CN112539058A - 地热流体密闭取样装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地热流体密闭取样装置。该可以包括：井下取样器包括依次连接的取样部、空气室和定时控制机构，取样部上设有取样口；取样部壳体内从前端至后端依次设有密封活塞、第一浮动活塞、缓冲器，密封活塞和第一浮动活塞之间形成第一样品室，第一样品室与取样口连通，第一浮动活塞与缓冲器之间形成第一置换液室，第一置换液室的侧壁设有置换液注入口，密封活塞通过贯穿第一浮动活塞的活塞导杆与缓冲器连接；第一置换液室与空气室壳体的内腔通过气室连接管可操作性地相连通；定时控制机构用于以设定时间操作气室连接管以连通第一置换液室与空气室壳体的内腔。实现取样速度可调节，井下定深自动取样，且样品密闭隔离高保真。

Description

地热流体密闭取样装置

技术领域

本发明涉及地热勘探领域，更具体地，涉及一种地热流体密闭取样装置。

背景技术

随着全世界对资源的需求日益增加，能源消费中占主导地位的石油、煤炭等能源的需求量也逐渐增多，目前已探明的石油、煤炭等资源的储量非常有限，供需矛盾日趋紧张。同时传统化石能源带来的环境污染问题日益严重，节能减排逐渐成为各国的重要问题之一。世界各国在温室气体减排等重大问题上的认识和行动渐趋一致，需要新的能源来缓解世界的污染问题。

地热资源是一种可再生的清洁能源，具有清洁环保、用途广泛、稳定性好、可循环利用等特点，不受季节、气候、昼夜变化等外界因素干扰，是一种现实并具有竞争力的新能源。

直接采水取热是水热型地热资源最为普遍的一种开发方式，但由于地热流体从储层到井口，温度和压力发生变化导致井筒内发生气体析出、地热水沸腾、矿物溶解度变化致使过饱和而沉淀等，使得地面井口取样的样品代表性差，结果无法真实反映地层流体性质和相态特征，对地热水化学分析和阻垢防垢等水质测试工作均造成影响，这种影响在中高温地热资源开发和研究中尤其显著。

在地热资源开发利用过程中，目前仍然采用地面井口取样的方法，即地热井筒内的地热流体被抽引或自流至地面管道或井口后，由取样管段导流接收至取样容器内进行样品采集。随着中高温地热资源不断被开发，地面取样方式的弊端逐渐暴露，但尚未提出有效的解决方式。

因此需要提出一种能够准确获取地热流体样品以便获得准确测试结果的装置。

发明内容

本发明的目的是提出一种地热流体密闭取样装置，实现地热流体井下高保真密闭取样。

为实现上述目的，本发明提出了一种地热流体密闭取样装置，包括：

井下取样器，所述井下取样器包括依次连接的取样部、空气室和定时控制机构，所述取样部上设有取样口；

所述取样部包括取样部壳体，所述取样部壳体内从下端至上端依次设有密封活塞、第一浮动活塞、缓冲器，所述密封活塞和所述第一浮动活塞之间形成第一样品室，所述取样口设于所述密封活塞与所述第一浮动活塞的衔接处并连通所述第一样品室与所述取样部壳体的外部，所述第一浮动活塞与所述缓冲器之间形成第一置换液室，所述缓冲器与所述空气室之间设有置换液注入口；所述密封活塞通过贯穿所述第一浮动活塞的活塞导杆与所述缓冲器连接，从而能够在所述缓冲器的带动下封闭所述取样口；

所述空气室包括空气室壳体，所述第一置换液室与所述空气室壳体的内腔通过气室连接管可操作性地相连通；

所述定时控制机构用于以设定时间操作所述气室连接管以连通所述第一置换液室与所述空气室壳体的内腔。

可选地，所述密封活塞处的所述取样部壳体设有转样口和定位孔，所述取样口位于所述定位孔的上方。

可选地，所述密封活塞内设有转样阀和按压式定位销，所述转样阀的阀门开关设置于所述密封活塞的底端外部，所述转样阀的入口端连通所述取样室，所述转样阀的出口端设有与所述取样口配合的空心阀堵，所述按压式定位销与所述定位孔配合用于锁定所述密封活塞。

