞杆通过齿轮组与电动机连接，电动机转轴上安装有编码器，油缸另一端分别连接取样管道和放样管道，取样管道上分别设置取样电磁阀和取样手动阀，放样管道上设置有放样电磁阀，放样管道端部对应放置有放样容器，加热管、冷却风筒、取样电磁阀、放样电磁阀、电动机分别通过各自继电器线圈和单片机连接。

Description

一种用于SAGD采油技术的高温高压下的取样器

技术领域

本实用新型属于石油开采技术领域，特别是涉及一种用于SAGD采油技术的高温高压下的取样器。

背景技术

SAGD采油技术中，(SAGD为蒸汽辅助重力泄油，Steam assisted gravity drainage)大量的过热蒸汽不断的被注入井下，油井产出液温度一般在170℃～180℃左右。为了不使产出液中的水分汽化，管道或者容器的压力一定要保持在水的饱和蒸汽压以上。掌握产出液的情况，为地质及采油工作提供依据，最基本的工作内容是在管道或容器上取样化验产出液，然而高温、高压的工况为取样的工作增添很大的难度。不仅存在安全问题，而且从取样的真实性考虑，高温、高压下取样有特殊要求：

(1)等压取样：在一个大气压下将高温高压的产出液放出容器，水分会严重蒸发，所取得的样品将失去其真实性，这就要求取样过程中样品流动的压差尽量小，越小越真实。

(2)取样的部位：根据取样要求，对各个部位作合理取样，所取得的液体要反映此刻状态，即保证样品是新鲜的，而不是残留在管道中的。

(3)取样应在安全的情况下进行。

从以上三点要求看，研究一种在高温高压下的取样器十分必要，它将为研究及生产原油提供有力的技术手段。经专利文献的检索，专利号为200420067912的取样器，是采用装有手轮的阀杆控制阀芯在阀室内移动，通过阀室侧壁上的通孔进油或出油，该专利没有降压、降温措施，所以不适于高温高压产出液的取样。专利号为200520082042.X的高压气液两相取样器，是采用背压阀、带手柄的压力调节杆和供压调压器实现高压调节，通过装有活塞杆的壳体进行液体取样，该专利的高压取样结构复杂，体积较大，没有高温取样措施。

实用新型内容

针对上述存在的问题，本实用新型提供一种用于SAGD采油技术的高温高压下的取样器，它是基于气缸的工作原理，不仅解决了高温取样的降温问题，还解决了放样时为防止液体喷出飞溅伤人和当温度低于100℃以下，而压力高于大气压力时，如何减压取样问题。

本实用新型包括油缸、活塞、齿轮组、电动机、加热管、冷却风筒、压力传感器、温度传感器、取样管道、取样电磁阀、取样手动阀、放样电磁阀和单片机，加热管置于油缸侧壁内，冷却风筒置于油缸上方，在油缸上分别设置有压力传感器和温度传感器，活塞置于油缸内，其活塞杆上安装有左、右行程开关，活塞杆通过齿轮组与电动机连接，电动机转轴上安装有编码器，油缸另一端分别连接取样管道和放样管道，取样管道上分别设置取样电磁阀和取样手动阀，放样管道上设置有放样电磁阀，放样管道端部对应放置有放样容器，加热管、冷却风筒、取样电磁阀、放样电磁阀、电动机分别通过各自继电器线圈和单片机连接，在取样管道端部连接原油管道，由单片机来控制原油的自动取样过程。

本实用新型的工作原理：取样开始时放样阀门关闭、取样阀门打开，移动油缸中活塞，将原油吸到油缸内。当活塞移动到所需刻度时(油缸上有刻度指示)，关闭取样阀门。然后启动自然风冷系统，给油缸降温到65-75℃。监测油缸压力表，调整油缸中活塞的位置使该压力表示数接近大气压力时打开放样阀门，使油样排出。

本实用新型的积极效果是：能够在高温高压环境中进行取样，结构简单，取样安全。等压取样，样品流动压差小，可以保证样品真实性，对各个部位作合理取样，保证样品是新鲜的，不是残留在管道中的。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图，

图2是图1的A-A剖视示意图，

图3是本实用新型的原理接线示意图，其中(a)为接触器触点与电源线路原理图，(b)为继电器触点与接触器线圈线路原理图，(c)为单片机线路原理图；

图4是本实用新型的控制流程图；

图中1-原油管道，2-取样管道，3-取样手动阀，4-取样电磁阀，5-放样电磁阀，6-放样容器，7-压力传感器，8-温度传感器，9-冷却风筒，10-壳体，11-电动机，12-编码器，13-第-齿轮，14-手轮，15-油缸，16-加热管，17-活塞，18-左行程开关；19-活塞杆；20-右行程开关；21-第二齿轮，22-单片机，23-放样管道，24-电源指示灯，25-自动取样指示灯，26-手动取样指示灯，KA11～KA88为继电器线圈，KM11～KM88为接触器线圈，KA1～KA6、KA70、KA71为继电器常开触点，KA72为继电器常闭触点，KM1～KM8为接触器常开触点，L、N为电源，QS为开关，PX为压力显示器，TX为温度显示器，PB为压力变送器，TB为温度变送器，SB1～SB6为按钮。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步描述：

