专利名称：水力活塞泵顶部随泵取样器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种水力活塞泵抽油井使用的取样装置，特别是一种水力活塞泵顶部随泵取样器。
在水力活塞泵采油方式中，最常用的是开式动力液循环、投入式水力活塞泵型。由于油井产液与乏动力液在泵挂深度处相混合形成混合液返出井口，使在地面不能获得不含动力液的地层产样。且油井的产液含水率也无法进行直接检测，只能通过分别计量动力液和混合液的流量与含水率间接地计算出来，误差较大。目前，国内使用的取样器有安装在水力泵尾部和下部以及用钢丝绳起下的顶部取样器叁种。安装在尾部的，使用时须将井下的固定阀起出，更换为尺寸较长的专用固定阀。缺点是工艺复杂操作麻烦，样室容积受限制。安装在下部的取样器，虽然实现了随泵取样操作，但因水力活塞泵结构改装工作量大，泵的冲程须缩短，泵理论排量因安装取样器而减少，另因放样操作困难等缺点，难以推广使用。而用钢丝绳起下的取样器则须配套试井车等。因此，为满足油井生产管理和油田动态分析的要求，迫切需要一种能够取到油井真实产样的工艺技术及装置。
本实用新型是为克服现有水力活塞泵井下取样器的缺点，为水力活塞泵抽油工艺提供一种操作简便，不影响水力活塞泵工作效率的顶部随泵取样装置及工艺技术。
本实用新型的技术解决方案是在换向机构处于上下液缸中间的水力活塞泵上液缸的上方，装上该常闭式随泵取样器。当泵在下行程时，油井地层产液经水力活塞泵的固定阀、流道和取样器的吸入孔，经取样器样室再进入泵的上液缸内，而在泵的上行程时，上液缸内的地层产液经排出孔排至油套环形空间，从而实现了地层产液先流经取样室，再被泵吸入到上液缸内的吸入工作过程。
当停止向井内供动力液让泵停止工作，进行动力液反循环起出水力活塞泵的操作时，在弹簧力和反循环起泵压力与油管内动力液静液柱压力之间的压差作用下，取样器的活塞式开关机构上行，关闭样室的进出口，将地层产液密封在样室内。
为保持该取样器在开启和关闭过程中样室内外的压力平衡，设计了取样器在开启之前和关闭之后使地层液不经取样器样室，直接被泵吸入的流道。
本实用新型与目前现场上使用的取样器相比，具有以下优点1、与泵尾部取样方式相比，工艺简单，省去了更换固定阀的工序，节约了操作费用和时间，增加了油井的生产时间。在取样器相同长度条件下，样室容积增加近一倍。
2、与试井钢丝起下的泵顶部取样方法相比，成功率高、工艺简单，不必配套试井车等起下设备，节约投资。
3、与泵下部取样方式相比，结构简单，水力泵改装工作量小，无需更换专用的液缸和活塞杆。使用本实用新型时，泵冲程无需缩短，理论排量不变，操作简单、方便。
下面将结合附图对本实用新型做进一步的详述
图1为本实用新型在水力活塞泵抽油井中使用时的安装与工作原理示意图。
图2为本实用新型开启状态示意图。
图3为本实用新型关闭状态示意图。
图4为本实用新型与水力活塞泵泵筒全部采用浮动式单向密封O形环密封结构示意图。
图5为本实用新型与水力活塞泵泵筒采用水力压缩组合式密封结构示意图。
图中标号表示1——套管，2取样器总成，3——水力活塞泵工作筒，4——水力活塞泵上液缸，5——固定阀，6——通取样器的吸入流道，7——吸入孔，8——排出孔，9——动力液流出孔，10——动力液进入孔，11——提升总成，12——上活塞杆，13——上活塞，14——压缩弹簧，15——调节螺母，16——活塞杆，17——下活塞，18——密封总成，19——下活塞杆，20——排出阀，21——密封总成，22——密封总成，23——吸入阀，24——流道，25——下活塞导向流道槽，26——样室，27——上活塞导向流道槽，28——环隙，29——流道，30——联接套，31——流道槽，32——外工作筒。
参照
图1和图2，取样器总成(2)安装在水力活塞泵上液缸(4)的上方，由提升总成(11)、外工作筒(32)、样室(26)、活塞式开关机构和联接套(30)等部件组成。提升总成(11)下装外工作筒(32)，用联接套(30)把本装置和水力活塞泵连为一体，成为具有进行井下取样功能的水力活塞泵的上部部件。外工作筒(32)装于样室(26)外面与联接套(30)上端的外径连接。样室(26)与联接套(30)上端的内径连接，用密封环密封，形成环隙(28)。联接套(30)上有吸入孔(7)、排出孔(8)、密封总成及流道。排出阀(20)和吸入阀(23)就装在联接套(30)内作为水力活塞泵的吸入阀和排出阀。活塞式开关机构由上活塞杆(12)、上活塞(13)、活塞杆(16)、下活塞(17)和下活塞杆(19)连接组成。压缩弹簧(14)装于上活塞(13)的下端面，用调节螺母(15)调节固定。用密封保证活塞式开关机构与其配合部件间的密封。联接套(30)的外圆面设有3道密封总成来保证取样器总成(2)与水力活塞泵外工作筒(3)之间的密封，并以此隔离动力液、吸入液和混合液。它们分别是密封总成(18)、(21)和(22)。其密封方式可为(1)全部采用O形密封环结构，见图4。(2)上、下密封总成(18)和(22)采用水力压缩组合式密封结构，而中间的密封总成(21)仍采用O形密封环结构，见图5。不管采用哪种密封方式，各密封总成都设计有传压孔。
