专利名称：电控式高压物性取样系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及的井下取样系统，特别是一种电控式高压物性取样系统。
技术背景
在油田的勘探开发过程中，经常需要在井下进行高压物性取样作业，其目的是随时掌握原油的泡点压力，以便制定开发方案或调整生产制度，而目前油田现场所使用的取样系统，都是沿用前苏联时期的纯机械的锤击式、挂壁式和钟击式等老式高压物性取样系统，成功率极低，经常是一天能完成的作业，要一个月或更长时间才能在井下获得合格的高压物性样品，严重影响油田生产。取样时由于没有检测系统，因此取样时有很大的盲目性， 工作效率很低，并且精确度较低。因此，需要发明一种能够随时根据井下介质情况进行取样，控制精确度高的装置。发明内容
本发明的目的是针对上述问题提供一种电控式高压物性取样系统，解决目前油田在高压物性取样时比较盲目，经常重复作业，控制精确度不高的问题。
本发明通过以下技术方案来实现电控式高压物性取样系统，该装置包括计算机、 接口箱和取样装置，接口箱一端通过电缆与计算机相连接，另一端通过电缆与取样装置相连；其中，取样装置包括电缆密封器以及与其依次相连接的介质探测仪、电动控制器和取样筒，取样筒的两端开口处分别装有能够封堵开口的上阀杆和下阀杆，上阀杆和下阀杆分别与取样筒内壁通过作用力相反的弹簧连接，且两个阀杆之间装有锁定机构；电动控制器包括电机、丝杠和丝母，电机上有控制电路，电机的输出端连接有丝杠，丝母一端套装在丝杠上，另一端通过限位机构与上阀杆相连接；控制电路和介质探测仪分别通过电缆与接口箱相连；所述的锁定机构包括滑套和固定套一，其中，滑套和下阀杆固接，下阀杆内壁有向外突出的斜肩；滑套内部套装有固定套一，固定套一与取样筒固接，且固定套一与滑套的端部之间装有弹簧，固定套一端部开有液体通道；固定套一在位于滑套内部的两侧壁上开有透孔， 透孔内分别置有钢球；上阀杆置于固定套一内且端部有斜向的台阶；所述的限位机构包括锁定杆、固定套二和控制杆，其中，锁定杆一端与丝母固接，另一端内壁上有向内凹陷的斜肩；锁定杆内套装有固定套二，固定套二与电动控制器外壁固接， 固定套二的两侧壁上开有透孔，透孔内分别置有钢球；控制杆一端套装在固定套二内且端部有斜向的台阶，另一端与上阀杆相接触。
所述的取样筒为多个，相邻的取样筒通过联动器相连接。
所述的联动器包括固定套三、触发杆和控制杆二，其中，固定套三的两端分别连接取样筒，且固定套三的内壁上有凹槽；控制杆二的一端位于固定套三内，且两侧壁上开有透孔，透孔内分别置有钢球；触发杆的一端与上一个取样筒中的下阀杆相接触，一端套装在控制杆二内且端部有斜向的台阶。
所述的取样筒为2 3个。
采用上述技术方案的积极效果本发明将取样筒与介质检测仪联合应用，并同时由计算机控制，因此，取样的过程是在介质检测仪的指导下进行的，避免了盲目取样，确保成功率，大大提高了取样效率；采用了电动控制器控制取样筒的打开与关闭，由于采用了高精密的丝杠传动，较之前纯机械的锤击式、挂壁式和钟击式等老式高压物性取样系统，控制精度高，提高了取样的成功率；上、下阀杆之间有锁定机构，避免下阀杆自动落下，造成取样介质不准确的问题，确保在高温、高压下控制自如；由于丝母和上阀杆之间增加了限位机构，使得控制杆和锁定杆在返回时不是同步运动，而是在到达一定程度后产生跳位，使得上阀杆突然释放，然后上、下阀杆在弹簧的作用力下，突然将取样筒的两端封堵，密封效果更好；该装置能够随时根据井下介质情况进行取样，通过联动器控制多个取样筒，最多可同时取出3个样品，使用方便。
图1是本发明的整体示意图；图2是电动控制器和取样筒的结构示意图； 图3是电动控制器和取样筒的工作示意图一； 图4是电动控制器和取样筒的工作示意图二； 图5是联动器和取样筒的结构示意图； 图6是联动器和取样筒的工作示意图。
图中1计算机，2接口箱，3电缆密封器，4介质探测仪，5电动控制器，6取样筒，7 上阀杆，8下阀杆，9联动器，10电机，11丝杠，12丝母，13控制电路，14滑套，15固定套一， 16a、16b、16c钢球，17锁定杆，18固定套二，19控制杆一，20固定套三，21触发杆，22控制杆具体实施方式
