CN115234229A - 一种应用于地热井抽水试验的定点取样装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于地热井抽水试验的定点取样装置，包括：取样筒体、进水腔、取样组件、储存组件、法兰接口，所述取样筒体内设取样装置；所述进水腔设置在取样筒体内部，且进水腔下方设有环型的限位弧面；所述取样组件外壁通过支架与取样筒体的内壁固定连接，底部与限位弧面相对应；所述储存组件位于支架上方，固定在取样组件的外壁上；所述法兰接口位于取样筒体顶部。与现有技术相比，本发明中通过取样组件和储存组件的协作，可对单一含水层进行定点多次取样，以得到充足的样本数据，也可对多个水层进行取样并储存，提高工作效率及检测精确度。

Description

一种应用于地热井抽水试验的定点取样装置

技术领域

本发明涉及地热井地下水采样技术领域，更具体地说，涉及一种应用于地热井抽水试验的定点取样装置。

背景技术

地热井地下水采样技术是水文地质工作中地下水监测的核心，但由于地层结构中存在相对不透水层，因此地下水也随之分层，且各层水的指标和组成成分也不尽相同，所以需要分层取样，现有的取样装置为保证取样数据的准确，通常采取对某一单一含水层进行定点取样的方式，但此方法每次采样只得到单一的样本，难以保证检测结果的准确性，同时此方法不适用于对多个水层进行同时取样。因此，有必要提供一种应用于地热井抽水试验的定点取样装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

发明内容

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种应用于地热井抽水试验的定点取样装置，包括：

取样筒体，内设取样装置；

进水腔，设置在取样筒体内部，且进水腔下方设有环型的限位弧面；

取样组件，外壁通过支架与取样筒体的内壁固定连接，底部与限位弧面相对应；

储存组件，位于支架上方，固定在取样组件的外壁上；

法兰接口，位于取样筒体顶部。

进一步的，作为优选，所述限位弧面与取样组件的底部交接处设有排水阀，且所述排水阀位于进水腔内，当通过外部加压装置，对取样筒体进行加压时，取样筒体内部压强大于外部水层压强，取样组件的底部与限位弧面之间处于相对固定状态，在进行取样时，取样筒体内部压强降低，水层内的水在外部压力作用下，将取样组件顶起，水流进入进水腔，取样完成后，再次对取样筒体进行加压，取样组件的底部与限位弧面之间处于相对固定状态，且进水腔内部多余的水在压力作用下经排水阀排出。

进一步的，作为优选，所述取样组件包括：

锁止件，由多个环形分布的斜尖型弧面构成，外壁通过支架固定在取样筒体的中心位置；

移动件，由多个环形分布的箭头型弧面构成，外壁与锁止件的内壁可滑动连接，底部中心与限位弧面的中心相对应，当取样筒体内部压强大于外部水层压强时，移动件底部与限位弧面处于相对固定状态，当取样筒体内部压强小于外部水层压强时，移动件在水流的带动下，在锁止件内向上滑动；

旋转件，设置于锁止件和移动件的正上方，且所述旋转件底部设有与锁止件和移动件相对的斜面，当移动件底部与限位弧面处于相对固定状态时，旋转件的斜面与锁止件的斜尖型弧面顶端斜面相互叠合，当移动件在水压作用下上移时，移动件顶部的箭头型斜面将旋转件顶起，在旋转件底部高出锁止件时，旋转件在箭头型斜面的作用下，进行一次自转；

取样转盘，固定在旋转件侧壁上，当旋转件自转时，取样转盘跟随转动；

复位组件，可转动设置在旋转件顶部，且外壁与储存组件固定连接，在取样筒体内部压力的变化下，移动件推动旋转件上移进行取样，取样完成后，移动件下移，进而在复位组件的作用下，旋转件下移复位，在与锁止件接触时，在二者之间斜面的作用下，旋转件进行二次自转。

进一步的，作为优选，所述移动件底部设有半球体，卡在限位弧面的中心处，半球体在压力的作用下对限位弧面中部圆口起到较好的封堵作用；侧壁上设有与箭头型弧面相对应的滑块，且所述滑块与锁止件的内壁滑道可滑动连接，在滑块的作用下，移动件与锁止件之间仅处于上下移动状态，且移动件不可进行自转。

进一步的，作为优选，所述取样转盘上设有单一的注水口和多个保护盖，且所述注水口和保护盖以旋转件的中轴线为中心呈环形分布，当移动件与限位弧面处于相对固定状态时，取样转盘上的注水口和保护盖与上方储存组件处于错位状态，当移动件上移，旋转件进行一次自转时，取样转盘上的注水口和保护盖与上方储存组件处于相对状态，当移动件下移，旋转件进行二次自转时，取样转盘上的注水口和保护盖与上方储存组件再次处于错位状态。

