CN111896308A - 一种油田地质勘探用取样装置及取样方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种油田地质勘探用取样装置及取样方法，所述插管的外侧螺纹连接有套管，所述套管的顶部螺纹连接有钢管，所述插管内腔嵌入有第一缸筒，所述第一缸筒的内腔螺纹连接有环形盖，所述环形盖的顶部开设有插孔，所述第一缸筒内设有第一活塞，所述第一活塞的顶部一体成型有与插孔相匹配的插柱，所述插柱插入于插孔内，所述第一活塞的两顶部边侧均开设有通孔，该装置通过第二缸筒和活塞杆配合，使得取样筒能够伸出较远距离，从而对远离钻头的区域进行多处取样，提高样品数据的精确度，通过向钢管内注入高压气体和通过真空泵抽离钢管内气体方式控制取样筒的伸展和收纳，避免传统电缆插入钻孔造成磨损而导致取样失败的情况发生。

Description

一种油田地质勘探用取样装置及取样方法

技术领域

本发明涉及油田地质勘探技术领域，具体为一种油田地质勘探用取样装置及取样方法。

背景技术

石油勘探是指为了寻找和查明油气资源，而利用各种勘探手段了解地下的地质状况，认识生油、储油、油气运移、聚集、保存等条件，综合评价含油气远景，确定油气聚集的有利地区，找到储油气的圈闭，并探明油气田面积，搞清油气层情况和产出能力的过程。钻探法就是利用钻井寻找油气田的方法。钻探法是油气勘探中必须采用的重要手段，由调查、发现油气藏一直到油气藏的开采都要利用钻探。

在对油田地质进行勘探时，需要进行地质取样，现有的取样器在取样时无法对远离取样头较远距离的位置进行多处取样，造成取样样品数据不够精确，且现有的取样器拖拽的外漏的电缆容易与钻孔内壁摩擦造成电缆破损而导致取样失败，为此，提出一种油田地质勘探用取样装置及取样方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种油田地质勘探用取样装置及取样方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种油田地质勘探用取样装置，包括钻头，所述钻头的顶部一体成型有插管，所述插管的外侧螺纹连接有套管，所述套管的顶部螺纹连接有钢管，所述插管内腔嵌入有第一缸筒，所述第一缸筒的内腔螺纹连接有环形盖，所述环形盖的顶部开设有插孔，所述第一缸筒内设有第一活塞，所述第一活塞的顶部一体成型有与插孔相匹配的插柱，所述插柱插入于插孔内，所述第一活塞的两顶部边侧均开设有通孔，所述第一活塞的底部固定有推杆，所述钻头内开设有推板活动腔，所述钻头的外侧壁开设有与推板活动腔相连通的收纳槽，所述推杆远离第一活塞的一侧插入于推板活动腔内，所述推板的底部铰接有连杆，所述收纳槽的顶部铰接有第二缸筒，所述第二缸筒的顶部连通有软管，所述软管远离第二缸筒的一端连通于第一缸筒的底部，所述第二缸筒的顶部一侧铰接于连杆远离推板的一侧，所述第二缸筒内设有第二活塞，所述第二活塞的底部固定有活塞杆，所述活塞杆远离第二活塞的一端固定有取样筒，所述收纳槽内侧转动连接有L型盖板，所述环形盖的顶部开设有导气孔，所述导气孔的一侧设有单向阀。

