阅读说明：本技术 一种移动式井口的取样装置及方法 (Sampling device and method for movable wellhead ) 是由 柯玉彪 李华昌 陈曦 陈彦梅 骆仕洪 易枫 何静意 徐彬 庄园 徐硕 曾建军 于 2018-09-07 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种移动式井口的取样装置及方法,包括框体,所述框体内安装有第一上游控制球阀,所述转换接头上安装有就地压力表考克,所述上游控制球阀另一端通过三通管件连通有净化干燥管的一端,所述净化干燥管的另一端连接有一级调压阀,所述一级调压阀通过三通管件连通有二级调压阀,所述二级调压阀连接有三通管体,所述三通管体的上端连接第二上游控制球阀,下端连接溢流阀,所述第二上游控制球阀通过三通管件连接有第二上游截断阀,所述第二上游截断阀连接有取样瓶,所述取样瓶连接有下游截断阀,所述三通球阀、溢流阀和下游截断阀均通过软体管连接有碱液桶。通过两次降压使用气体压强达到所需值,达到泄压的目的,安全性高。(The invention relates to a sampling device and a method of a movable wellhead, which comprises a frame body, wherein a first upstream control ball valve is arranged in the frame body, the conversion joint is provided with a local pressure gauge cock, the other end of the upstream control ball valve is communicated with one end of a purifying and drying pipe through a three-way pipe, the other end of the purifying and drying pipe is connected with a primary pressure regulating valve which is communicated with a secondary pressure regulating valve through a three-way pipe fitting, the second-stage pressure regulating valve is connected with a three-way pipe body, the upper end of the three-way pipe body is connected with a second upstream control ball valve, the lower end of the three-way pipe body is connected with an overflow valve, the second upstream control ball valve is connected with a second upstream block valve through a three-way pipe fitting, the second upstream block valve is connected with a sampling bottle, the sampling bottle is connected with a downstream cut-off valve, and the three-way ball valve, the overflow valve and the downstream cut-off valve are all connected with an alkaline liquid barrel through soft pipes. The pressure of the gas is used to reach the required value through two times of depressurization, so that the purpose of pressure relief is achieved, and the safety is high.)

一种移动式井口的取样装置及方法

技术领域

本发明属于油气开发技术领域，尤其涉及一种移动式井口的取样装置及方法。

背景技术

油气田气井井口采气树从底部至顶部通常含有表层套管、技术套管一、技术套管二、油层套管共四层套管，且均处于方井池内部，各级套管均出现不同程度的异常起压现象，需及时有效监测压力变化情况，元坝海相酸性气田开发初期，井口压力高达30-40Mpa，硫化氢含量平均达到5-8mol%，具有高压、高含硫特征，为分析气田产出流体性质，监测气井开采异常情况，跟踪气田开发动态，需定期对气田产出流体进行取样分析，高压、高含硫环境对气田取样准确性和安全性提出很大挑战。

目前高压、高含硫气田取样装置及方法主要有2种：

（1）通过地面集输流程二级节流，将井口压力降低至10-13Mpa，然后经过取样箱减压阀，将压力降低至1.5Mpa，利用固定式气体取样装置，完成取样。

（2）通过地面集输流程二级节流后，经过气液分离装置，分离出气体中的水蒸气，再经过第三级节流，将压力降低至5-7Mpa以下，然后经过取样箱减压阀，将压力降低至1.5Mpa以下，利用固定式气体取样装置，完成取样。

以上取样装置和方法是基于地面节流，安装有固定式取样装置，其主要存在以下问题：

（1）高压、高含硫生产井建有地面集输流程，能进行节流降压，但长停废弃井无地面集输流程，无固定式取样装置，井口关井油压高达40-50Mpa，目前无法对高压井口取样，且10Mpa以下气体取样瓶不能满足高压条件下的安全要求。

