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井下煤層密閉取心裝置

閱讀：1023發(fā)布：2021-02-28

專利匯可以提供井下煤層密閉取心裝置專利檢索，專利查詢，專利分析的服務。并且本實用新型涉及指一種井下 煤 層的密閉取心裝置?，F(xiàn)有煤礦井下 煤層 氣含量測試取樣裝置在提心過程中煤心暴露，致使損失氣測算不準，影響 煤層氣 含量測定 精度 ，而油氣田上使用取心裝置需在地面配合繩索使用，不適合井下煤層。本實用新型提供的取心裝置包括依次連接的取心 鉆頭 、外筒和 鉆桿 接頭，外筒中部內套有內筒，內筒上端連接有球座分 水 接頭，內筒下端連接有縮徑套，在內筒和外筒之間設置有圓筒式液壓關閉機構，液壓關閉機構與帶球座分水接頭相連接；在縮徑套的下端設置有內筒密閉球 閥 。本實用新型取心裝置在提取過程中，煤心完全處于密閉狀態(tài)，減少了樣品中的氣體損失，完全可以滿足煤礦井下煤層氣含量測試取樣要求。，下面是井下煤層密閉取心裝置專利的具體信息內容。

1.一種井下煤層密閉取心裝置，包括從下至上依次連接的取心鉆頭(1)、外筒(3)和鉆桿接頭(11)，外筒(3)內套有內筒(2)，內筒(2)的上端與鉆桿接頭(11)之間依次連接有內筒懸掛接頭(8)和球座分水接頭(10)，內筒(2)的下端連接有縮徑套(5)，其特征在于：
在內筒(2)和外筒(3)之間設置有液壓關閉機構(7)，液壓關閉機構(7)上端與球座分水接頭(10)相連接；在縮徑套(5)與取心鉆頭(1)之間設置有內筒密閉球閥(4)，內筒密閉球閥(4)外部設置有與內筒密閉球閥的球體(19)連接的半滑環(huán)(16)。
2.根據(jù)權利要求1所述的井下煤層密閉取心裝置，其特征在于：所述液壓關閉機構(7)為環(huán)筒式，環(huán)筒內部為空腔，空腔下部設置有與半滑環(huán)(16)相對的液壓活塞(17)，空腔中部安裝有泄壓閥(14)。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的井下煤層密閉取心裝置，其特征在于：液壓關閉機構(7)與球座分水接頭(10)嵌套連接，嵌套連接處設置有密封墊(12)和壓圈(13)。