可选地，所述取样部和所述空气室通过气室密封连接头密封连接，所述气室密封连接头内设有流量调节器，所述流量调节器的一端与所述第一置换液室连通，另一端与所述气室连接管连通。

可选地，所述缓冲器包括固定部件和滑动部件，所述固定部件与所述密封连接头固定连接，所述滑动部件为贴合所述壳体内壁的筒型且可滑动地套设于所述固定部件外部，所述滑动部件与所述活塞导杆固定连接。

可选地，所述定时控制机构包括启动开关、触发机构和钟机，所述钟机以设定时间触发所述触发机构，以开启所述启动开关，从而使所述气室连接管导通。

可选地，所述定时控制机构还包括钟控密封连接头和调节阀，所述钟控密封连接头密封连接于所述空气室壳体，所述调节阀设于所述气室连接管与所述空气室壳体的内腔之间，所述启动开关设置于所述钟控密封连接头内，所述触发机构通过操作所述启动开关使所述气室连接管与所述调节阀连通。

可选地，所述触发机构包括触发机构壳体，所述触发机构壳体的一端与所述钟控密封连接头固定连接，所述触发机构壳体的另一端与所述钟机固定连接；

所述触发机构壳体内设有锥形撞头、弹片和连杆，所述锥形撞头与所述钟机连接，所述连杆可滑动的设置于所述钟控密封连接头中，所述连杆一端与所述启动开关连接，所述连杆的另一端与所述压片连接，所述压片固定于所述锥形撞头与所述钟控密封连接头之间，所述压片表面通过拉簧与所述触发机构壳体连接。

可选地，还包括储样瓶，所述储样瓶内部为密闭空腔，所述密闭空腔中设有第二浮动活塞，所述第二浮动活塞将所述密闭空腔分隔为第二置换液室和第二样品室，所述第二样品室内设有搅拌球；

所述储样瓶一端设有与所述第二置换液室连通的第一高压阀和真空口，所述储样瓶的另一端设有与所述第二样品室连通的出样口和第二高压阀，所述第二高压阀能够与所述井下取样器的所述转样口连通。

可选地，还包括地面转样台，所述地面转样台包括取样器支架、储样瓶支架、第一压力表、第二压力表、高压输出端口、储样瓶回压端口、第一调节阀、第二调节阀、手动泵和密封油箱；

所述取样器支架和所述储样瓶支架分别用于放置所述井下取样器和所述储样瓶，所述井下取样器的所述取样室的置换液注入口能够依次通过所述高压输出端口、所述第一调节阀、所述第一压力表、所述手动泵与所述密封油箱连通，所述储样瓶的所述第一高压阀能够依次通过所述储样瓶回压端口、所述第二调节阀、所述第二压力表与所述密封油箱连通。

置换液注入口活塞导杆活塞导杆触发机构壳体连接本发明的有益效果在于：

本发明一方面设计了适用于直接下入井筒内目标取样深度采集地热流体样品的井下取样器，通过定时控制机构实现井下取样器的自动开启，空气室通过气室连接管与取样部内的置换液室连通，并利用空气室与置换液室的压差使置换液室内的置换液向空气室流动，从而带动第一浮动活塞移动，进而利用压差吸取地热流体到取样部内，最后浮动活塞通过活塞导杆带动密封活塞移动封闭取样口完成取样，达到了自动启闭、密闭保持、可循环使用的效果，实现了地热流体井下的高保真密闭取样。

