本发明涉及一种原油储罐取样装置及取样方法，属于油田取样。
背景技术：
1、石油是目前我国最重要的能源之一，2018年我国已成为世界上最大原油进口国，原油对外依存度超过70％，原油安全已成为我国能源安全的重要组成部分之一。目前，我国为了防止石油供应中断，已在多地建立国家石油战略储备，来保障国家石油安全。
2、一些大型原油储备库一般都采用5～10万方大型原油储罐进行储油。这些大型原油储罐高度一般高达20m以上，罐径也达到80m左右。而罐内原油由于是战略储备，一般储存时间长达几个月甚至几年不等，原油在罐内在长时间的存放过程中，油品中的杂质、石蜡和沥青质等重油性组分会因密度差而自然沉降积累在油罐底部，形成稠密的胶状物质层。这些沉积在底部的沉积层厚度可达到2m以上，而这些沉积物是一种粘稠的类固体的物质，难以利用和储运。由于目前难以对这些底部的沉积物实现实时的原位取样，因此无法准确研究这些底部沉积物的沉积规律，导致无法确定搅拌作用的周期和添加加化学剂种类和剂量，因此每年造成巨大的浪费。
3、储油罐内的原油取样化验，确定油水界面、原油含水量，计算核定原油产量，是一项基础的计量工作。原油存储过程中其中的固相区组分会在沉积作用下堆积在原油储罐罐底，取样器工作环境在原油储罐内，罐内原油由于重力沉积作用分为不同的性质的沉积层。罐底部为固相沉积层，从下到上依次为泥沙、沥青、蜡、乳化水合物形成的淤积物为主。固相层上方通常为稠油层、水层、乳化油水混合层、油层、炭黑层。固相层粘度约为520mpa.s，传统的瓶式取样器无法对固相层取样，这种取样方法费工、费时、人为因素干扰大，而且还存在上提过程中受到干扰只能取到混合样的问题，而倒罐后再进行取样的操作成本高，周期长，无法及时掌握储罐内原油样品情况，增加了原油储罐的运行风险。
技术实现思路
1、为解决现有技术存在的上述问题，本技术提供一种原油储罐取样装置及取样方法，本装置可以依靠管身的纵向切割能力切入固相区，并依靠弧形翻板将固相样品密封在管身内部，能够获取原油储罐内从液相区到固相区的所有油样，且取样装置在上提过程中不会受到外部油样的干扰，保证取出样品的代表性。
2、为实现上述目的，本技术的技术方案为一种原油储罐取样装置，包括取样管、扶正架、进尺器和连接套。扶正架与进尺器可拆卸连接，连接套一端与进尺器连接，连接套另一端与取样管连接。
3、进一步地，所述的取样管内设有一个弧形翻板，弧形翻板的弧面一侧上方设有l形转动轴座，l形转动轴座与取样管管壁连接，使得弧形翻板能够在外力冲击作用下进行翻转，实现对取样管的开启或闭合的功能。所述的l形转动轴座与弧形翻板之间焊接连接。
4、进一步地，所述的取样管上端外径等于取样管下端的内径且取样管上端外壁对称设有突出销，取样管下端设有l形套接母槽，突出销与l形套接母槽插接配合。
5、进一步地，所述的扶正架由中空管柱和扶正架底座构成，中空管柱与扶正架底座一体式焊接，扶正架底座开设有固定孔，用于与浮顶罐取样孔法兰连接。
6、扶正架底座还开有减重孔，用于降低扶正架整体重量。扶正架底座还开有取样管通道孔，以供插入或拔出取样管。
7、扶正架底座与浮顶罐取样孔法兰之间铺垫绝缘橡胶作为防爆措施。
8、扶正架中空管柱设有进管槽和停留孔，进管槽与停留孔分布在中空管柱两侧，所述的进管槽槽长比取样管管长长至少200mm，槽宽为取样管直径的1.5倍，以保证取样管可以平行移动投入扶正架中空管柱腔体内或从扶正架中空腔体平行取出操作的便利性；停留孔的高度为500mm±50mm，停留孔的孔宽为取样管直径的1.2～1.5倍。
