一種地面鉆井煤層氣、巖層氣含量測試密閉取心裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于煤礦安全及煤層氣勘探與開發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，本實用新型具體涉及一種地面鉆井煤層氣、巖層氣含量測試密閉取心裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]煤層氣(瓦斯)含量是表征煤儲層的重要參數(shù)，是地面煤層氣(瓦斯)資源勘探、產(chǎn)能預測和井網(wǎng)布置設(shè)計的重要依據(jù)；在煤礦井下，煤層氣(瓦斯)含量是礦井瓦斯涌出量預測、煤層瓦斯賦存規(guī)律研宄及煤層突出危險性預測、礦井通風設(shè)計及設(shè)備選型和瓦斯抽采工程設(shè)計等工作的重要依據(jù)。因此，研宄精確測定煤層氣(瓦斯)含量取心設(shè)備在煤層氣資源勘探開發(fā)和煤礦井下瓦斯災害治理等方面均具有重要的現(xiàn)實意義。
[0003]目前，在石油天然氣領(lǐng)域采用的密閉取心或保壓取心設(shè)備主要用于油氣或天然氣水合物的勘探開發(fā)，由于該類設(shè)備操作的特殊工藝性及油氣儲集層與煤層的差異性，其不適合于煤層氣(瓦斯)含量精確測定的樣品采集。在煤田地質(zhì)勘探和煤層氣資源勘探過程中普遍采用巖心管進行煤層氣(瓦斯)含量測定樣品采集，該設(shè)備在樣品采集、樣品提升和地面暴漏過程中，煤心樣品處于無密閉狀態(tài)，樣品大量的氣體在此過程中遺失掉，造成煤層氣(瓦斯)含量測定不準。煤礦井下煤層氣(瓦斯)含量測定中的樣品采集目前有三種方式:一是麻花鉆，該設(shè)備不能提取完整煤心，只能在孔口提取鉆進過程中研磨成的煤粉，該設(shè)備不能解決樣品采集過程中的氣體遺失問題，而且還不能實現(xiàn)樣品的定點采集；二是單筒或雙筒取心管，該設(shè)備仍然不能解決樣品采集、退鉆和煤心取出過程中氣體遺失問題；三是井下已有密閉取心設(shè)備，該設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)密閉取心，但該設(shè)備操作工藝的復雜性、適用條件受到一定的制約，現(xiàn)場推廣應用收到一定的限制。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]為解決現(xiàn)有存在的技術(shù)問題，本實用新型實施例提供一種地面鉆井煤層氣、巖層氣含量測試密閉取心裝置。
[0005]為達到上述目的，本實用新型實施例的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的:
[0006]本實用新型實施例提供一種地面鉆井煤層氣、巖層氣含量測試密閉取心裝置，該裝置包括:取心內(nèi)筒、取心鉆頭、外筒、動力機構(gòu)、啟動機構(gòu)，所述外筒內(nèi)套設(shè)取心內(nèi)筒，所述外筒的一端設(shè)置有鉆桿接頭，所述外筒的另一端設(shè)置取心鉆頭，所述取心內(nèi)筒與取心鉆頭之間設(shè)置有割心密封球閥，所述動力機構(gòu)、啟動機構(gòu)均設(shè)置在外筒內(nèi)；所述動力機構(gòu)包括彈簧、動力筒、彈簧上擋板、彈簧下?lián)醢?，所述動力筒設(shè)置在外筒與內(nèi)筒之間，所述動力筒與外筒之間的一側(cè)依次設(shè)置彈簧上擋板、彈簧下?lián)醢?，所述彈簧上擋板、彈簧下?lián)醢逯g設(shè)置有至少一個彈簧；所述啟動機構(gòu)包括啟動鋼球、鋼球內(nèi)堵筒、啟動推筒，所述啟動推筒設(shè)置在取心內(nèi)筒的一端，并且與設(shè)置在取心內(nèi)筒內(nèi)的內(nèi)筒上接頭連接，所述啟動推筒的一側(cè)設(shè)置有上密封閥體，所述內(nèi)筒上接頭的端部與垂直設(shè)置在取心內(nèi)筒內(nèi)的煤心擋板連接，所述啟動推筒與動力筒之間設(shè)置啟動鋼球、鋼球內(nèi)堵筒，所述啟動推筒靠近鉆桿接頭的一端設(shè)置有軸承組。