作为本技术方案的进一步优选的：所述L型盖板包括板体部、凸起柱和转轴，所述凸起柱固定于板体部的一侧，所述转轴固定于板体部于凸起柱的交接处。

作为本技术方案的进一步优选的：所述收纳槽内侧下部连接有拉簧，所述拉簧远离收纳槽的一端连接于板体部的底部一侧。

作为本技术方案的进一步优选的：所述取样筒的内腔一侧铰接有活动盖板，所述取样筒的内侧壁固定有限位凸起。

作为本技术方案的进一步优选的：所述第二缸筒的底部固定有套接于活塞杆外侧的环形刮板。

作为本技术方案的进一步优选的：所述套管的外侧连接有插入于插管内壁的螺栓。

作为本技术方案的进一步优选的：所述第一缸筒内设有第一弹簧，所述第一弹簧套接于推杆的外侧。

本发明还提供了：一种油田地质勘探用取样装置的取样方法，包括以下步骤：

S1、取样前准备，首先将钻头表面擦净，将套管旋转拧紧在插管外侧，并将螺栓从套管外侧旋拧插入插管内壁，将钢管旋拧插入套管的顶部，提前将目标位置进行钻孔；

S2、实施取样，将钻头向下插入预先钻孔的孔洞内，钻头插入的深度由钢管控制，下放的速度为1-6米/秒，在钻头插入至目标深度后，停止下放钢管，并使用液压钳将钢管固定后，防止钢管松脱，通过气泵连接管道，将气泵出气口与钢管顶部管口相连通，启动气泵，使得气泵将高压气体吹入套管内，套管内高压气体推动插柱下移，插柱下移带动推杆下移，使得推板通过连杆推动第二缸筒向外展开，在插柱完全脱离插孔内时，气体经通孔进入第一缸筒位于第一活塞底部的空间，气体经软管注入第二缸筒内，第二缸筒内气体推动第二活塞移动，第二活塞推动活塞杆移动，活塞杆推动取样筒向外伸出，在取样筒伸出过程中活动盖板受到油泥推动而打开，则使得取样筒铲入油泥，取样筒脱离收纳槽后，在拉簧的拉力下使得L型盖板旋转至收纳槽底部，在注入高压气体后，保持静置3-8分钟，移除气泵，使得钢管内失去气体压力，然后通过真空泵抽取钢管内的气体，在第一弹簧的推动下和真空抽吸作用下使得第一活塞上移，从而带动推板上移，第一缸筒内气体经导气孔向上被抽入进入钢管内，单向阀使得导气孔内气体只能从第一缸筒向外单向流出，推板通过连杆带动第二缸筒缩回收纳槽内，同时第二缸筒内气体被抽出，使得活塞杆缩入第二缸筒内，在取样筒收纳进入收纳槽内过程中，取样筒抵触凸起柱，使得L型盖板旋转，从而使得板体部对取样筒的取样口进行封堵，活动盖板回落并被限位凸起阻挡限位，使得活动盖板对取样筒的取样口进行封堵，可以对取样筒内油泥样品进行封堵；

S3、取出钻头，拆除真空泵，通过液压钳将钢管向上拔出钻孔，拔出速度控制为1-5米/秒，然后对钻头、套管和钢管进行拆除分解；

S4、取出样品，通过铁杆推动插柱带动推杆移动，使得取样筒向外伸展，然后推开活动盖板，即可取出样品。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该装置通过第二缸筒和活塞杆配合，使得取样筒能够伸出较远距离，从而对远离钻头的区域进行多处取样，提高样品数据的精确度，通过向钢管内注入高压气体和通过真空泵抽离钢管内气体方式控制取样筒的伸展和收纳，避免传统电缆插入钻孔造成磨损而导致取样失败的情况发生。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的第一缸筒结构示意图；

图3为本发明的取样筒结构示意图；

图4为本发明的第二缸筒结构示意图；

图5为本发明的L型盖板结构示意图。

图中：1、钻头；2、套管；3、钢管；4、插管；5、第一缸筒；6、环形盖；7、插孔；8、第一活塞；9、插柱；10、通孔；11、推杆；12、第一弹簧；13、推板；14、连杆；15、第二缸筒；16、软管；17、推板活动腔；18、收纳槽；19、取样筒；20、活动盖板；21、限位凸起；22、L型盖板；23、板体部；24、凸起柱；25、转轴；26、拉簧；27、环形刮板；28、第二活塞；29、活塞杆；30、螺栓；31、导气孔；32、单向阀。

