一种双模式井下蒸汽取样开关控制器及控制方法与流程

1.本发明涉及稠油热采测试技术领域，具体地说是一种双模式井下蒸汽取样开关控制器及控制方法。


背景技术：

2.注蒸汽井评价注汽质量和管柱热损失好坏主要以蒸汽干度取样为主，取出样品直接化验(或电导率测量)，简单直观，数据可靠。现有的蒸汽取样器开关多采用时钟控制模式，受高温影响成功率比较低；部分采用锤击控制模式，开关部位设计缺陷和密封结构不合理，耐高温高压性能差，易出现刺漏造成烫伤事故，且一次下井只能取出一个样品，要获取不同深度的样品需要反复起下作业来完成，效率低。
3.公开(公告)号：cn2403894y，公开(公告)日：2000-11-01一种用于油田的井下蒸汽干度,温度取样测试仪,是由阀杆锁定释放总成,蒸汽样品置换储存筒和测温仪组成,其特征在于撞击滑套下面有弹簧钢丝堵头和锁球套,上面有限位顶丝密封杆中间有储能弹簧进汽井口管,下部的密封杆锁紧帽与中心拉杆配合,中心管与夹壁管焊接在一齐,在取样外管内,出汽口管与测温仪相接,测试时通过锤击可在井下任意深度取样点测温,样品通过分析获得蒸汽干度值,从而为稠油热采井提供了蒸汽参数。由于该仪器将蒸汽干度和温度测试有机地结合,因此可以用于油田注蒸汽稠油热采测试中。该仪器采用钢丝下井,结构简单,操作方便,成本低。
4.公开(公告)号：cn202720144u，公开(公告)日：2013-02-06公开了一种蒸汽取样器，其包括一体成型的柱状部和锥形部，以及设于其中轴线上的通孔，柱状部与对外接管连接，锥形部伸入蒸汽管道中，锥形部上开设有与通孔相连通的取样孔。与现有技术相比，本实用新型蒸汽取样器为柱状与锥形的结合体，其锥形部置于主蒸汽管道内，最大程度地减少了探头对主蒸汽管道内的蒸汽流动的扰动，减少了蒸汽对取样头的冲击和磨损，而且保证了蒸汽能够以较好的流态进入锥形部的取样孔中，有利于完成等速取样，使所取样品具有代表性。
5.公开(公告)号：cn101545834b，公开(公告)日：2011-12-14为一种改进型过热蒸汽取样器。其安全性高、稳定性高。其包括取样头、管接头、封板、集箱或管道，接头座套装于所述取样头根部，所述接头座与所述取样头根部螺纹配合连接，所述接头座与所述集箱或管道焊接紧固连接，所述接头座的材质与所述集箱或管道的材质相同。
6.公开(公告)号：cn205117338u，公开(公告)日：2016-03-30涉及可调式井下蒸汽干度取样器控制锁紧机构。该可调式井下蒸汽干度取样器控制锁紧机构包括：控制套、绳帽头、限位螺丝、锁紧钢珠、锁紧套、导杆，所述控制套左端中部带有限位槽，右端内部结构带有锁紧钢珠复位槽，所述绳帽头、限位螺丝在控制套的限位槽内移动，起到限位调节的作用，所述锁紧套左端带有定位凹槽，所述导杆带有锁紧凹槽，所述锁紧钢珠在控制套的限位槽、锁紧套的定位凹槽、导杆上的锁紧凹槽作用下，使控制套、锁紧套、导杆锁紧。本实用新型提供的可调式井下蒸汽干度取样器控制锁紧机构，可随时达到控制锁紧机构的开启和关
闭状态的一种可调式井下蒸汽干度取样器控制锁紧机构。
7.总之，以上公开技术的技术方案以及所要解决的技术问题和产生的有益效果均与本发明不相同，或者技术领域或者应用场合不同，针对本发明更多的技术特征和所要解决的技术问题以及有益效果，以上公开技术文件均不存在技术启示。


技术实现要素：

