CN112255046A - 一种适用于石油地质勘探的石油取样装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种适用于石油地质勘探的石油取样装置，属于石油勘探取样设备领域，过渡接头与钻杆端部连接，扩充单元的顶板通过多个第一连杆与过渡接头连接，角度调节模块一端与顶板铰接，另一端与角度驱动模块连接，角度驱动模块设置在顶板和底板之间，驱动角度调节模块改变角度，每个角度调节模块外部连接一个扩充板；取样单元的每个取样模块均包括护板、取样结构和气缸，外套筒沿轴向开设有多个与气缸和护板配合的通孔，中间设置有支撑柱，每个气缸固定在支撑柱上，气缸的端部穿过一个通孔并与一个护板连接，取样结构设置在护板内壁、且穿过气缸的端部。该装置钻取方便，可一次性采取不同高度点的样品，采用效率高。

Description

一种适用于石油地质勘探的石油取样装置

技术领域

本发明属于石油勘探取样设备领域，具体涉及一种适用于石油地质勘探的石油取样装置。

背景技术

石油，地质勘探的主要对象之一，是一种粘稠的、深褐色液体，被称为"工业的血液"。地壳上层部分地区有石油储存。主要成分是各种烷烃、环烷烃、芳香烃的混合物。石油的成油机理有生物沉积变油和石化油两种学说，前者较广为接受，认为石油是古代海洋或湖泊中的生物经过漫长的演化形成，属于生物沉积变油，不可再生；后者认为石油是由地壳内本身的碳生成，与生物无关，可再生。石油主要被用来作为燃油和汽油，也是许多化学工业产品，如溶液、化肥、杀虫剂和塑料等的原料。

在油田开采过程中，前期需要进行油井的油产品进行取样，以获取油井的产油量、质量以及油田开发数据等重要信息。目前通常是通过钻头伸入开采部位底部进行抽采，抽采后将钻头取出，再将抽采的油样放入存储器皿中。然而，现有的石油取样装置在取样时是通过钻杆将取样钻头钻至一定深度，通过取样钻头获取一定的油样，然后再通过钻杆将取样钻头拉出来。这种选取方式在将钻杆取出时，钻杆受到周围地质层的挤压，使得钻杆很难取出。同时，现有的石油取样装置在取样时不能一次实现多个高度、不同点位的石油开采，如果需要开采不同高度的石油，需要进行多次取样，导致取样效率低。

因此，本申请提出一种适用于石油地质勘探的石油取样装置。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的不足，本发明提供了一种适用于石油地质勘探的石油取样装置。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种适用于石油地质勘探的石油取样装置，包括依次连接的过渡接头、扩充单元、取样单元和钻头；

所述过渡接头与钻杆端部连接，所述扩充单元包括顶板、底板、角度驱动模块、多个角度调节模块和扩充板，所述顶板通过多个第一连杆与所述过渡接头连接，所述角度调节模块一端与所述顶板铰接，另一端与所述角度驱动模块连接，所述角度驱动模块设置在所述顶板和底板之间，驱动所述角度调节模块改变角度，每个所述所述角度调节模块外部连接一个所述扩充板；

所述取样单元包括外套筒和设置在所述外套筒四周、且高度不同的多个取样模块，每个所述取样模块均包括护板、取样结构和气缸，所述外套筒沿轴向开设有多个与所述气缸和护板配合的通孔，所述外套筒中间设置有支撑柱，每个所述气缸固定在所述支撑柱上，所述气缸的端部穿过一个所述通孔并与一个所述护板连接，所述取样结构设置在所述护板内壁、且穿过所述气缸的端部；取样时所述取样结构在气缸的带动下伸出所述通孔，不取样时收纳在所述外套筒内，所述护板将所述通孔封闭。

优选地，每个所述角度驱动模块均包括电机、螺纹杆和螺纹套，所述电机设置在所述顶板上，所述螺纹杆穿过所述螺纹套设置在所述顶板和底板之间、且与所述螺纹套螺纹连接，所述螺纹杆上端与所述电机的输出轴连接、下端与所述底板转动连接，相邻两个所述角度驱动模块之间设置有一个第二连杆，所述第二连杆上端与所述顶板连接、下端与所述底板连接，多个所述角度调节模块的另一端均与所述螺纹套连接。

