CN114152475A - 一种闭合式高效率石油探测用取样装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及石油探测取样技术领域，具体为一种闭合式高效率石油探测用取样装置，包括水滴状半球台，半球台上端中央固定设置有用于驱动半球台上升下降的绳索，半球台上端环绕其竖向轴线环形阵列排布有多个数量呈现偶数的取样筒，每两个关于绳索轴线对称的取样筒侧壁均固定设置有同一根平衡杆，平衡杆中央开设有用于套设在绳索外侧的滑孔，多个平衡杆竖向排列；本发明解决了现有的设备能进行持续分段取样的设备能一次性进行不同深度取样，但是需要在所有标本取样完毕后才能将所有标本一次性提出石油井筒，携带着取样完毕的标本继续进行不同深度的采样，从而造成了标本的集中出井检测，从而在一定程度上也会导致检测效率低下的问题出现。

Description

一种闭合式高效率石油探测用取样装置

技术领域

本发明涉及石油探测取样技术领域，具体为一种闭合式高效率石油探测用取样装置。

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。

现有的石油探测取样装置，虽然能做到不同深度分段密封采样，但是采样过程中，每段取样结束，都需要将样本提出石油井筒，再进行重复取样，从而导致取样效率缓慢的问题出现；其次还有些能进行持续分段取样的设备能一次性进行不同深度取样，但是需要在所有标本取样完毕后才能将所有标本一次性提出石油井筒，携带着取样完毕的标本继续进行不同深度的采样，标本的集中出井检测，从而在一定程度上也会导致检测效率低下的问题出现。

基于此，本发明设计了一种闭合式高效率石油探测用取样装置，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种闭合式高效率石油探测用取样装置，以解决上述背景技术中提出现有的石油探测取样装置，虽然能做到不同深度分段密封采样，但是采样过程中，每段取样结束，都需要将样本提出石油井筒，再进行重复取样，从而导致取样效率缓慢的问题出现；其次还有些能进行持续分段取样的设备能一次性进行不同深度取样，但是需要在所有标本取样完毕后才能将所有标本一次性提出石油井筒，携带着取样完毕的标本继续进行不同深度的采样，从而造成了标本的集中出井检测，从而在一定程度上也会导致检测效率低下的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种闭合式高效率石油探测用取样装置，包括水滴状半球台，所述半球台上端中央固定设置有用于驱动半球台上升下降的绳索，所述半球台上端环绕其竖向轴线环形阵列排布有多个数量呈现偶数的取样筒，每两个关于绳索轴线对称的所述取样筒侧壁均固定设置有同一根平衡杆，所述平衡杆中央开设有用于套设在绳索外侧的滑孔，多个平衡杆竖向排列，且每两个相邻的所述平衡杆之间竖向夹角相同，每个所述平衡杆上固定设置有两个关于绳索轴线对称的安装架，两个所述安装架上端设置有用于在取样筒取样完成后驱动平衡杆沿着绳索上移的攀爬机构，所述半球台上开设有与取样筒对应的竖向取样孔，所述取样筒外壁接触在取样孔内壁，取样孔下端的所述半球台侧壁设置有开合机构。

作为本发明的进一步方案，所述攀爬机构包括固定设置在安装架内壁的电池，每个所述安装架上端通过与其固定设置的夹紧扭簧转动设置有避让架，所述避让架侧壁通过支架固定设置有行进电机，所述避让架另一端转动设置有攀爬轴，所述攀爬轴外壁固定设置有两个夹在绳索外壁的攀爬轮，所述行进电机输出轴通过套设在其外壁的同步带传动连接到攀爬轴上，靠近避让架下端所述攀爬轴侧壁设置有用于卡住攀爬轴避免攀爬轮遮挡下端平衡杆沿着绳索上升的卡锁板，所述卡锁板传动连接在取样筒上端。

作为本发明的进一步方案，所述取样筒包括同轴线的电磁杆，所述取样筒上端两端内壁固定设置有两组间隔相同的密封机构，每组所述密封机构包括两个与取样筒共轴线的密封板，所述电磁杆竖向滑动设置在四块密封板中央，所述卡锁板固定设置在电磁杆侧壁，位于每组两块密封板之间的所述电磁杆外壁固定设置有共轴线的放油板，所述放油板直径小于取样筒直径，所述电磁杆下端传动连接在开合机构内部。

作为本发明的进一步方案，所述开合机构包括多个弧度与半球台弧度相同的与取样孔相对于的开启板，所述开启板四周接触连接在取样孔内壁，所述开启板下端通过扭簧铰链转动设置在半球台下端面。

