[发明专利]一种智能伞状齿轮齿条支腿差动式取样器

说明书

本发明公开了一种用于石油天然气开发行业的智能取样器，它包括丝杠螺母(3)、伞架(4)、电机1(10)、行程记录仪(12)、控制中心(14)、电池(16)、齿轮轴(21)、缸体(23)、活塞(25)、阀芯(29)、丝杠(33)和齿条(35)等；利用行程记录仪(12)以确定取样器地层位置；利用丝杠螺母机构将旋转运动转化为直线运动，从而开合伞架(4)，进而控制兜风的面积，在气流的作用下控制取样器的升降；通过齿轮齿条机构，将齿轮轴(21)的旋转运动转化为齿条(35)的直线运动，以伸出齿条(35)固定位置；活塞(25)两端受力面积不同，推动活塞(25)上移已完成集气；本发明具有结构简单、成本低廉、创意新颖的优点。

技术领域

本发明涉及取样装置技术领域，特别是一种天然气开发取样器。

背景技术

随着油田开发技术不断的向前发展，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油气资源的开采有着至关重要的作用。

气藏在开采初期，气井井下压力充沛，气体正常流动。随着开采过程的进行，生产中往往伴随着边底水，凝析油的侵入，这些液体一方面在井底慢慢累积，阻碍了气体向井口的运动，另一方面使得上升的气体无法像开采初期一样受到足够的压力作用，在上升的过程中由于温度，压力的变化，在气体中携带的水会聚集在油管内壁，沿着内壁向井底流动。这对天然气的开采危害很大，轻则使产量降低，重则导致井筒积液，水淹喷停等。

因此诊断气井是否存在积液状况十分重要。取样器的主要作用是在试油测试及其他井下作业过程中，定深捞取井下地层流体，经过化验取得其液性资料，进而制定下步工作措施。智能取样器的设计是可以在常规取样器的基础上简化人力劳动的同时将井底样本保温保压取出，更精确智能完成取样工作。

发明内容

本发明的目的是：克服现有取样器的缺点，提供一种结构简单、组装方便且能定点取样的智能伞状齿轮齿条支腿差动式取样器。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种智能伞状齿轮齿条支腿差动式取样器主要由：止动螺栓、打捞环、丝杠螺母、伞架、伞架底座、丝杠外壳、电机1、外壳、行程记录仪、控制中心、控制端盖、电池、电池端盖、电机2、齿条外壳、齿轮轴、中空缸、缸体、活塞杆、活塞、橡胶堵头、阀芯、线圈、弹簧1、丝杠、齿条和卡块；所述打捞环为一锥形圆台，其中部为圆孔；所述伞架分上、下两段，中部铰连，四个伞架沿丝杠周向均匀布置，且四个伞架上、下端分别与丝杠螺母和伞架底座铰连，四个伞架外部围上一层可弹性变形的复合材料；所述丝杠螺母和伞架底座皆套于丝杠上，丝杠螺母与丝杠通过螺纹配合，将旋转运动转化成直线运动，伞架底座与丝杠外壳通过螺纹进行固连；所述行程记录仪通过螺纹安装于外壳上，安装孔外部填充橡胶1进行保护；所述齿条外壳中部为一矩形贯通槽，槽两侧的中部为燕尾槽，且两侧燕尾槽中部沿齿条外壳径向各有一通孔，齿条外壳上、下端分别与电机外壳和中空缸通过螺纹进行连接；所述齿轮轴中部为齿轮，其齿轮与齿条相配合，以将齿轮轴的旋转运动转化为齿条的直线运动；所述缸体上、下端分别与中空缸和上阀体通过螺纹连接，上部缸体壁面上开有一通孔，下部中心开有一气孔；所述阀芯中心开有一深圆槽，圆槽的槽底在径向开有一贯穿的圆孔，阀芯上表面嵌有橡胶堵头；所述上阀体中部为一阶梯孔，其孔内依次装入弹簧1和阀芯，其外部套有下阀体。

由于采用了上述打捞环的圆台形状，使得取样器的下放和回收更加方便；丝杠螺母与丝杠两者配合，将旋转运动转化为直线运动，控制丝杠的旋转圈数就可以控制伞架的打开程度，从而控制取样器在天然气井的上浮力，且在伞架外围围上一圈复合材料，保证了伞架的兜风能力。安装行程记录仪可实时监测取样器所处位置，指引取样器到达目的层段。齿轮齿条机构同样也可以将旋转运动转化为直线运动，以伸出齿条，限制取样器在气井中的位移。缸体上、下端的通孔和气孔，使得取样器取样过程中活塞两端皆受到相同的压力，在中空缸和活塞杆的结构作用下，使得活塞两端的受力面积不同，从而在活塞两端形成差动连结，以推动活塞完成集气。