地質勘查繩索取心鑽孔煤層氣壓力測定儀的製作方法
2023-05-29 19:55:26
地質勘查繩索取心鑽孔煤層氣壓力測定儀的製作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種地質勘查繩索取心鑽孔煤層氣壓力測定儀，該測定儀至少由打撈懸掛機構、封隔機構、卸壓機構、測壓機構組成，打撈懸掛機構由矛頭、彈簧、球頭蓋、滑座、彈簧開口銷、彈卡室、彈卡架、彈卡鉗、彈卡座、懸掛接頭、中心支撐管、連接接頭組成，矛頭的上端設置有與繩索打撈器相配合的連接結構，封隔機構由端面接頭、伸縮接頭、上導正環、封隔膠筒、中導正環、中心管、下導正環、滑動接頭、滑動活塞套、膨脹保護銷組成，卸壓機構由連接推動軸、滑動剪切銷、滑動軸、推動杆、滑動密封腔、懸掛銷、滑動端蓋、密封短節、密封活塞、密封腔、密封腔端蓋，密封短節設置有通孔，密封活塞設置有通孔，測壓機構為電子式井下壓力計。
【專利說明】地質勘查繩索取心鑽孔煤層氣壓力測定儀
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種在地質勘查繩索取心鑽孔中測定煤層氣壓力的測定儀器，特別是在易垮塌鑽孔中測定煤層氣壓力的地質勘查繩索取心鑽孔煤層氣壓力測定儀。
【背景技術】
[0002]煤層氣壓力是煤層氣在煤層中流動的壓力，也是煤層瓦斯含量多少的標誌，它是研宄煤層氣流動、湧出和突出的基本參數。掌握準確可靠的煤層瓦斯壓力數據對研宄與評價瓦斯儲量、瓦斯湧出、瓦斯流動、瓦斯抽放、瓦斯突出等尤為重要。在地質勘探鑽孔中已有的測定煤層瓦斯壓力的裝置(下稱測壓裝置)由封隔機構、洩流通道、卸壓機構、壓力計組成，測壓裝置通過鑽杆送到待測鑽孔內，通過下部支撐鑽杆使封隔機構處於被測煤層的直接頂板孔壁較好部位，封隔機構把鑽孔上下部分封隔開來，再通過卸壓機構和壓力計完成煤層氣壓力的測定。該測壓裝置沒有打撈機構，在測試繩索取心鑽孔的過程中，必須將鑽孔內的鑽杆全部提出，將鑽杆與測壓裝置通過螺紋連接後，再次送入鑽孔內，在提出鑽杆和送入測壓裝置的過程中，由於鑽孔孔壁沒有了鑽杆，易誘發孔壁垮塌，致使測壓裝置不能到達指定位置，嚴重的會造成孔內事故，甚至導致整個鑽孔的報廢；目前使用的測壓裝置在觸發卸壓機構動作時，需要泥漿泵輸送一定的泵壓，泵壓過低不能觸發卸壓機構動作，泵壓過高易影響測試的壓力曲線，對測試的人員及設備要求較高。
[0003]因此，現有鑽孔測定煤層瓦斯壓力裝置存在缺陷，需要進行改進。
【發明內容】
[0004]本實用新型的目的是對現有的鑽孔煤層瓦斯壓力測定裝置進行改進，提供一種能利用繩索絞車將測定裝置通過鑽杆送入鑽孔內、採用機械加壓方式來觸發卸壓機構的地質勘查繩索取心鑽孔煤層氣壓力測定儀。
[0005]本實用新型地質勘查繩索取心鑽孔煤層氣壓力測定儀的基本構思是:
[0006]1、本實用新型的繩索取心鑽孔煤層氣壓力測定儀增加了打撈懸掛機構，可以通過繩索絞車將儀器從繩索取心鑽杆中投入到鑽孔內，避免了在測試過程中需將鑽杆全部提出鑽孔才能進行測定煤層氣壓力。
[0007]2、採用機械加壓方式來觸發卸壓過程的結構，取消了輔助設備泥漿泵的工作。