作为本发明的进一步方案，所述半球台下端中央转动设置有蓄力轴，所述半球台内部固定设置有用于向电池充电的发电机，所述蓄力轴上端同轴固定设置在发电机输入轴上，所述蓄力轴下端外壁环绕其轴线环形阵列固定设置有多片扇叶。

作为本发明的进一步方案，位于同一根平衡杆上端的两个对象的所述攀爬轮接触面外壁开设有相互啮合的齿牙。

作为本发明的进一步方案，每个位于滑孔附近的所述平衡杆竖向开设有用于方便从绳索上取下平衡杆的梯形缺槽，所述梯形缺槽靠近平衡杆中央的边界长，所述梯形缺槽内部竖向滑动设置有梯形块，所述梯形缺槽下端边缘固定设置有防止梯形块下滑的加强筋。

作为本发明的进一步方案，所述蓄力轴下端固定设置有用于进行导流的水球块。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1. 本发明通过两个对称固定设置在平衡杆两端的取样筒，进行同步取样，从而保持平衡杆平衡，其次通过多个竖向交叉折叠的平衡杆从上到下分段进行采样，从而完成设备在石油井筒中分段进行采样；其次通过攀爬机构工作，使得采样完成的平衡杆沿着绳索上升，从而完成样本及时地输出石油井筒，从而进行分阶段进行检测处理，从而提高检测效率。

2. 本发明通过取样筒取样完成给卡锁板信号，使得卡锁板下降，从而使得夹紧扭簧驱动避让架转动，从而使得攀爬轮转动卡住绳索，其次再通过电池给行进电机供能，使得行进电机驱动同步带转动，继而驱动攀爬轴转动，从而驱动攀爬轮在绳索外侧转动，从而使得攀爬轮上升，间接使得安装架驱动平衡杆和两个取样筒进行同步上升出井，从而进行优先检测，从而进一步提高检测效率。

3. 本发明通过电磁杆驱动密封板和放油板的分离，同时使得取样筒下端的取样孔内部的开启板开启，使得石油从取样孔中进入取样筒中完成采样，同时使得卡锁板下降，保持攀爬机构进行同步工作，同时电磁杆挤压开启板时，使得取样筒整体受到反作用力与半球台分离，从而完成了定点绳索不停下降的采样，从而提高了采样效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施条例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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为本发明总体结构示意图；

图2为本发明侧俯视局部剖视结构示意图；

图3为本发明图2中A处放大结构示意图；

图4为本发明图2中B处放大结构示意图；

图5为本发明图2中C处放大结构示意图；

图6为本发明图2中D处放大结构示意图；

图7为本发明内部总体结构示意图；

图8为本发明平衡杆排布结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

半球台11，绳索12，取样筒13，平衡杆14，滑孔15，安装架16，取样孔17，夹紧扭簧19，电池20，避让架21，行进电机22，攀爬轴23，攀爬轮24，同步带25，卡锁板26，电磁杆27，密封板30，放油板31，开启板32，蓄力轴35，发电机36，扇叶37，齿牙38，梯形缺槽40，梯形块42，加强筋43。

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，所描述的实施条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。

请参阅图1-8，本发明提供一种技术方案：一种闭合式高效率石油探测用取样装置，包括水滴状半球台11，半球台11上端中央固定设置有用于驱动半球台11上升下降的绳索12，半球台11上端环绕其竖向轴线环形阵列排布有多个数量呈现偶数的取样筒13，每两个关于绳索12轴线对称的取样筒13侧壁均固定设置有同一根平衡杆14，平衡杆14中央开设有用于套设在绳索12外侧的滑孔15，多个平衡杆14竖向排列，且每两个相邻的平衡杆14之间竖向夹角相同，每个平衡杆14上固定设置有两个关于绳索12轴线对称的安装架16，两个安装架16上端设置有用于在取样筒13取样完成后驱动平衡杆14沿着绳索12上移的攀爬机构，半球台11上开设有与取样筒13对应的竖向取样孔17，取样筒13外壁接触在取样孔17内壁，取样孔17下端的半球台11侧壁设置有开合机构；

