CN203145934U - 一种井下取样器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种井下取样器，包括：一设置顶端的绳帽，设置绳帽下端的检测部件，一连接体，上下端分别连接传感器座和梭阀体，所述连接体包括一气舱，膨胀体设置传感器座内后与气舱连接，所述气舱下部连接一推杆，与推杆依次连接的顶头和钢珠套环固定连接，在连接体的下部还设置一平衡舱，所述梭阀体包括一梭阀杆，梭阀杆与平衡舱滑动连接，钢珠套环挂在连接体内的时候，平衡舱顶着梭阀杆且与锁定销钉配合，保持梭阀杆成锁定状态，锁定的梭阀杆使得设置梭阀杆上的触发器弹簧呈压缩状态，一取样室，与梭阀体下部的流量调节器座连接，解决取样过程中保持地层样品的相态不发生改变，即维持单相状态。结构简单，使用方便。

Description

一种井下取样器

技术领域

本实用新型涉及油田作业设备，具体涉及一种井下取样器。 

背景技术

随着油田开发技术不断的向纵深发展，我国石油行业目前对于勘探开发油气井的油气样品的真实、可靠状态越来越重视，取得第一手真实有效的油气样品资料对于当代石油人来说是至关重要的。无论是在井下取样作业阶段还是实验室样品化验分析阶段，确保油气样品完全保持原有油气井地层状态的单相、高压、高温；确保化验所得样品参数是井下真实有效的参数是取样器及其实验系统设计的终极目标。 

但目前大多数陆上油田使用的取样器及操作方法仍然沿用上世纪六七十年代的老式机械取样器。该取样器在下井取样作业过程中，取样筒始终保持打开状态，无法保证所取样品为预期目的层位的样品，使油气样品失真；在油气样品化验阶段，把样品从取样器向化验容器的置换过程中，使用汞或饱和食盐水与油气样品直接接触，将导致油气样品污染。无论是样品失真现象还是样品污染现象，都使得化验数据偏离实际状况，甚至得出错误结论，对油气开发起不到真实有效的指导意义，或严重误导油气开发方案的制定。 

虽然目前部分油气井使用国外进口的容积式取样器，但其取样控制采用机械式时钟，取样时间设置不够精准。 

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种井下取样器，解决取样过程中保持地层样品的相态不发生改变，即维持单相状态。结构简单，使用方便。 

为达到上述目的，本实用新型的技术方案如下： 

一种井下取样器，包括： 

一设置顶端的绳帽，设置绳帽下端的检测部件， 

一连接体，上下端分别连接传感器座和梭阀体，所述连接体包括一气舱，膨胀体设置传感器座内后与气舱连接，所述气舱下部连接一推杆，与推杆依次连接的顶头和钢珠套环固定连接，在连接体的下部还设置一平衡舱， 

所述梭阀体包括一梭阀杆，梭阀杆与平衡舱滑动连接，钢珠套环挂在连接体内的时候，平衡舱顶着梭阀杆且与锁定销钉配合，保持梭阀杆成锁定状态，锁定的梭阀杆使得设置梭阀杆上的触发器弹簧呈压缩状态， 

在所述梭阀体下方连接一偶联接头，偶联接头将导流管与梭阀体和空气室塞连接在一起，梭阀体与空气室丝扣连接， 

一取样室，与梭阀体下部的流量调节器座连接，包括一设置取样室顶部的钢珠支撑架，钢珠支撑架与活塞连杆座套接后与拉杆套套接，在所述活塞连杆座下方设置一压缩弹簧，丝扣将钢珠支撑架、拉杆套、活塞连杆座、压缩弹簧以及压环固定连接， 