說明書全文

井下煤層密閉取心裝置

技術領域

[0001] 本實用新型屬地質勘探領域，涉及一種用于煤礦井下瓦斯參數(shù)測定的工具及使用方法，具體是指一種井下煤層的密閉取心裝置。

背景技術

[0002] 我國的煤礦瓦斯事故頻發(fā)，地面和井下煤層氣聯(lián)合抽采是提高瓦斯礦井瓦斯治理的有效途徑，而地面煤層氣勘探開發(fā)需要進行大量的煤層氣含量測試，以滿足煤層氣資源評價和煤層氣勘探的需要；同時，井下瓦斯抽采設計也需要大量的煤層氣含量數(shù)據(jù)做指導，以提高瓦斯抽采率；另外，井下瓦斯抽采結束后，還需要進行氣含量測試，以檢驗瓦斯抽采效果是否滿足相關規(guī)范要求，因此，氣含量準確測試具有重要的意義。
[0003] 目前，現(xiàn)有油氣田上使用的密閉取心裝置或保壓取心裝置主要用于油氣田及天然氣水合物的勘探開發(fā)，一般在地面配合繩索取心工具使用，不適合于煤礦井下煤層的密閉取心；現(xiàn)有煤礦井下煤層氣含量測試取樣裝置共有兩種：一種是單筒或雙筒取心器，該取心器不易取出煤心，并且提心過程中煤心暴露，提心耗時較長，造成煤心中的氣體大量損失，致使損失氣測算不準，影響煤層氣含量測定的精度；另一種是風動潛孔錘，該裝置不能提取完整煤心，只能在孔口提取鉆頭研磨成的煤粉，損失氣測算不準，也不利于煤層氣含量數(shù)據(jù)的精確測定、獲取。實用新型內容
[0004] 本實用新型要解決的技術問題是提供一種井下煤層密閉取心裝置，該裝置為一個雙筒單動式取心器，在取心時，能夠保證煤心在提心過程中完全處于密閉狀態(tài)，有效解決現(xiàn)有取心裝置不能提取完整煤心，影響煤層氣含量測定精度的問題，進而為井下瓦斯抽放及地面煤層氣開發(fā)提供有力的數(shù)據(jù)支持。
[0005] 為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案為：一種井下煤層密閉取心裝置，包括從下至上依次連接的取心鉆頭、外筒和鉆桿接頭，外筒內套有內筒，內筒的上端與鉆桿接頭之間依次連接有內筒懸掛接頭和球座分水接頭，內筒的下端連接有縮徑套，其特征在于：在內筒和外筒之間設置有液壓關閉機構，液壓關閉機構上端與球座分水接頭相連接；在縮徑套與取心鉆頭之間設置有內筒密閉球閥，內筒密閉球閥外部設置有與內筒密閉球閥球體連接的半滑環(huán)。
[0006] 上述液壓關閉機構為環(huán)筒式，環(huán)筒內部為空腔，空腔下部設置有與半滑環(huán)相對的液壓活塞，空腔中部設置有泄壓閥。
[0007] 上述液壓關閉機構與球座分水接頭嵌套連接，液壓關閉機構與球座分水接頭嵌套設置有密封墊和壓圈。
[0008] 本實用新型相對于現(xiàn)有技術，具有如下優(yōu)點和效果：
[0009] 1、通過在內筒和外筒之間的環(huán)形空間設置可以容納的環(huán)筒式液壓關閉機構，并且同時通過在內裝有卡箍式巖心爪的縮徑套的下端設置內筒密閉球閥，再與帶測試閥門的取心內筒連接形成一個可以關閉的密閉取心內筒，液壓關閉機構在取心鉆進結束后，通過投入橡膠球封堵球座改變水路后開始工作，泥漿泵液壓驅動活塞將軸向力傳遞至內筒密閉球閥的半滑環(huán)，關閉內筒密閉球閥，保證在提心過程中煤心處于密閉狀態(tài)，減少了樣品中的氣體損失，完全可以滿足煤礦井下煤層氣含量測試取樣要求，對提高煤礦井下煤層氣含量測試精度的作用明顯。
[0010] 2、液壓關閉機構可同時提供取心鉆進過程中循環(huán)介質的通道，正常取心鉆進過程中，循環(huán)介質的通道是液壓關閉機構和內筒間的環(huán)形空間，循環(huán)介質通過球座到達該環(huán)形空間并流向鉆頭端；處理卡埋鉆等事故時，可加大泥漿泵泵壓，液壓關閉機構中部安裝的泄壓閥打開，循環(huán)介質同時也可通過泄壓閥進入該環(huán)形空間并流向鉆頭端，可在處理卡、埋鉆等孔內事故時提供循環(huán)介質支持。附圖說明：
[0011] 圖1是本實用新型結構示意圖。
[0012] 圖2與圖3是本實用新型縮徑套與卡箍式巖心爪配合狀態(tài)示意圖，其中，圖3是圖2的左視圖。
[0013] 圖4、圖5、圖6、圖7是本實用新型的圓筒式液壓關閉機構結構示意圖；
[0014] 其中圖5、圖6、圖7依次是圖4的A-A剖視圖、B-B剖視圖、C-C剖視圖。
[0015] 圖8是密閉取心內筒結構示意圖。
[0016] 圖9和圖10是本實用新型的內筒密閉球閥結構示意圖；其中圖10是圖9的左視圖。