图1所示为本发明的整体示意图，图2是电动控制器和取样筒的结构示意图，图3 是电动控制器和取样筒的工作示意图一，图4是电动控制器和取样筒的工作示意图二，结合图1、图2、图3、图4所示，电控式高压物性取样系统，该装置包括计算机1、接口箱2和取样装置，接口箱2 —端通过电缆与计算机1相连接，另一端通过电缆与取样装置相连。计算机1用于存储、计算数据，接口箱2用于数据格式的转换，取样装置则用于高压物性材料的取样。其中，取样装置包括电缆密封器3以及与其依次相连接的介质探测仪4、电动控制器 5和取样筒6，电缆密封器3用于将电缆进入的部位进行密封，介质探测仪4能准确的分析出井内的油、气、水介质在井筒内的分布情况，电动控制器5用于控制取样筒6的开闭，从而进行取样。取样筒6的两端开口处分别装有能够封堵开口的上阀杆7和下阀杆8，上阀杆7 和下阀杆8分别与取样筒6内壁通过作用力相反的弹簧连接，在弹簧的反作用力的驱使下， 可以将上阀杆7和下阀杆8顶在取样筒6的上下开口处，从而将取样筒6封闭。上阀杆7和下阀杆8之间装有锁定机构，当上阀杆7受到推力下行时，上阀杆7和下阀杆8之间的锁定机构闭合，从而固定下阀杆8，打开取样筒6的下开口。电动控制器5包括电机10、丝杠11 和丝母12，电机10上有控制电路13，电机10的输出端连接有丝杠11，丝母12 —端套装在丝杠11上，另一端通过限位机构与上阀杆7相连接。电机10的正转或者反转都会带动丝杠11 一起转动，由于丝母12 —端套装在丝杠11上，因此丝杠11的旋转会导致丝母12在丝杠上11顺着螺纹前进或者后退，将旋转运动转化为直线运动，从而通过限位机构驱使上阀杆7产生前进或者后退。控制电路13和介质探测仪4分别通过电缆与接口箱2相连，因此，介质探测仪4所探测的信号通过接口箱2进入计算机1进行运算，计算机1运算后发出信号，通过接口箱2传递给控制电路13，控制电机10的正转还是反转，从而控制取样筒6。
在本装置中，锁定机构包括滑套14和固定套一 15，其中，滑套14和下阀杆8固接， 下阀杆8内壁有向外突出的斜肩。滑套14内部套装有固定套一 15，固定套一 15与取样筒 6固接，且固定套一 15与滑套14的端部之间装有弹簧，弹簧的作用是当固定套一 15和滑套 14之间的距离缩短时，在弹簧的弹力作用下，可以迅速恢复原位。固定套一 15端部开有液体通道，方便液体通过。固定套一 15在位于滑套14内部的两侧壁上开有透孔，透孔内分别置有钢球16a，钢球16a在透孔内可产生径向运动，但不会滑出透孔。上阀杆7置于固定套一 15内且端部有斜向的台阶，当斜向的台阶作用于钢球16a时，钢球16a会受到挤压从而在透孔内产生径向运动，当钢球16a从透孔内伸出卡在下阀杆8内壁的斜肩处时，下阀杆8 与上阀杆7锁定，打开取样筒6的下端开口。而当上阀杆7退出，钢球16a失去了斜向的台阶的挤压作用时，钢球16a会在透孔中恢复原位，失去了对下阀杆8的控制作用，上阀杆7 和下阀杆8会在作用力相反的弹簧的作用下，以及固定套一 15与滑套14之间的弹簧作用力下，一起封堵取样筒6的上下端开口。
限位机构包括锁定杆17、固定套二 18和控制杆一 19，其中，锁定杆17—端与丝母 12固接，另一端内壁上有向内凹陷的斜肩。锁定杆17内套装有固定套二 18，固定套二 18与电动控制器5外壁固接，固定套二 18的两侧壁上开有透孔，透孔内分别置有钢球16b，钢球 16b在透孔内可产生径向运动，但不会滑出透孔。控制杆一 19 一端套装在固定套二 18内且端部有斜向的台阶，另一端与上阀杆7相接触。自然状态下，钢球16b卡在控制杆一 19的端部，由于固定套二 18是固定的，使得控制杆一 19无法移动，此时，如果锁定杆17发生位移，控制杆一 19也不会同锁定杆17 —同产生位移；当锁定杆17发生位移，使得锁定杆17 内壁上向内凹陷的斜肩与钢球16b位置正好相对时，钢球16b从透孔中伸出，从而失去对控制杆一 19端部的控制，在上阀杆7与取样筒6内壁之间的弹簧的作用力下，控制杆一 19迅速释放，使得上阀杆7封堵取样筒6的上端开口。