[0008]本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是:讓地質勘查繩索取心鑽孔煤層氣壓力測定儀由打撈懸掛機構、封隔機構、卸壓機構、測壓機構組成。
[0009]所述打撈懸掛機構由矛頭、彈簧、球頭蓋、滑座、第一彈簧開口銷、第二彈簧開口銷、第三彈簧開口銷、第四彈簧開口銷、第五彈簧開口銷、彈卡室、彈卡架、彈卡鉗、彈卡座、懸掛接頭、中心支撐管、連接接頭組成，所述矛頭的上端設置有與繩索打撈器相配合的連接結構，所述矛頭內腔依次裝入彈簧、球頭蓋，所述矛頭下端與滑座上端連接由第一彈簧開口銷固定，所述滑座下端與彈卡室連接由第二彈簧開口銷固定，所述彈卡室下端與彈卡架連接由第五彈簧開口銷固定，所述彈卡鉗、彈卡座裝入彈卡架內由第三彈簧開口銷、第四彈簧開口銷固定，所述彈卡架下端與懸掛接頭上端連接，所述懸掛接頭下端與中心支撐管上端連接，所述中心支撐管下端與連接接頭上端連接。
[0010]所述封隔機構由端面接頭、伸縮接頭、導正環、封隔膠筒、中導正環、中心管、滑動接頭、滑動活塞套、膨脹保護銷組成，所述端面接頭下端與伸縮接頭上端連接，所述伸縮接頭下端與中心管上端連接，所述導正環、封隔膠筒、中導正環套裝在中心管上，所述滑動接頭套裝在滑動活塞套上，所述中心管下端與滑動活塞套上端連接，所述滑動活塞套由膨脹保護銷定位。
[0011]所述卸壓機構由連接推動軸、滑動剪切銷、滑動軸、推動杆、滑動密封腔、懸掛銷、滑動端蓋、密封短節、密封活塞、密封腔、密封腔端蓋組成。所述連接推動軸上端與連接接頭下端連接，所述連接推動軸下端裝入伸縮接頭內腔並由滑動剪切銷定位，所述連接推動軸下端與滑動軸上端連接，所述滑動軸下端與推動杆上端連接，所述滑動密封腔上端與滑動接頭連接，所述滑動密封腔下端與滑動端蓋上端連接，所述滑動端蓋下端與密封活塞上端連接，所述密封短節裝套在滑動端蓋和密封活塞上並由懸掛銷定位，所述密封短節、密封活塞設置有通孔，所述密封活塞下端與密封腔上端連接，所述密封腔下端與密封腔端蓋連接。
[0012]所述測壓機構為壓力計。所述壓力計連接在密封腔端蓋上，安裝在滑動端蓋、密封短節、密封腔和密封腔端蓋組成的空腔內，所述的壓力計可以為電子式井下壓力計、機械式井下壓力機等等用於測定井下壓力的儀器。當然，為了能更準確更快捷的測定井下壓力，推薦使用電子式井下壓力計。
[0013]在使用本實用新型的繩索取心鑽孔煤層氣壓力測定儀時，將鑽孔內的鑽杆底部提至待測煤層的上部後，讓矛頭上部和繩索打撈器的下部連接，讓密封腔端蓋的下部和一定長度的支撐杆連接，支撐杆的長度根據煤層的位置和封孔的要求確定。
[0014]在地質勘查繩索取心鑽孔煤層氣壓力測定儀下鑽時，通過一端連接有繩索打撈器的繩索絞車將測定儀緩慢的送入鑽杆內，下到指定位置時(此時測定儀的彈卡鉗嵌入繩索取心外管的卡槽內，懸掛接頭與繩索取心外管的懸掛臺階接觸，且支撐杆抵住孔底)，將繩索取心打撈器的脫卡器套入絞車的鋼絲繩，投入鑽孔內，當脫卡器到達打撈器成功脫卡後，通過繩索絞車將打撈器提出鑽孔，把鑽杆柱和鑽機的主動鑽杆連接好，用鑽杆柱的重量或者鑽機的油缸施加壓力P1，壓力P1通過鑽杆柱、繩索取心外管、彈卡鉗、第三彈簧開口銷、彈卡座、彈卡架、彈卡室、懸掛接頭、中心支撐管、連接接頭、連接