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一种取样装置及进行油田现场取样的系统，方法和应用

阅读：366发布：2023-03-10

专利汇可以提供一种取样装置及进行油田现场取样的系统，方法和应用专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明属于油气油井开发领域中一种井口取样装置，尤其涉及一种针对高含H2S/CO2气田环境特点设计的井口取样器及其取样系统。一种取样装置，所述装置包括取样阀、取样瓶和减压阀，所述取样瓶两端螺纹连接有所述取样阀，且所述取样阀的外连接为外螺纹卡套式连接；所述减压阀用于对取样瓶中高压气体进行减压并进样；所述减压阀包括外输进样端口，所述外输进样端口与外检测器连接；所述外输进样端口为卡套式连接端口，消除管路死角。本发明现场取样分析，实验分析结果具有很好的一致性，装置安全可靠，耐H2S/CO2气体腐蚀能力强。本发明的气井取样器取样过程更安全，实验过程更精确、快捷、适用压力范围更广、也更安全。，下面是一种取样装置及进行油田现场取样的系统，方法和应用专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种取样装置，所述装置包括取样阀、取样瓶和减压阀，其特征在于，所述取样瓶两端螺纹连接有所述取样阀，且所述取样阀的外连接为外螺纹卡套式连接；所述减压阀用于对取样瓶中高压气体进行减压并进样；所述减压阀包括外输进样端口，所述外输进样端口与外检测器连接；所述外输进样端口为卡套式连接端口，消除管路死角。
2.根据权利要求1所述的一种取样装置，其特征在于，
所述减压阀包括有安全阀结构，所述安全阀结构包括安全阀，气体回路和酸性气体中和池；当调节压力超过允许值4MPa或所述减压阀出故障时，所述安全阀开启，并将气体通过安全的气体回路排入到所述酸性气体中和池内。
3.根据权利要求1或2所述的一种取样装置，其特征在于，
所述减压阀还包括有旋转手柄，压缩弹簧、垫块、膜片、顶杆和活门；所述压缩弹簧一端与旋转手柄连接，另一端抵住所述垫块，所述垫块通过所述膜片，顶杆与活门连接；通过摇动旋转手柄，压迫弹簧并将力传导给所述顶杆，带开活门；所述活门的另一侧还安装有回位弹簧；
在所述减压阀上还设置有读取压力数据的高压表和低压表。
4.根据权利要求1所述的一种取样装置，其特征在于，
所述取样阀和减压阀的阀门通径范围4～5mm。
5.根据权利要求1所述的一种取样装置，其特征在于，
所述取样装置中各个部件，包括减压阀的材质采用抗硫的不锈钢材料，且取样瓶的压力上限为35MPA。
6.基于权利要求1-5之一所述的取样装置进行油田现场取样的系统，其特征在于，所述系统包括井口气源，阀门组，干燥器，管路和取样装置；所述井口气源通过阀门的控制经过干燥器进入取样装置中，所述取样装置两端的阀门与取样瓶的连接为螺纹连接，所述井口气源与外输管路的连接为螺纹连接，其余部件之间的连接关系采用卡套式连接。
7.根据权利要求6所述油田现场取样的系统，其特征在于，
所述系统在取样装置另一端还设置有管路和中和剂容器池，用于中和多余气体；在所述系统管路中还设置有压力表，用于读取系统管路内部气体压力数值；所述干燥器中包含有干燥剂，用于干燥气体内水分；所述系统管路为不锈钢连接变径管线。
8.根据权利要求6-7所述油田现场取样系统进行取样的方法，其特征在于，所述井口取样方法为，
①.打开气源取样口阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门；控制第一阀门调节样品流量，缓慢吹扫取样管路和取样装置；
②.关闭第四阀门，使取样装置内压力升高到设定压力，迅速关闭第二阀门，再由第四阀门缓慢将取样装置放空至常压；重复此操作；
直至有效吹扫容器清除取样装置及管路内原有的气体；
③.全开第二阀门和第三阀门，用所述第一阀门和第四阀门调节样品流量；
④.关闭第四阀门，充气到取样装置设定压力，迅速关闭所述第一阀门，记录取样装置内压力和气源温度；
⑤.关闭第二阀门和第三阀门，取下取样装置，将各阀用肥皂水涂抹检漏；并用丝堵封堵各阀口，贴上标签。
9.根据权利要求8所述的一种井口取样方法，其特征在于，
所述方法在取样装置内温度等于或高于气源温度，且气源压力高于大气压。在气源压力为高压，压力范围为15MPa～25MPa时，取样步骤还包括，
(1)在生产压力和流量稳定时取样；
(2)取气位置应该选择节流阀前，取样管路选择大于4.6mm内径的耐压不锈钢管；
(3)排除取样装置内原有气体在低于5MPa压力下进行，取气时分级提高压力；
(4)干燥器的长度选择标准是长度与直径之比选3～5；同时设定压力要大于取样压力，器气源出口安装针形阀控制流速，保证能充分干燥气体；
(5)外界温度降低时，要具有加热和保温措施，保证样品不受温度的干扰；
(6)若在井口添加缓蚀剂，要在加入缓蚀剂前采用管路取样。
10.一种如权利要求1-5之一所述的取样装置的应用，其特征在于，所述取样装置应用于高含H2S/CO2气田井口取样中。

