專利名稱：一種取樣裝置及進(jìn)行油田現(xiàn)場取樣的系統(tǒng)，方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于油氣油井開發(fā)領(lǐng)域中一種井口取樣裝置，尤其涉及一種針對(duì)高含H2S/ CO2氣田環(huán)境特點(diǎn)設(shè)計(jì)的井口取樣器及其取樣系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在油氣油田中高含氣體劇毒、腐蝕性極強(qiáng)，給生產(chǎn)和人民生命安帶來了極 大威脅。在現(xiàn)場正確測定氣井內(nèi)和(X)2濃度對(duì)生產(chǎn)過程中腐蝕防護(hù)具有重要意義，同時(shí) 對(duì)于管材的合理選擇也格外重要。在現(xiàn)有技術(shù)中取樣器用于高含氣體取樣存在以下問題1)部件材質(zhì)易被高含氣體腐蝕；2)以往氣體取樣流程通徑小，連接過長，管路中極易的形成死體積，影響測量精 確；3)以往檢測須經(jīng)長途運(yùn)輸，樣品存放時(shí)間長、中間處理環(huán)節(jié)多，影響氣樣檢測精確。4)以往減壓閥沒有安全回路，故障時(shí)硫化氫散發(fā)到空氣中，威脅到人的生命安全。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決上述存在的技術(shù)問題，研發(fā)了一種取樣裝置及進(jìn)行油田現(xiàn)場取樣 的系統(tǒng)。本發(fā)明改進(jìn)材質(zhì)，全部采用抗硫的不銹鋼材料316不銹鋼加工制成，以防護(hù)高含 H2SAD2氣體的腐蝕；并增加閥門的通徑，外連接采用卡套式連接，減少了管路的死體積，使 得使用更精確和安全；還設(shè)計(jì)了不銹鋼減壓閥，提高了鋼瓶耐高壓范圍；同時(shí)允許現(xiàn)場取 樣檢測，減少了氣樣的存放時(shí)間和中間處理環(huán)節(jié)，提高了氣樣檢測精確。并在減壓閥上設(shè) 計(jì)了新型安全閥使得氣井取樣器取樣過程更安全，實(shí)驗(yàn)過程更精確、快捷、適用壓力范圍更 廣、也更安全。尤其對(duì)研究高含硫化氫氣體組分變化實(shí)驗(yàn)結(jié)果更精確。本發(fā)明為了實(shí)現(xiàn)上述目的，所采用的技術(shù)方案如下，一種取樣裝置，所述裝置包括取樣閥、取樣瓶和減壓閥，所述取樣瓶兩端螺紋連接有所述取樣閥，且所述取樣閥的外連接為外螺紋卡套式 連接；所述減壓閥用于對(duì)取樣瓶中高壓氣體進(jìn)行減壓并進(jìn)樣；所述減壓閥包括外輸進(jìn)樣端 口，所述外輸進(jìn)樣端口與外檢測器連接；所述外輸進(jìn)樣端口為卡套式連接端口，消除管路死角。為了降低取樣瓶內(nèi)壓力過大的問題，所述減壓閥包括有安全閥結(jié)構(gòu)，所述安全閥 結(jié)構(gòu)包括安全閥，氣體回路和酸性氣體中和池；當(dāng)調(diào)節(jié)壓力超過允許值4MPa或所述減壓閥 出故障時(shí)，所述安全閥開啟，并將氣體通過安全的氣體回路排入到所述酸性氣體中和池內(nèi)。具體的應(yīng)用中，所述減壓閥還包括有旋轉(zhuǎn)手柄，壓縮彈簧、墊塊、膜片、頂桿和活 門；所述壓縮彈簧一端與旋轉(zhuǎn)手柄連接，另一端抵住所述墊塊，所述墊塊通過所述膜片，頂 桿與活門連接；通過搖動(dòng)旋轉(zhuǎn)手柄，壓迫彈簧并將力傳導(dǎo)給所述頂桿，帶開活門；所述活門的另一側(cè)還安裝有回位彈簧；在所述減壓閥上還設(shè)置有讀取壓力數(shù)據(jù)的高壓表和低壓表。本發(fā)明針對(duì)高含硫化氫(硫化氫含量大于5% )的氣井取樣。改造取樣進(jìn)口和出 口閥門，增大閥門通徑，所述取樣閥和減壓閥的閥門通徑范圍4 5mm。本發(fā)明為了防護(hù)高含氣體的腐蝕；所述取樣裝置中各個(gè)部件，包括減壓閥 的材質(zhì)采用抗硫的不銹鋼材料，且取樣瓶的壓力上限為35MPA。