小型容器不同空间位置油品取样装置及方法与流程

本发明涉及一种适用于小型容器内不同空间位置油品取样的取样装置及取样方法，能够对容器内不同指定位置的油样实现精确高效的取样操作。该发明具有很宽的适用性，可以广泛应用于石油化工等领域，只要涉及到容器中的液体各处性质不一致的情况，都可以采取本发明所述的取样装置。

背景技术：

原油管道中的蜡沉积是影响石油开采与运输过程中流动安全的严峻问题之一。近年来，石油开发逐渐从陆地走向海洋，随之而来出现海底管道低温输送问题，含蜡原油在管道中流动时发生蜡沉积的概率大大增加。蜡沉积的发生减小了管道的流通面积，增大了管输压力，降低了管道的输送能力，严重时甚至会造成堵塞管道的事故。

分子扩散机理是被广泛认可的蜡沉积机理之一，而分子扩散的主要驱动力是溶解蜡分子浓度差，由温差导致。蜡沉积冷指实验法是研究蜡分子扩散时广泛采用的方法，可以在油罐罐壁至油罐中心形成径向温差，使蜡分子向中心的冷指壁面扩散并沉积，在径向形成蜡分子浓度场。同时，油样内部产生的对流运动，使蜡分子在油罐中不同高度处的浓度也不同。分析油罐中不同位置处的蜡分子浓度及蜡分子碳数分布，有助于从微观角度揭示蜡分子规律。因此，如何精确取样，对后续分析过程至关重要。

在石油化工领域中，由于物质扩散或对流运动造成液体溶质的浓度或其他性质在空间位置发生变化的情况并不少见。实现空间位置的快速准确取样，对这类情况的监测和深入分析都大有益处。

技术实现要素：

本发明提供一种小型容器中不同空间位置油样的取样装置及取样方法，用于准确对油罐中不同高度、径向位置处的油样实现同时取样，并且不会干扰油样中各组分分子在容器内的正常运动。

本发明第一方面提供小型容器不同空间位置油品取样装置，包括：取样单元、量尺、滑道尺及固定装置；所述的量尺的底端固定在取样单元的上部，量尺的上部滑动设置在滑道尺内，滑道尺的两端设置固定装置；所述的取样单元至少设置有两个，每个取样单元包括内层套管、外层套管及取样腔；取样腔为两端封闭、侧面开口的圆柱状腔体，取样腔固定在内层套管内，内层套管的外部套装外层套管，外层套筒与内层套管紧密贴合且绕内层套管旋转，内层套管和外层套管的管壁设有与取样腔开口对应的管槽。

所述的内层套管沿轴向不同位置设置有多个取样腔。

所述外层套管和内层套管之间通过设置旋转装置旋转，所述的旋转装置包括旋转轴和钢珠，外套管在旋转轴处设置为凸出结构，凸出结构处的内部空间设置钢珠，钢珠紧密围绕在内层套管的外壁面上，方便相互旋转；旋转轴分别设于内外套管的上、下两端。

所述的旋转轴设置在内、外层套管的上下两端。

所述的取样腔的圆槽切面上设置有密封橡胶条，密封橡胶条宽度大于取样腔管壁厚度，形成过盈量。

所述的量尺拆卸式垂直设置于内层套管上切面，量尺上设有刻度。

所述滑道尺与量尺垂直，滑道尺设有刻度及长条形的滑槽，量尺与滑道尺之间设置固定单元，固定单元包括滑轮及固定架，滑轮滑动设置在滑道尺的滑槽上，固定架设置供量尺穿过的孔道，量尺通过松紧螺栓控制松紧。