在所述活塞连杆座下方设置一活塞导向连杆，套设活塞导向连杆上的活塞与针阀组件连接，密封压环与活塞丝扣连接，在所述密封压环一侧设置一进液口， 

所述取样室的下部设置一底堵。 

在本实用新型的一个优选实施例中，所述针阀组件包括一针阀，针阀上方依次设置转样口堵塞和转样销钉，所述活塞开槽的一面朝向针阀体组件。 

在本实用新型的一个优选实施例中，所述空气室塞与空气室套接，真空阀用丝扣拧在梭阀体上，流量调节器与流量调节器做套接，加压阀用丝扣拧在流量调节器座上，流量调节器座与取样室用丝扣连接。 

在本实用新型的一个优选实施例中，所述梭阀体内还包括一调压阀杆，设置调压阀杆下方的制动螺钉将调压阀杆固定梭阀体上。 

在本实用新型的一个优选实施例中，所述检测部件包括设置线路板骨架内的线路板，以及设置传感器座上的传感器舱，所述线路板骨架丝扣连接线路板护筒内，在所述绳帽与线路板护筒之间设置一电池护筒，设置电池护筒内的电池为检测部件提供电力。 

在本实用新型的一个优选实施例中，高压管线将手压泵连接在设置梭阀体上的加压阀上，利用手压泵给取样室内注入压力，直到取样室内压力为 4000psi。 

通过上述技术方案，本实用新型的有益效果是： 

1.解决取样过程中保持地层样品的相态不发生改变，即维持单相状态。 

2.定时设置，把机械时钟控制改变为电子电路控制。这样可通过软件设置时间已达到任意设置时间的目的 

3.解决转样时样品污染的问题 

4.能在现场转样，做出泡点压力 

5.电子部分带测压测温功能，可以检测整个取样过程的压力温度，以及取样点的压力温度，从而和地面转样时进行压力对比，判断取样是否成功。 

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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为本实用新型的顶部结构示意图。 

图2为本实用新型的连接体的结构示意图。 

图3为本实用新型的梭阀体的结构示意图。 

图4为本实用新型的取样室的结构示意图。 

图5为本实用新型的工作原理图。 

图中数字和字母所表示的相应部件名称： 

图中：1、绳帽；2、电池护筒；3、线路板护筒；4、线路板骨架；5、传感器座；6、传感器仓；7、传压孔；8、气舱；9、推杆；10、顶头；11、连接体；12、钢珠套环；13、平衡舱；14、梭阀杆；15、触发器弹簧；16、梭阀体；17、锁定销钉；18、调压阀杆；19、制动螺钉；20、偶联接头；21、空气舱；22、导流管；23、真空阀；24、空气室塞；25、流量调节器；26、加压阀；27、流量调节器座；28、取样器室；29、钢珠支撑架；30、活塞连杆座；31、压缩弹簧；32、活塞导向连杆；33、活塞；34、密封压环；35、转样口堵塞；36、针阀；37、转样销钉；38、压力平衡孔；39、 底堵；40、压环；41、拉杆套；42、针阀体组件；43、样品进液口；44、销钉座 

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。 

参照图1-图4所示，绳帽1和电池护筒2丝扣连接，线路板骨架4和传感器座5丝扣连接，电池护筒2和线路板护筒3丝扣连接，线路板护筒3和传感器座5丝扣连接，传感器座5和气仓8丝扣连接， 

推杆9和气仓8套接，顶头10和钢珠套环12套接后形成整体与9推杆用销钉连接，平衡舱13和钢珠套环12丝扣连接形成整体后与连接体11套接，连接体11与气仓8丝扣连接， 

梭阀杆14与触发器弹簧15套接后与梭阀体16套接，调压阀杆18与梭阀体16套接后用制动螺钉19丝扣连接在梭阀体16上，梭阀体16与连接体11丝扣连接，锁定销钉17用丝扣连接在梭阀体16上， 

偶联接头20将导流管22与梭阀体16和空气室塞24连接在一起，梭阀体16与空气室21丝扣连接，空气室塞24与空气室21套接，真空阀23用丝扣拧在梭阀体16上，流量调节器25与流量调节器座27套接，加压阀26用丝扣拧在流量调节器座27上，流量调节器座27与取样室28用丝扣连接， 