优选地，每个所述角度调节模块均包括伸缩杆和第三连杆，所述伸缩杆一端与所述顶板底部铰接，另一端与所述第三连杆一端铰接，所述第三连杆另一端与所述螺纹套铰接，所述伸缩杆与第三连杆的交界处设置有连接轴，所述扩充板与所述连接轴连接。

优选地，所述扩充板的横截面为弧形结构。

优选地，所述扩充板外壁沿竖直方向设置有多个斜齿。

优选地，所述钻头中间设置有空腔，所述空腔内设置有微型摄像头和深度探测器。

优选地，所述外套筒上沿高度方向设置有刻度线。

优选地，所述护板为倒L结构，内部设置有限位板；所述取样结构包括智能微型真空泵和取样管，所述智能微型真空泵固定在所述护板内部顶部，所述取样管依次穿过所述限位板和气缸的端部，所述取样管上端与所述智能微型真空泵连通，下端入口处设置有单向阀；当启动所述智能微型真空泵向所述取样管内抽取油样时所述单向阀打开，当停止抽取油样时所述单向阀关闭。

本发明提供的适用于石油地质勘探的石油取样装置包括依次连接的过渡接头、扩充单元、取样单元和钻头；扩充单元包括顶板、底板、角度驱动模块、多个角度调节模块和扩充板，通过角度驱动模块带动角度调节模块进行伸缩，进而调节扩充板的位置，在取样过程中通过扩充单元对周围地质层进行扩孔操作，使得整个装置在取出时更加省力；同时，取样单元包括外套筒和设置在外套筒四周的多个取样模块，每个取样模块均包括护板、取样结构和气缸，通过气缸可带动取样结构伸缩，取样时取样结构在气缸的带动下伸出所通孔，不取样时收缩在外套筒内，护板将通孔封闭，整个结构灵活，钻取方便，可一次性采取不同高度点的样品，采用效率高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例及其设计方案，下面将对本实施例所需的附图作简单地介绍。下面描述中的附图仅仅是本发明的部分实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1的适用于石油地质勘探的石油取样装置非工作状态的结构示意图；

图2为本发明实施例1的适用于石油地质勘探的石油取样装置工作状态的结构示意图；

图3为扩充单元的结构示意图；

图4为取样单元的局部切面图图；

图5为取样结构的结构示意图。

附图标记说明：

过渡接头1、钻头2、顶板3、底板4、角度驱动模块5、电机51、螺纹杆52、螺纹套53、角度调节模块6、伸缩杆61、第三连杆62、扩充板7、第一连杆8、套筒9、取样模块10、护板101、限位板1011、取样结构102、智能微型真空泵1021、取样管1022、单向阀1023、气缸103、通孔104、支撑柱105、第二连杆11、连接轴12。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案并能予以实施，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”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的技术方案和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、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。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定或限定，术语“相连”、“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体式连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以是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。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，在此不再详述。

实施例1

本发明提供了一种适用于石油地质勘探的石油取样装置，具体如图1至图5所示，包括依次连接的过渡接头1、扩充单元、取样单元和钻头2；

过渡接头1与钻杆端部连接，钻杆为现有的石油取样过程中用到的装置，本申请选用合适的钻杆及钻探驱动装置，将过渡接头1安装在钻杆端部即可进行取样工作。具体的，扩充单元包括顶板3、底板4、角度驱动模块5、多个角度调节模块6和扩充板7，顶板3通过多个第一连杆8与过渡接头1连接，角度调节模块6一端与顶板3铰接，另一端与角度驱动模块5连接，角度驱动模块5设置在顶板3和底板4之间，驱动角度调节模块6改变角度，每个角度调节模块6外部连接一个扩充板7；通过扩充板7的伸缩调节，可调节钻取和提升过程中整个钻探路径的直径，方便整个装置的回收。当向下钻取时，角度驱动模块5带动角度调节模块6向外扩，使得角度调节模块6带动扩充板7也向扩，在旋转钻取的过程中，通过扩充板7扩大了钻取井的直径。当向上提升装置时，角度驱动模块5反向工作，进而使得角度调节模块6带动扩充板7向内收缩，减小了整个装置的纵向直接，由于钻取井的直径大于整个装置的直径，方便整个装置的提升。

