一种管中管地下流体分层取样装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及地下流体取样技术领域，具体涉及一种管中管地下流体分层取样装置，适用于对地下流体进行分层高精度取样。
【背景技术】
[0002]地下流体关系到地球演化和地表生物生存的重要因素。地下流体取样，通过同位素追踪、地层残余气分析、化学成分测试、微生物群落特征等分析方法能连续提供大量关于地层的物理、化学和微生物信息，是对工程开展和环境安全评估有重要指导意义的监测手段之一。
[0003]要对地下流体进行分析，首先要获得地下流体样品。根据工作原理分类，国内外开发的各式各样的地下流体取样技术主要分为三种(陈礼宾.美国地下水监测的一些方法和仪器.地下水，1988 (01): 55?58):下井式定深取样(刘景涛等.浅层地下水定深取样器的研制.环境监测管理与技术，2008 (05): 56?58.)、栗式多级监测取样(卢予北.国家级一孔多层地下水示范监测井钻探技术与研究.探矿工程(岩土钻掘工程)，2007 (03): 5?8.)和气体推动式取样技术。由于下井式定深取样技术不能进行连续取样；栗式多级监测井取样技术对地层流体扰动过大，且不能很好适应野外场地(如无220V交流电源)。因此，结合工程实际的需求，有必要开发气体推动式地下流体取样的系列装置。
[0004]美国发明专利“Device useful as a borehole fluid sampler”(专利号:US20140305628A1)公开了一种U形管地下流体取样系统，已成功应用于多处工程场地:包括美国Fr1咸水层CO2封存示范工程(深度为1513.9m，单层取样)、澳大利亚C02CRC的Otway枯竭油气田C02封存示范工程(取样最大深度为2046.9m，3层取样)、加拿大Nunuvut的块状硫化物矿床监测工程(深度350m)和美国Nevada地区Amargosa山谷(深度400m，4层取样)。
[0005]美国发明专利“Tube-1n-tube device useful for subsurface fluid samplingand operat1n other wellbore devices” (专利号:US20130220594A1)公开了一种外管嵌套内管的地下流体取样模型，首次阐明其取样方法和工作原理，但其公开的【具体实施方式】不尽合理，且限于仍然存在着诸多配套技术难题，未见实体产品及工程应用的相关报道。
[0006]发明专利“一种浅层井内分层气液流体取样装置”(公开号:CN103437762A)公开了针对浅井的一孔多层地下流体取样装置，该装置基于气体推动式取样技术，初步实现对多个地层进行长期连续取样，同时实现气液取样。但存在如下技术难点:1)泥沙颗粒或冬季结冰引起小孔堵塞，导致取样系统失效；2)结构性设计缺陷造成井筒内原有空气无法排除，造成内部超压空气与外部水头压差过早平衡，导致地层流体无法持续进入取样系统；3)层间串水或井筒内长期残留的流体，导致地面所取的地下流体样品失去代表性。
[0007]发明专利“一种气体推动式地下流体分层取样装置”(申请号:201410197719.9)基于上述“一种浅层井内分层气液流体取样装置”，在原有基础上作了数项实质性改进，目前已成功应用于多处工程场地。该专利公开了一种基于气体推动式和U形管原理，地下流体(如地下水或土壤气)高精度分层取样系统。通过结构设计极大提高了所取地下流体样品的实时代表性、指定深度代表性和温度压力赋存条件，通过U形管取样系统的优化和核心部件的重新设计，取样系统工作的稳定性和耐久性有实质性改善。但仍存在如下值得改进之处:1)应用深度有限，一般不超过地下-30m，主要受限于塑料材质和快速接头的耐压能力；2)分层取样的层数受限于简易封隔器穿孔的承载能力，一般实现2-3层，若要求实现更多层位同时取样，则需要加大取样系统的横截面积和配套的钻孔直径；3)取样系统管路繁多(如应用于某处工程的井下取样装置含8条管路)，给封隔系统和地层层间密封带来实质性困难，且增加了控制难度和系统故障率。
【发明内容】
[0008]为解决上述现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种管中管地下流体分层取样装置，该装置创新性地采用嵌套式管中管方案代替原有技术的U形管方案，工作原理明晰，部分构架得到实质性简化，控制性和稳定性进一步改善，更重要的是，该装置将取样深度由现有的-30米级别扩展到-200米级别，应用范围进一步拓展。
[0009]实现本实用新型上述目的所采用的技术方案为:
[0010]—种管中管地下流体分层取样装置，至少包括压力源、井头固定架、管中管井下进样机构、封隔机构和地面取样机构:
[0011]所述的管中管井下进样机构包括第一管中管进样机构和第二管中管进样机构，第一管中管进样机构包括第一外管、第一内管、第一储流容器、第一气相单向阀、第一液相单向阀和第一滤芯，第一内管位于第一外管内，第一内管的下端与第一外管连通，第一内管的下部连接有第一气相单向阀，第一外管的中下部与第一储流容器连通，且第一内管贯穿于第一储流容器中，第一外管的下端向下依次连接第一液相单向阀、第一滤芯，第二管中管进样机构包括第二外管、第二内管、第二储流容器、第二气相单向阀、第二液相单向阀和第二滤芯，第二内管位于第二外管内，第二内管的下端与第二外管连通，第二内管的下部连接有第二气相单向阀，第二外管的中下部与第二储流容器连通，且第二内管贯穿于第二储流容器中第二外管的下端向下依次连接第二液相单向阀、第二滤芯，第一外管的长度小于第二外管的长度，第一外管、第二外管分别竖直放置于井内，第一外管和第二外管的上部通过井头固定架固定；
[0012]所述的封隔机构包括第一封隔器、第二封隔器、第三封隔器和封隔器连接件，封隔器连接件固定在井头固定架上，第一封隔器、第二封隔器和第三封隔器从上到下依次分布，并通过封隔器连接件固定，第一外管穿过第一封隔器，第二外管穿过第一封隔器、第二封隔器、第三封隔器，第一液相单向阀、第一滤芯均位于第一封隔器和第二封隔器之间，第三封隔器位于第二液相单向阀和第二滤芯的上方；
[0013]所述的地面取样机构包括第一嵌套式分流器、第二嵌套式分流器、第一球阀、第二球阀、第一取样瓶、第二取样瓶和减压阀，第一嵌套式分流器设有第一内管接入口、第一内管接出口、第一外管接入口和第一外管接出口，第二嵌套式分流器设有第二内管接入口、第二内管接出口、第二外管接入口和第二外管接出口，第一内管的上端与第一内管接入口连接，第一外管的上端与第一外管接入口连接，第二内管的上端与第二内管接入口连接，第二外管的上端与第二外管接入口连接，第一外管接出口通过管道以及第一球阀与第一取样瓶连接，第二外管接出口通过管道以及第二球阀与第二取样瓶连接，第一内管接出口、第二内管接出口分别通过管道以及减压阀与压力源连接。
[0014]第一嵌套式分流器包括第一连接套和第一弯管，第一弯管位于第一连接套中，第一弯管的一端穿过第一连接套的侧壁，另一端穿过第一连接套的下端，第一连接套的上端口为第一外管接出口，下端口为第一外管接人口，第一弯管穿过第一连接套下端的一端的端口为第一内管接入口，另一端口为第一内管接出口，第二嵌套式分流器包括第二连接套和第二弯管，第二弯管位于第二连接套中，第二弯管的一端穿过第二连接套的侧壁，另一端穿过第二连接套的下端，第二连接套的上端口为第二外管接出口，下端口为第二外管接人口，第二弯管穿过第二连接套下端的一端的端