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1、10申请公布号43申请公布日21申请号201410538888422申请日20141013E21B34/02200601E21B49/0820060171申请人中国石油天然气股份有限公司地址100007北京市东城区东直门北大街9号72发明人孙俊峰李忠文刘哲韩锁陈俊潘丹丹吴勇李军辉李杰张威74专利代理机构北京三友知识产权代理有限公司11127代理人党晓林李永强54发明名称油井取样装置57摘要本发明公开了一种油井取样装置，包括具有入口端和出口端的主壳体，所述主壳体在所述入口端和所述出口端之间由侧壁围成有容置空间，在所述侧壁上设置有容置孔和取样孔；设置在所述容置空间内的换向球，所述换向球具有贯通的通。
2、孔；所述换向球能相对于所述主壳体转动，具有使所述通孔与所述入口端和出口端相贯通的第一位置；和使所述通孔与所述入口端和出口端相错开，且与所述取样孔相贯通的第二位置；贯穿所述容置孔并能转动所述换向球的换向开关。本发明所述油井取样装置能够方便准确地定量取样，且取样过程中能够防污染，冬季能够防冻堵。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书6页附图4页10申请公布号CN104373077A43申请公布日20150225CN104373077A1/1页21一种油井取样装置，其特征在于，包括具有入口端和出口端的主壳体，所述主壳体在所述入口端和所述出口端之间由侧壁围成。
3、有容置空间，在所述侧壁上设置有容置孔和取样孔；设置在所述容置空间内的换向球，所述换向球具有贯通的通孔；所述换向球能相对于所述主壳体转动，具有使所述通孔与所述入口端和出口端相贯通的第一位置；和使所述通孔与所述入口端和出口端相错开，且与所述取样孔相贯通的第二位置；贯穿所述容置孔并能转动所述换向球的换向开关；所述换向开关具有工作位置和取样位置，所述换向开关能转动至所述工作位置以驱动所述换向球转动至所述第一位置；所述换向开关能转动至所述取样位置以驱动所述换向球转动至所述第二位置。2如权利要求1所述的油井取样装置，其特征在于沿着所述入口端至出口端液体流动的方向为第一方向，所述容置孔设置在垂直于所述第一方。
4、向的第二方向上。3如权利要求2所述的油井取样装置，其特征在于所述换向球的外壁上设置有至少一个贯通的凹槽，所述凹槽沿着垂直所述换向球的通孔方向延伸。4如权利要求1所述的油井取样装置，其特征在于在与所述取样孔相对的侧壁上设有调整孔，在所述调整孔内设置用于调整所述球座与换向球之间松紧度的调整部。5如权利要求1所述的油井取样装置，其特征在于所述换向开关包括芯轴、衬套，所述芯轴的一端用于和所述换向球配合，另一端穿过所述容置孔向外延伸；所述衬套设置在所述芯轴与所述容置孔之间，用于将所述芯轴与所述容置孔固定并密封。6如权利要求5所述的油井取样装置，其特征在于所述衬套上还通过螺纹的方式设置有第三防松件，所述衬。
5、套与所述容置孔配合的位置也为螺纹连接，且所述容置孔上螺纹的旋向与所述第三防松件上螺纹的旋向相反。7如权利要求5所述的油井取样装置，其特征在于所述换向球外壁上设置有键槽，所述芯轴的一端设置有与所述键槽匹配的键。8如权利要求2所述的油井取样装置，其特征在于在所述主壳体与所述换向球之间还设置有球座，所述主壳体沿着第三方向的两个侧壁上，设置有用于和所述球座配合的球座槽。9如权利要求1所述的油井取样装置，其特征在于所述取样孔上设置有用于控制取样液流动的取样阀门，其包括连接套、顶针，所述连接套一端与所述主壳体密封且固定连接，并与所述取样孔连通；所述顶针设置在所述连接套内，用于控制所述取样液的流动，所述连接。
