CN105089665A - 抽提式聚合物溶液取样器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种抽提式聚合物溶液取样器，该取样器的主体部分外观似圆柱形，中间有螺杆，螺杆的顶部装有用于转动螺杆的手轮，螺杆通过缸盖中心螺孔与缸筒内的活塞连接在一起，缸筒的上下两端分别用螺纹连接着缸盖和底座，在缸筒内底座上装有一个腔体座套，在腔体座套上设有进液与排液通道。初期进入腔体内被剪切的液体可以通过排液通道自排液阀排出，取样时转动螺杆顶部的手轮，缓慢提升活塞，即可将管线内的液体吸入取样器腔体，并能平稳控制液体流速，该取样器有效缓解了聚合物溶液在取样过程中由于机械剪切而对溶液粘度产生的副作用。本发明抽提式聚合物溶液取样器主要用于油田三次采油注入聚合物溶液过程中的管线或井口取样。

Description

抽提式聚合物溶液取样器

技术领域

本发明涉及一种抽提式聚合物溶液取样器,适用于油田注入聚合物溶液过程中的管线或井口取样。

背景技术

聚丙烯酰胺是一种水溶性高分子聚合物简称聚合物，由于它独有的增稠特性，近年来，应用领域逐渐扩大，在采油过程中主要应用于三次采油提高采收率，即在注聚站点，将一定浓度的聚合物水溶液，用高压泵注入到与油井相对应的水井地层中，已达到驱替剩余油提高采收率的目的。为了保证或提高驱油效果，注入过程中在井口或管线对聚合物溶液的取样检测是必不可少的。然而聚合物水溶液在取样过程中产生的机械剪切导致粘度损失一直是待解决的问题。

目前在用的聚合物溶液取样器种类比较单一，液体进入取样器的流速和开启阀门的程度及管线的压力有关，这样会导致液体的流速控制不稳定，尤其是开关阀门的过程中液流速度波动幅度较大，而聚合物溶液的剪切是随着相对液流速度的增加而增加，因此取样器在取样过程中由于机械剪切导致聚合物溶液的粘度损失比较明显。

为提高原油采收率，根据不同地层情况及流体的特性对所用驱油聚合物溶液的粘度有相应要求，当所取聚合物溶液样品的粘度低于要求数值时，为达到预期的驱油效果必须提高聚合物的浓度，但是如果是因为取样过程中的机械剪切而导致的聚合物溶液粘度损失所致，这将会对技术人员产生误导，为此提高聚合物浓度将会产生不必要的经济损失。

发明内容

针对现有技术上述的缺陷，本发明要解决的技术问题是提供一种抽提式聚合物溶液取样器。该取样器能有效缓解由于机械剪切对聚合物溶液导致的粘度损失。

为解决上述技术问题，本发明抽提式聚合物溶液取样器由手轮2、螺杆3、放气阀体5、缸盖6、缸筒8、盖碗9、轴承10、螺钉11、活塞12、底座15、进液连接管16和排液连接管18组成，上述缸盖6、缸筒8、底座15和进液连接管16依次螺纹连接，上述进液连接管16安装在底座15轴向中心部位，上述排液连接管18与底座15焊接，上述螺杆3通过缸盖6中心螺孔与缸筒8内的活塞12固定连接，螺杆3另一端与手轮2固定连接，上述缸盖6与放气阀体5螺纹连接。

作为本发明的一种改进，上述底座15上安置有腔体座套14。

作为本发明的另一种改进，上述进液连接管16设置进液阀17。

作为本发明的又一种改进，上述排液连接管18设置排液阀19。

作为本发明的再一种改进，上述放气阀体5设置放气阀手轮4，两者螺纹连接。

作为本发明的一种优选方案，上述手轮2套在螺杆3四方上，螺杆3上设置螺母1将手轮2固定在螺杆3上。

作为本发明的另一种优选方案，上述螺杆3与活塞12连接一端设置凸台，上述凸台上下设置轴承10，轴承10外部设置盖碗9，盖碗9套在轴承10上并设置螺钉11与活塞12固定连接。

作为本发明的另一种优选方案，上述活塞12与缸筒8接触面设置凹槽，凹槽内安置O型密封圈13。

作为本发明的进一步改进，上述缸盖6与缸筒8、缸筒8与底座15之间均设置密封圈7。

作为本发明的进一步优选，上述缸筒8安装腔体座套14部分的内径比活塞12运行部分的内径大。

本发明提供了一种抽提式聚合物溶液取样器，包括：缸筒；缸盖，连接于缸筒的上端；底座，连接于缸筒的下端；进液连接管，与底座相连接并与缸筒的腔体相连通；排液连接管，与底座相连接并与缸筒的腔体相连通；活塞，可上下移动地设置于缸筒中；放气阀门，设置于缸盖上并与腔体相连通。