本發(fā)明基于上述的取樣裝置進(jìn)行油田現(xiàn)場取樣的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括井口氣源， 閥門組，干燥器，管路和取樣裝置；所述井口氣源通過閥門的控制經(jīng)過干燥器進(jìn)入取樣裝置 中，所述取樣裝置兩端的閥門與取樣瓶的連接為螺紋連接，所述井口氣源與外輸管路的連 接為螺紋連接，其余部件之間的連接關(guān)系采用卡套式連接。所述系統(tǒng)在取樣裝置另一端還設(shè)置有管路和中和劑容器池，用于中和多余氣體； 在所述系統(tǒng)管路中還設(shè)置有壓力表，用于讀取系統(tǒng)管路內(nèi)部氣體壓力數(shù)值。所述干燥器中 包含有干燥劑，用于干燥氣體內(nèi)水份；所述系統(tǒng)管路為不銹鋼連接變徑管線。本發(fā)明根據(jù)所述井口系統(tǒng)進(jìn)行的井口取樣方法為，①.打開氣源取樣口閥門、第二閥門、第三閥門和第四閥門；控制第一閥門調(diào)節(jié)樣 品流量，緩慢吹掃取樣管路和取樣裝置；②.關(guān)閉第四閥門，使取樣裝置內(nèi)壓力升高到設(shè)定壓力，迅速關(guān)閉第二閥門，再由 第四閥門緩慢將取樣裝置放空至常壓；重復(fù)此操作；直至有效吹掃容器清除取樣裝置及管 路內(nèi)原有的氣體；③.全開第二閥門和第三閥門，用所述第一閥門和第四閥門調(diào)節(jié)樣品流量；④.關(guān)閉第四閥門，充氣到取樣裝置設(shè)定壓力，迅速關(guān)閉所述第一閥門，記錄取樣 裝置內(nèi)壓力和氣源溫度；⑤.關(guān)閉第二閥門和第三閥門，取下取樣裝置，將各閥用肥皂水涂抹檢漏；并用絲 堵封堵各閥口，貼上標(biāo)簽。所述方法在取樣裝置內(nèi)溫度等于或高于氣源溫度，且氣源壓力高于大氣壓。在氣源壓力為高壓，壓力范圍為15MPa 25MPa時(shí)，取樣步驟還包括，(1)在生產(chǎn)壓力和流量穩(wěn)定時(shí)取樣；(2)取氣位置應(yīng)該選擇節(jié)流閥前，取樣管路選擇大于4. 6mm內(nèi)徑的耐壓不銹鋼管；(3)排除取樣裝置內(nèi)原有氣體在低于5MPa壓力下進(jìn)行，取氣時(shí)分級(jí)提高壓力；(4)干燥器的長度選擇標(biāo)準(zhǔn)是長度與直徑之比選3 5 ；同時(shí)設(shè)定壓力要大于取樣 壓力，器氣源出口安裝針形閥控制流速，保證能充分干燥氣體；(5)外界溫度降低時(shí)，要具有加熱和保溫措施，保證樣品不受溫度的干擾；(6)若在井口添加緩蝕劑，要在加入緩蝕劑前采用管路取樣。本發(fā)明裝置針對(duì)應(yīng)用于高含&S/C02氣田井口取樣中。本發(fā)明1.改進(jìn)了以往氣體 取樣器各個(gè)部件包括管路、閥門、壓力表、減壓閥、連接變徑和取樣瓶等的材質(zhì)，全部采用抗 硫的不銹鋼材料316不銹鋼加工制成，以防護(hù)高含H2SAD2氣體的腐蝕；2.本發(fā)明針對(duì)高含硫化氫(硫化氫含量大于5% )的氣井取樣。改造取樣進(jìn)口和 出口閥門，增加閥門的通徑，外連接采用卡套式連接，減少了管路的死體積，使得使用更精 確和安全；5
3.本發(fā)明設(shè)計(jì)了不銹鋼減壓閥，提高了鋼瓶耐高壓范圍，壓力可達(dá)到35MPa ；4.本發(fā)明系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場取樣檢測，減少了氣樣的存放時(shí)間和中間處理環(huán)節(jié)，提高 了氣樣檢測精確。5.在減壓閥的輸出端采用卡套式連接，減少了管路的死體積，實(shí)驗(yàn)中減少了干擾， 實(shí)驗(yàn)后用氮?dú)獯祾吆蠊苈凡缓蚧瘹?，安全有保障?.減壓閥上設(shè)計(jì)了新型安全閥1)安全閥有安全的回路到堿性中和液，防止減壓閥故障時(shí)硫化氫散發(fā)到空氣中， 威脅到人的生命安全；2)全閥設(shè)計(jì)了可以手動(dòng)的裝置，裝置可以在實(shí)驗(yàn)完成后把管路的殘余含硫化氫氣 體放掉，并進(jìn)行惰性氣體吹掃，保證實(shí)驗(yàn)人員的安全。本發(fā)明的氣井取樣器取樣過程更安全，實(shí)驗(yàn)過程更精確、快捷、適用壓力范圍更 廣、也更安全。尤其對(duì)研究高含硫化氫氣體組分變化實(shí)驗(yàn)結(jié)果更精確。