推動軸、滑動剪切銷、伸縮接頭、中心管，傳遞給滑動活塞套，剪斷膨脹保護銷，此後壓力依次通過鑽杆柱、繩索取心外管、彈卡鉗、第三彈簧開口銷、彈卡架、彈卡室、懸掛接頭、中心支撐管、連接接頭、連接推動軸、滑動剪切銷、伸縮接頭、上導正環、封隔膠筒、中導正環、傳遞給導正環，下導正環下部的滑動接頭、滑動密封腔、滑動端蓋、密封活塞、密封腔、密封腔端蓋和支撐杆抵住孔底，在壓力的作用下迫使封隔膠筒軸向壓縮、徑向膨脹，緊貼鑽孔壁，將鑽孔上下部分封隔開來，此時滑動活塞套抵住滑動密封腔，滑動軸下端進入滑動密封腔內腔進行密封。
[0015]在封隔膠筒膨脹穩定後，再次通過鑽機的油缸施加壓力P2(P2>P1)，壓力P2依次通過鑽杆柱、繩索取心外管、彈卡鉗、第三彈簧開口銷、彈卡座、彈卡架、彈卡室、懸掛接頭、中心支撐管、連接接頭、連接推動軸，剪斷滑動剪切銷後，鑽杆柱、繩索取心外管、彈卡鉗、第三彈簧開口銷、彈卡座、彈卡架、彈卡室、懸掛接頭、中心支撐管、連接接頭、連接推動軸、滑動軸、推動杆依次下移，推動懸掛銷、密封短節向下移動，此時密封短節上的通孔和密封活塞上的通孔對齊，這時密封腔外的承壓泥漿流入內腔，內外壓力平衡，完成卸壓。
[0016]此時煤層氣通過對齊的通孔進入密封腔內，被電子式井下壓力計記錄下壓力數據，達到測壓的目的。完成煤層氣的測定工作後，解除軸向壓力並適當上提鑽具，封隔膠筒迅速恢復原狀，再解除鑽杆柱與鑽機的主動鑽杆的連接，通過裝有繩索打撈器的繩索絞車將儀器提出鑽孔。
[0017]與前述現有同類產品相比，由於本實用新型的繩索取心鑽孔煤層氣壓力測定儀增加了打撈懸掛機構，可以通過繩索絞車將儀器從繩索取心鑽杆中投入到鑽孔內，避免了在測試過程中需將鑽杆全部提出鑽孔才能進行測定煤層氣壓力，規避了由於起下鑽杆而引起的鑽孔掉塊或垮塌的風險，最大程度的保證了鑽孔的安全，且減少了測定壓力的輔助時間以及測定人員的勞動強度，提高了測定壓力的效率。採用機械加壓方式來觸發卸壓過程的結構，取消了輔助設備泥漿泵的工作，減少了測定過程中對輔助設備的需求，避免了由於對泥漿泵的操作不當而造成的壓力測定失敗，簡化了測定壓力的程序，降低了對測定人員的要求。
[0018]本實用新型的內容結合以下實施例作更進一步的說明，但本實用新型的內容不僅限於實施例中所涉及的內容。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1是本實施例測定儀中矛頭至中心支撐管上部分的半剖結構示意圖。
[0020]圖2是本實施例測定儀的中心支撐管下部分至密封短節上部分和密封活塞上部分的半剖結構示意圖。
[0021]圖3是本實施例測定儀密封短節下部分和密封活塞下部分至密封腔端蓋的半剖結構示意圖。
[0022]圖4是圖2的A-A剖視圖。
[0023]圖5是圖2的B-B剖視圖。
[0024]圖6是圖2的C-C剖視圖。
[0025]圖7是本實施例測定儀的封隔鑽孔工作時矛頭至中心支撐管上部分的半剖結構示意圖。
[0026]圖8是本實施例測定儀的封隔鑽孔工作時中心支撐管下部分至密封短節上部分和密封活塞上部分的半剖結構示意圖。
[0027]圖9是本實施例測定儀的封隔鑽孔工作時密封短節下部分和密封活塞下部分至密封腔端蓋的半剖結構示意圖。