[0017] 附圖中，1-取心鉆頭，2-內筒，3-外筒，4-內筒密閉球閥，5-縮徑套，6-卡箍式巖心爪，7-液壓關閉機構，8-內筒懸掛接頭，9-橡膠球，10-帶球座分水接頭，11-鉆桿接頭，12-密封墊，13-壓圈，14-泄壓閥，15-測試閥門，16-半滑環(huán)，17-液壓活塞，18-圓筒腔體，
19-球體。
具體實施方式：
[0018] 參見圖1，一種井下煤層密閉取心裝置，包括從下至上依次連接的底噴式PDC取心鉆頭1、外筒3和鉆桿接頭11，取心鉆頭1通過絲扣與外筒3連接形成整體，外筒3內套有內筒2，內筒2帶有測試閥門15，內筒2的上端與鉆桿接頭11之間依次連接有內筒懸掛接頭8和球座分水接頭10，取心內筒2的下端連接有縮徑套5和卡箍式巖心爪6，參加圖2、圖3，縮徑套5與卡箍式巖心爪6具有相同錐度，兩者共同構成一個在軸向拉力作用下可以卡住煤心的鎖緊機構，取心內筒2通過內筒懸掛接頭8、帶球座分水接頭10、鉆桿接頭11與外筒3連接形成一個雙筒單動式取心器，同時內筒和外筒之間的環(huán)形空間設置有液壓關閉機構7，參見圖4、圖5、圖6和圖7，液壓關閉機構7與球座分水接頭10嵌套連接，液壓關閉機構7與球座分水接頭10掛套連接處設置有密封墊12和壓圈13，密封墊12設置在壓圈13的上方，兩者共同形成密封，液壓關閉機構7為環(huán)筒式，環(huán)筒內部為空腔結構，空腔下部設置有液壓活塞16，空腔同時可提供取心鉆進過程中循環(huán)介質的通道，液壓活塞16上部的空腔上安裝有泄壓閥14，在加大泥漿泵泵壓的情況下，泄壓閥14打開，循環(huán)介質通過泄壓閥
14流向鉆頭端，可以在處理卡、埋鉆等孔內事故時提供循環(huán)介質支持；在縮徑套5的下端與取心鉆頭1之間連接有內筒密閉球閥4，參見圖8、圖9、圖10，內筒密閉球閥4由圓筒腔體
18、球體19組成，球體19設置圓筒腔體18內部，在圓筒腔體18外部設置有球體19連接的半滑環(huán)16，半滑環(huán)16上下動作實現(xiàn)球體19旋轉進而控制圓筒腔體18的通斷，實現(xiàn)關閉內筒密閉球閥4。內筒密閉球閥4、縮徑套5、卡箍式巖心爪6與內筒2通過絲扣連接形成一個可以關閉的密閉取心內筒，并在提出孔外后可以拆卸下來供解吸測試使用；該密閉取心內筒通過內筒懸掛接頭8、帶球座分水接頭10與圓筒式液壓關閉機構7連接；取心鉆進完成后，通過鉆桿投入橡膠球9，封堵球座分水接頭10中的球座，利用外接泥漿泵泵水加壓，迫使水流通過球座分水接頭10上的水眼進入圓筒式液壓關閉機構7，驅動圓筒式液壓關閉機構7的液壓活塞17前移到達內筒密閉球閥4上的半滑環(huán)16位置，繼續(xù)加壓，通過圓筒式液壓關閉機構7的液壓活塞17前端(如圖7所示)推動半滑環(huán)16關閉內筒密閉球閥4，達到內筒密閉的效果。
[0019] 本實用新型在使用操作時，按如下步驟進行：
[0020] (1)確定孔位，固定鉆機、泥漿泵，修建循環(huán)介質儲存池；準備循環(huán)介質、鉆桿、鉆具、取心裝置，并對密閉取心裝置進行試壓，檢驗試壓是否合格；連接電源及管線；
[0021] (2)接通電源，開動鉆機及泥漿泵，安裝全面鉆頭正常鉆進，直至達到取心目標孔深，鉆進過程中，回轉速度為80～120r/min，鉆進速度為1～1.5m/min；
[0022] (3)提鉆，更換組裝好并試壓合格的密閉取心裝置及取心鉆頭1；
[0023] (4)下鉆至取心目標孔深，開動泥漿泵，開始取心鉆進，直至達到目標取心長度，取心鉆進過程中，回轉速度為60～100r/min，鉆進速度為0.5～1m/min，；
[0024] (5)停止泥漿泵，提鉆桿，產生軸向拉力，使卡箍式巖心爪6在縮徑套5內產生相對位移，鎖緊并拉斷煤心；
[0025] (6)提鉆30cm，使斷在內筒密閉球閥4內的煤心移出；
[0026] (7)卸開水龍頭，從鉆桿內投入橡膠球9后接上水龍頭，開動泥漿泵，將橡膠球9沖入帶球座分水接頭10內的球座，增大泵壓，驅動液壓關閉機構7關閉內筒密閉球閥4；
[0027] (8)停泵提鉆至孔口，拆卸密閉取心裝置，取出已關閉的密閉取心內筒，放入水中檢驗密閉效果，密閉合格，進行下一步，不合格，返回第(3)步；
[0028] (9)拆除機具，取心工作完畢，隨后連接解吸儀和取心內筒，進行現(xiàn)場煤層氣含量解吸測試。
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