进一步地，抽提式聚合物溶液取样器还包括：相互连接的手轮和螺杆，其中，手轮连接于穿设在缸盖螺孔中的螺杆的上端，活塞连接于螺杆的下端。

进一步地，螺杆与活塞连接的一端设置有凸台，凸台上下设置轴承，轴承外部设置盖碗，盖碗套在轴承上并通过螺钉与活塞固定连接。

进一步地，底座上设置有腔体座套，且缸筒安装腔体座套部分的内径大于活塞运行部分的内径。

进一步地，进液连接管上设置有进液阀，和/或，排液连接管上设置有排液阀。

与现在技术方案相比，本发明抽提式聚合物溶液取样器在线抽提器工作状态良好，性能稳定可靠，测试结果数据重复性较好，有效提高了聚合物溶液在取样过程中由于机械剪切而对其溶液粘度造成的精度影响。另外节省了取样时间，大幅度减少了废液的排放量，同时也省去了废液处理的环节和环境污染，提高了取样的工作效率。

附图说明

图1为本发明抽提式聚合物溶液取样器的结构示意图；

图2为腔体座套示意图；

图3为现有取样器现场连接示意图；

图4为本发明抽提式聚合物溶液取样器现场连接示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

如图1所示，本发明抽提式聚合物溶液取样器由手轮2、螺杆3、放气阀体5、缸盖6、缸筒8、活塞12、腔体座套14、底座15、进液阀17和排液阀19组成。其中，螺杆3的上端加工成了一个四方，用于安装手轮2并防止手轮2自由转动，四方的上部有螺纹，靠螺母1将手轮2固定在螺杆3的顶部，螺杆3的主体螺纹部分为粗螺纹，这样可以有效减少操作过程中的能量消耗，螺杆3的下端加工出一个径向凸起的凸台，凸台的上下各安装了一个可承受轴向力的止推轴承10，轴承10的上部安装一个盖碗9，将轴承10和螺杆3下头全部扣在其中，盖碗9下部用螺钉11固定在活塞12上，并将活塞12与螺杆3连接起来，活塞12的轴向表面加工有凹槽，凹槽内安装有O型密封圈13。将活塞12与缸筒8的间隙进行了有效密封，缸筒8的上下两端分别有外螺纹，在缸筒8的上部用螺纹连接着一个缸盖6，缸盖6上表面的中部有一个圆形凸台，凸台中间有一个与螺杆3互相匹配内螺纹的中心通透孔，凸台的旁边有一个小的带内螺纹的通透孔，小孔内装有一个带有外螺纹的放气阀体5，放气阀体5上用螺纹连接着一个放气阀手轮4，通过转动该手轮4可以起到开关阀门的作用，在缸盖6的内表面有一个环形凹槽，凹槽的宽度比缸筒8上部边缘的厚度大，在凹槽内装有与之匹配的方形密封圈7；缸筒8的下端用螺纹连接着一个底座15，底座15的下面中间部位有一个向下凸起的凸台，在凸台的中部加工有锥形内螺纹的通孔，在螺纹孔的下端安装有与该螺纹相匹配的进液连接管16，进液连接管16的下端安装有与之匹配的进液阀17，该阀门的下端可以与即将取样的管线上的阀门短节相连接；在底座凸台的旁边有一个较小的通孔，通孔的下边焊接有一个排液连接管18，其下端有锥形外螺纹，安装有排液阀19，该阀门主要用于排放初期进入腔体内已被剪切的液体；底座15的内部的上表面有一个环形凹槽，凹槽内安装有方形密封圈7，底座15内表面上部坐有一个腔体座套14，如图2所示，该部件的主要作用，一是预留出了进液与排液的顺畅通道，二是解决“死角”存液的问题，当活塞运行到最下端时腔体座套14的实体部分占据了全部不易排放的“死角”空间，这样腔体内部不存在不流通的存液“死角”。在缸筒8的内部下端的直径比活塞运行部分的直径大，腔体座套14刚好被卡在其内，防止腔体座套14的自由移动。