所述的取样单元优选设置成三排三列。

本发明第二方面提供一种适用于小型容器不同空间位置处油样的取样方法，其能利用取样装置对油罐中不同位置的油样快速、准确取样，包括下述步骤：

a）组装取样装置，将量尺与内层套管联结，将量尺穿过滑道上固定架的孔道并固定，初步组装好整套取样装置；

b）实验开始前将取样装置放置在油罐中，旋转外层套管使其半圆形管槽与取样腔的半圆形管槽位置重叠，保证取样腔的半圆形管槽的切面所处平面通过油罐的直径，这样可以避免设备对油样中蜡分子径向扩散路径的影响，反应不同位置样品的真实性质；

c）根据实验需要，调整量尺与滑道尺的读数，确定取样腔的在油罐中的位置；

d）实验结束前，旋转外层套管180°，保证取样腔密封，而后将滑道尺固定装置松开，将取样装置提拉出油罐。

所述步骤d）之后还包括步骤e），将装有所取油样的内外层套管横置在配套的槽盒内，槽盒形状与内外层套管一致，可以固定取样腔，且方便清洗残留油品；缓缓旋转外层套管约20°，将所取油样露出，用吸管吸取油样，转移至取样瓶中妥善保存，以进行后续分析。

本发明的特点及优点是：本发明的取样装置在实验过程中放置于油罐中，实验结束后通过旋转外层套管的方法密合取样腔空间，整个过程中不会扰动油罐中的油样，尤其是对于室内的小型容器中的取样过程，避免了其他取样方法对油样的扰动，所取油样能真实反映不同空间位置油样的性质。此外，取样装置设计成半圆形的管槽结构，且实验过程中半圆形的管槽结构的剖面与油罐的半径方向一致，可以避免取样装置影响油品分子在径向方向上的扩散，保证实验的精确性。另外，本发明设计的取样装置设有量尺与滑道尺，滑轮及固定架等，可以快速、准确的确定取样腔所处空间坐标，做到定点取样。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中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为本发明的取样装置在冷指设备中的结构示意图。

图2为本发明的三排三列结构的取样装置示意图。

图3为取样腔结构示意图。

图4为带有取样腔的内层套管的结构示意图。

图5为外层套管结构示意图。

图6为取样腔圆形管槽剖面上的密封橡胶条结构示意图。

图7a为内外层套管旋转单元结构示意图。

图7b为内外层套管旋转单元的剖面结构示意图。

图8为量尺及量尺与内层套管联结的结构示意图。

图9为滑道单元结构示意图。

图10为滑槽内量尺与滑道尺固定单元结构示意图。

图中，10-油罐；11-冷指装置；12-取样装置；101-取样单元；70-内层套管与量尺的固定单元；80-旋转装置；60-固定单元；50-滑道尺；51-固定装置；52-滑槽；53-滑道尺刻度；71-量尺；1-圆片；2-半圆形管槽；4-内层套管；41-内层套管上的取样腔；21-管槽；22-外层套管；3-密封胶条；81-旋转轴；82-钢珠；83-内外层套管主体； 72-量尺与内层套管的联结装置；73-内层套管顶端的底座；61-滑轮；62-孔道；63-螺栓孔；64-松紧螺栓；65-固定架。

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。

如图所示，本发明提供的小型容器不同空间位置油品取样器可安装在冷指实验装置上使用，其包括冷指11、油罐10、取样装置12三大部分，发明的核心内容为取样装置12，其主要包括包括：取样单元101、量尺71、滑道尺50及固定装置51；所述的量尺71的底端固定在取样单元的上部，量尺的上部滑动设置在滑道尺50内，滑道尺50的两端设置固定装置51；所述的取样单元设置成三排三列，可以将有代表性的位置油样全部取到。每个取样单元包括内层套管4、外层套管22及取样腔；取样腔为两端由圆片1封闭、侧面开口形成半圆形管槽2的圆柱状腔体，取样腔固定在内层套管4内，内层套管的外部套装外层套管22，外层套筒与内层套管紧密贴合且绕内层套管旋转，内层套管和外层套管的管壁设有与取样腔开口对应的管槽。