8.本发明的目的在于针对现有技术存在的上述缺陷而提供一种双模式井下蒸汽取样开关控制器及控制方法，重锤和挂壁双模式开关控制，功能性强，安全可靠；一次下井可取不同深度点的两个样品，成功率高、效率高。
9.为了达成上述目的，本发明采用了如下技术方案：
10.一种双模式井下蒸汽取样开关控制器，包括上取样重锤控制器，所述上取样重锤控制器位于锤击控制装置的上方，上取样重锤控制器能通过下落对锤击控制装置产生锤击力，所述锤击控制装置下端连接上取样筒，锤击控制装置能关闭上取样筒的进样口，还包括下取样挂壁控制器；
11.所述下取样挂壁控制器上端与上取样筒下端连接固定，下取样挂壁控制器下端连接下取样筒，下取样挂壁控制器能关闭下取样筒的进样口。
12.进一步地，所述上取样重锤控制器包括堵头主体、重锤、重锤释放机构；
13.所述重锤滑行于堵头主体的轴向内腔中，重锤中心开设有用于穿过入井钢丝的重锤中心孔，入井钢丝下端与锤击控制装置连接；
14.所述重锤释放机构径向安装在堵头主体开设的偏心径向孔中，偏心径向孔与堵头主体的轴向内腔连通，重锤释放机构的内端能对重锤作锁紧和释放的动作。
15.进一步地，所述重锤释放装置包括控制半轴、压盖、密封填料；
16.所述控制半轴的内半段开设轴向平面构成半轴面段，即半轴面段的横截面呈d形，控制半轴的内半段与重锤的圆周外壁相对应设置，所述控制半轴的外半段为圆柱形，且外半段外壁与堵头主体的偏心径向孔内壁之间装有密封填料；
17.所述压盖安装在偏心径向孔中，压盖内端压住密封填料。
18.进一步地，所述下取样挂壁控制器包括挂壁控制上主体、挂壁控制下主体、中间控制杆、中间控制杆回位弹簧、上行受阻释放装置；
19.所述挂壁控制上主体上端与上取样筒下端连接，挂壁控制上主体下端与挂壁控制下主体上端连接，所述挂壁控制下主体下端与下取样筒上端连接；
20.所述中间控制杆安装在挂壁控制下主体内部，所述中间控制杆回位弹簧套装在中间控制杆上，即中间控制杆回位弹簧上端顶住中间控制杆外壁的卡台，中间控制杆回位弹簧下端顶住挂壁控制下主体内部的卡台，所述中间控制杆的底端顶住下取样筒的取样筒关闭控制杆；
21.所述上行受阻释放装置具有控制端和受阻端，其中控制端与中间控制杆上端相对应设置，其中受阻端伸出挂壁控制上主体开设的径向窗口外，受阻端的阻力来自于受阻端与外部油管内壁的摩擦力或者受阻端与油管两两之间接箍环台的阻挡力。
22.进一步地，所述上行受阻释放装置包括受阻杆压紧螺栓、挂壁受阻杆、挂壁控制上卡块、挂壁控制下卡块；
23.所述挂壁控制上卡块内端与挂壁控制下卡块上端通过销轴铰接在一起，同时销轴还与挂壁控制上主体连接固定，所述挂壁控制下卡块下端开设直角台阶作为控制端顶住中间控制杆上端；
24.所述挂壁控制上卡块外端通过受阻杆压紧螺栓与挂壁受阻杆连接固定，挂壁受阻杆的外端作为受阻端。
25.进一步地，所述挂壁控制下卡块上设置有旋转限位台，该旋转限位台能让受阻端受阻时挂壁控制上卡块带动挂壁控制下卡块同时联动旋转，使控制端离开中间控制杆上端，释放对中间控制杆的控制。
26.为了达成上述目的，本发明采用了如下技术方案：
27.一种双模式井下蒸汽取样开关控制器的控制方法，包括以下步骤：
28.第一步骤：井下蒸汽干度取样先深后浅，待上取样筒和下取样筒在井下装满蒸汽后，先通过下取样挂壁控制器控制下取样筒关闭；
29.第二步骤：再通过上取样重锤控制器释放重锤，下落对锤击控制装置产生锤击力，锤击控制装置实现关闭上取样筒；