先将本装置组装完毕（如图1所示，其中从图右上向左下看为本装置上端，本装置为中心对称装置，此后叙述采用设备方位进行叙述，不再赘述）；

本发明工作时，先将绳索12缠绕到现有的提升装置，将半球台11释放到石油井筒内部，启动提升装置释放绳索12，将半球台11释放到井筒中，半球台11受到自身重力带着绳索12沿着井筒下降（如图1和2所示，其中半球台11下端采用水滴状设计，能减小半球台11与井筒内石油的摩擦，避免半球台11下降时受到石油阻力不同从而失去平衡，从而卡死在石油井筒内壁上），半球台11下降带动取样筒13下降，取样筒13带动平衡杆14下降，平衡杆14下降通过中央的滑孔15在绳索12上竖向下滑，保持了取样筒13和平衡杆14的平衡，当半球台11下降到采样高度后，启动半球台11下端的取样孔17下端的开合机构，使得石油从半球台11下端两个对称的取样孔17进入取样筒13中，从而完成取样（如图1和2所示，其中优先取样的为最上端的平衡杆14两端的取样筒13优先取样，取样优先级依次从上到下，从而方便最上端的取样筒13在取样完成后，最上端的平衡杆14能优先脱离半球台11，从而完成优先上浮，进行优先样本检测，从而进行减轻检测强度，提高检测效率），其次采用一次性双取样筒13进行对称取样，从而避免了局部取样出现偏差，其次采用双取样筒13进行取样能保证平衡杆14两端重力平衡，在后期攀爬机构进行工作时，能避免平衡杆14出现失衡现象从而卡在绳索12上的问题出现，当同一个平衡杆14两端的取样筒13完成取样后，攀爬机构开始工作，使得取样完毕后的两个取样筒13和其连接的平衡杆14沿着绳索12进行上升，将取样标本及时地提出井筒，从而进行快速分阶段检测，从而提高检测效率，同时的未进行取样的取样筒13继续跟随半球台11下降，从而进行下一深度的取样；

本发明通过两个对称固定设置在平衡杆14两端的取样筒13，进行同步取样，从而保持平衡杆14平衡，其次通过多个竖向交叉折叠的平衡杆14从上到下分段进行采样，从而完成设备在石油井筒中分段进行采样；其次通过攀爬机构工作，使得采样完成的平衡杆14沿着绳索12上升，从而完成样本及时地输出石油井筒，从而进行分阶段进行检测处理，从而提高检测效率。

作为本发明的进一步方案，攀爬机构包括固定设置在安装架16内壁的电池20，每个安装架16上端通过与其固定设置的夹紧扭簧19转动设置有避让架21，避让架21侧壁通过支架固定设置有行进电机22，避让架21另一端转动设置有攀爬轴23，攀爬轴23外壁固定设置有两个夹在绳索12外壁的攀爬轮24，行进电机22输出轴通过套设在其外壁的同步带25传动连接到攀爬轴23上，靠近避让架21下端攀爬轴23侧壁设置有用于卡住攀爬轴23避免攀爬轮24遮挡下端平衡杆14沿着绳索12上升的卡锁板26，卡锁板26传动连接在取样筒13上端；

本发明工作时，在设备下井前，先将电池20进行充电，当取样完成后，卡锁板26收到取样筒13取样完成后信号后，卡锁板26下降，从而将攀爬轴23进行解锁，当攀爬轴23脱离卡锁板26束缚后，夹紧扭簧19启动（如图3和4所示），驱动避让架21由下向上转动靠近绳索12（将所有的避让架21折叠在下端，从而避免干扰平衡杆14上移时避让架21端头的攀爬轮24对平衡杆14造成的干涉），避让架21转动驱动攀爬轴23使得攀爬轮24由下往上转动靠近绳索12再进行夹紧（行进电机22也跟随避让架21进行转动），随后行进电机22转动驱动同步带25转动，同步带25转动驱动攀爬轴23转动，攀爬轴23转动驱动攀爬轮24转动，从而使得攀爬轮24与绳索12产生摩擦，使得攀爬轮24驱动避让架21上升（避让架21转动到水平位置时夹紧扭簧19已经处于极限位置，不可再进行转动，同时攀爬轮24的转动施力方向正好与避让架21呈现竖向九十度，从而保证了攀爬轮24对避让架21施力方向与安装架16平行，从而避免了攀爬轮24与绳索12之间出现松动打滑的问题出现），避让架21上移驱动安装架16上移，安装架16上移驱动平衡杆14上移，从而完成采样完成后的取样筒13优先上升，从而优先进行分段检测；

本发明通过取样筒13取样完成给卡锁板26信号，使得卡锁板26下降，从而使得夹紧扭簧19驱动避让架21转动，从而使得攀爬轮24转动卡住绳索12，其次再通过电池20给行进电机22供能，使得行进电机22驱动同步带25转动，继而驱动攀爬轴23转动，从而驱动攀爬轮24在绳索12外侧转动，从而使得攀爬轮24上升，间接使得安装架16驱动平衡杆14和两个取样筒13进行同步上升出井，从而进行优先检测，从而进一步提高检测效率。