进一步地，通过按压式定位销与取样部壳体上的定位孔配合，实现取样口通路的锁闭，并避免第一样品室中的样品外流；通过转样阀的入口端与取样室连通、转样阀的出口端的空心阀堵与转样口连通，能够实现取样后的样品导出；通过缓冲器的结构能够有效避免浮动活塞运动过快，结合调节阀实现控制取样速度的效果。

本发明另一方面设计了能够在地面转移井下取样器中地热流体样品的地面转样台和储样瓶，能够实现将井下取样器中的地热流体样品同压同质转移至储样瓶，转储全过程密闭恒压，便于长时间储存、运输，便于获取地热流体的准确测试结果。

通过以上地热流体密闭取样装置，弥补了地热资源认知研究及开发利用过程中仅靠地面采样不足以准确获取地热流体样品和准确测试结果的缺陷。

本发明的装置具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，在本发明示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了根据本发明的一个实施例的一种地热流体密闭取样装置的井下取样器的结构示意图。

图2示出了根据本发明的一个实施例的一种地热流体密闭取样装置的储样瓶的结构示意图。

图3示出了根据本发明的一个实施例的一种地热流体密闭取样装置的地面转样台的结构示意图。

附图标记说明：

101、密封活塞；101a、取样口；101b、转样阀；101c、空心阀堵；101d、转样口；101e、按压式定位销；101f、定位孔；102、第一浮动活塞；103、活塞导杆；104、缓冲器；104a、滑动部件；104b、固定部件；105、气室密封连接头；106、流量调节器；107、置换液注入口；108、空气室；109、调节阀；110、气室连接管；111、启动开关；112、钟控密封连接头；113、触发机构；113a、锥形撞头；113b、压片；113c、连杆；113d、拉簧；114、钟机；115、导锥；201、高压阀手柄；202、第一高压阀；203、第二高压阀；204、外壳；205、第二浮动活塞；206、第二样品室；207、出样口；208、真空口；209、第二置换液室；210、耐磨扶正环；211、密封圈；212、搅拌球；301、高压输出端口；302、储样瓶支架；303、密封油箱；304、取样器支架；305a、第一压力表；305b、第二压力表；306、储样瓶回压端口；307a、第一调节阀；307b、第二调节阀；308、手动泵。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明。虽然附图中显示了本发明的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

图1示出了根据本发明的一个实施例的一种地热流体密闭取样装置的井下取样器的结构示意图，如图1所示，根据本发明的一种地热流体密闭取样装置，包括：

井下取样器，所述井下取样器包括依次连接的取样部、空气室108和定时控制机构，所述取样部上设有取样口101a；

所述取样部包括取样部壳体，所述取样部壳体内从前端至后端依次设有密封活塞101、第一浮动活塞102、缓冲器104，所述密封活塞101和所述第一浮动活塞102之间形成第一样品室，所述取样口101a设于所述密封活塞101与所述第一浮动活塞102的衔接处并连通所述第一样品室与所述取样部壳体的外部，所述第一浮动活塞102与所述缓冲器104之间形成第一置换液室，所述缓冲器104与所述空气室108之间的置换液通道上设有置换液注入口107；所述密封活塞101通过贯穿所述第一浮动活塞102的活塞导杆103与所述缓冲器104连接，从而能够在所述缓冲器104的带动下封闭所述取样口101a；