30.第三步骤：取出上取样筒与下取样筒，然后取出样品。
31.进一步地，所述第一步骤的具体操作方法为：下井时，取样筒关闭控制杆被下压的中间控制杆顶住，使下取样筒处于打开状态，下压的中间控制杆被挂壁控制下卡块顶住后不能上移；到位取样时，通过上提入井钢丝，挂壁受阻杆就会碰到油管内壁产生阻力，使挂壁受阻杆下移，挂壁受阻杆带动挂壁控制上卡块旋转，挂壁控制上卡块碰到挂壁控制下卡块上的旋转限位台，挂壁控制上卡块再带动挂壁控制下卡块旋转摆动，使中间控制杆脱离挂壁控制下卡块的控制而上移，并连带关闭控制杆上移而达到关闭下取样筒的目的。
32.进一步地，所述第二步骤的具体操作方法为：上取样重锤控制器位于井口外，用手或者工具去旋转控制半轴，当逆时针旋转控制半轴于45
°
时，控制半轴的半轴面与控制重锤的圆柱表面形成相切状态，重锤失去控制半轴的径向挤压控制而沿钢丝做重力自由落体运动，重锤敲击锤击控制装置，锤击控制装置关闭上取样筒，实现样品取出的目的。
33.本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
34.由新式上取样筒和下取样筒巧妙连接组合，采用新式的重锤和挂壁双模式开关控制：上取样筒由偏心控制半轴释放重锤，实现开启关闭上取样筒；下取样筒采用挂壁开关控制，实现开启关闭下取样器。井下蒸汽干度取样先深后浅，先挂壁控制下取样器工作后重锤控制上取样筒工作，依次控制完成取样器取出样品。本发明具有设计新颖，集成度高，开关简单，安全可靠、效率高等特点，实现了一次下井两个不同深度点井下蒸汽干度样品的取出，为评价注汽质量和管柱热损失提供了高效的技术支撑。
附图说明
35.图1为本发明一种双模式井下蒸汽取样开关控制器的结构示意图；
36.图2为上取样重锤控制器的打开时的结构示意图；
37.图3为图2的横截面图；
38.图4为上取样重锤控制器的关闭时的结构示意图；
39.图5为图4的横截面图；
40.图6为下取样挂壁控制器的结构示意图；
41.图7为下取样挂壁控制器的关闭时的结构示意图；
42.图8为下取样挂壁控制器的打开时的结构示意图。
43.图中：1、堵头主体，2、重锤，3、控制半轴，4压盖，5、密封填料，6、入井钢丝，7、锤击控制装置，8、上取样筒，9、挂壁控制上主体，10、受阻杆压紧螺栓，11、挂壁受阻杆，12、挂壁控制上卡快，13、挂壁控制下卡快，14、中间控制杆，15、中间控制杆回位弹簧，16、挂壁控制下主体，17、取样筒关闭控制杆，18、下取样筒。
具体实施方式
44.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
45.实施例1：
46.请参阅图1至图8，本发明提供一种技术方案：
47.一种双模式井下蒸汽取样开关控制器，包括上取样重锤控制器，所述上取样重锤控制器位于锤击控制装置的上方，上取样重锤控制器7能通过下落对锤击控制装置产生锤击力，所述锤击控制装置下端连接上取样筒8，锤击控制装置能关闭上取样筒的进样口，还包括下取样挂壁控制器；
48.由于锤击控制装置7、上取样筒、下取样筒均为井中现有技术，不再赘述，本领域技术人员都是清楚的，本发明只是对上取样重锤控制器做了部分改进，然后全新研发了下取样挂壁控制器。