钢珠支撑架29与活塞连杆座30套接后与拉杆套41套接，压缩弹簧31与活塞连杆座30套接后，压环40用丝扣将钢珠支撑架29、拉杆套41、活塞连杆座30、压缩弹簧31组成一体，活塞33与活塞导向连杆32套接，密封压环34与活塞33丝扣连接，活塞导向连杆32将活塞连杆座30和针阀体组件42用丝扣连接，针阀36与针阀体组件42丝扣连接，转样口堵塞35和转样销钉37套接在针阀体组件42内，拉杆套41、活塞33、针阀体组件42套接在取样室28内，底堵39与取样室28丝扣连接。 

装置机械部分准备工作如下： 

从取样室28上拧下底堵39和流量调节器座27，用六方起子将针阀36紧紧地拧到针阀体组件42上，活塞杆导向连杆32、活塞33、针阀体组件42、活 塞连杆座30、钢珠支撑架29就从取样室28内取了下来。 

检查活塞导向连杆32与活塞连杆座30和针阀体组件42是否拧紧，检查活塞33在活塞导向连杆32上下滑动是否自由，安装好活塞33，其开槽的一面是否朝向针阀体组件42。然后慢慢旋转钢珠支撑架29，让钢珠卡进拉杆套41， 

以上组装完毕后，再将活塞杆导向连杆32、活塞33、针阀体组件42、活塞连杆座30、钢珠支撑架29套接进取样室28内，再将底堵39装回取样室28上，取样室28内组装完毕。 

底堵39在下，在台钳上垂直方向夹住取样室28，转接头一端拧在取样室28上，另一端连接手压泵，利用手压泵将预制液压油注进取样室28内，直到液压油从拧在取样室28顶端处的转接头处溢出为止，预制液压油充满取样室28内，去掉转接头，将取样室28用丝扣连接到流量调节器座27上。 

选择适用于井况的合适流量调节器25套接于流量调节器座27内，将调压阀杆18放进梭阀体16内，然后用制动螺钉19拧上，触发器弹簧15套接在梭阀杆14上，然后将梭阀杆14套接进梭阀体16内，向下轻按梭阀杆14，同时向下轻按锁定销钉17，待梭阀杆14上面的定位槽到达锁定销钉17时向下按锁定销钉17，从而保持梭阀杆14成锁定状态。因为有偶联接头20的作用，所以梭阀体16和空气室塞24能够在不损伤导流管22的情况下用丝扣拧在空气室21上。 

将连接体11用丝扣拧在梭阀体16上，然后将推杆9套接进气仓8内，将钢珠套环12套接在顶头10上，然后将顶头10用销钉固定在推杆9上，而后将平衡舱13用丝扣拧在钢珠套环12上，从而推杆9、顶头10、钢珠套环12、平衡舱13和气仓8形成整体，而后平衡舱13向下将气仓8用丝扣拧进连接体11内。 

用工具改锥在连接体11上的长条形状孔内将钢珠套环12向下推，从而让顶头10将钢珠套环12内的钢珠顶出，将钢珠套环12挂在连接体11内，同时当钢珠套环12挂在连接体11内时，平衡舱13顶住被锁定销钉17锁定的梭阀杆14不动，拔出锁定销钉17。在传感器座5上拧上膨胀块，然后将传感器座5用丝扣拧在气仓8上，将线路板骨架4用丝扣拧在传感器座5的另一端上，再将线路板护筒3用丝扣拧在传感器座5上，从而密封线路板。 

用高压管线将手压泵连接在加压阀26上，利用手压泵给取样室28内注入压力，直到取样室28内压力为4000psi。 

装置电子控制部分工作过程： 

参照图5，系统的工作过程：首先，通过PC机软件对取样器压力温度的工作区间采样间隔和时间以及取样器动作时间进行设置，然后将仪器放入油井中，实时自动地采集和存储井内的压力和温度。 