图5是联动器和取样筒的结构示意图，图6是联动器和取样筒的工作示意图，结合图5、图6所示，在实际应用了，每次只取一个样品有很大的应用局限性。因此，为了能同时取到多个样品，将取样筒6设置为多个，一般为2 3个，相邻的取样筒6通过联动器9相连接。当电动控制器5控制一个取样筒6闭合进行取样的同时，可以通过联动器9驱使其他的取样筒6 —起闭合，同时取样。
在本装置中，联动器9包括固定套三20、触发杆21和控制杆二 22，其中，固定套三 20的两端分别连接取样筒6，且固定套三20的内壁上有凹槽，凹槽用于控制过程中容纳钢球16c。控制杆二 22的一端位于固定套三20内，且两侧壁上开有透孔，透孔内分别置有钢球16c，另一端则与下一个取样筒6的上阀杆7相接触，钢球16c在透孔内可产生径向运动， 但不会滑出透孔。触发杆21的一端与上一个取样筒6中的下阀杆8相接触，一端套装在控制杆二 22内且端部有斜向的台阶。自然状态下，钢球16c卡在固定套三20内壁的凹槽处，从而固定了控制杆二 22，控制杆二 22为顶开下一个取样筒6的上阀杆7的状态，上阀杆7 和下阀杆8之间的锁定机构闭合；当上一个取样筒6受到电动控制器5的控制，上阀杆7和下阀杆8 —起向两端移动时，会对触发杆21施加作用力。由于触发杆21端部有斜向的台阶，因此，钢球16c会顺着台阶下滑，离开凹槽，失去了对控制杆二 22的控制，从而下一个取样筒6的上阀杆7失去控制状态，上阀杆7和下阀杆8之间的锁定机构打开，上阀杆7和下阀杆8 —起将下一个取样筒6封闭，完成同步取样的过程。
使用时，先将计算机1、接口箱2和取样装置用电缆连接好。首先对取样筒6中的下阀杆8施加大于弹簧的力，使得下阀杆8上行，取样筒6的下端先打开。然后将电动控制器5与取样筒6连接好。此时，由于钢球16b卡在控制杆一 19的端部，使得控制杆一 19无法移动，控制杆一 19的另一端顶开取样筒6中的上阀杆7。在取样筒6中，由于上阀杆7下行，上阀杆7端部斜向的台阶会对钢球16a产生径向的挤压力，钢球16a从透孔内伸出卡在下阀杆8内壁的斜肩处时，下阀杆8与上阀杆7锁定，取样筒6的两端打开，。此时，对下阀杆8施加的力消失后，下阀杆8也不会落下，保持取样筒6的打开状态。由于一个取样筒6 的下端还可能依次连接有联动器9、取样筒6、联动器9、取样筒6，原理同上，多个取样筒6 的下阀杆先打开，安装好联动器9以后，由于钢球16c卡在固定套三20内壁的凹槽处，从而固定了控制杆二 22，控制杆二 22为顶开下一个取样筒6的上阀杆7的状态，上阀杆7和下阀杆8之间的锁定机构闭合，即多个取样筒6的上下端均处于打开状态。如果第一个取样筒6不封堵，即下阀杆8的底端是接触不到联动器9中的触发杆21的，因此，整个取样装置一直处于打开状态。
然后，整体装置下到井中，液体进入取样筒6中。介质检测仪4会对井下介质进行检测分析，搞清楚井下介质是油、是水还是气，然后将信号通过接口箱2发回计算机1。计算机1分析后，如果认为目前介质为取样的目标介质，则会发出指令，通过接口箱2发给控制电路13。控制电路13会控制电机10反方向转动，带动丝杠11 一起转动，导致丝母12开始顺着螺纹上行，从而带动锁定杆17上行。由于在自然状态下，钢球16b与锁定杆17内壁上的斜肩之间有一定的距离，因此，一开始锁定杆17上行时，钢球16b对控制杆一 19仍然具有锁定作用，即控制杆一 19不会同锁定杆17 —起发生同步位移。当锁定杆17上行到了一定的位置，即钢球16b可以进入到锁定杆17内壁的斜肩时，钢球16b会在挤压力的作用下沿着斜肩滑动，失去了对控制杆一 19的控制，此时，控制杆一 19可以自由移动了。由于控制杆一 19的底端顶住的为取样筒6中的上阀杆7，上阀杆7与取样筒6的内壁之间通过弹簧连接，在弹簧的弹力作用下，上阀杆7随控制杆一 19 一起上行，封堵取样筒6的上端开口。在取样筒6中，由于上阀杆7上行，因此消除了对钢球16a的径向挤压力，钢球16a在透孔中回缩，从下阀杆8内壁的斜肩处脱出，解除了对下阀杆8的控制状态，然后下阀杆8 在弹簧的作用力下，封堵取样筒6的下端开口。整个过程是在很短的时间内同时完成的，控制杆一 19突然产生跳位，使得上阀杆7和下阀杆8对取样筒6两端的封堵作用力大，封堵效果好。