49.所述下取样挂壁控制器上端与上取样筒下端连接固定，下取样挂壁控制器下端连接下取样筒18，下取样挂壁控制器能关闭下取样筒的进样口。
50.进一步地，所述上取样重锤控制器包括堵头主体1、重锤2、重锤释放机构；
51.所述重锤滑行于堵头主体的轴向内腔中，重锤中心开设有用于穿过入井钢丝的重锤中心孔，入井钢丝下端与锤击控制装置连接；
52.所述重锤释放机构径向安装在堵头主体开设的偏心径向孔中，偏心径向孔与堵头主体的轴向内腔连通，重锤释放机构的内端能对重锤作锁紧和释放的动作。
53.进一步地，所述重锤释放装置包括控制半轴3、压盖4、密封填料5；
54.所述控制半轴的内半段开设轴向平面构成半轴面段，即半轴面段的横截面呈d形，控制半轴的内半段与重锤的圆周外壁相对应设置，所述控制半轴的外半段为圆柱形，且外半段外壁与堵头主体的偏心径向孔内壁之间装有密封填料；
55.所述压盖安装在偏心径向孔中，压盖内端压住密封填料。
56.进一步地，所述下取样挂壁控制器包括挂壁控制上主体9、挂壁控制下主体16、中间控制杆14、中间控制杆回位弹簧15、上行受阻释放装置；
57.所述挂壁控制上主体上端与上取样筒下端连接，挂壁控制上主体下端与挂壁控制下主体上端连接，所述挂壁控制下主体下端与下取样筒上端连接；
58.所述中间控制杆安装在挂壁控制下主体内部，所述中间控制杆回位弹簧套装在中
间控制杆上，即中间控制杆回位弹簧上端顶住中间控制杆外壁的卡台，中间控制杆回位弹簧下端顶住挂壁控制下主体内部的卡台，所述中间控制杆的底端顶住下取样筒18的取样筒关闭控制杆17；
59.所述上行受阻释放装置具有控制端和受阻端，其中控制端与中间控制杆上端相对应设置，其中受阻端伸出挂壁控制上主体开设的径向窗口外，受阻端的阻力来自于受阻端与外部油管内壁的摩擦力或者受阻端与油管两两之间接箍环台的阻挡力。
60.进一步地，所述上行受阻释放装置包括受阻杆压紧螺栓10、挂壁受阻杆11、挂壁控制上卡块12、挂壁控制下卡块13；
61.所述挂壁控制上卡块内端与挂壁控制下卡块上端通过销轴铰接在一起，同时销轴还与挂壁控制上主体连接固定，所述挂壁控制下卡块下端开设直角台阶作为控制端顶住中间控制杆上端；
62.所述挂壁控制上卡块外端通过受阻杆压紧螺栓与挂壁受阻杆连接固定，挂壁受阻杆的外端作为受阻端。挂壁受阻杆11采用具有弹性的钢丝，不会因为戳在油管内壁或接箍内壁环台等位置造成戳断，而且会因为弹性，可以上下自由弯曲着上下运行，同时不会影响作为径向传动杆进行传动径向力的作用。
63.进一步地，所述挂壁控制下卡块上设置有旋转限位台，该旋转限位台能让受阻端受阻时挂壁控制上卡块带动挂壁控制下卡块同时联动旋转，使控制端离开中间控制杆上端，释放对中间控制杆的控制。
64.上取样重锤控制器部分主要包括：1、堵头主体，2、重锤，3、控制半轴，4压盖，5、密封填料，6、入井钢丝，7、锤击控制装置，8、上取样筒。
65.所述堵头主体1是偏心控制半轴3锁紧释放重锤2的载体，保障测试过程中钢丝密封；所述重锤2是关闭上取样筒8的控制主体；所述控制半轴3是用于锁住或释放重锤2，通过旋转判断重锤2是否释放；所述压盖4是固定控制半轴3只能做旋转运动，不做轴向运动；所述密封填料5是确保控制半轴3高温高压密封，实现密闭测试。
66.控制半轴3能够以45
°
的倾斜角度锁住重锤2，当逆时针旋转控制半轴3于45
°