9、相邻停留孔之间留有加强横梁，作为停留操作辅助架。
10、扶正架中空管柱与进尺器通过法兰连接。
11、进一步地，所述的进尺器由尺身外壳、顶盖、底部法兰盘、转动螺杆、转动螺杆轴承、转动棱柱、进尺柱体、进尺柱方端头、上部轴承、下部轴承、上部轴承压盖、下部轴承压盖、固定螺栓构成。尺身外壳内设有转动螺杆，转动螺杆一端依次通过上部轴承、转动螺杆轴承、上部轴承压盖、顶盖配合固定螺栓密封，转动螺杆外套设有进尺柱体，转动螺杆一端穿过上部轴承压盖与转动棱柱连接，转动螺杆另一端依次通过底部法兰盘、下部轴承、下部轴承压盖配合固定螺栓密封，进尺柱体一端穿过下部轴承压盖与连接套连接。
12、进一步地，所述的进尺柱体一端与尺身外壳配套的进尺柱方端头螺纹连接，进尺柱体另一端与连接套螺纹连接，进尺柱体依靠转动螺杆的转动和尺身外壳的径向固定作用实现下降和上升动作。
13、进一步地，所述的进尺器的尺身外壳外表面还设有标尺和透明的标尺观察窗口，便于观察标尺上的刻度，可以计量进尺深度。
14、所述的连接套包括进尺柱体外筒和取样管连接筒，进尺柱体外筒与取样管连接筒焊接，取样管连接筒设有l形母槽，l形母槽与取样管突出销可配合插接使用，进尺柱体外筒与进尺柱体螺纹连接。
15、进一步地，所述的取样管外壁还设有密封凹槽，密封凹槽外套设有密封胶圈，保证取样装置的管间密封到位。
16、进一步地，所述的l形转动轴座与取样管之间还设有管壁固定销密封头和管壁固定销轴座，管壁固定销密封头和管壁固定销轴座通过固定销柱固定在取样管内壁上，固定销柱另一端使用固定螺帽旋紧，管壁固定销轴座与l形转动轴座用一根防爆材料制作的连接轴进行连接。
17、所述的取样管数量至少为1根，根据浮顶罐罐存高度连接若干根取样管直到满足取样要求。
18、本发明的取样方法步骤具体如下：
19、步骤1、将扶正架放置于浮顶罐取样孔上方，并将扶正架底座固定孔与浮顶罐取样孔法兰螺栓孔对齐，使用螺栓将扶正架和浮顶罐连接固定；
20、步骤2、将1#取样管从扶正架进管槽平行放入扶正架中空管柱腔体内，并逐步下入浮顶罐内部；
21、步骤3、当1#取样管底端接触油液表面时，停留1分钟等待油液完全浸润1#取样管内壁；操作人员将钢管穿过停留孔与1#取样管连接并将钢管担在加强横梁上，使得1#取样管不至于沉入罐内；在1#取样管下降过程中，弧形翻板受粘稠油液的压力作用被顶开，油样进入1#取样管中；
22、步骤4、停留同时，将2#取样管从扶正架进管槽平行放入扶正架中空管柱腔体内，并将2#取样管的突出销所在端插入1#取样管的l形套接母槽所在端，到达l形套接母槽转折点后旋转使得突出销到达停留点，即利用突出销和l形母槽插接配合实现1#取样管和2#取样管的固定连接，随后操作人员解开1#取样管与钢管的连接，并抽出钢管，继续下放2#取样管；
23、步骤5、将连接套的l形母槽插入2#取样管的突出销所在端，利用突出销和l形母槽配合，实现进尺器、连接套以及2#取样管的固定连接；
24、步骤6、操作人员转动进尺器转动棱柱，进而通过进尺柱体穿过扶正架顶端的法兰盘孔洞伸入扶正架空腔中，进尺器底部法兰盘和扶正架顶端法兰盘连接以固定进尺器并保证取样管行进通道的垂直度传递到2#取样管转动，在2#取样管下降过程中，2#取样管的弧形翻板受粘稠油液的压力作用，弧形翻板和l形转动轴座一同沿连接轴做逆时针翻转，浮顶罐内存储介质进入2#取样管中；
25、步骤7、当进尺器伸长长度大于取样管长度100mm后停止进尺，反向旋转连接套，使得连接套的l形母槽与2#取样管的突出销分离，实现取样管和进尺器的脱开连接，借助加强横梁保证2#取样管不会沉入罐内；随后转动进尺器转动棱柱，将连接套升到最高位置；