由于一个取样筒6的下端还依次连接有联动器9、取样筒6、联动器9、取样筒6， 因此，如果第一个取样筒6的下阀杆8突然发力，封堵取样筒6的下端开口时，会对联动器 9中的触发杆21突然产生一个向下的作用力。本来钢球16c是卡在固定套三20内壁的凹槽处的，当触发杆21受到向下的作用力时，触发杆21突然下行，由于触发杆21端部有斜向的台阶，当台阶滑过钢球16c时，钢球16c会沿着台阶滑动，从而从凹槽内部脱出，失去了对控制杆二 22的控制，控制杆二 22会在第二个取样筒6的上阀杆7所产生的力的作用下，和上阀杆7 —起上行，同时上阀杆7和下阀杆8之间的锁定机构打开，第二个取样筒6随之闭合，完成取样。第三个取样筒6的作用机理同上。因此，只要第一个取样筒6发生闭合，就会触发与之相连的联动器9，促使多个取样筒6同时闭合，高压物性介质即被封闭到取样筒 6中，然后将整个取样装置起出，完成取样过程。
权利要求
1.一种电控式高压物性取样系统，其特征在于该装置包括计算机(1)、接口箱(2)和取样装置，接口箱(2) —端通过电缆与计算机(1)相连接，另一端通过电缆与取样装置相连；其中，取样装置包括电缆密封器(3)以及与其依次相连接的介质探测仪(4)、电动控制器(5)和取样筒(6)，取样筒(6)的两端开口处分别装有能够封堵开口的上阀杆(7)和下阀杆(8)，上阀杆(7)和下阀杆(8)分别与取样筒(6)内壁通过作用力相反的弹簧连接，且上阀杆(7)和下阀杆(8)之间装有锁定机构；电动控制器(5)包括电机(10)、丝杠(11)和丝母(12 )，电机(10 )上有控制电路(13 )，电机(10 )的输出端连接有丝杠(11)，丝母(12 ) —端套装在丝杠(11)上，另一端通过限位机构与上阀杆(7)相连接；控制电路(13)和介质探测仪(4)分别通过电缆与接口箱(2)相连；所述的锁定机构包括滑套(14)和固定套一(15)，其中，滑套(14)和下阀杆(8)固接，下阀杆(8)内壁有向外突出的斜肩；滑套(14)内部套装有固定套一(15)，固定套一(15)与取样筒(6)固接，且固定套一(15)与滑套(14)的端部之间装有弹簧，固定套一(15)端部开有液体通道；固定套一(15)在位于滑套(14)内部的两侧壁上开有透孔，透孔内分别置有钢球(16a)；上阀杆(7)置于固定套一(15)内且端部有斜向的台阶；所述的限位机构包括锁定杆(17)、固定套二(18)和控制杆一(19)，其中，锁定杆(17)一端与丝母(12)固接，另一端内壁上有向内凹陷的斜肩；锁定杆(17)内套装有固定套二(18)，固定套二(18)与电动控制器(5)外壁固接，固定套二(18)的两侧壁上开有透孔，透孔内分别置有钢球(16b)；控制杆一(19) 一端套装在固定套二(18)内且端部有斜向的台阶，另一端与上阀杆(7)相接触。
2.根据权利要求1的所述的电控式高压物性取样系统，其特征在于所述的取样筒(6)为多个，相邻的取样筒(6)通过联动器(9)相连接。
3.根据权利要求3的所述的电控式高压物性取样系统，其特征在于所述的联动器(9)包括固定套三(20)、触发杆(21)和控制杆二(22)，其中，固定套三(20)的两端分别连接取样筒(6)，且固定套三(20)的内壁上有凹槽；控制杆二(22)的一端位于固定套三(20)内，且两侧壁上开有透孔，透孔内分别置有钢球(16c)，另一端则与下一个取样筒(6)的上阀杆(7)相接触；触发杆(21)的一端与上一个取样筒(6)中的下阀杆(8)相接触，一端套装在控制杆二(22)内且端部有斜向的台阶。
4.根据权利要求3的所述的电控式高压物性取样系统，其特征在于所述的取样筒(6)为2 3个。
全文摘要
本发明涉及一种电控式高压物性取样系统，包括计算机、接口箱和取样装置，接口箱一端通过电缆与计算机相连接，另一端通过电缆与取样装置相连；取样装置包括电缆密封器以及与其依次相连接的介质探测仪、电动控制器和取样筒。该装置可解决目前油田在高压物性取样时比较盲目，经常重复作业，控制精确度不高的问题。
文档编号E21B49/08GK102562054SQ20121004170
公开日2012年7月11日 申请日期2012年2月23日 优先权日2012年2月23日
发明者李春慧 申请人:大庆赛恩思电子仪器设备有限公司