当安装了本实用新型的水力活塞泵投入井内，到达泵工作筒内的工作位置开始工作后，动力液自提升总成(11)的动力液进入孔(10)进入。在动力液与泵排出压力之间压差作用下，取样器的活塞式开关机构克服压缩弹簧(14)的弹力下行开启。在水力活塞泵的吸入过程中，地层产液经固定阀(5)、通取样器的流道(6)和吸入孔(7)进入取样器总成(2)，再经过下活塞导向流道槽(25)、样室(26)、上活塞导向流道槽(27)、环隙(28)和流道(24)，通过吸入阀(23)进入水力活塞泵上液缸(4)内，见图2。而在水力活塞泵的排出过程中，上液缸(4)内的地层产液经排出孔(8)排至油套管环形空间，举升至地面。
当停止向井下供动力液让泵停止工作，并进行动力液反循环起出水力活塞泵操作时，在压缩弹簧(14)的弹力和反循环起泵压力与油管内动力液静液柱压力之间的压差作用下，取样器的活塞式开关机构上行，关闭样室(26)的进出口(见图3)，将地层产液密封在样室(26)内。当取样器关闭后，地层产液不经样室(26)，直接被水力活塞泵吸入，如图3所示地层产液经吸入孔(7)、环隙(28)、流道(31)、流道(24)和吸入阀(23)进入水力活塞泵上液缸(4)内。
当水力活塞泵被起出井口后，卸下取样器总成(2)，再卸下提升总成(11)和联接套(30)后，就可进行放样操作。用专用工具自上活塞杆(12)顶端向下施加压力，打开活塞式开关机构，放出样室(26)内的液样，放净为止，从而在油井产量、井况不受影响的情况下获得真实的地层产样。
权利要求1.一种用于水力活塞泵抽油井的井下地层产液取样装置，具有提升总成(11)、外工作筒(32)、样室(26)、联接套(30)和活塞式开关机构，其特征是a、提升总成(11)下装外工作筒(32)，用联接套(30)把本装置和水力活塞泵连为一体，b、当水力活塞泵正常工作时，地层产液先流经取样装置，再进入水力活塞泵的上液缸(4)内，c、当取样装置关闭后，地层产液不经样室(26)直接被水力活塞泵吸入，d、活塞式开关机构靠动力液与泵排出压力之间的压差打开，e、上述取样装置装于水力活塞泵上液缸(4)之上。
2.根据权利要求1所述的取样装置，其特征在于活塞式开关机构由上活塞杆(12)、上活塞(13)、活塞杆(16)、下活塞(17)、下活塞杆(19)连接组成，压缩弹簧(14)装于上活塞(13)的下端面，用调节螺母(15)调节固定，使用密封环保证活塞式开关机构与其配合部件间的密封。
3.根据权利要求2所述的取样装置，其特征在于上活塞(13)和下活塞(17)上分别有上活塞导向流道槽(27)和下活塞导向流道槽(25)。
4.根据权利要求1所述的取样装置，其特征在于样室(26)与联接套(30)上端的内径连接，用密封环密封，外工作筒(32)装于样室(26)外面与联接套(30)上端的外径连接，形成环隙(28)。
5.根据权利要求1所述的取样装置，其特征在于联接套(30)上设有吸入孔(7)、排出孔(8)、密封总成及流道数个，内有排出阀(20)和吸入阀(23)。
6.根据权利要求5所述的取样装置，其特征在于各密封总成均有传压孔，其密封方式有2种1、全部采用O形密封环结构，2、密封总成(18)和(22)采用水力压缩组合式密封结构，而密封总成(21)仍采用O形密封环结构。
7.根据权利要求1所述的取样装置，其特征在于提升总成(11)有动力液进入孔(10)。
专利摘要本实用新型公开了一种水力活塞泵取样装置，特别是一种顶部随泵取样器。主要部件有提升总成，样室，外工作筒、活塞式开关机构和联接套。安装在水力活塞泵上液缸的上部。在水力活塞泵的吸入过程中地层产液先流经取样器样室，再进入泵的上液缸在泵的排出过程，将上液缸内的地层产液排至油套管环形空间，从而使样室中的液样为真实的地层产样。工艺简单，操作方便，不影响泵的冲程及工作效率。
文档编号E21B49/00GK2118816SQ9221157
公开日1992年10月14日 申请日期1992年4月7日 优先权日1992年4月7日
发明者张宏才 申请人:胜利石油管理局无杆采油泵公司