[0007]上述方案中，所述動力筒的一端設(shè)置有扶正套筒。
[0008]上述方案中，所述內(nèi)筒上接頭外套設(shè)有密封橡膠圈。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果:
[0010]本實用新型能夠?qū)崿F(xiàn)定點密閉采取煤(巖)心樣品，有效解決了現(xiàn)有取心設(shè)備在采取煤心后樣品暴露時間長，損失氣逸散嚴重，瓦斯(煤層氣)含量測定不準確等技術(shù)問題，進而為煤礦瓦斯災害治理及煤層氣資源勘探與開發(fā)等方面提供更為可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
【附圖說明】
[0011]圖1為本實用新型實施例提供的一種地面鉆井煤層氣、巖層氣含量測試密閉取心裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本實用新型進行詳細說明。
[0013]本實用新型實施例提供一種地面鉆井煤層氣、巖層氣含量測試密閉取心裝置，如圖1所示，該裝置包括:取心內(nèi)筒4、取心鉆頭18、外筒2、動力機構(gòu)、啟動機構(gòu)，所述外筒2內(nèi)套設(shè)取心內(nèi)筒4，所述外筒2的一端設(shè)置有鉆桿接頭1，所述外筒2的另一端設(shè)置取心鉆頭18，所述鉆桿接頭I下端通過螺紋與外筒2連接，所述外筒2下端通過螺紋與取心鉆頭18連接，所述鉆桿接頭1、外筒2、取心鉆頭18構(gòu)成與鉆孔相適應的圓柱狀，所述外筒2起到連接鉆頭I和鉆桿柱并傳遞鉆機扭矩和軸向力的作用，對外筒2強度有較高要求；所述動力機構(gòu)、啟動機構(gòu)均設(shè)置在外筒2內(nèi)，所述取心內(nèi)筒4、動力機構(gòu)和啟動機構(gòu)封裝在外筒2內(nèi)部，所述取心內(nèi)筒4采用螺紋形式通過軸承組5與鉆桿接頭I連接；所述動力機構(gòu)包括彈簧14、動力筒3、推桿、彈簧上擋板13、彈簧下?lián)醢?5，所述動力筒3設(shè)置在外筒2與取心內(nèi)筒4之間，所述動力筒3與外筒2之間的一側(cè)依次設(shè)置彈簧上擋板13、彈簧下?lián)醢?5，所述彈簧上擋板13、彈簧下?lián)醢?5之間設(shè)置有至少一個彈簧14 ;所述啟動機構(gòu)包括啟動鋼球7、鋼球內(nèi)堵筒8、啟動推筒9，所述啟動推筒9設(shè)置在取心內(nèi)筒4的一端，并且與設(shè)置在取心內(nèi)筒4內(nèi)的內(nèi)筒上接頭10連接，所述內(nèi)筒上接頭10與內(nèi)筒4采用螺紋連接，所述內(nèi)筒上接頭I的端部與垂直設(shè)置在取心內(nèi)筒4內(nèi)的煤心擋板12連接，所述啟動推筒9與動力筒3之間設(shè)置啟動鋼球7、鋼球內(nèi)堵筒8，所述啟動推筒9靠近鉆桿接頭I的一端設(shè)置有軸承組5，所述動力筒3通過啟動鋼球7的限位作用固定在取心內(nèi)筒4端部，下側(cè)通過彈簧上擋板13、彈簧下?lián)醢?5將彈簧14壓縮并固定，所述啟動推筒9通過螺紋與煤心擋板12連接，上端支撐鋼球內(nèi)堵筒8。
[0014]所述動力筒3的一端設(shè)置有扶正套筒15。
[0015]所述啟動推筒9的一側(cè)設(shè)置有上密封閥體6，所述內(nèi)筒上接頭I外套設(shè)有密封橡膠圈11。所述取心內(nèi)筒4與取心鉆頭18之間設(shè)置有割心密封球閥17。所述密封壓縮橡膠圈11與煤心擋板12和內(nèi)筒上接頭10采用高溫粘結(jié)方式連接，所述取心內(nèi)筒4下端通過螺紋與割心密封球閥17連接，所述割心密封球閥17下端與取心鉆頭18端面接觸。
[0016]本實用新型通過鉆桿與鉆機連接，可控制在預定位置進行煤心樣品采取，隨著取心鉆機鉆桿的推進，煤心樣品不斷進入到密閉取心內(nèi)筒4中。當煤心樣品裝滿取心內(nèi)筒4后，煤心樣品推動煤心擋板12向后移動，并帶動鋼球內(nèi)堵筒8后移，啟動機構(gòu)聯(lián)動，關(guān)閉取心內(nèi)筒4上端的上密閉閥門6 ;所述鋼球內(nèi)堵筒8后移的同時啟動鋼球7內(nèi)移，啟動彈簧14推動機構(gòu)，推動割心密閉球閥17，割斷煤心，并關(guān)閉取心內(nèi)筒4下端球閥。