所述的内层套管可沿轴向不同位置设置有多个取样腔。

所述外层套管和内层套管之间通过设置旋转装置旋转，所述的旋转装置包括旋转轴81和钢珠，外套管在旋转轴处设置为凸出结构，凸出结构处的内部空间设置钢珠，钢珠紧密围绕在内层套管的外壁面上，方便相互旋转；旋转轴分别设于内外套管的上、下两端。

所述的旋转轴设置在内、外层套管的上下两端。

所述的取样腔的圆槽切面上设置有密封橡胶条3，密封橡胶条宽度大于取样腔管壁厚度，形成过盈量，使得外层套管与取样腔扣合紧密，防止油样泄漏。

所述的量尺71拆卸式垂直设置于内层套管上切面，量尺上设有刻度；量尺71与内层套管的底座73通过量尺与内层套管的联结装置72联结。

所述滑道尺50与量尺71垂直，滑道尺设有刻度53及长条形的滑槽52，量尺与滑道尺之间设置固定单元60，固定单元包括滑轮61及固定架65，滑轮滑动设置在滑道尺的滑槽上，固定架设置供量尺穿过的孔道62，将量尺71穿过孔道62，并通过螺栓孔63、松紧螺栓64和固定架65固定，将整个量尺与滑道尺固定单元60放入滑道尺中间设置的滑槽52内，滑轮61可使其在滑槽52内水平移动；可以读取取样腔的径向位置。

所述取样腔的尺寸可以根据所需样品的取出量调整。

在优选的实施方式中，所述内层套管与外层套管紧密贴合且相互之间可以转动，但相互之间不可以上下运动。

在优选的实施方式中，所述量尺可以拆卸，实验时连接到内层套管上。

在优选的实施方式中，所述滑道可以拆卸，实验时与量尺固定，量尺带动内外层套管一起沿滑道移动。

本发明适用于小型容器不同空间位置处油样的取样方法，其能利用取样装置对油罐中不同位置的油样快速、准确取样，包括下述步骤：

a）组装取样装置，将量尺与内层套管联结，将量尺穿过滑道上固定架的孔道并固定，初步组装好整套取样装置；

b）实验开始前将取样装置放置在油罐中，旋转外层套管使其半圆形管槽与取样腔的半圆形管槽位置重叠，保证取样腔的半圆形管槽的切面所处平面通过油罐的直径，这样可以避免设备对油样中蜡分子径向扩散路径的影响，反应不同位置样品的真实性质；

c）根据实验需要，调整量尺与滑道尺的读数，确定取样腔的在油罐中的位置；

d）实验结束前，旋转外层套管180°，保证取样腔密封，而后将滑道尺固定装置松开，将取样装置提拉出油罐。

所述步骤d）之后还包括步骤e），将装有所取油样的内外层套管横置在配套的槽盒内，槽盒形状与内外层套管一致，可以固定取样腔，且方便清洗残留油品；缓缓旋转外层套管约20°，将所取油样露出，用吸管吸取油样，转移至取样瓶中妥善保存，以进行后续分析。

本发明装置在实施过程中必须保证取样腔浸在油罐中，而取样套筒的上部有一定高度在油面以上，为了方便旋转操作，外层套管的高度可以设置的更高一些；另外，与内层套管相连的量尺的高度更高，其与内层套管相互连接，且相对位置不变。因此，通过旋转高于油面的外层套管或者旋转量尺带动内层套管旋转的方法都可以实现旋转操作，将取样腔密封，完成取样。本发明优选的旋转的过程是旋转外层套管，此时只有外层套管的壁厚宽度上对旋转时所划过的轨迹上对油样有轻微的扰动，但并不扰动处于腔室空间上的油样，所取油样可以真实的反应不同空间位置的油样性质；如果是旋转量尺以带动内层套管来密封取样腔，由于内层套管旋转时大于外层套管旋转时与油样的接触面积，对油样的扰动会稍微大一点，但也不影响到腔室空间内的油样整体，同样可以保证取样的可靠性。