[发明专利]一种深井井内原位流体取样装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种井下流体取样技术，尤其是一种深井、狭小空间条件下采取井内原位流体的装置。

背景技术

深部地层流体样品能够提供地下流体化学特征、同位素组分、溶解气体和微生物特征等，具有深部空间物理、化学和生物信息，对深井设计开发以及深部流体监测具有重要意义，是深井工程的重要组成部分。然而，采集地下原状流体具备相当大的困难，首先，钻探及成井过程中钻井液会对地层流体产生污染；其次，取样过程中的工艺手段会对地层流体产生扰动，影响其原状性；第三，井下空间狭小，且存在很高的液柱压力，深部流体取样对取样设备需要合理的结构设计和很高的性能要求。目前，国内还没有深度超过500米的井下流体气动取样技术与设备。

发明内容

本发明的目的是提供一种深井井内原位流体取样装置，其能够方便、快捷的提取深井井内原位流体样品。

为实现上述目的，本发明采取以下设计方案：

一种深井井内原位流体取样装置，由井下取样单元和井上单元两部分组成，所述井上单元包括一组由空气调节器实施控制的供气源和一组用于收集取样的容器；

所述井下取样单元依次由上至下设置一具有双逆止功能的进水窗口、一上封隔器、一过滤网单元和一下封隔器；所述具有双逆止功能的进水窗口包括一基座，在基座上开设三通通道：其一为开口向下的入水通道，该入水通道由一下单向阀控制单向流入取样流液；其二为开口向上的出水通道，该出水通道由一上单向阀控制单向流出取样流液，其通过取样管接至用于收集取样的容器；其三亦为开口向上的供气通道，该供气通道通过供气管与井上单元的供气源连通。

所述深井井内原位流体取样装置中，所述上封隔器和下封隔分别采用遇水膨胀式封隔器、充气膨胀式封隔器或机械膨胀式封隔器中的一种。

所述深井井内原位流体取样装置的上封隔器采用充气膨胀式封隔器，该充气膨胀式封隔器采用偏心过管线封隔器为佳，包括一胶筒，胶筒两端分别密封连接一胶筒套；一心管置于胶筒内且偏心所置，该心管通过一对端盖与胶筒两端的胶筒套密闭接合并固位。

所述深井井内原位流体取样装置中，所述胶筒两端固定有螺纹，与胶筒套采用螺纹连接密封。该螺纹可以是整体浇筑后与胶筒成一体式的金属螺纹。

所述偏心过管线封隔器中，所述的胶筒和各胶筒套的接合面为非单平面接合。

所述深井井内原位流体取样装置中，将所述的取样管和供气管采用高压软管。

所述深井井内原位流体取样装置中，所述的取样管和供气管的直径均小于12.5mm，进水窗口厚度小于25mm，进水窗口宽度小于35mm。

所述深井井内原位流体取样装置中，所述供气源为一组由空气调节器实施控制出气量的高压N₂气瓶。该高压N₂气瓶内的高压气源压力大于30Mpa，供气压力小于20Mpa。

所述深井井内原位流体取样装置中，所述过滤网单元采用两层不锈钢过滤网，过滤网的目数为20-50目。

本发明深井井内原位流体取样装置具有广阔应用领域和应用空间，如在二氧化碳地质储存方面，用于监测井下二氧化碳流体储藏、扩散、运移规律，监测二氧化碳泄漏风险和泄漏途径。在地下核废料污染监测方面，用于监测深部地层核废料的储藏、扩散和运移情况，以及核废料的污染控制监测等，可以为保护深部地质环境提供帮助。

本发明的优点是：

1.取样深度可达到2000m，填补了国内小直径深井气动取样领域技术空白。

2.封隔器封隔取样目的层流体，取样点位置精确，获取的样品代表性好。惰性气体驱动取样，取样过程中采集的样品无污染。

3.取样装置体积小，可以和其它监测系统和技术整合在一起，实现一口井中多层独立监测和取样的目的。

4.取样量大，取样深度500m时，单次取样量可达20L-25L，取样深度2000m时，单次取样量可达80L-100L。

5.在取样完成后，井下取样装置能够安全提出并能重复使用。

6.取样装置技术先进、结构简单、性能稳定、操作方便和成本低廉，适于国内推广。

附图说明

图1为本发明深井井内原位流体取样装置结构示意图。

图2为本发明深井井内原位流体取样装置的进水窗口结构示意图（主视）。

图3为本发明深井井内原位流体取样装置的偏心过管线封隔器结构示意图（主视）。

图4为本发明深井井内原位流体取样装置的偏心过管线封隔器结构示意图（侧视）。