本发明抽提式聚合物溶液取样器与现有取样器的工作原理及分析：

现有井口取样器工作原理：

如图3所示,现有井口取样器，取样时依次缓慢打开管线阀门和取样器的进液阀门，液体在管线压力的作用下进入取样器腔体，由于管线压力与取样器内的压差较大，初期液体处于喷射状态进入取样器，随着取样器内液体量的增加，压力逐渐趋于平衡状态，然后缓慢打开取样器顶部的排液阀，此时取样器内原有的气液和刚刚自管线进入的液体在压力的作用下同时向外排出，直至液流连续、稳定为止，要求排液时间在十五分钟以上，在此期间一般排出液量为10～15升，放出的液体按废液处理。关闭管线阀门和进液阀门，打开取样阀，取样器腔体内的液体在液位差的作用下自取样阀流出，液体放完后关闭取样阀和排液阀，结束取样。

从现有井口取样器的原理看出：

1、在初始状态下由于取样器的腔体内为空，当开启进液阀的过程中在管线压力的作用下，液体高速流入取样器腔体，此时进入取样器内的聚合物溶液被严重剪切；

2、当进液阀和管线阀门完全开启时，进入取样器的液体的流速主要受排液阀开启的程度和管线压力的影响，液体的节流段在管线与取样器连接部位的AB段，当排液阀开启的程度越大或管线的压力越大，液体在AB段的流速就越快，同时受到的机械剪切也就越明显。而不同的操作者对排液阀的控制情况也各不相同，导致所取样品受到的剪切程度也有差异；当管线压力波动时液流速度也随之波动，这也是取样操作人员无法控制的，当管线停注或无压力时无法进行取样。

本发明抽提式聚合物溶液取样器的工作原理：

如图4所示，本发明取样器在初始状态下的放气阀常开、进液阀和排液阀处于关闭状态，活塞在缸筒腔体内的最下端，即活塞的下表面与腔体座套的上表面处于“顶死“状态。确认取样器连接好之后，依次打开管线阀门和取样器的进液阀，液体在管线压力的作用下缓慢进入取样器腔体座套的液流通道空间，然后缓慢打开取样器的排液阀排液，排液量等于AB段容积、腔体座套液流通道容积、排液连接管容积总和的两倍即可，一般排出液量0.3～0.4升，关闭排液阀，取样器腔体内部压力与管线压力处于平衡状态，转动手轮，螺杆与手轮同步转动，缓慢提升活塞，缸筒内被活塞让出的空间形成了低压区，管线内液体通过AB段液流通道逐渐被吸入到缸筒内，活塞上部的气体自放气阀排出，当达到预计取样量时关闭管线阀门，此时缸筒内的压力与管线内的压力相等，继续上提活塞使缸筒内的压力降低，关闭进液阀，自两个阀门之间的连接短节处取下取样器，打开进液阀将所取样品放至容器中，取样完毕。

从本发明抽提式聚合物溶液取样器的原理得知：

1、在取样过程中进入取样器的溶液的流速是靠提升活塞的速度来控制，与管线的压力无关，因为取样器具有抽吸作用，所以即使管线无压力或停注也不会影响取样；

2、通过缓慢提升活塞来控制进入取样器的液体流速会使液体在节流的AB段流速更加平稳，这样有效缓解了机械剪切对溶液产生的副作用。

3、腔体座套中液体流道的空间较小，大幅度减少了初期进入腔体内被剪切的溶液量，即减少了废液的排放量，同时节省了取样的时间，提高了工作效率，并且减少了废液处理工序和环境污染。

试验效果

本发明抽提式聚合物溶液取样器与现有取样器在同条件对比测试情况：

聚合物溶液类型：驱油用聚合物水溶液

配制水质：经过处理后的回注污水配制

仪器：粘度计型号DV-III美国

表1抽提式聚合物溶液取样器与现有取样器

在同条件下所取聚合物溶液粘度检测数据对比表

表2两种取样器应用情况对比

试验分析

1、从表1中两种取样器在同条件下现场所取的聚合物溶液样品粘度对比测试数据结果可以看出：

本发明抽提式聚合物溶液取样器比现有的取样器所取聚合物溶液的粘度保留率每次均有不同程度的提高，高出2.5～7.3个百分点。说明抽提式聚合物溶液取样器可以有效缓解聚合物溶液在取样过程中的机械剪切而导致的粘度损失。