进一步的，作为优选，所述复位组件包括：

复位套轴，位于旋转件上方，且外壁与储存组件固定连接，在储存组件的作用下，复位套轴处于固定状态；

固定板，设置在复位套轴内部，且与旋转件顶部可转动连接，当旋转件进行自转，即旋转件在固定板上转动；

复位弹簧，固定在复位套轴内部，底部与固定板的顶部固定连接，当移动件下移复位时，旋转件在复位弹簧的作用下，跟随移动件进行下移复位。

进一步的，作为优选，所述储存组件包括：

存样瓶体，环形分布设有多个，固定在一起，且外环固定在取样筒体的内壁上，内环固定在复位套轴上，且所述存样瓶体与取样转盘上的注水口和保护盖相对应；

单向气阀，固定在存样瓶体顶部中心，当存样瓶体进行取样时，内部气体经上部单向气阀排出，使存样瓶体内部与取样筒体的压强始终处于同一状态，便于取样；

入水口，固定在存样瓶体底部中心，当移动件推动旋转件上移进行一次自转后，在持续的推动作用下，旋转件带动取样转盘上移，使取样转盘上单一的注水口和多个保护盖与存样瓶体底部的入水口进行连接，在注水口的作用下，进行单独取样。

进一步的，作为优选，所述入水口包括：

入水件，可滑动设置在存样瓶体的底部中心，与注水口和保护盖相对应；

压缩弹簧，固定在存样瓶体的底部，且套在入水件上，在注水口上移的推力下，入水件上移且对压缩弹簧进行压缩，在注水口撤去时，压缩弹簧带动入水件复位，进而对存样瓶体进行封存。

进一步的，作为优选，所述入水件为空心结构，且上部分外壁上设有多个环形分布的圆孔，在注水口与入水件处于相对固定状态时，水流经注水口，再经入水件进入到存样瓶体内。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明中，通过取样装置中移动件的设置，对进水腔进水进行控制，在限位弧面上排水阀的辅助下，对进水腔内部水进行排出，确保每次排水排净，避免二次取样时，造成样品混合，影响取样质量。

本发明中，通过旋转件与储存组件的设置，在旋转件进行旋转和上下移动时，对存样瓶体内部进行水样的存储，在多次进水与排水的反复后得到多个样品，无论是对单一含水层进行定点多次取样，还是对多个水层进行取样，均能保证每个样品的质量，以确保检测结果的准确性。

附图说明

图1为一种应用于地热井抽水试验的定点取样装置的整体结构示意图；

图2为一种应用于地热井抽水试验的定点取样装置中取样组件结构示意图；

图3为一种应用于地热井抽水试验的定点取样装置中取样组件爆炸图；

图4为一种应用于地热井抽水试验的定点取样装置中入水口结构示意图；

图中：1、取样筒体；2、进水腔；3、取样组件；4、储存组件；5、法兰接口；6、支架；21、限位弧面；22、排水阀；31、锁止件；32、移动件；33、旋转件；34、取样转盘；35、复位组件；41、存样瓶体；42、单向气阀；43、入水口；321、半球体；322、滑块；341、注水口；342、保护盖；351、复位套轴；352、固定板；353、复位弹簧；431、入水件；432、压缩弹簧。

具体实施方式

请参阅图1～4，本发明实施例中，一种应用于地热井抽水试验的定点取样装置，包括：

取样筒体1，内设取样装置；

进水腔2，设置在取样筒体1内部，且进水腔2下方设有环型的限位弧面21；

取样组件3，外壁通过支架6与取样筒体1的内壁固定连接，底部与限位弧面21相对应；

储存组件4，位于支架6上方，固定在取样组件3的外壁上；

法兰接口5，位于取样筒体1顶部。

本实施例中，所述限位弧面21与取样组件3的底部交接处设有排水阀22，且所述排水阀22位于进水腔2内，当通过外部加压装置，对取样筒体1进行加压时，取样筒体1内部压强大于外部水层压强，取样组件3的底部与限位弧面21之间处于相对固定状态，在进行取样时，取样筒体1内部压强降低，水层内的水在外部压力作用下，将取样组件3顶起，水流进入进水腔2，取样完成后，再次对取样筒体1进行加压，取样组件3的底部与限位弧面21之间处于相对固定状态，且进水腔2内部多余的水在压力作用下经排水阀22排出。