说明书全文

一种取样装置及进行油田现场取样的系统，方法和应用

技术领域

[0001] 本发明属于油气油井开发领域中一种井口取样装置，尤其涉及一种针对高含H2S/CO2气田环境特点设计的井口取样器及其取样系统。

背景技术

[0002] 在油气油田中高含H2S/CO2气体剧毒、腐蚀性极强，给生产和人民生命安带来了极大威胁。在现场正确测定气井内H2S和CO2浓度对生产过程中腐蚀防护具有重要意义，同时对于管材的合理选择也格外重要。

[0003] 在现有技术中取样器用于高含H2S/CO2气体取样存在以下问题：

[0004] 1)部件材质易被高含H2S/CO2气体腐蚀；

[0005] 2)以往气体取样流程通径小，连接过长，管路中极易的形成死体积，影响测量精确；

[0006] 3)以往检测须经长途运输，样品存放时间长、中间处理环节多，影响气样检测精确。

[0007] 4)以往减压阀没有安全回路，故障时硫化氢散发到空气中，威胁到人的生命安全。

发明内容

[0008] 本发明为了解决上述存在的技术问题，研发了一种取样装置及进行油田现场取样的系统。本发明改进材质，全部采用抗硫的不锈钢材料：316 不锈钢加工制成，以防护高含H2S/CO2气体的腐蚀；并增加阀门的通径，外连接采用卡套式连接，减少了管路的死体积，使得使用更精确和安全；还设计了不锈钢减压阀，提高了钢瓶耐高压范围；同时允许现场取样检测，减少了气样的存放时间和中间处理环节，提高了气样检测精确。并在减压阀上设计了新型安全阀使得气井取样器取样过程更安全，实验过程更精确、快捷、适用压力范围更广、也更安全。尤其对研究高含硫化氢气体组分变化实验结果更精确。

[0009] 本发明为了实现上述目的，所采用的技术方案如下，

[0010] 一种取样装置，所述装置包括取样阀、取样瓶和减压阀，

[0011] 所述取样瓶两端螺纹连接有所述取样阀，且所述取样阀的外连接为外螺纹卡套式连接；所述减压阀用于对取样瓶中高压气体进行减压并进样；所述减压阀包括外输进样端口，所述外输进样端口与外检测器连接；所述外输进样端口为卡套式连接端口，消除管路死角。

[0012] 为了降低取样瓶内压力过大的问题，所述减压阀包括有安全阀结构，所述安全阀结构包括安全阀，气体回路和酸性气体中和池；当调节压力超过允许值4MPa或所述减压阀出故障时，所述安全阀开启，并将气体通过安全的气体回路排入到所述酸性气体中和池内。

[0013] 具体的应用中，所述减压阀还包括有旋转手柄，压缩弹簧、垫块、膜片、顶杆和活门；所述压缩弹簧一端与旋转手柄连接，另一端抵住所述垫块，所述垫块通过所述膜片，顶杆与活门连接；通过摇动旋转手柄，压迫弹簧并将力传导给所述顶杆，带开活门；所述活门的另一侧还安装有回位弹簧；