26、步骤8、将3#取样管置入扶正架管柱腔体内重复上述4-7的操作，直至1#取样管达到浮顶罐罐存最低位置；
27、步骤9、取样管上提过程中弧形翻板受管内油样冲击沿着连接轴做顺时针翻转，弧形翻板封闭取样管内部空间，将样品封闭在两根相邻取样管间，将取样管内部存储介质带出罐内。操作人员转动进尺器转动棱柱，带动进尺器转动螺杆转动，进而带动进尺柱体向上移动，观察进尺器进尺柱方端头，待进尺器进尺柱方端头顶端升至标尺的0位时，连接套也同步升到最高位置。反向旋转连接套，使得连接套的l形母槽与最顶端取样管的突出销分离，实现最顶端取样管和进尺器的连接脱开，最顶端取样管从扶正架腔体取出，将取得油样倒入指定样品容器中；
28、步骤10、重复执行步骤9的操作，直至将各取样管全部取出，并将样品按照要求倒入指定样品容器中，完成取样操作。
29、进一步地，所述的步骤3中取样管下行过程中，因油液粘度较大，为保证获取样品的代表性，应控制取样管下行速度，依照现场实施经验，进管速度不应大于0.5m/分钟。
30、进一步地，所述的步骤3中根据存储油品浓度每次取样管进入浮顶罐内之后，取样管停留取样时间至少300秒。
31、进一步地，所述的步骤9中取样管从扶正架腔体取出前要做好表面清洁，避免油液滴落在储罐罐顶表面。
32、本发明采用以上技术方案，能够取得如下的技术效果：本发明提供了一种原油储罐取样装置及取样方法，该取样装置可以在不需要倒罐操作的情况下对固体样品区进行取样操作，节省了大量人力、物力成本；由于取样装置在上升过程中与浮顶罐内存储介质接触区域均为封闭状态，避免了传统瓶式取样器开口为非封闭状态而产生的非目标取样段样品干扰问题。测定油水界面具体深度，瓶式取样器需要十几次探测的距离，而本发明取样装置只需操作一次即可，可以节约大量时间成本。另外，本发明能够短时间、高质量的获取原油储罐内各层样品，降低了取样难度，提高了样品代表性，增加了获取样品的可靠性，使得样品化验结果能够更加有效的指导原油储罐的生产运行与维护保养工作，提高了原油储运生产的安全性，保证了企业安全环保生产的稳定运行，既给企业创造了大量的经济效益，也在绿色生产、低碳运行方面带来了大量的社会效益贡献。
1.一种原油储罐取样装置，其特征在于，包括取样管(1)、扶正架(3)、进尺器(30)和连接套(61)；扶正架(3)与进尺器(30)可拆卸连接，连接套(61)一端与进尺器(30)连接，连接套(61)另一端与取样管(1)连接。
2.根据权利要求1所述的一种原油储罐取样装置，其特征在于，所述的取样管(1)内设有一个弧形翻板(2)，弧形翻板(2)的弧面一侧上方设有l形转动轴座(7)，l形转动轴座(7)与取样管(1)管壁连接，l形转动轴座(7)与弧形翻板(2)焊接连接。
3.根据权利要求2所述的一种原油储罐取样装置，其特征在于，所述的l形转动轴座(7)与取样管(1)之间还设有管壁固定销密封头(10)和管壁固定销轴座(9)，管壁固定销密封头(10)和管壁固定销轴座(9)通过固定销柱(11)固定在取样管(1)内壁上，固定销柱(11)另一端使用固定螺帽(13)旋紧，管壁固定销轴座(9)与l形转动轴座(7)通过连接轴进行连接。
4.根据权利要求3所述的一种原油储罐取样装置，其特征在于，所述的取样管(1)上端外径等于取样管(1)下端的内径且取样管(1)上端外壁对称设有突出销(4)，取样管(1)下端设有l形套接母槽(12)，突出销(4)与l形套接母槽(12)插接配合，取样管(1)外壁还设有密封凹槽(5)，密封凹槽(5)外套设有密封胶圈。