本实施例中，取样单元包括外套筒9和设置在外套筒9四周、且高度不同的多个取样模块10，通过上述设置可一次性采取不同高度点的样品，采用效率高，本实施例中，外套筒9上沿高度方向设置有刻度线。如图4所述，每个取样模块10均包括护板101、取样结构102和气缸103，外套筒9沿轴向开设有多个与气缸103和护板101配合的通孔104，外套筒9中间设置有支撑柱105，每个气缸103固定在支撑柱105上，气缸103的端部穿过一个通孔104并与一个护板101连接，取样结构102设置在护板101内壁、且穿过气缸103的端部；取样时取样结构102在气缸103的带动下伸出通孔104，不取样时收纳在外套筒9内，护板101将通孔104封闭。通过上述设置，可以调节整个装置的直径，使得在钻取和回收过程中通过气缸103将取样模块10收纳在外套筒9内，减小外套筒9的直径，降低提升阻力，提高抽采效率。

具体的，如图5所示，本实施例中护板101为倒L结构，内部设置有限位板1011；取样结构102包括智能微型真空泵1021和取样管1022，智能微型真空泵1021固定在护板101内部顶部，取样管1022依次穿过限位板1011和气缸103的端部，取样管1022上端与智能微型真空泵1021连通，取样管1022依次穿过限位板1011和气缸103，下端入口处设置有单向阀1023；本实施中，取样管1022与智能微型真空泵1021、限位板1011及气缸103均为可拆卸连接。当启动智能微型真空泵1021向取样管1022内抽取油样时单向阀1023打开，当停止抽取油样时单向阀1023关闭。通过智能微型真空泵1021可将石油抽至取样管1022内。

进一步地，如图3所示，本实施例中，每个角度驱动模块5均包括电机51、螺纹杆52和螺纹套53，电机51设置在顶板3上，螺纹杆52穿过螺纹套53设置在顶板3和底板4之间、且与螺纹套53螺纹连接，螺纹杆52上端与电机51的输出轴连接、下端与底板4转动连接，相邻两个角度驱动模块5之间设置有一个第二连杆11，第二连杆11上端与顶板3连接、下端与底板4连接，多个角度调节模块6的另一端均与螺纹套53连接。

进一步地，本实施例中，每个角度调节模块6均包括伸缩杆61和第三连杆62，伸缩杆61一端与顶板3底部铰接，另一端与第三连杆62一端铰接，第三连杆62另一端与螺纹套53铰接，伸缩杆61与第三连杆62的交界处设置有连接轴12，扩充板7与连接轴12连接。通过电机51带动螺纹杆52转动，由于螺纹杆52与螺纹套53螺纹连接，因此在螺纹杆52正转或反转的过程中螺纹套53沿着螺纹杆52上下移动，进而是得螺纹套53带动第三连杆62另移动，推动伸缩杆61实现伸缩，伸缩杆61和第三连杆62的伸缩、移动带动扩充板7向外扩充或向内收缩。钻杆向下钻探时，扩充板7伸出，对周围的地质层进行旋转切割，扩大钻孔的直径，钻杆向上收回时，扩充板7收回，减小整个装置的外径，减小阻力。

为了减小阻力，本实施例中，扩充板7的横截面为弧形结构。同时，本实施例中，扩充板7外壁沿竖直方向设置有多个斜齿，可加大扩充板7的切割强度。

为了进一步观察取样点的地质情况及实施监测取样点的深度，本实施例中，钻头2中间设置有空腔，空腔内设置有微型摄像头和深度探测器。可在装置中增加无线传输模块，通过无线传输模块将微型摄像头和深度探测器采集到的图片及探测深度信息传输至地面，供工作人员及时了解采样环境情况。

使用时，首先将过渡接头1与钻杆端部连接，使得扩充板7和取样单元均处于收缩状态。开始采样后，扩充板7在角度驱动模块5和角度调节模块6的带动下伸出，电机带动钻杆进行旋转，进而带动钻头2向下钻至一定的深度，在扩充板7的协助下，加大了钻井的直径。当达到取样深度时，扩充板7收回，取样结构102在气缸103的推动下向外伸出通孔104，然后启动智能微型真空泵1021向取样管1022内抽取油样，抽取完毕后智能微型真空泵1021停止工作，气缸103将取样结构102拉回初始位置，护板101将通孔104封闭，取样结束。将整个装置向上提升至地面，将取样管1022卸下，从上端将油样抽出。整个结构灵活，钻取方便，可一次性采取不同高度点的样品，采用效率高。

