[發明專利]一種取樣封孔測壓鉆具及取樣封孔測壓方法

在審

• 申請號: 202110846677.7
• 申請日: 2021-07-26
• 公開（公告）號: CN113550707A
• 公開（公告）日: 2021-10-26
• 發明（設計）人: 黃鶴;王春光;李艷增;張東旭;王耀鋒;許幸福;薛偉超;鄒永洺;汪開旺
• 申請（專利權）人: 中煤科工集團沈陽研究院有限公司
• 主分類號: E21B21/12
• 分類號: E21B21/12;E21B21/16;E21B47/06;E21B33/126;G01N1/08
• 代理公司: 沈陽易通專利事務所 21116
• 代理人: 邢慧清

本發明公開了一種取樣封孔測壓鉆具，該鉆具包括雙壁鉆桿，雙壁鉆桿包括同心設置的鉆桿內管和鉆桿外壁，鉆桿外壁為雙層結構，內層為管狀結構，外層的中間段為膠囊，鉆桿內管與鉆桿外壁內層之間沿軸向具有環形空間，鉆桿外壁的后端外層與內層之間沿軸向設有加壓通道，膠囊和鉆桿外壁內層之間形成的空間與加壓通道連通，雙壁鉆桿后端螺絲扣順序連接帶有壓力傳感器的測壓器，閥門通過高壓膠管與手動增壓泵連接，手動增壓泵通過雙壁鉆桿后端的加壓通道，對鉆桿外壁的膠囊進行加壓膨脹，在所述雙壁鉆桿的前端連接鉆頭。本發明同時提供一種取樣封孔測壓鉆具的取樣封孔測壓方法，本發明可隨鉆隨取、停鉆可封、全段封孔、壓力自動觀測、自動生成壓力曲線。

技術領域

本發明涉及深孔定點取樣及瓦斯壓力測定鉆孔快速封孔技術領域，特別涉及一種取樣封孔測壓鉆具及取樣封孔測壓方法。

背景技術

目前瓦斯含量測定時采集煤樣過程中大部分礦井的取樣方法還是麻花鉆桿、巖心管取樣等，該方法取樣受鉆孔內殘粉的影響，無法對取樣位置做出準確標定，同時取樣時間較長，不符合煤層瓦斯含量井下直接測定方法(GB/T23250-2009)中取樣時間不超過5min的要求。導致測定過程中損失量較大，測定結果偏小。在瓦斯壓力測定過程中均需要在煤巷或巖巷利用鉆機向煤體施工測壓鉆孔，當鉆孔進入或穿過煤體后停止鉆進退出鉆頭及鉆桿，在對鉆孔進行封孔測壓。目前大部分礦井采用的封孔方式為水泥砂漿封孔及“兩堵一注”封孔，封孔注漿前均需要下入測壓管，并且在完成封孔工作24h后，待水泥初凝具有一定強度時才能安裝閥門及壓力表，測壓時間延長的同時可能造成鉆孔卸壓。有時也會因撤鉆過程中形成塌孔而無法將測壓管伸入指定位置，造成該鉆孔無法進行測壓工作。

發明內容

本發明的目的是針對目前普通鉆桿無法實現定點快速取樣，同時在取樣完成后需退出鉆桿再向鉆孔內伸入測壓管及注漿管進行注漿封孔、安裝壓力表所造成工序繁瑣問題，提供一種隨鉆隨取、停鉆可封、全段封孔、壓力自動觀測、自動生成壓力曲線的取樣封孔測壓鉆桿。利用該鉆桿打鉆到指定位置煤層時通過接入壓風利用反循環原理即可完成取樣，取樣完成后無需退出鉆桿，在鉆桿尾端安裝測壓器，再通過測壓器上安裝的閥門利用手動增壓泵對鉆桿外壁的膠囊進行加壓封孔，測壓器上裝有無線壓力傳感器，可自動記錄測壓日期、瓦斯壓力值及壓力曲線，通過無線傳輸信號將測試數據上傳到監控系統后在井上電腦屏幕上顯示，完成該鉆孔內瓦斯壓力測試及測試數據的記錄。

本發明的上述目的通過以下技術方案實現：一種取樣封孔測壓鉆具，該鉆具包括雙壁鉆桿，所述雙壁鉆桿包括同心設置的鉆桿內管和鉆桿外壁，鉆桿外壁為雙層結構，內層為管狀結構，外層的中間段為膠囊，鉆桿內管與鉆桿外壁內層之間沿軸向具有環形空間，鉆桿外壁的后端外層與內層之間沿軸向設有加壓通道，膠囊和鉆桿外壁內層之間形成的空間與加壓通道連通，雙壁鉆桿后端螺絲扣順序連接帶有壓力傳感器的測壓器，測壓器上裝有閥門及壓力表，閥門通過高壓膠管與手動增壓泵連接，手動增壓泵通過雙壁鉆桿后端的加壓通道，對鉆桿外壁的膠囊進行加壓膨脹，在所述雙壁鉆桿的前端連接鉆頭。

進一步地，所述壓力傳感器為無線壓力傳感器。

進一步地，所述壓力傳感器無線電連接井下監控分站后，順序光纖連接礦井監控系統及井上調度室監控電腦。

進一步地，所述鉆頭側面帶有出風口。

進一步地，所述鉆頭與雙壁鉆桿的鉆桿外壁前端通過螺絲扣連接，鉆桿內管前端與鉆頭內管進行插接。

進一步地，在所述鉆桿內管前端外周設有密封槽，在密封槽處安裝有O型圈，將鉆桿內管與鉆頭內管插接處密封。

進一步地，所述鉆桿外壁前端的內層與外層在與鉆頭的連接處為封閉結構。

本發明同時提供一種取樣封孔測壓鉆具的取樣封孔測壓方法，包括取樣方法、封孔方法和測壓方法，具體包括以下步驟：