（2）部分井套管环空发生酸气窜漏现象，井口套管表现出异常高压、高含硫特征，取样过程中，需提前对套管环空进行泄压至10Mpa以下。由于密度差异，套管中气体主要分布在上部，液体主要分布在下部，此外由于气体和液体间化学反应，在短时间内不同部位气相或液相组分存在差异，泄压时往往先泄掉上部气体，从而无法及时获取顶部准确气样或液样。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述问题，提供一种移动式井口的取样装置及方法，能够针对无地面集输流程和固定式取样装置的长停废弃井及异常环空起压井，适用于高压、高含硫的井口。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下。

一种移动式井口的取样装置，包括框体，其特征在于：所述框体内安装有第一上游控制球阀，所述第一上游控制球阀的一端通过取样软管连接有转换接头，所述转换接头设置在框体外，所述转换接头上安装有就地压力表考克，所述上游控制球阀另一端通过三通管件连通有净化干燥管的一端，所述净化干燥管的另一端连接有一级调压阀，所述一级调压阀通过三通管件连通有二级调压阀，所述二级调压阀连接有三通管体，所述三通管体的上端连接第二上游控制球阀，下端连接溢流阀，所述第二上游控制球阀通过三通管件连接有第二上游截断阀，所述第二上游截断阀连接有取样瓶的一端，所述取样瓶的另一端连接有下游截断阀，所述三通球阀、溢流阀和下游截断阀均通过软体管连接有碱液桶。

所述就地压力表考克的型号为9/16〞auclave（F）。

所述转换接头的型号为9/16auclave(M)－1/4〞NPT(M）。

所述取样软管为伸缩软管。

所述三通管件上安装有压力表。

一种移动式井口的取样方法，其特征在于：包括以下步骤：

a,安装：将转换接头与井口的取样口连接，开启第一上游控制球阀，井内的气体在井内的压力作用下会流入净化干燥管；

b,净化过滤：调节净化干燥管，观察压力表的数字，使其内部压力保持在55-65Mpa，干燥精度要求40um，将气体内的杂质和水蒸气除去。

c,减压：调节一级调压阀，使其输入端压力为0-60Mpa，输出端压力为0-15Mpa，压力表量程要求为25Mpa，精度为1.6，使压力降到15Mpa，再调节二级调压阀，精度为1.6，使其输入端压力为0-25Mpa，输出端压力为0-1Mpa，力表量程要求为3Mpa，精度为1.0，使压力降到1.5Mpa，完成降压；

d，溢流：经过二级调压阀降压后，压力值还是高于1.5Mpa，溢流阀起跳，气体通过溢流阀泄压，经过软体管至碱液桶中和酸性气体，泄压至1.5Mpa后，溢流阀关闭，停止泄压；

e，取样：减压达到取样瓶的压力值1.5Mpa后，开启第二上游截断阀，经过减压后的气体流入取样瓶内；

f，气体置换:气体设计有两条线路，一条为：取样口至减压后三通球阀间装置气体置换，主要置换净化干燥管，在经过三通球阀进入碱液桶；另一条进入取样瓶内的气体，取样瓶内的气体为取样气体，