圖1是本發(fā)明取樣裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明減壓閥剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明取樣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。上述各幅附圖將結(jié)合具體實(shí)施方式
加以說明
具體實(shí)施例方式一種取樣裝置，所述裝置包括取樣閥12、取樣瓶11和減壓閥，所述取樣瓶11兩端螺紋連接有所述取樣閥12，且所述取樣閥12的外連接為外螺 紋卡套式連接；所述減壓閥用于對(duì)取樣瓶中高壓氣體進(jìn)行減壓并進(jìn)樣；所述減壓閥包括外 輸進(jìn)樣端口 13，所述外輸進(jìn)樣端口與外檢測器連接；所述外輸進(jìn)樣端口 13為卡套式連接端 口，消除管路死角。為了降低取樣瓶11內(nèi)壓力過大的問題，所述減壓閥包括有安全閥結(jié)構(gòu)，所述安全 閥結(jié)構(gòu)包括安全閥6，氣體回路14和酸性氣體中和池15 ；當(dāng)調(diào)節(jié)壓力超過允許值或所 述減壓閥出故障時(shí)，所述安全閥6開啟，并將氣體通過安全的氣體回路14排入到所述酸性 氣體中和池15內(nèi)。具體的應(yīng)用中，所述減壓閥還包括有旋轉(zhuǎn)手柄1，壓縮彈簧2、墊塊3、膜片4、頂桿 5和活門7 ；所述壓縮彈簧2 —端與旋轉(zhuǎn)手柄1連接，另一端抵住所述墊塊3，所述墊決3通 過所述膜片4，頂桿5與活門7連接；通過搖動(dòng)旋轉(zhuǎn)手柄1，壓迫彈簧2并將力傳導(dǎo)給所述頂 桿5，帶開活門7 ；所述活門7的另一側(cè)還安裝有回位彈簧10 ；在所述減壓閥上還設(shè)置有讀取壓力數(shù)據(jù)的高壓表8和低壓表9。本發(fā)明為了防護(hù)高含氣體的腐蝕；所述取樣裝置中各個(gè)部件，包括減壓閥 的材質(zhì)采用抗硫的不銹鋼材料，且取樣瓶的壓力上限為35MPA。實(shí)施例中的高含硫化氫氣體取樣器，包括取樣閥12、取樣瓶11和減壓閥，如圖2所 示，取樣瓶11兩端螺紋連接有抗硫取樣閥12，取樣閥12與外連接為外螺紋卡套式連接，減 少了管路死體積；鋼瓶設(shè)計(jì)了減壓閥，這樣即使在高壓35MI^下可以把高含硫化氫氣體樣品直接連接到檢測儀器上實(shí)驗(yàn)，精確、安全和可靠；減壓閥上也設(shè)計(jì)了外輸氣體卡套式連接 13，低壓氣體通過外輸氣體卡套式連接13進(jìn)樣；減壓閥上還設(shè)計(jì)了新型安全閥，當(dāng)調(diào)節(jié)壓 力超過一定允許值或減壓閥出故障時(shí)，安全閥6會(huì)自動(dòng)開啟排氣通過安全的回路14到中和 堿液15內(nèi)，實(shí)驗(yàn)完成可以手動(dòng)開啟安全閥6通過安全的回路14把殘余氣排到中和堿液15 內(nèi)，并通過安全的回路14進(jìn)行惰性氣體的吹掃管路。減壓閥工作過程開啟取樣閥12 —端的減壓閥，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)手柄1，壓縮彈簧2、墊 塊3、膜片4和頂桿5使活門7打開，這時(shí)瓶內(nèi)高壓氣體進(jìn)入低壓室，壓力由高壓表8和低 壓表9指示，達(dá)到所需壓力時(shí)，停止轉(zhuǎn)動(dòng)手柄，氣體流經(jīng)連接閥13通入測量管道。停止用氣 時(shí)，關(guān)閉取樣閥12，逆時(shí)針旋松手柄1，活門7由回位彈簧10的作用而密閉，手動(dòng)打開安全 閥6，放掉殘余的氣體，并通過安全的回路14進(jìn)行管路吹掃?，F(xiàn)場取樣分析4井次，實(shí)驗(yàn)分 析結(jié)果具有很好的一致性，裝置安全可靠，耐&S/0)2氣體腐蝕能力強(qiáng)，通過創(chuàng)新改造，本發(fā) 明的氣井取樣器取樣過程更安全，實(shí)驗(yàn)過程更精確、快捷、適用壓力范圍更廣、也更安全。尤 其對(duì)研究高含硫化氫氣體組分變化實(shí)驗(yàn)結(jié)果更精確。