实施例1：如图1所示，包括壳体10、置于壳体内的油缸15、活塞17、第一齿轮13、第二齿轮21、单相电动机11、加热管16、冷却风筒9、压力传感器7、温度传感器8、及壳体外的取样管道2、取样电磁阀4、取样手动阀3和放样电磁阀5，壳体10上固定有冷却风筒9，冷却风筒9置于油缸15上方，加热管16置于油缸15侧壁内，在油缸15上分别设置有压力传感器7和温度传感器8，活塞17置于油缸15内，其活塞杆19上安装有左、右行程开关18、20和第二齿轮21，在第二齿轮21的转轴两端分别安装有电动机11和手轮14，电动机11转轴上安装有编码器12，第二齿轮21与第一齿轮13相啮合，油缸15另一端分别连接取样管道2和放样管道23，取样管道2端部连接原油管道1，取样管道2上依次设置取样电磁阀4和取样手动阀3，放样管道23上设置有放样电磁阀5，放样管道23端部对应放置有放样容器6。加热管16、冷却风筒9、取样电磁阀4、放样电磁阀5、电动机11、电源指示灯24、自动取样指示灯25及手动取样指示灯26分别与各自接触器触点连接，并同时联接于电源两端，各继电器线圈分别和单片机22连接，由单片机22控制整个取样过程。

其中：自动取样电磁阀4和自动放样电磁阀5均为通用型，单片机型号80C51。

自动取样过程中，正常情况下用电机动力代替手轮14的旋转，用行程开关与编码器控制活塞的行程；用压力传感器7、温度传感器8控制活塞17的运动(减压)与放样电磁阀5的开启，不具备放样条件，绝对不允许打开放样电磁阀5，同时保留手动的手轮14，以备不时之需。

本实用新型自动取样的方法，按以下步骤执行：

1.设置活塞17移动行程刻度，打开取样手动阀3，使手动阀3保持在常开状态；

2.闭合电源开关，电源指示灯亮，接触器线圈KM88得电，常开触点KM8闭合，手动取样指示灯26亮；

3.按自动/手动切换取样按钮SB7，继电器线圈KA77得电，常开触点KA70、KA71闭合，常闭触点KA72断开，接触器线圈KM77得电，常开触点KM7闭合，自动取样指示灯25亮，手动取样指示灯26灭；

4.自动取样开始：判断温度传感器8检测油缸温度T＜T₀是否成立？其中T₀为35℃，若成立，继电器线圈KA11得电，常开触点KA1、KM1闭合，加热管16接通电源自动开始加热；

5.将取样的油缸15加热到35-45℃，即T＜T₀不成立时，继电器线圈KA11失电，常开触点KA1、KM1断开，加热管16停止加热；

6继电器线圈KA33得电，常开触点KA3、KM3闭合，打开取样电磁阀4；

7.继电器线圈KA55得电，常开触点KA5、KM5闭合，电动机11旋转并带动油缸活塞17右移，读编码器12脉冲数，判断活塞17是否达到预定刻度，如否，判断右行程开关20是否动作？

8.如活塞17达到预定刻度或者右行程开关20已动作，则继电器线圈KA55失电，常开触点KA5、KM5闭合，电动机11停转，活塞17停止移动；

9.继电器KA33失电，常开触点KA3断开，常开触点KM3闭合，关闭取样电磁阀4；

10.继电器线圈KA22得电，常开触点KA2、KM2闭合，冷却风筒9工作；

11.通过温度传感器8检测温度T，判断T＞T₁是否成立，其中T₁＝65-75℃，如成立，冷却风筒9继续工作；

12.冷却至油缸15降温到65-75℃，即T＞T₁不成立时，继电器线圈KA22失电，常开触点KA2、KM2断开，冷却风筒9停止工作；

13.通过压力传感器7检测油缸压力P，判断P＞P₀是否成立？其中P₀为大气压，如成立，继电器线圈KA55得电，常开触点KA5、KM5闭合，电动机11旋转并带动活塞17右移；

14.直至P＞P₀不成立，继电器线圈KA55失电，常开触点KA5、KM5断开，电动机11停转，活塞17停止移动；

15.继电器线圈KA44得电，常开触点KA4、KM4闭合，打开放样电磁阀5；

16.继电器线圈KA66得电，常开触点KA6、KM6闭合，电动机11旋转并带动活塞17左移；

17.判断左行程开关18是否动作？如为否，电动机11继续旋转并带动活塞17左移；

18.如左行程开关18动作，继电器线圈KA66失电，常开触点KA6、KM6断开，电动机11停转，活塞17停止移动；

19.继电器线圈KA44失电，常开触点KA4、KM4断开，结束取样。

以上过程需重复两次，也就是说，想取得真实油样必须先进行一次排出残留液的过程，首先排出旧样过程，第二次取样过程后得到的油样才是新油样。

Claims (3)

1、一种用于SAGD采油技术的高温高压下的取样器，其特征在于包括油缸、活塞、齿轮组、电动机、加热管、冷却风筒、压力传感器、温度传感器、取样管道、取样电磁阀、取样手动阀、放样电磁阀和单片机，加热管置于油缸侧壁内，冷却风筒置于油缸上方，在油缸上分别设置有压力传感器和温度传感器，活塞置于油缸内，其活塞杆上安装有左、右行程开关，活塞杆通过齿轮组与电动机连接，电动机转轴上安装有编码器，油缸另一端分别连接取样管道和放样管道，取样管道上分别设置取样电磁阀和取样手动阀，放样管道上设置有放样电磁阀，放样管道端部对应放置有放样容器，加热管、冷却风筒、取样电磁阀、放样电磁阀、电动机分别通过各自继电器线圈和单片机连接。

2、根据权利要求1所述的一种用于SAGD采油技术的高温高压下的取样器，其特征在于所述的齿轮组为两个齿轮相啮合，一个齿轮安装在活塞杆上，另一个齿轮安装于电动机转轴上。

3、根据权利要求1所述的一种用于SAGD采油技术的高温高压下的取样器，其特征在于所述电机转轴另一端安装有手轮。

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