6、套的侧壁上还设置有开口，所述换向球位于第二位置时，所述顶针向外移动，所述开口与取样孔连通，取样液能够从所述开口处流出；所述换向球位于第一位置时，所述顶针与所述连接套密封配合。10如权利要求1所述的油井取样装置，其特征在于所述通孔的容积等于设计要求的取样体积。权利要求书CN104373077A1/6页3油井取样装置技术领域0001本发明涉及油田开采技术领域，特别涉及一种油井取样装置。背景技术0002在油田开采过程中，前期需要进行油井取样，以获取油井的产油量、油田开发数据等重要信息。0003目前油田使用的取样阀门多为普通手轮式闸板阀门。如图1所示，普通手轮式闸板阀门包括阀体1A和用于控制阀体1A开。
7、或关的手轮1B。所述普通手轮式闸板阀门的阀体1A通过一根短管2A安装在原油管2B管线的外部。当取样时，转动手轮1B，以打开手轮式闸板阀门，液体从所述短管2A的出口喷出。0004当取样油井为硫化氢等有毒气体含量高的油井时，在上述取样过程中，大量硫化氢会从所述短管2A的出口伴随着取样液一起排出，不仅会造成大气污染，甚至容易发生硫化氢中毒事故。0005另外所述手轮式闸板阀门的阀体1A安装在原油管2B管线外部，冬季易发生冻堵，轻则导致无法取样，重则导致阀门冻裂造成原油泄漏。0006此外，由于所述手轮式闸板阀门安装在原油管2B管线外部，其取出的原油油样是从油管2B管壁处流出的。在打开所述手轮1B时，附着。
8、在管壁上的粘度较大的死油被由油管2B向所述短管2A流动的油液一起带出，因此通常较难准确地测出油管内部流动的原油的真正含水比例。为了取得较准确的油样，通常需要采用取样前放空的方式，即需要放掉阀前一段含有死油的液体，待排出稳定的油液后再进行取样，因此这样的取样方式很不方便。发明内容0007本发明的目的是提供一种油井取样装置，能够方便准确地定量取样，且取样过程中能够防污染，冬季能够防冻堵。0008本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现0009一种油井取样装置，包括具有入口端和出口端的主壳体，所述主壳体在所述入口端和所述出口端之间由侧壁围成有容置空间，在所述侧壁上设置有容置孔和取样孔；0010设置在。
9、所述容置空间内的换向球，所述换向球具有贯通的通孔；所述换向球能相对于所述主壳体转动，具有使所述通孔与所述入口端和出口端相贯通的第一位置；和使所述通孔与所述入口端和出口端相错开，且与所述取样孔相贯通的第二位置；0011贯穿所述容置孔并能转动所述换向球的换向开关；所述换向开关具有工作位置和取样位置，所述换向开关能转动至所述工作位置以驱动所述换向球转动至所述第一位置；所述换向开关能转动至所述取样位置以驱动所述换向球转动至所述第二位置。0012在优选的实施方式中，沿着所述入口端至出口端液体流动的方向为第一方向，所述容置孔设置在垂直于所述第一方向的第二方向上。0013在优选的实施方式中，所述换向球的外壁。
10、上设置有至少一个贯通的凹槽，所述凹说明书CN104373077A2/6页4槽沿着垂直所述换向球的通孔方向延伸。0014在优选的实施方式中，在与所述取样孔相对的侧壁上设有调整孔，在所述调整孔内设置用于调整所述球座与换向球之间松紧度的调整部。0015在优选的实施方式中，所述换向开关包括芯轴、衬套，0016所述芯轴的一端用于和所述换向球配合，另一端穿过所述容置孔向外延伸；0017所述衬套设置在所述芯轴与所述容置孔之间，用于将所述芯轴与所述容置孔固定并密封。0018在优选的实施方式中，所述衬套上还通过螺纹的方式设置有第三防松件，所述衬套与所述容置孔配合的位置也为螺纹连接，且所述容置孔上螺纹的旋向与所述。