本实施例中，所述取样组件3包括：

锁止件31，由多个环形分布的斜尖型弧面构成，外壁通过支架6固定在取样筒体1的中心位置；

移动件32，由多个环形分布的箭头型弧面构成，外壁与锁止件31的内壁可滑动连接，底部中心与限位弧面21的中心相对应，当取样筒体1内部压强大于外部水层压强时，移动件32底部与限位弧面21处于相对固定状态，当取样筒体1内部压强小于外部水层压强时，移动件32在水流的带动下，在锁止件31内向上滑动；

旋转件33，设置于锁止件31和移动件32的正上方，且所述旋转件33底部设有与锁止件31和移动件32相对的斜面，当移动件32底部与限位弧面21处于相对固定状态时，旋转件33的斜面与锁止件31的斜尖型弧面顶端斜面相互叠合，当移动件32在水压作用下上移时，移动件32顶部的箭头型斜面将旋转件33顶起，在旋转件33底部高出锁止件31时，旋转件33在箭头型斜面的作用下，进行一次自转；

取样转盘34，固定在旋转件33侧壁上，当旋转件33自转时，取样转盘34跟随转动；

复位组件35，可转动设置在旋转件33顶部，且外壁与储存组件4固定连接，在取样筒体1内部压力的变化下，移动件32推动旋转件33上移进行取样，取样完成后，移动件32下移，进而在复位组件35的作用下，旋转件33下移复位，在与锁止件31接触时，在二者之间斜面的作用下，旋转件33进行二次自转。

本实施例中，所述移动件32底部设有半球体321，卡在限位弧面21的中心处，半球体321在压力的作用下对限位弧面21中部圆口起到较好的封堵作用；侧壁上设有与箭头型弧面相对应的滑块322，且所述滑块322与锁止件31的内壁滑道可滑动连接，在滑块322的作用下，移动件32与锁止件31之间仅处于上下移动状态，且移动件32不可进行自转。

本实施例中，所述取样转盘34上设有单一的注水口341和多个保护盖342，且所述注水口341和保护盖342以旋转件33的中轴线为中心呈环形分布，当移动件32与限位弧面21处于相对固定状态时，取样转盘34上的注水口341和保护盖342与上方储存组件4处于错位状态，当移动件32上移，旋转件33进行一次自转时，取样转盘34上的注水口341和保护盖342与上方储存组件4处于相对状态，当移动件32下移，旋转件33进行二次自转时，取样转盘34上的注水口341和保护盖342与上方储存组件4再次处于错位状态。

本实施例中，所述复位组件35包括：

复位套轴351，位于旋转件33上方，且外壁与储存组件4固定连接，在储存组件4的作用下，复位套轴351处于固定状态；

固定板352，设置在复位套轴351内部，且与旋转件33顶部可转动连接，当旋转件33进行自转，即旋转件33在固定板352上转动；

复位弹簧353，固定在复位套轴351内部，底部与固定板352的顶部固定连接，当移动件32下移复位时，旋转件33在复位弹簧353的作用下，跟随移动件32进行下移复位。

本实施例中，所述储存组件4包括：

存样瓶体41，环形分布设有多个，固定在一起，且外环固定在取样筒体1的内壁上，内环固定在复位套轴351上，且所述存样瓶体41与取样转盘34上的注水口341和保护盖342相对应；

单向气阀42，固定在存样瓶体41顶部中心，当存样瓶体41进行取样时，内部气体经上部单向气阀42排出，使存样瓶体41内部与取样筒体1的压强始终处于同一状态，便于取样；

入水口43，固定在存样瓶体41底部中心，当移动件32推动旋转件33上移进行一次自转后，在持续的推动作用下，旋转件33带动取样转盘34上移，使取样转盘34上单一的注水口341和多个保护盖342与存样瓶体41底部的入水口43进行连接，在注水口341的作用下，进行单独取样。

本实施例中，所述入水口43包括：

入水件431，可滑动设置在存样瓶体41的底部中心，与注水口341和保护盖342相对应；

压缩弹簧432，固定在存样瓶体41的底部，且套在入水件431上，在注水口341上移的推力下，入水件431上移且对压缩弹簧432进行压缩，在注水口341撤去时，压缩弹簧432带动入水件431复位，进而对存样瓶体41进行封存。

本实施例中，所述入水件431为空心结构，且上部分外壁上设有多个环形分布的圆孔，在注水口341与入水件431处于相对固定状态时，水流经注水口341，再经入水件431进入到存样瓶体41内。