所述空气室108包括空气室壳体，所述第一置换液室与所述空气室壳体的内腔通过气室连接管110可操作性地相连通；

所述定时控制机构用于以设定时间操作所述气室连接管110以连通所述第一置换液室与所述空气室壳体的内腔。

具体地，通过定时控制机构能够实现井下取样器的自动开启，空气室108通过气室连接管110与取样部内的第一置换液室连通，取样之前需要将空气室108抽真空(或抽出部分空气)，并在第一置换液室注入一定压力的置换液使第一浮动活塞102移动至取样部壳体底部，取样口101a设于密封活塞101与第一浮动活塞102的衔接处并连通第一样品室与取样部壳体的外部，需要注意的是，取样口101a应位于密封活塞101的顶部上方并靠近第一浮动活塞102，以实现当第一浮动活塞向上移动时，地热流体能够顺利的从取样口进入第一样品室；取样时，利用空气室108与第一置换液室的压差使第一置换液室内的置换液向空气室108流动，地热流体样品推动第一浮动活塞102向上移动，在取样点处取样口101a外部的地热流体与第一样品室存在压差，从而利用压差吸取地热流体到取样部的第一样品室内，最后第一浮动活塞102能够推动缓冲器104向上移动，缓冲器104通过活塞导杆103带动密封活塞101向上移动进而封闭取样口101a完成取样，实现了井下取样器自动启闭、密闭保持的效果，满足了地热流体井下的高保真密闭取样。

本实施例中，所述密封活塞101处的所述取样部壳体设有转样口101d和定位孔101f，所述取样口位于所述定位孔101f的上方。

具体地，参考图1，密封活塞101处的取样部壳体上设有转样口101d和定位孔101f，转样口101d用于取样完成后与地面转样装置的连接，定位孔101f用于与按压式定位销101e配合锁住密封活塞101，具体实施过程中，可以在取样部壳体的与取样口相对的侧壁上钻取转样口101d和定位孔101f，其中转样口101d的位置应位于定位孔101f的上方和取样口的下方(转样口101d可以设置与空心阀堵101c配合的密封圈)；取样部壳体底端还设有导锥115，导锥115与取样部壳体可拆卸密封连接，导锥115具有导向作用并能够避免井下取样器内部装置被地层岩石损坏。

本实施例中，所述密封活塞101内设有转样阀101b和按压式定位销101e，所述转样阀101b的阀门开关设置于所述密封活塞101的底端外部，所述转样阀101b的入口端连通所述取样室，所述转样阀101b的出口端设有与所述取样口配合的空心阀堵101c，所述按压式定位销101e与所述定位孔101f配合用于锁定所述密封活塞101。

具体地，参考图1，密封活塞101内还设有转样阀101b和按压式定位销101e，按压式定位销101e顶部与取样部壳体内壁滑动接触，密封活塞101移动的同时可带动按压式定位销101e同步平移，当按压式定位销101e移动至定位孔101f时，按压式定位销101e弹起，与定位孔101f契合，实现密封活塞的锁定，并限制密封活塞的位移。取样孔开口位于密封活塞101顶部边缘上方，密封活塞还设有导向套，导向套能够防止密封活塞转动。取样之前，按压式定位销101e与取样部壳体上的定位孔101f在竖直方向上对正，空心阀堵101c与转样口101d在竖直方向上对正，转样阀101b入口端连通第一样品室，密封活塞101与取样部壳体内壁的接触面由密封槽、密封胶圈实现密封。取样过程中，缓冲器104经由第一浮动活塞102推动从而带动活塞导杆103拉动密封活塞101上移，取样口101a逐渐被密封活塞101封闭，直到定位销与定位孔101f对正弹起，密封活塞101被锁定，此时压式定位销101e与定位孔101f契合，空心阀堵101c与转样口101d对正(并与密封圈配合)，取样口已被封闭，取样结束。转样时，拧下取样器底端的导锥115，转样阀101b的开关露出，可操作转样阀101b开启和关闭，进行转样，本实施例中的转样阀101b为针阀，针阀的体积较小且易于精确控制转样口101d的流量，针阀为现有技术，关于针阀的结构和工作原理此处不再赘述。

在一个示例中，所述取样部和所述空气室108通过气室密封连接头105密封连接，所述气室密封连接头105内设有流量调节器106，所述流量调节器106的一端与所述第一置换液室连通，另一端与所述气室连接管110连通。