11、第三防松件上螺纹的旋向相反。0019在优选的实施方式中，所述换向球外壁上设置有键槽，所述芯轴的一端设置有与所述键槽匹配的键。0020在优选的实施方式中，在所述主壳体与所述换向球之间还设置有球座，所述主壳体沿着第三方向的两个侧壁上，设置有用于和所述球座配合的球座槽。0021在优选的实施方式中，所述取样孔上设置有用于控制取样液流动的取样阀门，其包括连接套、顶针，0022所述连接套一端与所述主壳体密封且固定连接，并与所述取样孔连通；所述顶针设置在所述连接套内，用于控制所述取样液的流动，0023所述连接套的侧壁上还设置有开口，所述换向球位于第二位置时，所述顶针向外移动，所述开口与取样孔连通，取样液能够。
12、从所述开口处流出；所述换向球位于第一工作位置时，所述顶针与所述连接套密封配合。0024在优选的实施方式中，所述通孔的容积等于设计要求的取样体积。0025本发明的特点和优点是本发明所述油井取样装置，与现有的取样阀门相比，其设置有通孔的换向球，所述通孔的容积可等于设计要求的取样体积，此时，放空所述通孔内的液体即可获得预定的取样体积，不仅实现了准确地定量取样，还减少了浪费和污染。所述换向球包括两个工作位置，在第一位置，即正常生产时，所述通孔与所述入口端和出口端相贯通；油井的产出液从所述上接头进入换向球的通孔，再经所述下接头流出，此时所述换向球的通孔作为工艺流程的一部分将流体与外部完全隔离，其内部的流。
13、体能够完全代表井口产出液在整个工艺中的流体。在第二位置，即需取样时，将换向球通孔扳到与流程来液方向垂直方向，所述通孔与所述入口端和出口端相错开，且与所述取样孔相贯通，此时换向球的通孔与球座形成了密闭空间，将采出液整段切割出来并与流程空间完全隔离，同时,工艺流程中的液体被切换到换向球的凹槽继续流动而不会造成憋压。由于此时通孔的开口正好与取样阀门联通，只需打开取样阀门就可将样品取出。在上述取样过程中，样品中存在的有毒气体完全受控在换向球通孔的密闭空间内，不是连续排放，必免了有毒有害气体的大量外排，避免了中毒事故；放出的样品是从油管管线中整段切割出来的，能够完全反映出在工艺流程内部流动的液体成分，保。
14、证了取样准确性；所述取样阀门在不工作时为空腔，不存在冬季冻堵的问题。附图说明说明书CN104373077A3/6页50026图1是现有技术中一种手轮式闸板阀门使用示意图；0027图21是本发明实施例中一种油井取样装置的半剖图；0028图22是本发明实施例中一种油井取样装置的截面示意图；0029图3是本发明实施例中一种油井取样装置壳体的结构示意图；0030图4是本发明实施例中一种油井取样装置壳体的AA截面图；0031图5是本发明实施例中一种油井取样装置调整帽的结构示意图；0032图61是本发明实施例中一种油井取样装置换向球主视图；0033图62是本发明实施例中一种油井取样装置换向球俯视图；003。
15、4图63是本发明实施例中一种油井取样装置换向球左视图；0035图7是本发明实施例中一种油井取样装置球座的结构示意图。具体实施方式0036下面将结合附图和具体实施例，对本发明的技术方案作详细说明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围内。0037本发明提供一种油井取样装置，能够方便准确地定量取样，且取样过程中能够防污染，冬季能够防冻堵。0038请参阅图21、图22，本发明所述油井取样装置，包括壳体1、换向球2、换向开关3以及球座4。0039所述壳体1设置在油管管线上，其包括主壳体。
16、10、以及设置在所述主壳体10上的上接头11、下接头12。0040请参阅图3至图4，所述主壳体10沿着油管管线内液体流动的第一方向X，具有与油管管线连通的入口端10A和出口端10B。所述主壳体10内部具有一容置空间100。所述容置空间100内用于设置所述球座4，用于和所述换向球2配合。所述主壳体10外部整体可呈规则的正四棱柱体，具有4个相互垂直的侧壁，分别为第一侧壁101、第二侧壁102、第三侧壁103和第四侧壁104。在垂直于所述第一方向的第二方向Y上，所述主壳体10外壁上设置有容置孔1021，在垂直于所述第一方向X、第二方向Y的第三方向Z上，所述主壳体10外壁上设置有取样孔1011。例如所。