g，取样完后，反复调节三通球阀，对装置中残余压力进行泄压，至压力表读数为零，拆卸井口转换接头，井口上安装就地压力表，取样结束，移动该装置，进行下一个井口取样。

采用本发明的优点在于。

1、通过一级调压阀将压力降到15Mpa，然后在使用二级调压阀将压力降到1.5Mpa,并保持1.5Mpa的压强，满足气体在1.5Mpa的压强下进入取样瓶，既保证压强不高，也保证压强不低，满足气体进入取样瓶的压强要求，保证取样的精度，针对无地面集输流程和固定式取样装置的长停废弃井及异常环空起压井，其井口高压、高含硫，通过本发明，降低取样压力、增加溢流功能，解决取样安全风险高问题；无需泄压方式降低压力，及时取得顶部气样，解决取样准确性查问题，且无需额外进行流程及取样装置安装，节省固定成本，两人同时配合操作，降低作业强度，提高工作效率；在应用领域：样品方面，该装置主要用于取气样，但不局限于气样，将气样瓶更换为液样瓶，通过调节压力，可用于取气田水样。在领域方面，不仅可应用于油气田开采取样过程，也可应用于石油化工高压、有毒气体取样，更可拓宽至医学制药高压、有毒气体取样；应用前景：本发明专利解决了井口异常高压、高含硫取样困难的技术难题，且采用移动式，携带简便，操作便捷，安全风险低、样品准确性高，无需占用太大的人力、物力和时间。有集输流程的生产井采气井场安装固定式取样装置固定成本为70000元，每年更换零配件及维护保养费用10000，若采用本装置，每口长停废弃井及环空异常起压井可节约成本80000元，只针对元坝异常高压、高含硫气田，存在20口异常起压长停废弃井、环空异常起压井，可节约成本160万元，并应用于其他异常起压、高含硫气田，甚至石油化工和医学制药中高压、有毒气体取样，节约成本将以亿记。

2、通过就地压力表考克的型号为9/16〞auclave（F），精度更高。

3、通过转换接头的型号为9/16auclave(M)－1/4〞NPT(M），密封性好，稳固性高。

4、通过伸缩软管提高软管的伸缩范围。

5、通过压力表便于观察压力数据。

6、通过两次降压使用气体压强达到所需值，且通过溢流阀将没降下的压力泄漏，由于存在人为操作失误等因素的可能性，导致调压阀减压失效，或减压未到位，二级减压过后压力仍然高于取样管要求的1.5Mpa，为保障取样操作过程安全性，达到泄压的目的，安全性高。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图中标记：1、就地压力表考克，2、转换接头，3、取样软管，4、第一上游控制球阀，5、压力表，6、净化干燥管，7、一级调压阀，8、二级调压阀，9、三通球阀，10、三通管体，11、溢流阀，12、第二上游截断阀，13、取样瓶，14、下游截断阀，15、碱液桶，16、框体，17、第二上游控制球阀，18、三通管件。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明。

实施例1

如图1所示，一种移动式井口的取样装置，包括框体16，所述框体16内安装有第一上游控制球阀4，所述第一上游控制球阀4的一端通过取样软管3连接有转换接头2，所述转换接头2设置在框体16外，所述转换接头2上安装有就地压力表考克1，所述上游控制球阀4另一端通过三通管件18连通有净化干燥管6的一端，所述净化干燥管6的另一端连接有一级调压阀7，所述一级调压阀7通过三通管件18连通有二级调压阀8，所述二级调压阀8连接有三通管体10，所述三通管体10的上端连接第二上游控制球阀17，下端连接溢流阀11，所述第二上游控制球阀17通过三通管件18连接有第二上游截断阀12，所述第二上游截断阀12连接有取样瓶13的一端，所述取样瓶13的另一端连接有下游截断阀14，所述三通球阀9、溢流阀11和下游截断阀14均通过软体管连接有碱液桶15。

通过一级调压阀7将压力降到15Mpa，然后在使用二级调压阀8将压力降到1.5Mpa,并保持1.5Mpa的压强，满足气体在1.5Mpa的压强下进入取样瓶，既保证压强不高，也保证压强不低，满足气体进入取样瓶的压强要求，保证取样的精度，针对无地面集输流程和固定式取样装置的长停废弃井及异常环空起压井，其井口高压、高含硫，通过本发明，降低取样压力、增加溢流功能，解决取样安全风险高问题；无需泄压方式降低压力，及时取得顶部气样，解决取样准确性查问题，且无需额外进行流程及取样装置安装，节省固定成本，两人同时配合操作，降低作业强度，提高工作效率；在应用领域：样品方面，该装置主要用于取气样，但不局限于气样，将气样瓶13更换为液样瓶，通过调节压力，可用于取气田水样。在领域方面，不仅可应用于油气田开采取样过程，也可应用于石油化工高压、有毒气体取样，更可拓宽至医学制药高压、有毒气体取样；应用前景：本发明专利解决了井口异常高压、高含硫取样困难的技术难题，且采用移动式，携带简便，操作便捷，安全风险低、样品准确性高，无需占用太大的人力、物力和时间。有集输流程的生产井采气井场安装固定式取样装置固定成本为70000元，每年更换零配件及维护保养费用10000，若采用本装置，每口长停废弃井及环空异常起压井可节约成本80000元，只针对元坝异常高压、高含硫气田，存在20口异常起压长停废弃井、环空异常起压井，可节约成本160万元，并应用于其他异常起压、高含硫气田，甚至石油化工和医学制药中高压、有毒气体取样，节约成本将以亿记。

