[發明專利]氣體作為流體介質的坑道取芯方法

有效

• 申請號: 202010738877.6
• 申請日: 2020-07-28
• 公開（公告）號: CN111894502B
• 公開（公告）日: 2023-03-10
• 發明（設計）人: 高明忠;趙樂;陳領;楊明慶;余波;李佳南;李聰;何志強;胡云起;黃偉
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: E21B25/00
• 分類號: E21B25/00;E21B21/16;E21B19/22;E21B47/00;E21B47/06;E21B47/07;E21B33/06;E21B34/02
• 代理公司: 成都熠邦鼎立專利代理有限公司 51263
• 代理人: 李曉英

本發明公開氣體作為流體介質的坑道取芯方法，通過使用連續導管，將取芯器的內管總成放入取芯位置，同時連續導管和中心桿為中空結構，信號線纜和動力電纜放置在中空結構中，連續導管配合內管總成的多重防轉機構阻止巖芯筒旋轉，巖芯筒還設有用于保壓保真的自重力閥門；利用地面鉆機驅動取芯器進行取芯作業，在取芯器鉆進時向井內注入氣體。本發明采用地面鉆機驅動取芯器，通入氣體作為冷卻介質來冷卻鉆頭，取芯時無需鉆井液，可避免鉆井液對煤層巖芯造成污染，保持巖芯原位壓力，同時降低取芯動力對巖芯的擾動，獲得較好的巖芯形貌，氣體介質消除了流體對巖芯的污染。

技術領域

本發明涉及煤礦坑道取芯作業領域，尤其涉及氣體作為流體介質的坑道取芯方法。

背景技術

我國既是煤炭生產大國，也是煤炭消費大國，煤炭是我國重要的基礎能源和原料。煤層瓦斯含量和煤層瓦斯壓力是突出煤層突出危險性區域預測和區域效果檢驗的主要指標，煤層瓦斯含量通常采用地面煤層氣含量測定、地勘瓦斯含量測定、礦井井下煤層鉆孔取芯等方法進行測定，由于煤層瓦斯含量測試條件和測試方法等區別，上述煤層瓦斯含量測試結果往往差異較大精度不高，普遍存在估算損失，對煤礦開采的指導意義有限。

對于煤層坑道取芯，有公開號為CN204646157U的專利文獻公開了一種煤層氣繩索取芯裝置，該裝置使用繩索提升/下放取芯器，同時需要為取芯裝置通入壓縮空氣，驅動取芯裝置動作。而公開號為CN107905752A的取芯器，也是使用繩索提升/下放取芯器。這種結構的取芯器不方便電纜走線；同時取芯裝置需要依靠水壓驅動取芯裝置動作。

為了進一步實現對煤層的保壓取芯，有公開號為CN201811862U煤樣取樣器，其依靠粘液、真空裝置進行樣品的保壓取芯，上述裝置中均存在液體介質，會對煤層巖芯造成一定的污染，易影響含水率等參數的測定。

目前存在申請號為CN201410739874.9，名為地面鉆井煤層氣、巖層氣含量測試密閉取心裝置，該裝置依靠樣品自身推動作用打開啟動割心密封球閥，結構較為復雜，對于不同的煤層需要更換不同的配件來實現切割，操作不易，工作效率較低。

取芯器通常由內管總成和外管總成組成，內管總成和外管總成之間存在間隙，導致瓦斯泄漏風險較高，目前常常使用設于鉆桿頂端的防噴盒阻止瓦斯泄漏，但鉆桿內依舊存在瓦斯，導致取芯操作存在安全隱患，

內管總成和外管總成之間的間隙還會導致取芯筒容易隨取芯外筒一同轉動，當外部擾動較大時，取芯成分與真實情況可能存在較大誤差。為了減少由于轉動帶來的誤差，目前使用的取芯器常在外管總成和內管總成之間設置單動裝置來減少取芯筒的轉動，但是單動裝置雖然具有防轉作用，但取芯筒仍存在一定轉動，很難有效減小測量誤差。

現有技術中有CN203430457U、CN104481439B等專利，在取芯過程中通過部分零件的形變、運動改變內部流道引起泵壓變化，由地面監測泵壓變化來判斷報警信號；此機構工作原理復雜，容易引起誤操作，從而導致對取芯工況錯誤的判斷，不能完全保證取芯采樣的準確率。

發明內容

本發明為解決上述技術問題旨在提供氣體作為流體介質的坑道取芯方法。

本發明是采用以下技術方案實現的：

本發明公開氣體作為流體介質的坑道取芯方法，利用連續導管作業設備下放和提升取芯器；利用地面鉆機驅動取芯器進行取芯作業；在取芯器鉆進時向井內注入氣體。

進一步的，氣體作為流體介質的坑道取芯方法，具體包括以下步驟：

S1、安裝連續導管作業裝備；

S2、裝配外管總成，連接外管總成和鉆桿，下放外管總成至取芯位置；

S3、裝配內管總成，連接連續導管和內管總成的中心桿；

S4、通過連續導管作業裝備下放連續導管，在鉆桿內下放內管總成至指定位置；