[0014] 在所述减压阀上还设置有读取压力数据的高压表和低压表。

[0015] 本发明针对高含硫化氢(硫化氢含量大于5％)的气井取样。改造取样进口和出口阀门，增大阀门通径，所述取样阀和减压阀的阀门通径范围4～5mm。

[0016] 本发明为了防护高含H2S/CO2气体的腐蚀；所述取样装置中各个部件，包括减压阀的材质采用抗硫的不锈钢材料，且取样瓶的压力上限为35MPA。

[0017] 本发明基于上述的取样装置进行油田现场取样的系统，所述系统包括井口气源，阀门组，干燥器，管路和取样装置；所述井口气源通过阀门的控制经过干燥器进入取样装置中，所述取样装置两端的阀门与取样瓶的连接为螺纹连接，所述井口气源与外输管路的连接为螺纹连接，其余部件之间的连接关系采用卡套式连接。

[0018] 所述系统在取样装置另一端还设置有管路和中和剂容器池，用于中和多余气体；在所述系统管路中还设置有压力表，用于读取系统管路内部气体压力数值。所述干燥器中包含有干燥剂，用于干燥气体内水份；所述系统管路为不锈钢连接变径管线。

[0019] 本发明根据所述井口系统进行的井口取样方法为，

[0020] ①.打开气源取样口阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门；控制第一阀门调节样品流量，缓慢吹扫取样管路和取样装置；

[0021] ②.关闭第四阀门，使取样装置内压力升高到设定压力，迅速关闭第二阀门，再由第四阀门缓慢将取样装置放空至常压；重复此操作；直至有效吹扫容器清除取样装置及管路内原有的气体；

[0022] ③.全开第二阀门和第三阀门，用所述第一阀门和第四阀门调节样品流量；

[0023] ④.关闭第四阀门，充气到取样装置设定压力，迅速关闭所述第一阀门，记录取样装置内压力和气源温度；

[0024] ⑤.关闭第二阀门和第三阀门，取下取样装置，将各阀用肥皂水涂抹检漏；并用丝堵封堵各阀口，贴上标签。

[0025] 所述方法在取样装置内温度等于或高于气源温度，且气源压力高于大气压。

[0026] 在气源压力为高压，压力范围为15MPa～25MPa时，取样步骤还包括，[0027] (1)在生产压力和流量稳定时取样；

[0028] (2)取气位置应该选择节流阀前，取样管路选择大于4.6mm内径的耐压不锈钢管；

[0029] (3)排除取样装置内原有气体在低于5MPa压力下进行，取气时分级提高压力；

[0030] (4)干燥器的长度选择标准是长度与直径之比选3～5；同时设定压力要大于取样压力，器气源出口安装针形阀控制流速，保证能充分干燥气体；

[0031] (5)外界温度降低时，要具有加热和保温措施，保证样品不受温度的干扰；

[0032] (6)若在井口添加缓蚀剂，要在加入缓蚀剂前采用管路取样。

[0033] 本发明装置针对应用于高含H2S/CO2气田井口取样中。本发明1.改进了以往气体取样器各个部件包括管路、阀门、压力表、减压阀、连接变径和取样瓶等的材质，全部采用抗硫的不锈钢材料：316不锈钢加工制成，以防护高含H2S/CO2气体的腐蚀；

[0034] 2.本发明针对高含硫化氢(硫化氢含量大于5％)的气井取样。改造取样进口和出口阀门，增加阀门的通径，外连接采用卡套式连接，减少了管路的死体积，使得使用更精确和安全；

[0035] 3.本发明设计了不锈钢减压阀，提高了钢瓶耐高压范围，压力可达到35MPa；

[0036] 4.本发明系统实现现场取样检测，减少了气样的存放时间和中间处理环节，提高了气样检测精确。

[0037] 5.在减压阀的输出端采用卡套式连接，减少了管路的死体积，实验中减少了干扰，实验后用氮气吹扫后管路不含硫化氢，安全有保障。

[0038] 6.减压阀上设计了新型安全阀：

[0039] 1)安全阀有安全的回路到碱性中和液，防止减压阀故障时硫化氢散发到空气中，威胁到人的生命安全；

[0040] 2)全阀设计了可以手动的装置，装置可以在实验完成后把管路的残余含硫化氢气体放掉，并进行惰性气体吹扫，保证实验人员的安全。

[0041] 本发明的气井取样器取样过程更安全，实验过程更精确、快捷、适用压力范围更广、也更安全。尤其对研究高含硫化氢气体组分变化实验结果更精确。附图说明

[0042] 图1是本发明取样装置的结构示意图；

[0043] 图2是本发明减压阀剖面结构示意图；

[0044] 图3是本发明取样系统结构示意图。

[0045] 上述各幅附图将结合具体实施方式加以说明

具体实施方式

[0046] 一种取样装置，所述装置包括取样阀12、取样瓶11和减压阀，

[0047] 所述取样瓶11两端螺纹连接有所述取样阀12，且所述取样阀12的外连接为外螺纹卡套式连接；所述减压阀用于对取样瓶中高压气体进行减压并进样；所述减压阀包括外输进样端口13，所述外输进样端口与外检测器连接；所述外输进样端口13为卡套式连接端口，消除管路死角。