实施例2

如图1所示，一种移动式井口的取样装置，包括框体16，所述框体16内安装有第一上游控制球阀4，所述第一上游控制球阀4的一端通过取样软管3连接有转换接头2，所述转换接头2设置在框体16外，所述转换接头2上安装有就地压力表考克1，所述上游控制球阀4另一端通过三通管件18连通有净化干燥管6的一端，所述净化干燥管6的另一端连接有一级调压阀7，所述一级调压阀7通过三通管件18连通有二级调压阀8，所述二级调压阀8连接有三通管体10，所述三通管体10的上端连接第二上游控制球阀17，下端连接溢流阀11，所述第二上游控制球阀17通过三通管件18连接有第二上游截断阀12，所述第二上游截断阀12连接有取样瓶13的一端，所述取样瓶13的另一端连接有下游截断阀14，所述三通球阀9、溢流阀11和下游截断阀14均通过软体管连接有碱液桶15。

所述就地压力表考克1的型号为9/16〞auclaveF。

所述所述转换接头2的型号为9/16auclave(M)－1/4〞NPT(M）。

通过一级调压阀7将压力降到15Mpa，然后在使用二级调压阀8将压力降到1.5Mpa,并保持1.5Mpa的压强，满足气体在1.5Mpa的压强下进入取样瓶，既保证压强不高，也保证压强不低，满足气体进入取样瓶的压强要求，保证取样的精度，针对无地面集输流程和固定式取样装置的长停废弃井及异常环空起压井，其井口高压、高含硫，通过本发明，降低取样压力、增加溢流功能，解决取样安全风险高问题；无需泄压方式降低压力，及时取得顶部气样，解决取样准确性查问题，且无需额外进行流程及取样装置安装，节省固定成本，两人同时配合操作，降低作业强度，提高工作效率；在应用领域：样品方面，该装置主要用于取气样，但不局限于气样，将气样瓶13更换为液样瓶，通过调节压力，可用于取气田水样。在领域方面，不仅可应用于油气田开采取样过程，也可应用于石油化工高压、有毒气体取样，更可拓宽至医学制药高压、有毒气体取样；应用前景：本发明专利解决了井口异常高压、高含硫取样困难的技术难题，且采用移动式，携带简便，操作便捷，安全风险低、样品准确性高，无需占用太大的人力、物力和时间。有集输流程的生产井采气井场安装固定式取样装置固定成本为70000元，每年更换零配件及维护保养费用10000，若采用本装置，每口长停废弃井及环空异常起压井可节约成本80000元，只针对元坝异常高压、高含硫气田，存在20口异常起压长停废弃井、环空异常起压井，可节约成本160万元，并应用于其他异常起压、高含硫气田，甚至石油化工和医学制药中高压、有毒气体取样，节约成本将以亿记。

通过就地压力表考克的型号为9/16〞auclave（F），精度更高。

通过转换接头2的型号为9/16auclave(M)－1/4〞NPT(M），密封性好，稳固性高。

实施例3

如图1所示，一种移动式井口的取样装置，包括框体16，所述框体16内安装有第一上游控制球阀4，所述第一上游控制球阀4的一端通过取样软管3连接有转换接头2，所述转换接头2设置在框体16外，所述转换接头2上安装有就地压力表考克1，所述上游控制球阀4另一端通过三通管件18连通有净化干燥管6的一端，所述净化干燥管6的另一端连接有一级调压阀7，所述一级调压阀7通过三通管件18连通有二级调压阀8，所述二级调压阀8连接有三通管体10，所述三通管体10的上端连接第二上游控制球阀17，下端连接溢流阀11，所述第二上游控制球阀17通过三通管件18连接有第二上游截断阀12，所述第二上游截断阀12连接有取样瓶13的一端，所述取样瓶13的另一端连接有下游截断阀14，所述三通球阀9、溢流阀11和下游截断阀14均通过软体管连接有碱液桶15。