圖3是井口取樣的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；其中16為氣源；17-21為閥門17為氣源取樣口閥門，18為第一閥門；19為第二閥 門；20為第三閥門；21為第四閥門；22-壓力表；23-干燥器；24-取樣瓶；25-管路；26-酸 氣中和池。系統(tǒng)由不銹鋼連接變徑管線和閥門把不銹鋼壓力表22、干燥器23和取樣氣瓶M 連接在一起，連接變徑管線25 —端連接到井口氣源16，干燥器23內(nèi)裝有干燥劑，另一端通 向中和劑容器26，通過開關(guān)閥門的操作完成氣體取樣的工作。連接方式系統(tǒng)中管路和井口氣源16的連接是螺紋連接；第二閥門19和第三閥 門20與取樣瓶M的連接為螺紋連接，其余管路的連接均為卡套式連接。取樣氣瓶M 取得的氣樣容器；閥門組開關(guān)氣路控制流量和壓力；干燥器23 吸 收氣樣中水份；連接變徑管路25 連接和防止節(jié)流；壓力表22 顯示取樣的壓力；中和劑容 器沈盛酸性中和劑容器。上述技術(shù)方案只是本發(fā)明的一種實(shí)施方式，對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員而言，在本 發(fā)明公開了應(yīng)用方法和原理的基礎(chǔ)上，很容易做出各種類型的改進(jìn)或變形，而不僅限于本 發(fā)明上述具體實(shí)施方式
所描述的結(jié)構(gòu)，因此前面描述的方式只是優(yōu)選地，而并不具有限制 性的意義。
權(quán)利要求
1. 一種取樣裝置，所述裝置包括取樣閥、取樣瓶和減壓閥，其特征在于， 所述取樣瓶兩端螺紋連接有所述取樣閥，且所述取樣閥的外連接為外螺紋卡套式連 接；所述減壓閥用于對(duì)取樣瓶中高壓氣體進(jìn)行減壓并進(jìn)樣；所述減壓閥包括外輸進(jìn)樣端 口，所述外輸進(jìn)樣端口與外檢測器連接；所述外輸進(jìn)樣端口為卡套式連接端口，消除管路死
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種取樣裝置，其特征在于，所述減壓閥包括有安全閥結(jié)構(gòu)，所述安全閥結(jié)構(gòu)包括安全閥，氣體回路和酸性氣體中 和池；當(dāng)調(diào)節(jié)壓力超過允許值4MPa或所述減壓閥出故障時(shí)，所述安全閥開啟，并將氣體通 過安全的氣體回路排入到所述酸性氣體中和池內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種取樣裝置，其特征在于，所述減壓閥還包括有旋轉(zhuǎn)手柄，壓縮彈簧、墊塊、膜片、頂桿和活門；所述壓縮彈簧一端 與旋轉(zhuǎn)手柄連接，另一端抵住所述墊塊，所述墊塊通過所述膜片，頂桿與活門連接；通過搖 動(dòng)旋轉(zhuǎn)手柄，壓迫彈簧并將力傳導(dǎo)給所述頂桿，帶開活門；所述活門的另一側(cè)還安裝有回位 彈簧；在所述減壓閥上還設(shè)置有讀取壓力數(shù)據(jù)的高壓表和低壓表。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種取樣裝置，其特征在于，所述取樣閥和減壓閥的閥門通徑范圍4 5mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種取樣裝置，其特征在于，所述取樣裝置中各個(gè)部件，包括減壓閥的材質(zhì)采用抗硫的不銹鋼材料，且取樣瓶的壓 力上限為:35MPA。
6.基于權(quán)利要求1-5之一所述的取樣裝置進(jìn)行油田現(xiàn)場取樣的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括井口氣源，閥門組，干燥器，管路和取樣裝置；所述井口氣源通過閥門的 控制經(jīng)過干燥器進(jìn)入取樣裝置中，所述取樣裝置兩端的閥門與取樣瓶的連接為螺紋連接， 所述井口氣源與外輸管路的連接為螺紋連接，其余部件之間的連接關(guān)系采用卡套式連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述油田現(xiàn)場取樣的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)在取樣裝置另一端還設(shè)置有管路和中和劑容器池，用于中和多余氣體；在所 述系統(tǒng)管路中還設(shè)置有壓力表，用于讀取系統(tǒng)管路內(nèi)部氣體壓力數(shù)值；所述干燥器中包含 有干燥劑，用于干燥氣體內(nèi)水分；所述系統(tǒng)管路為不銹鋼連接變徑管線。