具体地，参考图1，本实施例中的流量调节器106为调压阀，调压阀的芯杆底部为圆锥体与流量调节器106、缓冲器104之间的置换液通道以锥面密封，弹簧串联在调压阀的芯杆上，调压阀与气室密封连接头105总成并以丝扣连接，通过拧紧或拧松调压阀的调压螺钉，调节控制井下取样器的开启压力，在取样之前应使调压阀的压力略低于取样点压力，以保证在取样时置换液能够顺利的通过调压阀流入气室连接管110，并通过调压阀控制调节置换液的流速，从而控制取样速度。置换液注入口107设于置换液通道上并与气室密封连接头105集成在一起。流量调节器106为现有技术，本领域人员可根据实际需求采用特定类型的流量调节器106，此处不再赘述。

本实施例中，所述缓冲器104包括固定部件104b和滑动部件104a，所述固定部件104b与所述密封连接头固定连接，所述滑动部件104a为贴合所述壳体内壁的筒型且可滑动地套设于所述固定部件104b外部，所述滑动部件104a与所述活塞导杆103固定连接。

具体地，参考图1，缓冲器104主要由固定部件104b和滑动部件104a组成，滑动部件104a包括桶型的外壁和筒型外壁内部中心处的滑杆，滑杆上设有能够然置换液流通至气室连接管110的通道，固定部件104b为筒型，固定部件104b以一端与密封连接头密封固定连接，另一端与滑杆配合，滑杆能够在固定部件104b的内壁滑动，以此滑动部件104a的筒型外壁、固定部件104b、以及滑动部件104a的滑杆形成从外到内依次嵌套的结构，滑动部件104a的一端通过活塞导杆103与密封活塞101连接，取样时，第一浮动活塞102移动到缓冲器104滑动部件104a位置时继续推动滑动部件104a从而通过活塞导杆103带动密封活塞101向上移动，缓冲器104的结构能够有效防止第一浮动活塞102在压差的作用下移动过快导致井下取样器的损坏，同时能够控制取样速度保证地热流体能够逐渐以一个合理的速度充满第一样品室。

本实施例中，所述定时控制机构包括启动开关111、触发机构113和钟机114，所述钟机114以设定时间触发所述触发机构113，以开启所述启动开关111，从而使所述气室连接管110导通。

具体地，参考图1，启动开关111设于靠近流量调节器106(调压阀)一端的气室连接管110上，启动开关111与触发机构113联动，钟机114通过倒计时开启触发机构113动作，从而开启启动开关111，使第一置换液室和空气室108之间形成通路，置换液能够在压差的作用下流入空气室108，进而启动第一浮动活塞102开始吸取地热流体。

本实施例中，所述定时控制机构还包括钟控密封连接头112和调节阀109，所述钟控密封连接头112密封连接于所述空气室壳体，所述调节阀109设于所述气室连接管110与所述空气室壳体的内腔之间，所述启动开关111设置于所述钟控密封连接头112内，所述触发机构113通过操作所述启动开关111使所述气室连接管110于所述调节阀109连通。。

具体地，参考图1，调节阀109、启动开关111均集成在钟控密封连接头112靠近空气室108的一端，气室连接管110在空气室108中的部分可以根据需求做成螺旋状以增加置换液的流通路径，并起到缓冲和控制流速的作用。

本实施例中，所述触发机构113包括触发机构113壳体，所述触发机构113壳体的一端与所述钟控密封连接头112固定连接，所述触发机构113壳体的另一端与所述钟机114固定连接；所述触发机构113壳体内设有锥形撞头113a、弹片和连杆113c，所述锥形撞头113a与所述钟机114连接，所述连杆113c可滑动的设置于所述钟控密封连接头112中，所述连杆113c一端与所述调节阀109的开关连接，所述连杆113c的另一端与所述压片113b连接，所述压片113b固定于所述锥形撞头113a与所述钟控密封连接头112之间，所述压片113b表面通过拉簧113d与所述触发机构壳体连接。