所述就地压力表考克1的型号为9/16〞auclaveF。

所述所述转换接头2的型号为9/16auclave(M)－1/4〞NPT(M）。

所述取样软管3为伸缩软管。

所述三通管件18上安装有压力表5。

通过一级调压阀7将压力降到15Mpa，然后在使用二级调压阀8将压力降到1.5Mpa,并保持1.5Mpa的压强，满足气体在1.5Mpa的压强下进入取样瓶，既保证压强不高，也保证压强不低，满足气体进入取样瓶的压强要求，保证取样的精度，针对无地面集输流程和固定式取样装置的长停废弃井及异常环空起压井，其井口高压、高含硫，通过本发明，降低取样压力、增加溢流功能，解决取样安全风险高问题；无需泄压方式降低压力，及时取得顶部气样，解决取样准确性查问题，且无需额外进行流程及取样装置安装，节省固定成本，两人同时配合操作，降低作业强度，提高工作效率；在应用领域：样品方面，该装置主要用于取气样，但不局限于气样，将气样瓶13更换为液样瓶，通过调节压力，可用于取气田水样。在领域方面，不仅可应用于油气田开采取样过程，也可应用于石油化工高压、有毒气体取样，更可拓宽至医学制药高压、有毒气体取样；应用前景：本发明专利解决了井口异常高压、高含硫取样困难的技术难题，且采用移动式，携带简便，操作便捷，安全风险低、样品准确性高，无需占用太大的人力、物力和时间。有集输流程的生产井采气井场安装固定式取样装置固定成本为70000元，每年更换零配件及维护保养费用10000，若采用本装置，每口长停废弃井及环空异常起压井可节约成本80000元，只针对元坝异常高压、高含硫气田，存在20口异常起压长停废弃井、环空异常起压井，可节约成本160万元，并应用于其他异常起压、高含硫气田，甚至石油化工和医学制药中高压、有毒气体取样，节约成本将以亿记。

通过就地压力表考克的型号为9/16〞auclave（F），精度更高。

通过转换接头2的型号为9/16auclave(M)－1/4〞NPT(M），密封性好，稳固性高。

通过伸缩软管提高软管的伸缩范围。

通过压力表5便于观察压力数据。

实施例4

如图1所示，一种移动式井口的取样装置，包括框体16，所述框体16内安装有第一上游控制球阀4，所述第一上游控制球阀4的一端通过取样软管3连接有转换接头2，所述转换接头2设置在框体16外，所述转换接头2上安装有就地压力表考克1，所述上游控制球阀4另一端通过三通管件18连通有净化干燥管6的一端，所述净化干燥管6的另一端连接有一级调压阀7，所述一级调压阀7通过三通管件18连通有二级调压阀8，所述二级调压阀8连接有三通管体10，所述三通管体10的上端连接第二上游控制球阀17，下端连接溢流阀11，所述第二上游控制球阀17通过三通管件18连接有第二上游截断阀12，所述第二上游截断阀12连接有取样瓶13的一端，所述取样瓶13的另一端连接有下游截断阀14，所述三通球阀9、溢流阀11和下游截断阀14均通过软体管连接有碱液桶15。