具体实施方式

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。

实施例

请参阅图1-5，本发明提供一种技术方案：一种油田地质勘探用取样装置，包括钻头1，所述钻头1的顶部一体成型有插管4，所述插管4的外侧螺纹连接有套管2，所述套管2的顶部螺纹连接有钢管3，所述插管4内腔嵌入有第一缸筒5，所述第一缸筒5的内腔螺纹连接有环形盖6，所述环形盖6的顶部开设有插孔7，所述第一缸筒5内设有第一活塞8，所述第一活塞8的顶部一体成型有与插孔7相匹配的插柱9，所述插柱9插入于插孔7内，所述第一活塞8的两顶部边侧均开设有通孔10，所述第一活塞8的底部固定有推杆11，所述钻头1内开设有推板活动腔17，所述钻头1的外侧壁开设有与推板活动腔17相连通的收纳槽18，所述推杆11远离第一活塞8的一侧插入于推板活动腔17内，所述推板13的底部铰接有连杆14，所述收纳槽18的顶部铰接有第二缸筒15，所述第二缸筒15的顶部连通有软管16，所述软管16远离第二缸筒15的一端连通于第一缸筒5的底部，所述第二缸筒15的顶部一侧铰接于连杆14远离推板13的一侧，所述第二缸筒15内设有第二活塞28，所述第二活塞28的底部固定有活塞杆29，所述活塞杆29远离第二活塞28的一端固定有取样筒19，所述收纳槽18内侧转动连接有L型盖板22，所述环形盖6的顶部开设有导气孔31，所述导气孔31的一侧设有单向阀32。

本实施例中，具体的：所述L型盖板22包括板体部23、凸起柱24和转轴25，所述凸起柱24固定于板体部23的一侧，所述转轴25固定于板体部23于凸起柱24的交接处；L型盖板22用于对取样筒19的取样口进行封堵，取样筒19的取样口为斜切口设置。

本实施例中，具体的：所述收纳槽18内侧下部连接有拉簧26，所述拉簧26远离收纳槽18的一端连接于板体部23的底部一侧；使得L型盖板22能够回转。

本实施例中，具体的：所述取样筒19的内腔一侧铰接有活动盖板20，所述取样筒19的内侧壁固定有限位凸起21；活动盖板20用于对取样筒19内部样品进行封堵。

本实施例中，具体的：所述第二缸筒15的底部固定有套接于活塞杆29外侧的环形刮板27；用于对活塞杆29外侧污泥进行刮除。

本实施例中，具体的：所述套管2的外侧连接有插入于插管4内壁的螺栓30；用于对套管2和插管4进行固定。

本实施例中，具体的：所述第一缸筒5内设有第一弹簧12，所述第一弹簧12套接于推杆11的外侧；第一弹簧12用于对第一活塞8推动回位。

本发明还提供：一种油田地质勘探用取样装置的取样方法，包括以下步骤：

S1、取样前准备，首先将钻头表面擦净，将套管旋转拧紧在插管外侧，并将螺栓从套管外侧旋拧插入插管内壁，将钢管旋拧插入套管的顶部，提前将目标位置进行钻孔；

S2、实施取样，将钻头向下插入预先钻孔的孔洞内，钻头插入的深度由钢管控制，下放的速度为1米/秒，在钻头插入至目标深度后，停止下放钢管，并使用液压钳将钢管固定后，防止钢管松脱，通过气泵连接管道，将气泵出气口与钢管顶部管口相连通，启动气泵，使得气泵将高压气体吹入套管内，套管内高压气体推动插柱下移，插柱下移带动推杆下移，使得推板通过连杆推动第二缸筒向外展开，在插柱完全脱离插孔内时，气体经通孔进入第一缸筒位于第一活塞底部的空间，气体经软管注入第二缸筒内，第二缸筒内气体推动第二活塞移动，第二活塞推动活塞杆移动，活塞杆推动取样筒向外伸出，在取样筒伸出过程中活动盖板受到油泥推动而打开，则使得取样筒铲入油泥，取样筒脱离收纳槽后，在拉簧的拉力下使得L型盖板旋转至收纳槽底部，在注入高压气体后，保持静置3分钟，移除气泵，使得钢管内失去气体压力，然后通过真空泵抽取钢管内的气体，在第一弹簧的推动下和真空抽吸作用下使得第一活塞上移，从而带动推板上移，第一缸筒内气体经导气孔向上被抽入进入钢管内，单向阀使得导气孔内气体只能从第一缸筒向外单向流出，推板通过连杆带动第二缸筒缩回收纳槽内，同时第二缸筒内气体被抽出，使得活塞杆缩入第二缸筒内，在取样筒收纳进入收纳槽内过程中，取样筒抵触凸起柱，使得L型盖板旋转，从而使得板体部对取样筒的取样口进行封堵，活动盖板回落并被限位凸起阻挡限位，使得活动盖板对取样筒的取样口进行封堵，可以对取样筒内油泥样品进行封堵；