具体地，参考图1，连杆113c的一端与启动开关111连接，另一端通过一挡销与压片113b连接，钟机114能够预设倒计时，倒计时过程中，锥形撞头113a保持压住压片113b的状态，拉簧113d保持被拉开的状态，完成倒计时后钟机114触发锥形撞头113a向上运动，压片113b摆脱锥形撞头113a的压力，拉簧113d拉动压片113b变形通过挡销带动连杆113c向下滑动，从而触发启动开关111开启，气室连接管110的通路被打开，在压差的作用下置换液即可流入空气室108内，拉簧113d分别连接压片113b和触发机构113壳体内壁能够在钟机114设置倒计时、锥形撞头113a复位时将压片113b压下复位，实现循环使用。本实施例中的钟机114为现有的发条式钟机114，锥形撞头113a可以与钟机114集成在一起，压片113b也可以选择现有不带拉簧113d、自身带有弹性的压片113b弹簧。需要说明的是，触发机构113的形式并不仅限于本实施例的方案，本领域人员也可以根据实际情况设计其他替代的触发机构113结构形成，此处不再赘述。

通过井下取样器的取样过程为：分析地热储层特征、地热井井身结构、井筒内地热流体流态等因素，选择适宜材质及适宜尺寸和承压的井下取样器，并确定取样点的位置。若井内结垢等情况不明，需在取样前进行通井，探明井筒情况，同时测取并记录取样位置的压力等必要参数和记录所用时间。将空气室108抽真空并通过拧紧或拧松调压阀(流量调节器106)的调压螺钉，调节控制装置开启压力，使之略低于取样点压力。确认启动开关111关闭，第一浮动活塞102一侧的第一置换液室填充置换液，将活塞推至取样部壳体底部。设定钟机114倒计时时间，可依据测试过程所记录的时间作为井下取样器钟机114设置的倒计时时间，也可在井下取样器下放速度可控的条件下根据下放速度和取样位置计算设置钟机114的倒计时。采用钢丝绞车配合井口防喷装置，将井下取样器下放至指定深度。钟机114设置的倒计时时间到达后，由触发机构113联动启动开关111打开气室连接管110和空气室108之间的通道，利用压差作用，推动第一浮动活塞102向上移动，取样口101a采集地热流体样品，第一浮动活塞102另一侧经由流量调节器106将置换液引流至空气室108。当第一浮动活塞102经缓冲器104到达顶部后，通过活塞导杆导杆103触发密封活塞101上移，密封活塞101同时在地层压力推动下移动，关闭取样口101a并锁定密封。

本实施例中，还包括储样瓶，所述储样瓶内部为密闭空腔，所述密闭空腔中设有第二浮动活塞205，所述第二浮动活塞205将所述密闭空腔分隔为第二置换液室209和第二样品室206，所述第二样品室206内设有搅拌球212；所述储样瓶一端设有与所述第二置换液室209连通的第一高压阀202和真空口208，所述储样瓶的另一端设有与所述第二样品室206连通的出样口207和第二高压阀203，所述第二高压阀203能够与所述井下取样器的所述转样口101d连通。

具体地，参考图2，本发明的地热流体密闭取样装置还包括用于转储样品的储样瓶，储样瓶主体为圆柱形的外壳204，外壳204内部为密闭空腔，密闭空腔内设有第二浮动活塞205，浮动活塞的一侧为第二置换液室209，另一侧为第二样品室206，壳体的一端设有第一高压阀202(带高压阀手柄201)和用于填充置换液的真空口208，真空口208用于抽真空和填充置换液，第一高压阀202用于控制转储过程中第二置换液室209内置换液的流出速度；外壳204的另一端设有出样口207和用于控制样品流出的第二高压阀203(带高压阀手柄201)，第二高压阀203能够通过特定的连接件与井下取样器的取样口101a连通；第二样品室206中设有搅拌球212，用于在样品分析时对第二样品室206中的地热流体样品进行搅拌，出样口207用于在分析时将样品从第二样品室206中排出至分析设备；第二浮动活塞205的侧壁外设有与储样瓶外壳204内壁接触的耐磨扶正环210和密封圈211(与第一浮动活塞102的外侧壁结构相同)。

