[發明專利]一種井下長鉆孔測定瓦斯壓力裝置及方法

在審

• 申請號: 202110491201.6
• 申請日: 2021-05-06
• 公開（公告）號: CN113107469A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 龍威成;陳志勝;趙繼展;董敏濤;鄭凱歌;吳艷;井津;方秦月
• 申請（專利權）人: 中煤科工集團西安研究院有限公司
• 主分類號: E21B47/06
• 分類號: E21B47/06;E21B33/13;E21F7/00
• 代理公司: 北京圣州專利代理事務所(普通合伙) 11818
• 代理人: 劉巖

本發明公開了一種井下長鉆孔測定瓦斯壓力裝置及方法，采用工具串式設計，將篩管、膠筒式封隔器、丟手等串聯，并將柔性測壓管線和柔性注漿管線預置于工具串中，然后通過鉆機和鉆桿將測壓裝置輸送至鉆孔指定深度。本發明采用上述測壓裝置及方法，解決現有測壓方法中封孔段和測壓室較淺的問題，保證長鉆孔中快速、嚴密封孔、測定遠距離煤層瓦斯壓力。

技術領域

本發明涉及煤礦安全及地質勘探技術領域，尤其是涉及一種井下長鉆孔測定瓦斯壓力裝置及方法。

背景技術

瓦斯壓力是瓦斯在煤巖層中所呈現的壓力，是礦井瓦斯災害防治、瓦斯抽采利用等方面的重要基礎參數。在煤礦井下通過測定鉆孔及相應測定方法直接測量煤層瓦斯壓力的過程，稱為煤礦井下煤層瓦斯壓力的直接測定。按測壓時是否向測壓鉆孔內注入補償氣體，測定方法可分為主動測壓法和被動測壓法。

目前煤礦井下瓦斯壓力的直接測定普遍實施短孔進行封孔測壓，鉆孔實施到預定深度后，沖洗干凈鉆孔并退出所有鉆桿，然后往鉆孔內下入測壓管、注漿管，孔口段采用注封孔材料進行封堵，由于煤層相對疏松的結構或煤巖層由于巷道開挖卸壓產生的裂隙，導致封孔成功率較低，瓦斯壓力測值失真。因此，實施長鉆孔時，封孔段和測壓室設置于未受采掘影響的長鉆孔末端，將是準確測定煤巖層原位瓦斯壓力的有效手段。

發明內容

鑒于上述背景，本發明要解決的技術問題是提供一種測定瓦斯壓力裝置及方法，解決現有測壓技術中封孔段和測壓室較淺的問題。

為實現上述目的，本發明提供了一種井下長鉆孔測定瓦斯壓力裝置，包括保護管體，保護管體末端連通有篩管，篩管上設置若干氣孔，篩管通過氣孔與測壓室連通；保護管體末端通過丟手固定在鉆桿上；

保護管體外側兩端設置有膠筒式封隔器，膠筒式封隔器通過單向閥與保護管體內部連通，膠筒式封隔器之間保護管體上設置有注漿出口；

保護管體內部放置有柔性預置管線，預置管線繞設于保護管體的內桿上；預置管線包括測壓管線和注漿管線，測壓管線末端固定于篩管內部，注漿管線末端固定在注漿出口上。

優選的，所述內桿中部設置有支撐環，支撐環用于將測壓管線與注漿管段分隔開；測壓管線繞設于內桿靠近篩管的一端，注漿管線繞設于內桿靠近丟手的一端。

基于上述裝置，本發明還提出了一種井下長鉆孔測定瓦斯壓力方法，包括如下步驟：

S1：鉆孔設計，根據區域地質特征、瓦斯壓力測定目的、測定瓦斯壓力裝置尺寸設計鉆孔孔徑、孔深、封孔位置和鉆進軌跡參數；

S2：鉆孔施工，根據鉆孔設計進行鉆孔施工，鉆進至設計深度后，將鉆孔內鉆屑沖洗干凈，退出鉆桿；

S3：測壓裝置送入，通過丟手將測壓裝置固定于鉆桿底部，并將閾值管線上端關聯在丟手的上部分；通過鉆桿將測壓裝置送至預定位置，鉆孔的孔口端安裝孔口固定和防噴裝置；

S4：測壓裝置固定，鉆桿后端連接高壓水辮，確認泵注壓力系統各部件連接良好后開始泵注加壓；高壓水沿鉆桿進入測壓裝置內，使測壓裝置內的膠筒式封隔器膨脹；當鉆孔孔口注水壓力達到預設值時停止泵注，測壓裝置完成初步固定，同時測壓裝置與鉆孔之間形成注漿室和測壓室；

S5：鉆桿分離，打開高壓水辮，向鉆桿內投入封堵球，然后閉合高壓水辮；泵注加壓，輸送封堵球進入丟手內的封堵球座，從而將鉆桿封死；持續加壓直至壓力剪斷丟手內剪切銷釘，測壓裝置與鉆桿分離；

S6：管線展開，退出鉆桿，預置管線的測壓管線、注漿管線因與鉆桿末端有牽連，從而被拖曳并鋪設于鉆孔內；

S7：注漿加固，將注漿管線連接注漿系統，將封孔材料罐入注漿室；

S8：壓力測量，將測壓管線連接計量儀器，然后讀取井下瓦斯壓力測值。