S3、取出钻头，拆除真空泵，通过液压钳将钢管向上拔出钻孔，拔出速度控制为1米/秒，然后对钻头、套管和钢管进行拆除分解；

S4、取出样品，通过铁杆推动插柱带动推杆移动，使得取样筒向外伸展，然后推开活动盖板，即可取出样品。

实施例2

一种油田地质勘探用取样装置的取样方法，包括以下步骤：

S1、取样前准备，首先将钻头表面擦净，将套管旋转拧紧在插管外侧，并将螺栓从套管外侧旋拧插入插管内壁，将钢管旋拧插入套管的顶部，提前将目标位置进行钻孔；

S2、实施取样，将钻头向下插入预先钻孔的孔洞内，钻头插入的深度由钢管控制，下放的速度为6米/秒，在钻头插入至目标深度后，停止下放钢管，并使用液压钳将钢管固定后，防止钢管松脱，通过气泵连接管道，将气泵出气口与钢管顶部管口相连通，启动气泵，使得气泵将高压气体吹入套管内，套管内高压气体推动插柱下移，插柱下移带动推杆下移，使得推板通过连杆推动第二缸筒向外展开，在插柱完全脱离插孔内时，气体经通孔进入第一缸筒位于第一活塞底部的空间，气体经软管注入第二缸筒内，第二缸筒内气体推动第二活塞移动，第二活塞推动活塞杆移动，活塞杆推动取样筒向外伸出，在取样筒伸出过程中活动盖板受到油泥推动而打开，则使得取样筒铲入油泥，取样筒脱离收纳槽后，在拉簧的拉力下使得L型盖板旋转至收纳槽底部，在注入高压气体后，保持静置8分钟，移除气泵，使得钢管内失去气体压力，然后通过真空泵抽取钢管内的气体，在第一弹簧的推动下和真空抽吸作用下使得第一活塞上移，从而带动推板上移，第一缸筒内气体经导气孔向上被抽入进入钢管内，单向阀使得导气孔内气体只能从第一缸筒向外单向流出，推板通过连杆带动第二缸筒缩回收纳槽内，同时第二缸筒内气体被抽出，使得活塞杆缩入第二缸筒内，在取样筒收纳进入收纳槽内过程中，取样筒抵触凸起柱，使得L型盖板旋转，从而使得板体部对取样筒的取样口进行封堵，活动盖板回落并被限位凸起阻挡限位，使得活动盖板对取样筒的取样口进行封堵，可以对取样筒内油泥样品进行封堵；