17、述取样孔1011设置在第一侧壁101上。在所述第一侧壁101上，靠近所述换向球2的一面上，可设置有第一凹槽1012。所述第一凹槽1012可呈圆形，用于防止所述调整部13压紧球座4后或者在所述换向球2转动过程中，所述第一侧壁101直接与所述换向球2接触。所述容置孔1021设置在与所述第一侧壁相垂直的第二侧壁102上。所述容置孔1021用于和所述换向开关3配合，以实现控制所述换向球2的转动位置。在所述取样孔1011用于放出取样液。在所述取样孔1011上可以设置有用于控制取样液流动的取样阀门5。所述取样孔1011用于和所述取样阀门5配合。在所述主壳体10与所述取样孔1011相对的第三侧壁103上还可。
18、设有调整孔1031。所述调整孔1031用于设置调整部13。在所述第一侧壁101、第三侧壁103上设置有用于和所述球座4配合的球座槽14。所述球座槽14可呈圆环形。0041所述上接头11设置在所述主壳体10的入口端10A，一端和所述主壳体10的入口端10A密封连接。所述密封连接的方式可为螺纹连接，且在所述螺纹连接的位置可设置密说明书CN104373077A4/6页6封圈，以保证连接处的密封性。另一端用于和油管固定连接，其与油管连接的方式可以为螺纹连接，也可通过卡箍连接。0042所述下接头12设置在所述主壳体10的出口端10B，一端和所述主壳体10的出口端10B密封连接。所述密封连接的方式可为螺纹。
19、连接，且在所述螺纹连接的位置可设置密封圈，以保证连接处的密封性。另一端用于和油管固定连接，其与油管连接的方式可以为螺纹连接，也可通过卡箍连接。0043请参阅图5，所述调整部13与所述主壳体10上的调整孔1031配合，用于调整球座4与换向球2间的松紧度，起到调整密封效果的作用。由于所述换向球2在使用时，需要转动以变化方向，使用一段时间后球座4和换向球2之间会产生间隙导致密封效果下降，通过拧紧调整部13，进而压缩球座4后，能够使其间隙消失。所述调整部13可为圆形盖板。在所述调整部13的外围侧壁上可设置有外螺纹，相应的，所述主壳体10上的调整孔1031设置有与之匹配的内螺纹，两者通过螺纹连接的方式配。
20、合。在所述调整部13向内的端面132中部设置有第二凹槽133。所述第二凹槽133可呈圆形，用于防止所述调整部13压紧球座后，其中部直接与所述换向球2接触。在所述调整部13向外的端面上还可设置有操作孔131，所述操作孔131为安装所述调整部13提供操作位置。0044请参阅图21、图22，所述取样阀门5，用于将换向球2内的取样液从所述取样孔1011放出。所述取样阀门5包括连接套51、顶针52。0045所述连接套51一端与所述主壳体10固定连接，并与所述取样孔1011连通。在连接的位置需保证密封性。例如，所述固定连接的方式为螺纹连接所述连接套51的一端设置有外螺纹，所述主壳体10的取样孔1011内设。
21、置有与之匹配的内螺纹，两者通过螺纹连接。在所述连接套51与所述主壳体10的取样孔1011连接的位置，还设置有密封圈，以保证连接处的密封性。或者所述固定连接的方式为焊接将所述连接套51的一端与所述取样孔1011进行焊接。另外还可以为其他连接方式。在所述连接套51内设置有所述顶针52。在所述连接套51的侧壁上还设置有开口511，当所述换向球位于第二位置时，所述顶针52向外移动打开，所述开口511与取样孔1011连通，取样液能够从所述开口511处流出。所述换向球位于第一位置时，所述顶针与所述连接套密封配合。0046所述顶针52的一端设置在所述连接套51内，其设置有顶针头521。所述顶针头521可呈锥。
