本实用新型提供一种石油开采样本油层取样装置，包括装置本体，所述装置本体中间设置有上下方向的取样暂存筒，且取样暂存筒底部端面中心通过螺纹固定安装有直通单向阀；所述取样暂存筒顶部通过螺纹固定安装有防脱限位盖，且防脱限位盖顶部左右两侧均固定安装有上下方向的升降移动绳；所述取样暂存筒内部放置安装有抽取活塞块，且抽取活塞块顶部固定安装有上下方向的油层抽取绳。取样暂存筒的设置，方便抽取活塞块放置安装在内部向上移动抽取石油样本，方便直通单向阀通过螺纹固定安装在底部实现只进不出，方便进行取样的同时实现了封闭，解决了在上升过程中容易晃出洒落的问题。