作为本发明的进一步方案，取样筒13包括同轴线的电磁杆27，取样筒13上端两端内壁固定设置有两组间隔相同的密封机构，每组密封机构包括两个与取样筒13共轴线的密封板30，电磁杆27竖向滑动设置在四块密封板30中央，卡锁板26固定设置在电磁杆27侧壁，位于每组两块密封板30之间的电磁杆27外壁固定设置有共轴线的放油板31，放油板31直径小于取样筒13直径，电磁杆27下端传动连接在开合机构内部；开合机构包括多个弧度与半球台11弧度相同的与取样孔17相对于的开启板32，开启板32四周接触连接在取样孔17内壁，开启板32下端通过扭簧铰链转动设置在半球台11下端面；

本发明工作时，当设备下降到取样高度（如图7所示），电磁杆27下降，使得卡锁板26下降一方面完成对攀爬机构的解锁，另一方面，电磁杆27下降驱动放油板31下降，使得放油板31与上层的密封板30分离，使得取样筒13中间的两个密封板30之间腔体与外部出现连通，同时的电磁杆27下端挤压半球台11下端的取样孔17下侧的开启板32，使得开启板32克服其扭簧铰链的扭力，从而完成开启板32的开启，石油从取样孔17进入取样筒13中间腔体内部，其次由于取样筒13接触在取样孔17内部，从而在电磁杆27挤压开启板32时，取样筒13也会受到反作用力上移（如图4、5和6所示），从而完成与半球台11的脱离，在这一过程中，密封板30和放油板31的短暂打开，从而完成取样筒13的采样，同时也完成了取样筒13与半球台11的脱离，不再跟随着绳索12继续下降，从而完成了绳索12不停止进行定位采样，从而提高采样效率的同时，也提高了采样的效率；当取样筒13与半球台11脱离后，电磁杆27复位，这时攀爬轮24已经夹紧了绳索12，同时采样已经结束了，这时可进行升井工作；同时开启板32继续受到开合扭簧铰链作用闭合，从而保持了半球台11形状完整，继续下降，缩小半球台11的下降阻力；

本发明通过电磁杆27驱动密封板30和放油板31的分离，同时使得取样筒13下端的取样孔17内部的开启板32开启，使得石油从取样孔17中进入取样筒13中完成采样，同时使得卡锁板26下降，保持攀爬机构进行同步工作，同时电磁杆27挤压开启板32时，使得使得取样筒13整体受到反作用力与半球台11分离，从而完成了定点绳索12不停下降的采样，从而提高了采样效率。

作为本发明的进一步方案，半球台11下端中央转动设置有蓄力轴35，半球台11内部固定设置有用于向电池20充电的发电机36，蓄力轴35上端同轴固定设置在发电机36输入轴上，蓄力轴35下端外壁环绕其轴线环形阵列固定设置有多片扇叶37；

本发明工作时，使得半球台11下端的扇叶37受到石油的阻力会发生转动，从而使得蓄力轴35转动，蓄力轴35转动驱动发电机36转动产生电能，从而完成对电池20进行充电，从而节约了电能。

作为本发明的进一步方案，位于同一根平衡杆14上端的两个对象的攀爬轮24接触面外壁开设有相互啮合的齿牙38；避免了同一个平衡杆14上的安装架16上升速度不同，从而出现速度差，导致平衡杆14倾斜，卡在井筒内壁的问题出现。

作为本发明的进一步方案，每个位于滑孔15附近的平衡杆14竖向开设有用于方便从绳索12上取下平衡杆14的梯形缺槽40，梯形缺槽40靠近平衡杆14中央的边界长，梯形缺槽40内部竖向滑动设置有梯形块42，梯形缺槽40下端边缘固定设置有防止梯形块42下滑的加强筋43；

本发明工作时，如图8所示，其中当平衡杆14升井后，能快速将梯形块42沿着绳索12轴线相对平衡杆14进行滑动，从而将梯形块42移出，从而绳索12从平衡杆14侧壁的梯形缺槽40拿出，从而完成了平衡杆14快速从绳索12上拆除，同时梯形缺槽40下端的加强筋43，能有效保证梯形块42不下移（平衡杆14相对于绳索12处于上移趋势，从而保证了梯形块42能不滑掉平衡杆14下端，保证了滑孔15完整性，完成了平衡杆14对绳索12的定位，其次梯形缺槽40靠近平衡杆14中央的边界长，从而避免梯形块42不水平滑动到平衡杆14外侧，脱离于平衡杆14的啮合，导致滑孔15完整性破坏）。