取样器动作时间到来时取样器开始动作，完成后取出仪器，然后通过串口将存储的数据读入PC机进行数据处理，分析和打印。将取样桶内部的样品根据需求处理。 

油井内的环境是一个高温、高压的环境，因此选用的硬件要满足井下作业的要求。选用能够适应低功耗、耐高温的电子器件，高温大容量存储器，高温大容量进口电池。 

主控芯片采用美国AD公司的芯片ADuC834BS，该芯片以8051为内核，内部集成了2路200μA恒流源和2路独立的∑-ΔADC，由于使用了∑-Δ转换技术，因此可以实现高达24位无丢失码性能。由于ADuC834的高集成度，主要的处理在其内部进行，所需的外围电路很少，其体积小，功耗低，很适用于各类智能仪表。 

压力传感器的性能指标是决定系统高精度的主要因素之一，选用瑞士KELLER公司的8系列压阻式硅芯片压力传感器。温度传感器选用铂电阻温度传感器Pt1000。它们耐高温、灵敏度高、适合在井下恶劣环境对流体介质的测量。 

由ADuC834提供的400uA恒流源为压力传感器和温度传感器提供恒定电流，传感器输出为电压信号，经滤波等处理后直接输入ADuC834的AD采样接口，ADuC834采样输入为差分输入。在该应用中分别通过ADuC834的AN1、AN2和AN3、AN4管脚，采集压力信号和温度信号。 

点火部分电路主要应三级管控制取样器的动作，电路简单可靠。 

由于井下环境比较恶劣，所以对系统采用的电路要求较高。电源模块选用美国EI公司耐150℃高温大容量锂电池PMX150，提供3.9V直流电源，使用寿命长，可长时间连续工作。输出电压经DC-DC高精度电源转换器MAX856转换 成3.3V向单片机与外部数据存储器的芯片供电。 

ADuC834内部的数据存储器容量小，而井下采集的数据高达50万组，每组数据包括压力、温度和电源电压，因此采用Atmel公司推出的AT45DB321C作为外部数据存储器，对采样得到的数据进行实时存储。该芯片具有32M bit的存储容量，可通过SPI口和主控单元进行数据交换。 

本实用新型的工作原理： 

仪器开始下井 

当仪器到达目的的时候，仪器开始工作，在仪器下井过程中，油气井内压力通过传压孔7传递给装在传感器仓6内的传感器记录，当膨胀块在气仓8内膨胀时产生动力将推杆9向下推动，由于钢珠套环12顶端的平衡舱13作用，推杆9可以看做不承受压力作用，推杆9带动顶头10向下移动，由于钢珠套环12内的钢珠是被顶头10顶起的，当顶头10向下移动时，钢珠陷进钢珠套环12内，使钢珠套环12失去挂在连接体11内的钢珠，使钢珠套环12在连接体11内可以自由活动。在钢珠套环12挂在连接体11内的时候，平衡舱13是顶着梭阀杆14的，使梭阀杆14在梭阀体16内堵住导流管22，从而使取样室28内的预制液压油不能通过导流管22进入到空气室21内。 

当钢珠套环12可以再连接体11内上下自由活动时，梭阀杆14失去限制，由于触发器弹簧15在梭阀杆14被压下时触发器弹簧15被压缩，梭阀杆14失去限制后，触发器弹簧15释放弹力，梭阀杆14被顶起，打开导流管22的堵塞限制，从而取样室28和空气室21形成通路。 

当取样室28和空气室21通路形成后，由于目的地层压力大于取样室28内预制液压油的压力，目的地层原始油样品从样品进液口43进入活塞33下的取样室28内。地层压力将活塞33沿着活塞导向连杆32向上推，将取样室28内预制液压油从导流管22挤进空气室21内。 