本实施例中，还包括地面转样台，所述地面转样台包括取样器支架304、储样瓶支架302、第一压力表305a、第二压力表305b、高压输出端口301、储样瓶回压端口306、第一调节阀307a、第二调节阀307b、手动泵308和密封油箱303；

所述取样器支架304和所述储样瓶支架302分别用于放置所述井下取样器和所述储样瓶，所述井下取样器的所述取样室的置换液注入口能够依次通过所述高压输出端口301、所述第一调节阀307a、所述第一压力表305a、所述手动泵308与所述密封油箱303连通，所述储样瓶的所述第一高压阀202能够依次通过所述储样瓶回压端口306、所述第二调节阀307b、所述第二压力表305b与所述密封油箱303连通。

具体地，参考图3，地面转样台包括取样器支架304、储样瓶支架302、第一压力表305a、第二压力表305b、高压输出端口301、储样瓶回压端口306、第一调节阀307a、第二调节阀307b、手动泵308和密封油箱303。转储过程中首先将储样瓶与井下取样器分别放置于储样瓶支架302和取样器支架304，并将储样瓶的第二高压阀203通过特定的连接件与井下取样器的转样口101d密闭连接，储样瓶的第二置换液室209预先通过真空口208填充置换液体，将第二浮动活塞205通过推至储样瓶真空口208的一端，为第二样品室206进样时加背压，井下取样器中取样室的置换液注入口107依次与高压输出端口301、第一调节阀307a、第一压力表305a、手动泵308、密封油箱303连通，储样瓶的第一高压阀202依次与储样瓶回压端口306、第二调节阀307b、第二压力表305b与密封油箱303连通。然后由手动泵308和流量调节器106控制，通过手动泵308给井下取样器中第一浮动活塞102的一端(第一置换液室)施加压力，将密封油箱303中的置换液导入井下取样器的第一置换液室，地热流体样品从第一浮动活塞102的另一端转样口101d被驱出，并从储样瓶的通过第二高压阀203调节流量进入第二样品室206，储样瓶中第二置换液室209的置换液流入密封油箱303。为保持转样过程中的压力，需通过观察第一压力表305a、第二压力表305b、同时控制调节第一调节阀307a、第二调节阀307b来实现同质同压转储，最后将储样瓶运送至实验室进行分析化验。

以上实施例的地热流体密闭取样装置，适用于地热井下地热流体样品的采集和保存，具有进样速度可调节，井下定深自动取样，取样和转储全过程密闭恒压，可循环使用的特点，并且由于密闭隔离的高保真作用，便于长时间储存和运输，弥补了地热资源认知研究及开发利用过程中仅靠地面采样不足以准确获取地热流体样品和准确测试结果的缺陷。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (10)

1.一种地热流体密闭取样装置，其特征在于，包括：

井下取样器，所述井下取样器包括依次连接的取样部、空气室和定时控制机构，所述取样部上设有取样口；

所述取样部包括取样部壳体，所述取样部壳体内从下端至上端依次设有密封活塞、第一浮动活塞、缓冲器，所述密封活塞和所述第一浮动活塞之间形成第一样品室，所述取样口设于所述密封活塞与所述第一浮动活塞的衔接处并连通所述第一样品室与所述取样部壳体的外部，所述第一浮动活塞与所述缓冲器之间形成第一置换液室，所述缓冲器与所述空气室之间设有置换液注入口；所述密封活塞通过贯穿所述第一浮动活塞的活塞导杆与所述缓冲器连接，从而能够在所述缓冲器的带动下封闭所述取样口；