[0048] 为了降低取样瓶11内压力过大的问题，所述减压阀包括有安全阀结构，所述安全阀结构包括安全阀6，气体回路14和酸性气体中和池15；当调节压力超过允许值4MPa或所述减压阀出故障时，所述安全阀6开启，并将气体通过安全的气体回路14排入到所述酸性气体中和池15内。

[0049] 具体的应用中，所述减压阀还包括有旋转手柄1，压缩弹簧2、垫块3、膜片4、顶杆5和活门7；所述压缩弹簧2一端与旋转手柄1连接，另一端抵住所述垫块3，所述垫决3通过所述膜片4，顶杆5与活门7连接；通过摇动旋转手柄1，压迫弹簧2并将力传导给所述顶杆5，带开活门7；所述活门7的另一侧还安装有回位弹簧10；

[0050] 在所述减压阀上还设置有读取压力数据的高压表8和低压表9。

[0051] 本发明为了防护高含H2S/CO2气体的腐蚀；所述取样装置中各个部件，包括减压阀的材质采用抗硫的不锈钢材料，且取样瓶的压力上限为35MPA。

[0052] 实施例中的高含硫化氢气体取样器，包括取样阀12、取样瓶11和减压阀，如图2所示，取样瓶11两端螺纹连接有抗硫取样阀12，取样阀12与外连接为外螺纹卡套式连接，减少了管路死体积；钢瓶设计了减压阀，这样即使在高压35MPa下可以把高含硫化氢气体样品直接连接到检测仪器上实验，精确、安全和可靠；减压阀上也设计了外输气体卡套式连接13，低压气体通过外输气体卡套式连接13进样；减压阀上还设计了新型安全阀，当调节压力超过一定允许值或减压阀出故障时，安全阀6会自动开启排气通过安全的回路14到中和碱液15内，实验完成可以手动开启安全阀6通过安全的回路14把残余气排到中和碱液15内，并通过安全的回路14进行惰性气体的吹扫管路。

[0053] 减压阀工作过程：开启取样阀12一端的减压阀，顺时针旋转手柄1，压缩弹簧2、垫块3、膜片4和顶杆5使活门7打开，这时瓶内高压气体进入低压室，压力由高压表8和低压表9指示，达到所需压力时，停止转动手柄，气体流经连接阀13通入测量管道。停止用气时，关闭取样阀12，逆时针旋松手柄1，活门7由回位弹簧10的作用而密闭，手动打开安全阀6，放掉残余的气体，并通过安全的回路14进行管路吹扫。现场取样分析4井次，实验分析结果具有很好的一致性，装置安全可靠，耐H2S/CO2气体腐蚀能力强，通过创新改造，本发明的气井取样器取样过程更安全，实验过程更精确、快捷、适用压力范围更广、也更安全。尤其对研究高含硫化氢气体组分变化实验结果更精确。

[0054] 图3是井口取样的系统结构示意图；

[0055] 其中16为气源；17-21为阀门：17为气源取样口阀门，18为第一阀门；19为第二阀门；20为第三阀门；21为第四阀门；22-压力表；23-干燥器；24-取样瓶；25-管路；26-酸气中和池。

[0056] 系统由不锈钢连接变径管线和阀门把不锈钢压力表22、干燥器23和取样气瓶24连接在一起，连接变径管线25一端连接到井口气源16，干燥器23内装有干燥剂，另一端通向中和剂容器26，通过开关阀门的操作完成气体取样的工作。

[0057] 连接方式：系统中管路和井口气源16的连接是螺纹连接；第二阀门19和第三阀门20与取样瓶24的连接为螺纹连接，其余管路的连接均为卡套式连接。

[0058] 取样气瓶24：取得的气样容器；阀门组：开关气路控制流量和压力；干燥器23：吸收气样中水份；连接变径管路25：连接和防止节流；压力表22：显示取样的压力；中和剂容器26：盛酸性中和剂容器。

[0059] 上述技术方案只是本发明的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施方式所描述的结构，因此前面描述的方式只是优选地，而并不具有限制性的意义。

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