由于预制液压油在取样室28内存在一定压力，所以在目的层样品油进入到活塞33以下取样室28内时，目的层样品油只能是在不发生任何相态变化的情况下进入取样室28内。 

当目的层样品油完全进入到取样室28内时，会将活塞33沿着活塞导向连杆32完全推到拉杆套41的顶端，活塞33到达拉杆套41顶端后继续将拉杆套 41向上顶，当拉杆套41向上行进时带动活塞导向连杆32向上行进，从而带动针阀体组件42向上行进，进而转样口堵塞35堵塞样品进液口43，同时转样销钉37卡进销钉座44内。同时当拉杆套41被顶到钢珠支撑架29底端时，拉杆套41内的钢珠被钢珠支撑架29顶到活塞连杆座30顶端，从而卡在活塞连杆座30顶端。 

这时取样完成，目的层样品油完全进入到取样室28内，取样室28内上下锁死，形成双保险，从而保证取样室28内目的层样品油的安全性。 

仪器取样工作完成。 

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。 

Claims (6)

1.一种井下取样器，其特征在于，包括： 

一设置顶端的绳帽，设置绳帽下端的检测部件， 

一连接体，上下端分别连接传感器座和梭阀体，所述连接体包括一气舱，膨胀体设置传感器座内后与气舱连接，所述气舱下部连接一推杆，与推杆依次连接的顶头和钢珠套环固定连接，在连接体的下部还设置一平衡舱， 

所述梭阀体包括一梭阀杆，梭阀杆与平衡舱滑动连接，钢珠套环挂在连接体内的时候，平衡舱顶着梭阀杆且与锁定销钉配合，保持梭阀杆成锁定状态，锁定的梭阀杆使得设置梭阀杆上的触发器弹簧呈压缩状态， 

在所述梭阀体下方连接一偶联接头，偶联接头将导流管与梭阀体和空气室塞连接在一起，梭阀体与空气室丝扣连接， 

一取样室，与梭阀体下部的流量调节器座连接，包括一设置取样室顶部的钢珠支撑架，钢珠支撑架与活塞连杆座套接后与拉杆套套接，在所述活塞连杆座下方设置一压缩弹簧，丝扣将钢珠支撑架、拉杆套、活塞连杆座、压缩弹簧以及压环固定连接， 

在所述活塞连杆座下方设置一活塞导向连杆，套设活塞导向连杆上的活塞与针阀组件连接，密封压环与活塞丝扣连接，在所述密封压环一侧设置一样品进液口， 

所述取样室的下部设置一底堵。 

2.根据权利要求1所述的一种井下取样器，其特征在于：所述针阀组件包括一针阀，针阀上方依次设置转样口堵塞和转样销钉，所述活塞开槽的一面朝向针阀体组件。 

3.根据权利要求1所述的一种井下取样器，其特征在于：所述空气室塞与空气室套接，真空阀用丝扣拧在梭阀体上，流量调节器与流量调节器做套接，加压阀用丝扣拧在流量调节器座上，流量调节器座与取样室用丝扣连接。 

4.根据权利要求1所述的一种井下取样器，其特征在于：所述梭阀体内还包括一调压阀杆，设置调压阀杆下方的制动螺钉将调压阀杆固定梭阀体上。 

5.根据权利要求1所述的一种井下取样器，其特征在于：所述检测部件包括设置线路板骨架内的线路板，以及设置传感器座上的传感器舱，所述线路板骨架丝扣连接线路板护筒内，在所述绳帽与线路板护筒之间设置一电池护筒，设置电池护筒内的电池为检测部件提供电力。 

6.根据权利要求1所述的一种井下取样器，其特征在于：高压管线将手压泵连接在设置梭阀体上的加压阀上，利用手压泵给取样室内注入压力，直到取样室内压力为4000psi。 

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