所述空气室包括空气室壳体，所述第一置换液室与所述空气室壳体的内腔通过气室连接管可操作性地相连通；

所述定时控制机构用于以设定时间操作所述气室连接管以连通所述第一置换液室与所述空气室壳体的内腔。

2.根据权利要求1所述的地热流体密闭取样装置，其特征在于，所述密封活塞处的所述取样部壳体设有转样口和定位孔，所述取样口位于所述定位孔的上方。

3.根据权利要求2所述的地热流体密闭取样装置，其特征在于，所述密封活塞内设有转样阀和按压式定位销，所述转样阀的阀门开关设置于所述密封活塞的底端外部，所述转样阀的入口端连通所述取样室，所述转样阀的出口端设有与所述取样口配合的空心阀堵，所述按压式定位销与所述定位孔配合用于锁定所述密封活塞。

4.根据权利要求1所述的地热流体密闭取样装置，其特征在于，所述取样部和所述空气室通过气室密封连接头密封连接，所述气室密封连接头内设有流量调节器，所述流量调节器的一端与所述第一置换液室连通，另一端与所述气室连接管连通。

5.根据权利要求4所述的地热流体密闭取样装置，其特征在于，所述缓冲器包括固定部件和滑动部件，所述固定部件与所述密封连接头固定连接，所述滑动部件为贴合所述壳体内壁的筒型且可滑动地套设于所述固定部件外部，所述滑动部件与所述活塞导杆固定连接。

6.根据权利要求1所述的地热流体密闭取样装置，其特征在于，所述定时控制机构包括启动开关、触发机构和钟机，所述钟机以设定时间触发所述触发机构，以开启所述启动开关，从而使所述气室连接管导通。

7.根据权利要求6所述的地热流体密闭取样装置，其特征在于，所述定时控制机构还包括钟控密封连接头和调节阀，所述钟控密封连接头密封连接于所述空气室壳体，所述调节阀设于所述气室连接管与所述空气室壳体的内腔之间，所述启动开关设置于所述钟控密封连接头内，所述触发机构通过操作所述启动开关使所述气室连接管与所述调节阀连通。

8.根据权利要求7所述的地热流体密闭取样装置，其特征在于，所述触发机构包括触发机构壳体，所述触发机构壳体的一端与所述钟控密封连接头固定连接，所述触发机构壳体的另一端与所述钟机固定连接；

所述触发机构壳体内设有锥形撞头、弹片和连杆，所述锥形撞头与所述钟机连接，所述连杆可滑动的设置于所述钟控密封连接头中，所述连杆一端与所述启动开关连接，所述连杆的另一端与所述压片连接，所述压片固定于所述锥形撞头与所述钟控密封连接头之间，所述压片表面通过拉簧与所述触发机构壳体连接。

9.根据权利要求2所述的地热流体密闭取样装置，其特征在于，还包括储样瓶，所述储样瓶内部为密闭空腔，所述密闭空腔中设有第二浮动活塞，所述第二浮动活塞将所述密闭空腔分隔为第二置换液室和第二样品室，所述第二样品室内设有搅拌球；

所述储样瓶一端设有与所述第二置换液室连通的第一高压阀和真空口，所述储样瓶的另一端设有与所述第二样品室连通的出样口和第二高压阀，所述第二高压阀能够与所述井下取样器的所述转样口连通。

10.根据权利要求9所述的地热流体密闭取样装置，其特征在于，还包括地面转样台，所述地面转样台包括取样器支架、储样瓶支架、第一压力表、第二压力表、高压输出端口、储样瓶回压端口、第一调节阀、第二调节阀、手动泵和密封油箱；

所述取样器支架和所述储样瓶支架分别用于放置所述井下取样器和所述储样瓶，所述井下取样器的所述取样室的置换液注入口能够依次通过所述高压输出端口、所述第一调节阀、所述第一压力表、所述手动泵与所述密封油箱连通，所述储样瓶的所述第一高压阀能够依次通过所述储样瓶回压端口、所述第二调节阀、所述第二压力表与所述密封油箱连通。

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