22、形。所述连接套51与所述顶针头521配合的位置也相应地设置有锥面。由于沿着取样液流动的方向，所述顶针头521与所述连接套51配合的位置形成有截面积逐渐增大的锥形密封座，因此所述顶针52能够准确快速地入座，以关闭取样液的流通通道。所述顶针52的另一端伸出所述连接套51外，在所述顶针52的另一端上还可以设置有操作部53。0047所述操作部53固定在所述顶针52的外围。所述操作部53能够带动所述顶针52沿着所述连接套51的轴向相对移动。例如所述操作部53为手轮，所述顶针52与所述连接套51配合的位置还设置有螺纹。当旋转所述手轮时，带动所述顶针52相对所述连接套51进行旋转，从而轴向发生相对移动。在所。
23、述顶针52上还可以设置有第一防松部54和第二防松部55。所述第一防松部54设置在所述顶针52相对的另一端，用于压紧所述操作部53。所述第一防松部54可为设置有外螺纹的螺栓，其螺纹旋紧旋向与所述操作部53的转动方向相反。所述第二防松部55设置在所述顶针52的外围，所述连接套51相对的另一端，用于压紧所述顶针52。所述第二防松部55可为设置有内螺纹的背帽，其螺纹旋紧方向与所说明书CN104373077A5/6页7述操作部53的转动方向相反。在所述顶针52与所述连接套51配合的位置，还设置有密封件，用于防止取样液从所述顶针52和连接套51配合的环形空隙间漏出。所述密封件可为O型密封圈。0048请参阅。
24、图61至63，为本发明所述油井取样装置换向球主视图、俯视图和左视图。所述换向球2设置在所述主壳体10内，其具有一整体呈球形的本体，在所述换向球2沿着所述第一方向X开设有通孔20。所述通孔的容积不小于设计要求的取样体积。例如可设计成所述通孔的容积等于设计要求的取样体积，此时，放空所述通孔内的液体即可获得预定的取样体积，不仅实现了准确地定量取样，还减少了浪费和污染。所述换向球2包括两个工作位置，在第一位置时，即不需要取样时，所述换向球2处于图61状态，所述通孔20分别与所述主壳体10的入口端10A、出口端10B相贯通。在第二位置时，即需要取样时，所述换向球2处于图62状态，所述通孔20与所述主壳体。
25、10的入口端10A、出口端10B相错开，且与所述取样孔1011相贯通。沿着所述第三方向Z，所述换向球2的外壁上设置有至少一个贯通的凹槽22。此时油管管线中的液体可通过所述凹槽22与壳体10形成的侧面空间继续流动，而不会造成憋压。0049在所述换向球2在与所述容置孔1021相对的表面上设置有连接部24。所述连接部24用于和所述换向开关3连接。例如，可在所述凹槽22上设置一键槽，所述键槽沿着垂直于所述第一方向X和第二方向Y的第三方向Z布置。通过所述连接部24和换向开关配合后，使得转动所述换向开关，能够带动所述换向球2同步转动。使用时，若需取样，则将换向球2旋转90度，所述主壳体10内形成一个密闭的。
26、空间，此时打开取样阀门5，将密闭空间里的样品排出即可。0050所述球座4设置在所述主壳体10与所述换向球2之间，用于在主壳体10内与换向球配合以实现对流体的密闭和分流。所述球座4可选用具有可压缩性且耐磨耐高温的材料，例如橡胶、聚四氟等。请参阅图7，所述球座4内部具有凹面41，用于与所述换向球2相匹配。所述球座4外部具有外端面42和外侧壁44，用于和球座槽14相匹配。所述球座4的个数为两个，分别与所述第一侧壁101、第三侧壁103上的球座槽14配合。0051当所述球座4的外端面42与所述主壳体10的设置有取样孔1011的第一侧壁101相接触时，在球座4的中部，与所述凹面41相衔接的位置，设置有过。