5.根据权利要求1所述的一种原油储罐取样装置，其特征在于，所述的扶正架(3)由中空管柱(18)和扶正架底座(28)构成，中空管柱(18)与扶正架底座(28)一体式焊接，扶正架底座(28)开设有减重孔(26)、取样管通道孔(27)和用于与浮顶罐取样孔法兰连接的固定孔(25)；中空管柱(18)设有进管槽(21)和停留孔(19)，进管槽(21)与停留孔(19)分布在中空管柱(18)两侧，所述的进管槽(21)槽长比取样管(1)管长至少长200mm，进管槽(21)槽宽为取样管(1)直径的1.5倍，以保证取样管(1)可以平行移动投入扶正架(3)的中空管柱(18)腔体内或从中空管柱(18)腔体内平行取出操作的便利性；停留孔(19)的高度为500mm±50mm，停留孔(19)的孔宽为取样管(1)直径的1.2～1.5倍，相邻停留孔(19)之间留有加强横梁(20)。
6.根据权利要求1所述的一种原油储罐取样装置，其特征在于，所述的进尺器(30)由尺身外壳(34)、顶盖(33)、底部法兰盘(46)、转动螺杆(35)、转动螺杆轴承(40)、转动棱柱(32)、进尺柱体(44)、上部轴承(38)、下部轴承(45)、上部轴承压盖(36)、下部轴承压盖(48)、固定螺栓(39)构成；尺身外壳(34)内设有转动螺杆(35)，转动螺杆(35)一端依次穿过上部轴承(38)、转动螺杆轴承(40)、上部轴承压盖(36)、顶盖(33)，其中上部轴承(38)和转动螺杆轴承(40)位于上部轴承腔内部，上部轴承压盖(36)扣在上部轴承腔上且通过固定螺栓(39)旋紧，顶盖(33)扣在上部轴承压盖上密封；转动螺杆(35)外套设有进尺柱体(44)，转动螺杆(35)一端穿过上部轴承压盖(36)与转动棱柱(32)连接，转动螺杆(35)另一端依次穿过底部法兰盘(46)、下部轴承(45)、下部轴承压盖(48)，其中下部轴承(45)通过下部轴承腔承装，下部轴承腔放置在底部法兰盘(46)上，下部轴承压盖(48)扣在下部轴承腔上并配合固定螺栓(39)旋紧密封，进尺柱体(44)一端穿过下部轴承压盖(48)与连接套(61)连接；所述的进尺柱体(44)一端与尺身外壳(34)配套的进尺柱方端头(37)螺纹连接，进尺柱体(44)另一端与连接套(61)螺纹连接，进尺柱体(44)依靠转动螺杆(35)的转动和尺身外壳(34)的径向固定作用实现下降和上升动作，进尺器(30)与扶正架(3)的中空管柱(18)法兰连接。
7.根据权利要求6所述的一种原油储罐取样装置，其特征在于，所述的进尺器(30)的尺身外壳(34)外表面还设有标尺(49)和透明的标尺观察窗口(50)，便于观察标尺(49)上的刻度。
8.根据权利要求1所述的一种原油储罐取样装置，其特征在于，所述的连接套(61)包括进尺柱体外筒(62)和取样管连接筒(63)，进尺柱体外筒(62)与取样管连接筒(63)焊接，取样管连接筒(63)设有l形母槽(64)，l形母槽(64)与取样管(1)的突出销(4)可配合插接使用，进尺柱体外筒(62)与进尺柱体(44)螺纹连接。
9.一种原油储罐取样装置的取样方法，其特征在于，具体步骤如下：
10.根据权利要求9所述的一种原油储罐取样装置的取样方法，其特征在于，所述的步骤3中取样管(1)下行过程中，因油液粘度较大，为保证获取样品的代表性，应控制取样管(1)下行速度，下行速度不应大于0.5m/分钟；每次取样管(1)进入浮顶罐内之后，取样管(1)停留取样时间至少300秒。