作为本发明的进一步方案，蓄力轴35下端固定设置有用于进行导流的水球块。

Claims (8)

1.一种闭合式高效率石油探测用取样装置，包括水滴状半球台（11），其特征在于：所述半球台（11）上端中央固定设置有用于驱动半球台（11）上升下降的绳索（12），所述半球台（11）上端环绕其竖向轴线环形阵列排布有多个数量呈现偶数的取样筒（13），每两个关于绳索（12）轴线对称的所述取样筒（13）侧壁均固定设置有同一根平衡杆（14），所述平衡杆（14）中央开设有用于套设在绳索（12）外侧的滑孔（15），多个平衡杆（14）竖向排列，且每两个相邻的所述平衡杆（14）之间竖向夹角相同，每个所述平衡杆（14）上固定设置有两个关于绳索（12）轴线对称的安装架（16），两个所述安装架（16）上端设置有用于在取样筒（13）取样完成后驱动平衡杆（14）沿着绳索（12）上移的攀爬机构，所述半球台（11）上开设有与取样筒（13）对应的竖向取样孔（17），所述取样筒（13）外壁接触在取样孔（17）内壁，取样孔（17）下端的所述半球台（11）侧壁设置有开合机构。

2.根据权利要求1所述的一种闭合式高效率石油探测用取样装置，其特征在于：所述攀爬机构包括固定设置在安装架（16）内壁的电池（20），每个所述安装架（16）上端通过与其固定设置的夹紧扭簧（19）转动设置有避让架（21），所述避让架（21）侧壁通过支架固定设置有行进电机（22），所述避让架（21）另一端转动设置有攀爬轴（23），所述攀爬轴（23）外壁固定设置有两个夹在绳索（12）外壁的攀爬轮（24），所述行进电机（22）输出轴通过套设在其外壁的同步带（25）传动连接到攀爬轴（23）上，靠近避让架（21）下端所述攀爬轴（23）侧壁设置有卡锁板（26），所述卡锁板（26）用于卡住攀爬轴（23）避免攀爬轮（24）遮挡下端平衡杆（14）沿着绳索（12）上升，所述卡锁板（26）传动连接在取样筒（13）上端。

3.根据权利要求2所述的一种闭合式高效率石油探测用取样装置，其特征在于：所述取样筒（13）包括同轴线的电磁杆（27），所述取样筒（13）上端两端内壁固定设置有两组间隔相同的密封机构，每组所述密封机构包括两个与取样筒（13）共轴线的密封板（30），所述电磁杆（27）竖向滑动设置在四块密封板（30）中央，所述卡锁板（26）固定设置在电磁杆（27）侧壁，位于每组两块密封板（30）之间的所述电磁杆（27）外壁固定设置有共轴线的放油板（31），所述放油板（31）直径小于取样筒（13）直径，所述电磁杆（27）下端传动连接在开合机构内部。

4.根据权利要求3所述的一种闭合式高效率石油探测用取样装置，其特征在于：所述开合机构包括多个弧度与半球台（11）弧度相同的与取样孔（17）相对于的开启板（32），所述开启板（32）四周接触连接在取样孔（17）内壁，所述开启板（32）下端通过扭簧铰链转动设置在半球台（11）下端面。

5.根据权利要求4所述的一种闭合式高效率石油探测用取样装置，其特征在于：所述半球台（11）下端中央转动设置有蓄力轴（35），所述半球台（11）内部固定设置有用于向电池（20）充电的发电机（36），所述蓄力轴（35）上端同轴固定设置在发电机（36）输入轴上，所述蓄力轴（35）下端外壁环绕其轴线环形阵列固定设置有多片扇叶（37）。

6.根据权利要求2所述的一种闭合式高效率石油探测用取样装置，其特征在于：位于同一根平衡杆（14）上端的两个对象的所述攀爬轮（24）接触面外壁开设有相互啮合的齿牙（38）。

7.根据权利要求1所述的一种闭合式高效率石油探测用取样装置，其特征在于：每个位于滑孔（15）附近的所述平衡杆（14）竖向开设有用于方便从绳索（12）上取下平衡杆（14）的梯形缺槽（40），所述梯形缺槽（40）靠近平衡杆（14）中央的边界长，所述梯形缺槽（40）内部竖向滑动设置有梯形块（42），所述梯形缺槽（40）下端边缘固定设置有防止梯形块（42）下滑的加强筋（43）。

8.根据权利要求5所述的一种闭合式高效率石油探测用取样装置，其特征在于：所述蓄力轴（35）下端固定设置有用于进行导流的水球块。

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