具体实施时，首先通过法兰接口5将取样装置整体与钻杆连接，将钻杆下放入地热井的套管内，在外部加压装置的作用下，通过钻杆持续对取样装置内部进行加压，进而使移动件32与限位弧面21处于相对固定状态，取样筒体1处于待取样状态，在到达取样位置后，在外部加压装置的作用下，是取样筒体1内部压强小于外部水层压强，水层内的水在外部压力作用下，将移动件32底部半球体321顶起，水流进入进水腔2，进而在移动件32的作用下，旋转件33进行上移，进而在锁止件31的作用下，旋转件33进行一次自转，进而带动取样转盘34转动，进而使注水口341与存样瓶体41底部的入水口43相对应，在移动件32的持续推动下，注水口341将入水口43内部入水件431顶起，进而水流经入水口43持续进入到存样瓶体41中，在取样完成后，外部加压装置对取样筒体1进行加压，使取样筒体1内部压强大于外部水层压强，进而移动件32在压力作用下下移，直至移动件32底部的半球体321与限位弧面21处于相对固定状态，且旋转件33在复位组件35的作用下跟随移动件32下移并进行二次自转完成复位，同时入水口43内的压缩弹簧432带动入水件431复位，对水样进行封存，同时在压力作用下，进水腔2内部残留的水经排水阀22排净，进而完成一次取样，在外部加压装置的作用下，充分进行操作，在旋转件33的转动作用下，可得多个样品，亦可对不同水层进行取样，且各样品之间独立保存，保证取样数据的准确。

以上所述的，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种应用于地热井抽水试验的定点取样装置，其特征在于：包括：

取样筒体(1)，内设取样装置；

进水腔(2)，设置在取样筒体(1)内部，且进水腔(2)下方设有环型的限位弧面(21)；

取样组件(3)，外壁通过支架(6)与取样筒体(1)的内壁固定连接，底部与限位弧面(21)相对应；

储存组件(4)，位于支架(6)上方，固定在取样组件(3)的外壁上；

法兰接口(5)，位于取样筒体(1)顶部。

2.根据权利要求1所述的一种应用于地热井抽水试验的定点取样装置，其特征在于：所述限位弧面(21)与取样组件(3)的底部交接处设有排水阀(22)，且所述排水阀(22)位于进水腔(2)内。

3.根据权利要求1所述的一种应用于地热井抽水试验的定点取样装置，其特征在于：所述取样组件(3)包括：

锁止件(31)，由多个环形分布的斜尖型弧面构成，外壁通过支架(6)固定在取样筒体(1)的中心位置；

移动件(32)，由多个环形分布的箭头型弧面构成，外壁与锁止件(31)的内壁可滑动连接，底部中心与限位弧面(21)的中心相对应；

旋转件(33)，设置于锁止件(31)和移动件(32)的正上方，且所述旋转件(33)底部设有与锁止件(31)和移动件(32)相对的斜面；

取样转盘(34)，固定在旋转件(33)侧壁上；

复位组件(35)，可转动设置在旋转件(33)顶部，且外壁与储存组件(4)固定连接。

4.根据权利要求3所述的一种应用于地热井抽水试验的定点取样装置，其特征在于：所述移动件(32)底部设有半球体(321)，卡在限位弧面(21)的中心处；侧壁上设有与箭头型弧面相对应的滑块(322)，且所述滑块(322)与锁止件(31)的内壁滑道可滑动连接。

5.根据权利要求3所述的一种应用于地热井抽水试验的定点取样装置，其特征在于：所述取样转盘(34)上设有单一的注水口(341)和多个保护盖(342)，且所述注水口(341)和保护盖(342)以旋转件(33)的中轴线为中心呈环形分布。

6.根据权利要求3所述的一种应用于地热井抽水试验的定点取样装置，其特征在于：所述复位组件(35)包括：

复位套轴(351)，位于旋转件(33)上方，且外壁与储存组件(4)固定连接；

固定板(352)，设置在复位套轴(351)内部，且与旋转件(33)顶部可转动连接；

复位弹簧(353)，固定在复位套轴(351)内部，底部与固定板(352)的顶部固定连接。

7.根据权利要求1所述的一种应用于地热井抽水试验的定点取样装置，其特征在于：所述储存组件(4)包括：

存样瓶体(41)，环形分布设有多个，固定在一起，且外环固定在取样筒体(1)的内壁上，内环固定在复位套轴(351)上；

单向气阀(42)，固定在存样瓶体(41)顶部中心；

入水口(43)，固定在存样瓶体(41)底部中心。

8.根据权利要求7所述的一种应用于地热井抽水试验的定点取样装置，其特征在于：所述入水口(43)包括：

入水件(431)，可滑动设置在存样瓶体(41)的底部中心；

压缩弹簧(432)，固定在存样瓶体(41)的底部，且套在入水件(431)上。

9.根据权利要求8所述的一种应用于地热井抽水试验的定点取样装置，其特征在于：所述入水件(431)为空心结构，且上部分外壁上设有多个环形分布的圆孔。

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