[0028]圖10是本實施例測定儀的卸壓、測壓工作時矛頭至中心支撐管上部分的半剖結構示意圖。
[0029]圖11是本實施例測定儀的卸壓、測壓工作時中心支撐管下部分至密封短節上部分和密封活塞上部分的半剖結構示意圖。
[0030]圖12是本實施例測定儀的卸壓、測壓工作密封短節下部分和密封活塞下部分至密封腔端蓋的半剖結構示意圖。
【具體實施方式】
[0031]如圖1?12所示，本實施例中的地質勘查繩索取心鑽孔煤層氣壓力測定儀由打撈懸掛機構、封隔機構、卸壓機構、測壓機構組成。
[0032]本實施例中所述打撈懸掛機構由矛頭2、彈簧3、球頭蓋4、滑座5、第一彈簧開口銷6、第二彈簧開口銷7、彈卡室8、彈卡架9、彈卡鉗10、第三彈簧開口銷11、彈卡座12、第四彈簧開口銷13、第五彈簧開口銷14、懸掛接頭15、中心支撐管17、連接接頭18組成。所述矛頭2的上端1設置有與繩索打撈器相配合的連接結構，所述矛頭2內腔依次裝入彈簧3、球頭蓋4，所述矛頭2下端與滑座5上端連接由第一彈簧開口銷6固定，所述滑座5下端與彈卡室8連接有第二彈簧開口銷7固定，所述彈卡室8下端與彈卡架9連接由第五彈簧開口銷14固定，所述彈卡鉗10、彈卡座12裝入彈卡架9內由第三彈簧開口銷11、第四彈簧開口銷13固定，所述彈卡架9下端與懸掛接頭15上端連接，所述懸掛接頭15下端與中心支撐管17上端連接，所述中心支撐管17下端與連接接頭18上端連接。
[0033]本實施例中所述封隔機構由端面接頭20、伸縮接頭22、上導正環24、封隔膠筒25、中導正環26、中心管27、下導正環28、滑動接頭29、滑動活塞套30、膨脹保護銷43組成。所述端面接頭下端20與伸縮接頭22上端連接，所述伸縮接頭22下端與中心管27上端連接，所述上導正環24、封隔膠筒25、中導正環26、封隔膠筒25、下導正環28依次套裝在中心管27上，所述滑動接頭29套裝在滑動活塞套30上，所述中心管27下端與滑動活塞套30上端連接，所述滑動活塞套30由膨脹保護銷43定位。
[0034]本實施例中所述卸壓機構由連接推動軸19、滑動剪切銷21、滑動軸23、推動杆32、滑動密封腔31、懸掛銷34、滑動端蓋33、密封短節36、密封活塞38、密封腔39、密封腔端蓋41。所述連接推動軸19上端與連接接頭18下端連接，所述連接推動軸19下端裝入伸縮接頭22內腔並由滑動剪切銷21定位，所述連接推動軸19下端與滑動軸23上端連接，所述滑動軸下端23與推動杆32上端連接，所述滑動密封腔31上端與滑動接頭29連接，所述滑動密封腔31下端與滑動端蓋33上端連接，所述滑動端蓋33下端與密封活塞38上端連接，所述密封短節36裝套在滑動端蓋33和密封活塞38上並由懸掛銷34定位，所述密封短節36設置有通孔35，所述密封活塞38設置有通孔37，所述密封活塞38下端與密封腔39上端連接，所述密封腔39下端與密封腔端蓋41連接。
[0035]本實施例中所述測壓機構為壓力計40。所述壓力計40連接在密封腔端蓋41上，安裝在滑動端蓋33、密封短節36、密封腔39和密封腔端蓋41組成的空腔內，所述的壓力計40為電子式井下壓力計。