8.根據(jù)權(quán)利要求6-7所述油田現(xiàn)場取樣系統(tǒng)進(jìn)行取樣的方法，其特征在于，所述井口 取樣方法為，①.打開氣源取樣口閥門、第二閥門、第三閥門和第四閥門；控制第一閥門調(diào)節(jié)樣品流 量，緩慢吹掃取樣管路和取樣裝置；②.關(guān)閉第四閥門，使取樣裝置內(nèi)壓力升高到設(shè)定壓力，迅速關(guān)閉第二閥門，再由第四 閥門緩慢將取樣裝置放空至常壓；重復(fù)此操作；直至有效吹掃容器清除取樣裝置及管路內(nèi)原有的氣體；③.全開第二閥門和第三閥門，用所述第一閥門和第四閥門調(diào)節(jié)樣品流量；④.關(guān)閉第四閥門，充氣到取樣裝置設(shè)定壓力，迅速關(guān)閉所述第一閥門，記錄取樣裝置 內(nèi)壓力和氣源溫度；⑤.關(guān)閉第二閥門和第三閥門，取下取樣裝置，將各閥用肥皂水涂抹檢漏；并用絲堵封堵各閥口，貼上標(biāo)簽。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種井口取樣方法，其特征在于，所述方法在取樣裝置內(nèi)溫度等于或高于氣源溫度，且氣源壓力高于大氣壓。在氣源壓 力為高壓，壓力范圍為15ΜΙ^ 25MPa時(shí)，取樣步驟還包括，(1)在生產(chǎn)壓力和流量穩(wěn)定時(shí)取樣；(2)取氣位置應(yīng)該選擇節(jié)流閥前，取樣管路選擇大于4.6mm內(nèi)徑的耐壓不銹鋼管；(3)排除取樣裝置內(nèi)原有氣體在低于壓力下進(jìn)行，取氣時(shí)分級(jí)提高壓力；(4)干燥器的長度選擇標(biāo)準(zhǔn)是長度與直徑之比選3 5；同時(shí)設(shè)定壓力要大于取樣壓 力，器氣源出口安裝針形閥控制流速，保證能充分干燥氣體；(5)外界溫度降低時(shí)，要具有加熱和保溫措施，保證樣品不受溫度的干擾；(6)若在井口添加緩蝕劑，要在加入緩蝕劑前采用管路取樣。
10.一種如權(quán)利要求1-5之一所述的取樣裝置的應(yīng)用，其特征在于，所述取樣裝置應(yīng)用 于高含H2s/o)2氣田井口取樣中。
全文摘要
本發(fā)明屬于油氣油井開發(fā)領(lǐng)域中一種井口取樣裝置，尤其涉及一種針對(duì)高含H2S/CO2氣田環(huán)境特點(diǎn)設(shè)計(jì)的井口取樣器及其取樣系統(tǒng)。一種取樣裝置，所述裝置包括取樣閥、取樣瓶和減壓閥，所述取樣瓶兩端螺紋連接有所述取樣閥，且所述取樣閥的外連接為外螺紋卡套式連接；所述減壓閥用于對(duì)取樣瓶中高壓氣體進(jìn)行減壓并進(jìn)樣；所述減壓閥包括外輸進(jìn)樣端口，所述外輸進(jìn)樣端口與外檢測器連接；所述外輸進(jìn)樣端口為卡套式連接端口，消除管路死角。本發(fā)明現(xiàn)場取樣分析，實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果具有很好的一致性，裝置安全可靠，耐H2S/CO2氣體腐蝕能力強(qiáng)。本發(fā)明的氣井取樣器取樣過程更安全，實(shí)驗(yàn)過程更精確、快捷、適用壓力范圍更廣、也更安全。
文檔編號(hào)E21B49/08GK102052075SQ20091023667
公開日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2009年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月30日
發(fā)明者史愛萍, 唐萍, 李孟濤, 楊立紅, 王雅茹, 石在虹, 蘇建政 申請(qǐng)人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司石油勘探開發(fā)研究院