27、渡孔43。所述过渡孔43与所述取样孔1011沿着第三方向Z相互连通。0052请参阅图21、图22，所述换向开关3通过与所述换向球2上的连接部24配合，用于实现换向球2的转动换向。所述换向开关3具有工作位置和取样位置，所述换向开关3能转动至所述工作位置以驱动所述换向球2转动至所述第一位置；所述换向开关3能转动至所述取样位置以驱动所述换向球2转动至所述第二位置。0053所述换向开关3包括芯轴31、衬套32。0054所述芯轴31的一端用于和所述换向球2的连接部24配合，当所述连接部24为键槽时，所述芯轴31的一端设置有与所述键槽匹配的键。所述芯轴31的另一端穿过所述容置孔1021向外延伸。0055所。
28、述衬套32设置在所述芯轴31与所述容置孔1021之间。所述衬套32可为中空的筒体。所述衬套32套设在所述芯轴31的外围。在所述衬套32与所述芯轴31配合的位置设置有密封件34。所述密封件34可为O型密封圈。所述衬套32外壁与所述容置孔1021说明书CN104373077A6/6页8固定并密封。所述固定的方式可为在连接处设置螺纹，所述密封的方式可为在配合处设置密封圈。0056在所述衬套32与芯轴31配合的另一端，在所述衬套32上设置有第三防松件33。所述第三防松件33可通过螺纹的方式套设在所述衬套32上。0057在所述芯轴31远离换向球的一端，还固定有用于转动所述芯轴31的操作件35。所述操作件。
29、35具体可为扳手等形式。0058本发明所述油井取样装置，安装步骤如下油井来液工艺通过卡瓦等方式与所述油井取样装置的上接头11联接；所述上接头11通过螺纹与主壳体10联接；所述主壳体10内设有换向球2和球座4，所述主壳体10三个侧面上分别设有调整帽13、取样阀门5和控制开关3；所述下接头12一端通过螺纹与主壳体10联接，另一端通过卡瓦等方式与油井工艺流程联接。0059本发明所述油井取样装置设置有通孔20的换向球2，所述换向球2包括两个工作位置，在第一位置，即正常生产时，所述通孔20与所述入口端10A和出口端10B相贯通；油井的产出液从所述上接头11进入换向球2的通孔20，再经所述下接头12流出，。
30、此时所述换向球2的通孔20作为工艺流程的一部分将流体与外部完全隔离，其内部的流体能够完全代表井口产出液在整个工艺中的流体。在第二位置，即需取样时，将换向球2通孔20扳到与流程来液方向垂直方向，所述通孔20与所述入口端10A和出口端10B相错开，且与所述取样孔1011相贯通，此时换向球2的通孔20与球座4形成了密闭空间，将采出液整段切割出来并与流程空间完全隔离，同时,工艺流程中的液体被切换到换向球2的凹槽22继续流动而不会造成憋压。由于此时通孔20的开口正好与取样阀门5联通，只需打开取样阀门5就可将样品取出。0060所述通孔20的容积不小于设计要求的取样体积。例如可设计成所述通孔的容积等于设计要。
31、求的取样体积，此时，放空所述通孔内的液体即可获得预定的取样体积，不仅实现了准确地定量取样，还减少了浪费和污染。0061在上述整个取样过程中，样品中存在的有毒气体完全受控在换向球2通孔20的密闭空间内，不是连续排放，必免了有毒有害气体的大量外排，避免了中毒事故；放出的样品是从油管管线中整段切割出来的，能够完全反映出在工艺流程内部流动的液体成分，保证了取样准确性；所述取样阀门5在不工作时为空腔，不存在冬季冻堵的问题。0062以上所述仅为本发明的几个实施例，虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用于限定本发明。任何本发明所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施方式的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附权利要求书所界定的范围为准。说明书CN104373077A1/4页9图1图21说明书附图CN104373077A2/4页10图22图3说明书附图CN104373077A103/4页11图4图5图61说明书附图CN104373077A114/4页12图62图63图7说明书附图CN104373077A12。