[0036]在使用本實施例的繩索取心鑽孔煤層氣壓力測定儀時，先將鑽孔內的鑽杆底部提至待測煤層的上部後，讓矛頭2的上端1和繩索打撈器的下部連接，讓密封腔端蓋41的下端42和一定長度的支撐杆連接，支撐杆的長度根據煤層的位置和封孔的要求確定。
[0037]在地質勘查繩索取心鑽孔煤層氣壓力測定儀下鑽時，通過一端連接有繩索打撈器的繩索絞車將測定儀緩慢的送入鑽杆內，下到指定位置時，此時測定儀的彈卡鉗10嵌入繩索取心外管的卡槽內，懸掛接頭15的懸掛臺階16與繩索取心外管的內槽接觸，且支撐杆抵住孔底，再將繩索取心打撈器的脫卡器套入絞車的鋼絲繩，投入鑽孔內，當脫卡器到達打撈器成功脫卡後，通過繩索絞車將打撈器提出鑽孔，把鑽杆柱和鑽機的主動鑽杆連接好，用鑽杆柱的重量或者鑽機的油缸施加壓力P1，壓力P1通過鑽杆柱、繩索取心外管、彈卡鉗10、第三彈簧開口銷11、彈卡座12、彈卡架9、彈卡室8、懸掛接頭15、中心支撐管17、連接接頭18、連接推動軸19、滑動剪切銷21 (如圖4所示)、伸縮接頭22、中心管37，傳遞給滑動活塞套30，剪斷膨脹保護銷43(如圖5所示)，此後壓力依次通過鑽杆柱、繩索取心外管、彈卡鉗10、第三彈簧開口銷11、彈卡座12、彈卡架9、彈卡室8、懸掛接頭15、中心支撐管17、連接接頭18、連接推動軸19、滑動剪切銷21、伸縮接頭22、上導正環24、封隔膠筒25、中導正環26、傳遞給下導正環28，下導正環28下部的滑動接頭29、滑動密封腔31、滑動端蓋33、密封活塞38、密封腔49、密封腔端蓋41和支撐杆抵住孔底，在壓力的作用下迫使封隔膠筒軸向壓縮、徑向膨脹(如圖8所示)，緊貼鑽孔壁，將鑽孔上下部分封隔開來，此時滑動活塞套30抵住滑動密封腔31，滑動軸23下端進入滑動密封腔31內腔進行密封。
[0038]在封隔膠筒25膨脹穩定後，再次通過鑽機的油缸施加壓力P2(P2>P1)，壓力P2依次通過鑽杆柱、繩索取心外管、彈卡鉗10、第三彈簧開口銷11、彈卡座12、彈卡架9、彈卡室
8、懸掛接頭15、中心支撐管17、連接接頭18、連接推動軸19，剪斷滑動剪切銷21後，鑽杆柱、繩索取心外管、彈卡鉗10、第三彈簧開口銷11、彈卡架9、彈卡室8、懸掛接頭15、中心支撐管17、連接接頭18、連接推動軸19、滑動軸23、推動杆32依次下移，推動懸掛銷34、密封短節36向下移動，此時密封短節36上的通孔35和密封活塞38上的通孔37基本對齊(如圖11所示)，這時密封腔39外的承壓泥漿流入內腔，內外壓力平衡，完成卸壓。
[0039]此時煤層氣通過對齊的通孔進入密封腔39內，被電子式井下壓力計40記錄下壓力數據，達到測壓的目的(如圖11和圖12所示)。
[0040]完成煤層氣的測定工作後，解除軸向壓力並適當上提鑽具，封隔膠筒25迅速恢復原狀，再解除鑽杆柱與鑽機的主動鑽杆的連接，通過裝有繩索打撈器的繩索絞車將儀器提出鑽孔。
【權利要求】