所述就地压力表考克1的型号为9/16〞auclaveF。

所述所述转换接头2的型号为9/16auclave(M)－1/4〞NPT(M）。

所述取样软管3为伸缩软管。

所述三通管件18上安装有压力表5。

一种移动式井口的取样方法，包括以下步骤：

a,安装：将转换接头与井口的取样口连接，开启第一上游控制球阀4，井内的气体在井内的压力作用下会流入净化干燥管6；

b,净化过滤：调节净化干燥管6，观察压力表5的数字，使其内部压力保持在55-65Mpa，干燥精度要求40um，将气体内的杂质和水蒸气除去。

c,减压：调节一级调压阀7，使其输入端压力为0-60Mpa，输出端压力为0-15Mpa，压力表量程要求为25Mpa，精度为1.6，使压力降到15Mpa，再调节二级调压阀8，精度为1.6，使其输入端压力为0-25Mpa，输出端压力为0-1Mpa，力表量程要求为3Mpa，精度为1.0，使压力降到1.5Mpa，完成降压；

d，溢流：经过二级调压阀8降压后，压力值还是高于1.5Mpa，溢流阀11起跳，气体通过溢流阀11泄压，经过软体管至碱液桶中和酸性气体，泄压至1.5Mpa后，溢流阀关闭，停止泄压；

e，取样：减压达到取样瓶13的压力值1.5Mpa后，开启第二上游截断阀12，经过减压后的气体流入取样瓶13内；

f，气体置换:气体设计有两条线路，一条为：取样口至减压后三通球阀9间装置气体置换，主要置换净化干燥管6，在经过三通球阀9进入碱液桶15；另一条进入取样瓶13内的气体，取样瓶13内的气体为取样气体，

g，取样完后，反复调节三通球阀9，对装置中残余压力进行泄压，至压力表读数为零，拆卸井口转换接头2，井口上安装就地压力表，取样结束，移动该装置，进行下一个井口取样。

通过一级调压阀7将压力降到15Mpa，然后在使用二级调压阀8将压力降到1.5Mpa,并保持1.5Mpa的压强，满足气体在1.5Mpa的压强下进入取样瓶，既保证压强不高，也保证压强不低，满足气体进入取样瓶的压强要求，保证取样的精度，针对无地面集输流程和固定式取样装置的长停废弃井及异常环空起压井，其井口高压、高含硫，通过本发明，降低取样压力、增加溢流功能，解决取样安全风险高问题；无需泄压方式降低压力，及时取得顶部气样，解决取样准确性查问题，且无需额外进行流程及取样装置安装，节省固定成本，两人同时配合操作，降低作业强度，提高工作效率；在应用领域：样品方面，该装置主要用于取气样，但不局限于气样，将气样瓶13更换为液样瓶，通过调节压力，可用于取气田水样。在领域方面，不仅可应用于油气田开采取样过程，也可应用于石油化工高压、有毒气体取样，更可拓宽至医学制药高压、有毒气体取样；应用前景：本发明专利解决了井口异常高压、高含硫取样困难的技术难题，且采用移动式，携带简便，操作便捷，安全风险低、样品准确性高，无需占用太大的人力、物力和时间。有集输流程的生产井采气井场安装固定式取样装置固定成本为70000元，每年更换零配件及维护保养费用10000，若采用本装置，每口长停废弃井及环空异常起压井可节约成本80000元，只针对元坝异常高压、高含硫气田，存在20口异常起压长停废弃井、环空异常起压井，可节约成本160万元，并应用于其他异常起压、高含硫气田，甚至石油化工和医学制药中高压、有毒气体取样，节约成本将以亿记。

通过就地压力表考克的型号为9/16〞auclave（F），精度更高。

通过转换接头2的型号为9/16auclave(M)－1/4〞NPT(M），密封性好，稳固性高。

通过伸缩软管提高软管的伸缩范围。

通过压力表5便于观察压力数据。

通过两次降压使用气体压强达到所需值，且通过溢流阀将没降下的压力泄漏，由于存在人为操作失误等因素的可能性，导致调压阀减压失效，或减压未到位，二级减压过后压力仍然高于取样管要求的1.5Mpa，为保障取样操作过程安全性，达到泄压的目的，安全性高。

以上所述实施例仅表达了本申请的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。