时，控制半轴3的半轴面与控制重锤2的圆柱表面形成相切状态，重锤2的卡槽失去控制半轴3的控制而沿钢丝做重力自由落体运动，重锤2敲击锤击控制装置7，关闭上取样筒8，这样就能够取出封闭后的装有样品的上取样筒8，就可以实现样品取出的目的。而且可以通过控制半轴3旋转360
°
来判断重锤2是否释放。控制半轴3旋转运动相对轴向运动结构更简单和便于密封。
67.下取样挂壁控制器部分主要包括：9、挂壁控制上主体，10、受阻杆压紧螺栓，11、挂壁受阻杆，12、挂壁控制上卡块，13、挂壁控制下卡块，14、中间控制杆，15、中间控制杆回位弹簧，16、挂壁控制下主体，17、取样筒关闭控制杆，18、下取样筒。所述挂壁控制上、下主体是挂壁控制上、下卡块的载体，保障挂壁控制卡块的准确控制；所述挂壁控制上、下卡块主要作用是控制取样筒关闭的关键部分；所述中间控制杆是确保取样筒能够完全关闭。
68.下井时，关闭控制杆17被下压的中间控制杆14顶住，使下取样筒18处于打开状态，下压的中间控制杆14被挂壁控制下卡块13顶住后不能上移。到位取样时，通过上提入井钢丝6，使挂壁受阻杆11下移，挂壁受阻杆11带动挂壁控制上卡块12旋转，挂壁控制上卡块12再带动挂壁控制下卡块13移动，使中间控制杆14脱离挂壁控制下卡块13的控制而上移，并
连带关闭控制杆17上移而达到关闭下取样筒18的目的。
69.本发明是一种新式的双模式井下蒸汽取样开关控制器，重锤和挂壁双模式开关控制，功能性强，安全可靠；一次下井可取不同深度点的两个样品，成功率高、效率高。开发重锤和挂壁双模式开关控制上下蒸汽取样器，实现其正常开启关闭是技术的核心关键。
70.实施例2：
71.请参阅图1至图8，本发明提供一种技术方案：
72.一种双模式井下蒸汽取样开关控制器，包括上取样重锤控制器，所述上取样重锤控制器位于锤击控制装置的上方，上取样重锤控制器7能通过下落对锤击控制装置产生锤击力，所述锤击控制装置下端连接上取样筒8，锤击控制装置能关闭上取样筒的进样口，还包括下取样挂壁控制器；
73.由于锤击控制装置7、上取样筒、下取样筒均为井中现有技术，不再赘述，本领域技术人员都是清楚的，本发明只是对上取样重锤控制器做了部分改进，然后全新研发了下取样挂壁控制器。
74.所述下取样挂壁控制器上端与上取样筒下端连接固定，下取样挂壁控制器下端连接下取样筒18，下取样挂壁控制器能关闭下取样筒的进样口。
75.进一步地，所述上取样重锤控制器包括堵头主体1、重锤2、重锤释放机构；
76.所述重锤滑行于堵头主体的轴向内腔中，重锤中心开设有用于穿过入井钢丝的重锤中心孔，入井钢丝下端与锤击控制装置连接；
77.所述重锤释放机构径向安装在堵头主体开设的偏心径向孔中，偏心径向孔与堵头主体的轴向内腔连通，重锤释放机构的内端能对重锤作锁紧和释放的动作。
78.进一步地，所述重锤释放装置包括控制半轴3、压盖4、密封填料5；
79.所述控制半轴的内半段开设轴向平面构成半轴面段，即半轴面段的横截面呈d形，控制半轴的内半段与重锤的圆周外壁相对应设置，所述控制半轴的外半段为圆柱形，且外半段外壁与堵头主体的偏心径向孔内壁之间装有密封填料；
80.所述压盖安装在偏心径向孔中，压盖内端压住密封填料。
81.进一步地，所述下取样挂壁控制器包括挂壁控制上主体9、挂壁控制下主体16、中间控制杆14、中间控制杆回位弹簧15、上行受阻释放装置；
82.所述挂壁控制上主体上端与上取样筒下端连接，挂壁控制上主体下端与挂壁控制下主体上端连接，所述挂壁控制下主体下端与下取样筒上端连接；