以上所述实施例仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换，均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种适用于石油地质勘探的石油取样装置，其特征在于，包括依次连接的过渡接头(1)、扩充单元、取样单元和钻头(2)；

所述过渡接头(1)与钻杆端部连接，所述扩充单元包括顶板(3)、底板(4)、角度驱动模块(5)、多个角度调节模块(6)和扩充板(7)，所述顶板(3)通过多个第一连杆(8)与所述过渡接头(1)连接，所述角度调节模块(6)一端与所述顶板(3)铰接，另一端与所述角度驱动模块(5)连接，所述角度驱动模块(5)设置在所述顶板(3)和底板(4)之间，驱动所述角度调节模块(6)改变角度，每个所述所述角度调节模块(6)外部连接一个所述扩充板(7)；

所述取样单元包括外套筒(9)和设置在所述外套筒(9)四周、且高度不同的多个取样模块(10)，每个所述取样模块(10)均包括护板(101)、取样结构(102)和气缸(103)，所述外套筒(9)沿轴向开设有多个与所述气缸(103)和护板(101)配合的通孔(104)，所述外套筒(9)中间设置有支撑柱(105)，每个所述气缸(103)固定在所述支撑柱(105)上，所述气缸(103)的端部穿过一个所述通孔(104)并与一个所述护板(101)连接，所述取样结构(102)设置在所述护板(101)内壁、且穿过所述气缸(103)的端部；取样时所述取样结构(102)在气缸(103)的带动下伸出所述通孔(104)，不取样时收纳在所述外套筒(9)内，所述护板(101)将所述通孔(104)封闭。

2.根据权利要求1所述的适用于石油地质勘探的石油取样装置，其特征在于，每个所述角度驱动模块(5)均包括电机(51)、螺纹杆(52)和螺纹套(53)，所述电机(51)设置在所述顶板(3)上，所述螺纹杆(52)穿过所述螺纹套(53)设置在所述顶板(3)和底板(4)之间、且与所述螺纹套(53)螺纹连接，所述螺纹杆(52)上端与所述电机(51)的输出轴连接、下端与所述底板(4)转动连接，相邻两个所述角度驱动模块(5)之间设置有一个第二连杆(11)，所述第二连杆(11)上端与所述顶板(3)连接、下端与所述底板(4)连接，多个所述角度调节模块(6)的另一端均与所述螺纹套(53)连接。

3.根据权利要求2所述的适用于石油地质勘探的石油取样装置，其特征在于，每个所述角度调节模块(6)均包括伸缩杆(61)和第三连杆(62)，所述伸缩杆(61)一端与所述顶板(3)底部铰接，另一端与所述第三连杆(62)一端铰接，所述第三连杆(62)另一端与所述螺纹套(53)铰接，所述伸缩杆(61)与第三连杆(62)的交界处设置有连接轴(12)，所述扩充板(7)与所述连接轴(12)连接。

4.根据权利要求3所述的适用于石油地质勘探的石油取样装置，其特征在于，所述扩充板(7)的横截面为弧形结构。

5.根据权利要求4所述的适用于石油地质勘探的石油取样装置，其特征在于，所述扩充板(7)外壁沿竖直方向设置有多个斜齿。

6.根据权利要求1所述的适用于石油地质勘探的石油取样装置，其特征在于，所述钻头(2)中间设置有空腔，所述空腔内设置有微型摄像头和深度探测器。

7.根据权利要求6所述的适用于石油地质勘探的石油取样装置，其特征在于，所述外套筒(9)上沿高度方向设置有刻度线。

8.根据权利要求1所述的适用于石油地质勘探的石油取样装置，其特征在于，所述护板(101)为倒L结构，内部设置有限位板(1011)；所述取样结构(102)包括智能微型真空泵(1021)和取样管(1022)，所述智能微型真空泵(1021)固定在所述护板(101)内部顶部，所述取样管(1022)依次穿过所述限位板(1011)和气缸(103)的端部，所述取样管(1022)上端与所述智能微型真空泵(1021)连通，下端入口处设置有单向阀(1023)；当启动所述智能微型真空泵(1021)向所述取样管(1022)内抽取油样时所述单向阀(1023)打开，当停止抽取油样时所述单向阀(1023)关闭。

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