2、在表2的两种取样器应用情况对比得知：

采用抽提式聚合物溶液取样器比用现有的取样器，一是节省了取样时间，二是大幅度减少了废液的排放量，同时也省去了废液处理的环节和环境污染。

3、本发明抽提式聚合物溶液取样器与现有的取样器另一个区别是：所取的聚合物溶液进入取样器腔体的流速和放样时排出样品的流速不受管线注入压力的影响。如果管线内有足够的液体，即使在管线停注的情况下也一样能取出管线内的液体。

Claims (15)

1.一种抽提式聚合物溶液取样器，由手轮(2)、螺杆(3)、放气阀体(5)、缸盖(6)、缸筒(8)、盖碗(9)、轴承(10)、螺钉(11)、活塞(12)、底座(15)、进液连接管(16)和排液连接管(18)组成，其特征是：所述缸盖(6)、缸筒(8)、底座(15)和进液连接管(16)依次螺纹连接，所述进液连接管(16)安装在底座(15)轴向中心部位，所述排液连接管(18)与底座(15)焊接，所述螺杆(3)通过缸盖(6)中心螺孔与缸筒(8)内的活塞(12)固定连接，螺杆(3)另一端与手轮(2)固定连接，所述缸盖(6)与放气阀体(5)螺纹连接。

2.根据权利要求1所述的抽提式聚合物溶液取样器，其特征是：所述底座(15)上安置有腔体座套(14)。

3.根据权利要求1所述的抽提式聚合物溶液取样器，其特征是：所述进液连接管(16)设置进液阀(17)。

4.根据权利要求1所述的抽提式聚合物溶液取样器，其特征是：所述排液连接管(18)设置排液阀(19)。

5.根据权利要求1所述的抽提式聚合物溶液取样器，其特征是：所述放气阀体(5)设置放气阀手轮(4)，两者螺纹连接。

6.根据权利要求1所述的抽提式聚合物溶液取样器，其特征是：所述手轮(2)套在螺杆(3)四方上，螺杆(3)上设置螺母(1)将手轮(2)固定在螺杆(3)上。

7.根据权利要求1所述的抽提式聚合物溶液取样器，其特征是：所述螺杆(3)与活塞(12)连接一端设置凸台，所述凸台上下设置轴承(10)，所述轴承(10)外部设置盖碗(9)，所述盖碗(9)套在轴承(10)上并设置螺钉(11)与活塞(12)固定连接。

8.根据权利要求1所述的抽提式聚合物溶液取样器，其特征是：所述活塞(12)与缸筒(8)接触面设置凹槽，所述凹槽内安置O型密封圈(13)。

9.根据权利要求1所述的抽提式聚合物溶液取样器，其特征是：所述缸盖(6)与缸筒(8)、缸筒(8)与底座(15)之间均设置密封圈(7)。

10.根据权利要求2所述的抽提式聚合物溶液取样器，其特征是：所述缸筒(8)安装腔体座套(14)部分的内径比活塞(12)运行部分的内径大。

11.一种抽提式聚合物溶液取样器，其特征在于，包括：缸筒(8)；缸盖(6)，连接于所述缸筒(8)的上端；底座(15)，连接于所述缸筒(8)的下端；进液连接管(16)，与所述底座(15)相连接并与所述缸筒(8)的腔体相连通；排液连接管(18)，与所述底座(15)相连接并与所述缸筒(8)的腔体相连通；活塞(12)，可上下移动地设置于所述缸筒(8)中；放气阀门(5)，设置于所述缸盖(6)上并与所述腔体相连通。

12.根据权利要求11所述的抽提式聚合物溶液取样器，其特征在于，所述抽提式聚合物溶液取样器还包括：相互连接的手轮(2)和螺杆(3)，其中，所述手轮(2)连接于穿设在所述缸盖(6)螺孔中的螺杆(3)的上端，所述活塞(12)连接于所述螺杆(3)的下端。

13.根据权利要求12所述的抽提式聚合物溶液取样器，其特征在于，所述螺杆(3)与所述活塞(12)连接的一端设置有凸台，所述凸台上下设置轴承(10)，所述轴承(10)外部设置盖碗(9)，所述盖碗(9)套在所述轴承(10)上并通过螺钉(11)与所述活塞(12)固定连接。

14.根据权利要求11所述的抽提式聚合物溶液取样器，其特征在于，所述底座(15)上设置有腔体座套(14)，且所述缸筒(8)安装所述腔体座套(14)部分的内径大于所述活塞(12)运行部分的内径。

15.根据权利要求11所述的抽提式聚合物溶液取样器，其特征在于，所述进液连接管(16)上设置有进液阀(17)，和/或，所述排液连接管(18)上设置有排液阀(19)。