S3、取出钻头，拆除真空泵，通过液压钳将钢管向上拔出钻孔，拔出速度控制为5米/秒，然后对钻头、套管和钢管进行拆除分解；

S4、取出样品，通过铁杆推动插柱带动推杆移动，使得取样筒向外伸展，然后推开活动盖板，即可取出样品。

实施例3

一种油田地质勘探用取样装置的取样方法，包括以下步骤：

S1、取样前准备，首先将钻头表面擦净，将套管旋转拧紧在插管外侧，并将螺栓从套管外侧旋拧插入插管内壁，将钢管旋拧插入套管的顶部，提前将目标位置进行钻孔；

S2、实施取样，将钻头向下插入预先钻孔的孔洞内，钻头插入的深度由钢管控制，下放的速度为2米/秒，在钻头插入至目标深度后，停止下放钢管，并使用液压钳将钢管固定后，防止钢管松脱，通过气泵连接管道，将气泵出气口与钢管顶部管口相连通，启动气泵，使得气泵将高压气体吹入套管内，套管内高压气体推动插柱下移，插柱下移带动推杆下移，使得推板通过连杆推动第二缸筒向外展开，在插柱完全脱离插孔内时，气体经通孔进入第一缸筒位于第一活塞底部的空间，气体经软管注入第二缸筒内，第二缸筒内气体推动第二活塞移动，第二活塞推动活塞杆移动，活塞杆推动取样筒向外伸出，在取样筒伸出过程中活动盖板受到油泥推动而打开，则使得取样筒铲入油泥，取样筒脱离收纳槽后，在拉簧的拉力下使得L型盖板旋转至收纳槽底部，在注入高压气体后，保持静置4分钟，移除气泵，使得钢管内失去气体压力，然后通过真空泵抽取钢管内的气体，在第一弹簧的推动下和真空抽吸作用下使得第一活塞上移，从而带动推板上移，第一缸筒内气体经导气孔向上被抽入进入钢管内，单向阀使得导气孔内气体只能从第一缸筒向外单向流出，推板通过连杆带动第二缸筒缩回收纳槽内，同时第二缸筒内气体被抽出，使得活塞杆缩入第二缸筒内，在取样筒收纳进入收纳槽内过程中，取样筒抵触凸起柱，使得L型盖板旋转，从而使得板体部对取样筒的取样口进行封堵，活动盖板回落并被限位凸起阻挡限位，使得活动盖板对取样筒的取样口进行封堵，可以对取样筒内油泥样品进行封堵；

S3、取出钻头，拆除真空泵，通过液压钳将钢管向上拔出钻孔，拔出速度控制为4米/秒，然后对钻头、套管和钢管进行拆除分解；

S4、取出样品，通过铁杆推动插柱带动推杆移动，使得取样筒向外伸展，然后推开活动盖板，即可取出样品。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种油田地质勘探用取样装置，包括钻头(1)，其特征在于：所述钻头(1)的顶部一体成型有插管(4)，所述插管(4)的外侧螺纹连接有套管(2)，所述套管(2)的顶部螺纹连接有钢管(3)，所述插管(4)内腔嵌入有第一缸筒(5)，所述第一缸筒(5)的内腔螺纹连接有环形盖(6)，所述环形盖(6)的顶部开设有插孔(7)，所述第一缸筒(5)内设有第一活塞(8)，所述第一活塞(8)的顶部一体成型有与插孔(7)相匹配的插柱(9)，所述插柱(9)插入于插孔(7)内，所述第一活塞(8)的两顶部边侧均开设有通孔(10)，所述第一活塞(8)的底部固定有推杆(11)，所述钻头(1)内开设有推板活动腔(17)，所述钻头(1)的外侧壁开设有与推板活动腔(17)相连通的收纳槽(18)，所述推杆(11)远离第一活塞(8)的一侧插入于推板活动腔(17)内，所述推板(13)的底部铰接有连杆(14)，所述收纳槽(18)的顶部铰接有第二缸筒(15)，所述第二缸筒(15)的顶部连通有软管(16)，所述软管(16)远离第二缸筒(15)的一端连通于第一缸筒(5)的底部，所述第二缸筒(15)的顶部一侧铰接于连杆(14)远离推板(13)的一侧，所述第二缸筒(15)内设有第二活塞(28)，所述第二活塞(28)的底部固定有活塞杆(29)，所述活塞杆(29)远离第二活塞(28)的一端固定有取样筒(19)，所述收纳槽(18)内侧转动连接有L型盖板(22)，所述环形盖(6)的顶部开设有导气孔(31)，所述导气孔(31)的一侧设有单向阀(32)。