[0017]本實用新型依靠進入取心內(nèi)筒4樣品的自身推動作用打開啟動機構(gòu)，保證取心的采取率和成功率，啟動機構(gòu)和彈簧及其聯(lián)動控制是機械作用方式，不受鉆井液和鉆井液輸送管匯的密封性等方面的控制，該設(shè)備整個取心過程高效、快捷、干擾因素少。根據(jù)取心煤(巖)層力學特性的不同，可自由更換動力結(jié)構(gòu)(彈簧)，具有良好的互換性能，以保證足夠的割心動力，順利實現(xiàn)密閉取心。
【主權(quán)項】
1.一種地面鉆井煤層氣、巖層氣含量測試密閉取心裝置，其特征在于，該裝置包括:取心內(nèi)筒(4)、取心鉆頭(18)、外筒(2)、動力機構(gòu)、啟動機構(gòu)，所述外筒(2)內(nèi)套設(shè)取心內(nèi)筒(4)，所述外筒(2)的一端設(shè)置有鉆桿接頭(1)，所述外筒(2)的另一端設(shè)置取心鉆頭(18)，所述取心內(nèi)筒(4)與取心鉆頭(18)之間設(shè)置有割心密封球閥(17)，所述動力機構(gòu)、啟動機構(gòu)均設(shè)置在外筒(2)內(nèi)；所述動力機構(gòu)包括彈簧(14)、動力筒(3)、彈簧上擋板(13)、彈簧下?lián)醢?15)，所述動力筒(3)設(shè)置在外筒(2)與內(nèi)筒(4)之間，所述動力筒(3)與外筒(2)之間的一側(cè)依次設(shè)置彈簧上擋板(13)、彈簧下?lián)醢?15)，所述彈簧上擋板(13)、彈簧下?lián)醢?15)之間設(shè)置有至少一個彈簧(14);所述啟動機構(gòu)包括啟動鋼球(7)、鋼球內(nèi)堵筒(8)、啟動推筒(9)，所述啟動推筒(9)設(shè)置在取心內(nèi)筒(4)的一端，并且與設(shè)置在取心內(nèi)筒(4)內(nèi)的內(nèi)筒上接頭(10)連接，所述啟動推筒(9)的一側(cè)設(shè)置有上密封閥體(6)，所述內(nèi)筒上接頭(O的端部與垂直設(shè)置在取心內(nèi)筒(4)內(nèi)的煤心擋板(12)連接，所述啟動推筒(9)與動力筒(3)之間設(shè)置啟動鋼球(7)、鋼球內(nèi)堵筒(8)，所述啟動推筒(9)靠近鉆桿接頭(I)的一端設(shè)置有軸承組(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地面鉆井煤層氣、巖層氣含量測試密閉取心裝置，其特征在于:所述動力筒(3)的一端設(shè)置有扶正套筒(15)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的地面鉆井煤層氣、巖層氣含量測試密閉取心裝置，其特征在于:所述內(nèi)筒上接頭(I)外套設(shè)有密封橡膠圈(11)。
【專利摘要】本實用新型公開了一種地面鉆井煤層氣、巖層氣含量測試密閉取心裝置，包括：取心內(nèi)筒、取心鉆頭、外筒、動力機構(gòu)、啟動機構(gòu)，所述外筒內(nèi)套設(shè)取心內(nèi)筒，所述外筒的一端設(shè)置有鉆桿接頭，所述外筒的另一端設(shè)置取心鉆頭，所述動力機構(gòu)、啟動機構(gòu)均設(shè)置在外筒內(nèi)。本實用新型能夠?qū)崿F(xiàn)定點密閉采取煤（巖）心樣品，有效解決了現(xiàn)有取心設(shè)備在采取煤心后樣品暴露時間長，損失氣逸散嚴重，瓦斯（煤層氣）含量測定不準確等技術(shù)問題，進而為煤礦瓦斯災害治理及煤層氣資源勘探與開發(fā)等方面提供更為可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
【IPC分類】E21B25-00, E21B49-00
【公開號】CN204327018
【申請?zhí)枴緾N201420763329
【發(fā)明人】孫四清, 張群, 張培河, 張陽, 趙繼展, 劉柏根
【申請人】中煤科工集團西安研究院有限公司
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2014年12月8日