83.所述中间控制杆安装在挂壁控制下主体内部，所述中间控制杆回位弹簧套装在中间控制杆上，即中间控制杆回位弹簧上端顶住中间控制杆外壁的卡台，中间控制杆回位弹簧下端顶住挂壁控制下主体内部的卡台，所述中间控制杆的底端顶住下取样筒18的取样筒关闭控制杆17；
84.所述上行受阻释放装置具有控制端和受阻端，其中控制端与中间控制杆上端相对应设置，其中受阻端伸出挂壁控制上主体开设的径向窗口外，受阻端的阻力来自于受阻端与外部油管内壁的摩擦力或者受阻端与油管两两之间接箍环台的阻挡力。
85.实施例3：
86.一种双模式井下蒸汽取样开关控制器，包括上取样重锤控制器，所述上取样重锤控制器位于锤击控制装置的上方，上取样重锤控制器7能通过下落对锤击控制装置产生锤
击力，所述锤击控制装置下端连接上取样筒8，锤击控制装置能关闭上取样筒的进样口，还包括下取样挂壁控制器；
87.由于锤击控制装置7、上取样筒、下取样筒均为井中现有技术，不再赘述，本领域技术人员都是清楚的，本发明只是对上取样重锤控制器做了部分改进，然后全新研发了下取样挂壁控制器。
88.所述下取样挂壁控制器上端与上取样筒下端连接固定，下取样挂壁控制器下端连接下取样筒18，下取样挂壁控制器能关闭下取样筒的进样口。
89.进一步地，所述上取样重锤控制器包括堵头主体1、重锤2、重锤释放机构；
90.所述重锤滑行于堵头主体的轴向内腔中，重锤中心开设有用于穿过入井钢丝的重锤中心孔，入井钢丝下端与锤击控制装置连接；
91.所述重锤释放机构径向安装在堵头主体开设的偏心径向孔中，偏心径向孔与堵头主体的轴向内腔连通，重锤释放机构的内端能对重锤作锁紧和释放的动作。
92.进一步地，所述重锤释放装置包括控制半轴3、压盖4、密封填料5；
93.所述控制半轴的内半段开设轴向平面构成半轴面段，即半轴面段的横截面呈d形，控制半轴的内半段与重锤的圆周外壁相对应设置，所述控制半轴的外半段为圆柱形，且外半段外壁与堵头主体的偏心径向孔内壁之间装有密封填料；
94.所述压盖安装在偏心径向孔中，压盖内端压住密封填料。
95.虽然以上所有的实施例均使用图1至图8，但作为本领域的技术人员可以很清楚的知道，不用给出单独的图纸来表示，只要实施例中缺少的零部件或者结构特征在图纸中拿掉即可。这对于本领域技术人员来说是清楚的。当然部件越多的实施例，只是最优实施例，部件越少的实施例为基本实施例，但是也能实现基本的发明目的，所以所有这些变形实施例都在本发明的保护范围内。
96.本技术中凡是没有展开论述的零部件本身、本技术中的各零部件连接方式均属于本技术领域的公知技术，不再赘述。比如焊接、丝扣式连接等。
97.在本发明中，术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
98.本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。
99.在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
100.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修
改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。