2.根据权利要求1所述的一种油田地质勘探用取样装置，其特征在于：所述L型盖板(22)包括板体部(23)、凸起柱(24)和转轴(25)，所述凸起柱(24)固定于板体部(23)的一侧，所述转轴(25)固定于板体部(23)于凸起柱(24)的交接处。

3.根据权利要求2所述的一种油田地质勘探用取样装置，其特征在于：所述收纳槽(18)内侧下部连接有拉簧(26)，所述拉簧(26)远离收纳槽(18)的一端连接于板体部(23)的底部一侧。

4.根据权利要求1所述的一种油田地质勘探用取样装置，其特征在于：所述取样筒(19)的内腔一侧铰接有活动盖板(20)，所述取样筒(19)的内侧壁固定有限位凸起(21)。

5.根据权利要求1所述的一种油田地质勘探用取样装置，其特征在于：所述第二缸筒(15)的底部固定有套接于活塞杆(29)外侧的环形刮板(27)。

6.根据权利要求1所述的一种油田地质勘探用取样装置，其特征在于：所述套管(2)的外侧连接有插入于插管(4)内壁的螺栓(30)。

7.根据权利要求1所述的一种油田地质勘探用取样装置，其特征在于：所述第一缸筒(5)内设有第一弹簧(12)，所述第一弹簧(12)套接于推杆(11)的外侧。

8.一种根据权利要求1-7任意一项所述的油田地质勘探用取样装置的取样方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、取样前准备，首先将钻头表面擦净，将套管旋转拧紧在插管外侧，并将螺栓从套管外侧旋拧插入插管内壁，将钢管旋拧插入套管的顶部，提前将目标位置进行钻孔；

S2、实施取样，将钻头向下插入预先钻孔的孔洞内，钻头插入的深度由钢管控制，下放的速度为1-6米/秒，在钻头插入至目标深度后，停止下放钢管，并使用液压钳将钢管固定后，防止钢管松脱，通过气泵连接管道，将气泵出气口与钢管顶部管口相连通，启动气泵，使得气泵将高压气体吹入套管内，套管内高压气体推动插柱下移，插柱下移带动推杆下移，使得推板通过连杆推动第二缸筒向外展开，在插柱完全脱离插孔内时，气体经通孔进入第一缸筒位于第一活塞底部的空间，气体经软管注入第二缸筒内，第二缸筒内气体推动第二活塞移动，第二活塞推动活塞杆移动，活塞杆推动取样筒向外伸出，在取样筒伸出过程中活动盖板受到油泥推动而打开，则使得取样筒铲入油泥，取样筒脱离收纳槽后，在拉簧的拉力下使得L型盖板旋转至收纳槽底部，在注入高压气体后，保持静置3-8分钟，移除气泵，使得钢管内失去气体压力，然后通过真空泵抽取钢管内的气体，在第一弹簧的推动下和真空抽吸作用下使得第一活塞上移，从而带动推板上移，第一缸筒内气体经导气孔向上被抽入进入钢管内，单向阀使得导气孔内气体只能从第一缸筒向外单向流出，推板通过连杆带动第二缸筒缩回收纳槽内，同时第二缸筒内气体被抽出，使得活塞杆缩入第二缸筒内，在取样筒收纳进入收纳槽内过程中，取样筒抵触凸起柱，使得L型盖板旋转，从而使得板体部对取样筒的取样口进行封堵，活动盖板回落并被限位凸起阻挡限位，使得活动盖板对取样筒的取样口进行封堵，可以对取样筒内油泥样品进行封堵；

S3、取出钻头，拆除真空泵，通过液压钳将钢管向上拔出钻孔，拔出速度控制为1-5米/秒，然后对钻头、套管和钢管进行拆除分解；

S4、取出样品，通过铁杆推动插柱带动推杆移动，使得取样筒向外伸展，然后推开活动盖板，即可取出样品。

Images