1.一種地質勘查繩索取心鑽孔煤層氣壓力測定儀，具有基體，其特徵是所述基體至少由打撈懸掛機構、封隔機構、卸壓機構、測壓機構組成，所述打撈懸掛機構由矛頭(2)、彈簧(3)、球頭蓋(4)、滑座(5)、第一彈簧開口銷(6)、第二彈簧開口銷(7)、彈卡室(8)、彈卡架(9)、彈卡鉗(10)、第三彈簧開口銷(11)、彈卡座(12)、第四彈簧開口銷(13)、第五彈簧開口銷(14)、懸掛接頭(15)、中心支撐管(17)、連接接頭(18)組成，所述矛頭(2)的上端(I)設置有與繩索打撈器相配合的連接結構，所述矛頭(2)內腔依次裝入彈簧(3)、球頭蓋(4)，所述矛頭(2)下端與滑座(5)上端連接由第一彈簧開口銷(6)固定，所述滑座(5)下端與彈卡室(8)連接有第二彈簧開口銷(7)固定，所述彈卡室(8)下端與彈卡架(9)連接由第五彈簧開口銷(14)固定，所述彈卡鉗(10)、彈卡座(12)裝入彈卡架(9)內由第三彈簧開口銷(11)、第四彈簧開口銷(13)固定，所述彈卡架(9)下端與懸掛接頭(15)上端連接，所述懸掛接頭(15)下端與中心支撐管(17)上端連接，所述中心支撐管(17)下端與連接接頭(18)上端連接；所述封隔機構由端面接頭(20)、伸縮接頭(22)、上導正環(24)、封隔膠筒(25)、中導正環(26)、中心管(27)、下導正環(28)、滑動接頭(29)、滑動活塞套(30)、膨脹保護銷(43)組成，所述端面接頭下端(20)與伸縮接頭(22)上端連接，所述伸縮接頭(22)下端與中心管(27)上端連接，所述上導正環(24)、封隔膠筒(25)、中導正環(26)、封隔膠筒(25)、下導正環(28)依次套裝在中心管(27)上，所述滑動接頭(29)套裝在滑動活塞套(30)上，所述中心管(27)下端與滑動活塞套(30)上端連接，所述滑動活塞套(30)由膨脹保護銷(43)定位；所述卸壓機構由連接推動軸(19 )、滑動剪切銷(21)、滑動軸(23 )、推動杆(32 )、滑動密封腔(31)、懸掛銷(34 )、滑動端蓋(33 )、密封短節(36 )、密封活塞(38 )、密封腔(39 )、密封腔端蓋(41)組成，所述連接推動軸(19)上端與連接接頭(18)下端連接，所述連接推動軸(19)下端裝入伸縮接頭(22)內腔並由滑動剪切銷(21)定位，所述連接推動軸(19)下端與滑動軸(23)上端連接，所述滑動軸下端(23)與推動杆(32)上端連接，所述滑動密封腔(31)上端與滑動接頭(29)連接，所述滑動密封腔(31)下端與滑動端蓋(33)上端連接，所述滑動端蓋(33)下端與密封活塞(38)上端連接，所述密封短節(36)裝套在滑動端蓋(33)和密封活塞(38)上並由懸掛銷(34)定位，所述密封短節(36)設置有通孔(35)，所述密封活塞(38)設置有通孔(37 )，所述密封活塞(38 )下端與密封腔(39 )上端連接，所述密封腔(39 )下端與密封腔端蓋(41)連接；所述測壓機構為壓力計(40)，所述壓力計(40)連接在密封腔端蓋(41)上，安裝在滑動端蓋(33)、密封短節(36)、密封腔(39)和密封腔端蓋(41)組成的空腔內。
2.如權利要求1所述的地質勘查繩索取心鑽孔煤層氣壓力測定儀，其特徵是所述的壓力計(40)為電子式井下壓力計。
【文檔編號】E21B47/06GK204186375SQ201420501196
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年9月2日 優先權日:2014年9月2日
【發明者】房勇, 李子章, 樊臘生, 李政昭 申請人:中國地質科學院探礦工藝研究所