[發明專利]保壓保瓦斯取芯樣品密閉轉移及一體化破碎系統

在審

• 申請號: 202210326027.4
• 申請日: 2022-03-29
• 公開（公告）號: CN114689459A
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 謝和平;尚德磊;高明忠;李銘輝;李存寶;崔鵬飛;褚鵬
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: G01N7/14
• 分類號: G01N7/14;G01N1/28
• 代理公司: 深圳尚業知識產權代理事務所(普通合伙) 44503
• 代理人: 楊勇

本發明適用于瓦斯含量及煤層氣含氣量測定技術領域，提供了一種保壓保瓦斯取芯樣品密閉轉移及一體化破碎系統。系統包括可用于與密閉取芯器連接的保壓保瓦斯取芯工藝下樣品密閉轉移裝置、可連接于所述保壓保瓦斯取芯工藝下樣品密閉轉移裝置且用于將煤芯樣品破碎的一體化密閉破碎裝置、用于將煤芯樣品從保壓保瓦斯取芯工藝下樣品密閉轉移裝置推入所述一體化密閉破碎裝置或轉樣器的密閉推移裝置。本發明所提供的一種保壓保瓦斯取芯樣品密閉轉移及一體化破碎系統，克服了傳統煤層取樣中瓦斯保不住、測不準的難題，同時可大大縮短測試時間，應用效果好。

技術領域

本發明屬于瓦斯含量及煤層氣含氣量測定技術領域，尤其涉及一種保壓保瓦斯取芯樣品密閉轉移及一體化破碎系統及方法。

背景技術

我國的煤炭資源豐富，煤層氣或煤層瓦斯作為煤的伴生產物廣泛賦存在煤層中，煤層氣或瓦斯是一種優質的清潔能源，同時也是制約煤礦安全生產的危險物質或危險源。煤層瓦斯含量或煤層氣含氣量的準確測定是瓦斯治理和煤層氣利用的重要基礎。

煤層氣含氣量或瓦斯含量的測定方法有直接法和間接法兩種。間接法需要確定煤層的相關基礎物理力學參數。采用保真取芯(保壓保瓦斯)技術工藝獲得含瓦斯煤芯樣品，進行密閉轉移和破碎的一體化測定，可獲得更準確的煤層氣含氣量或瓦斯含量等煤層瓦斯參數。將保壓保瓦斯取芯器送入煤層鉆孔中的取芯位置，繼續鉆進取得巖芯后關閉取芯器閥蓋，然后將取芯器退出鉆孔，在井下或運至地面進行密閉轉移和破碎，可實現一體化煤層氣含氣量或瓦斯含量測定。

然而，現有的瓦斯含量或煤層氣含氣量測定技術通過常規取樣鉆具(如麻花鉆具)邊鉆邊風排收集獲得煤層的碎屑樣品。裝入煤樣罐的煤屑先在井下初次解吸，再移至地面二次解吸和粉碎解吸，期間通過排水法集氣設備計量解吸氣和殘余氣的體積；再通過經驗公式估算損失氣體積，進而測算出煤層氣含氣量或瓦斯含量。現有技術中通常直接將樣品從煤樣罐取出，并放入排水法集氣裝置進行破碎計量瓦斯氣體的體積。這一過程中樣品轉移時直接暴露在外部環境勢必會導致瓦斯氣體逸散損失，從而無法準確測定煤層的瓦斯含量。盡管常規取樣工藝普及率較高、技術成熟，但其風排鉆取煤樣時樣品全程暴露在風流中，這導致部分解吸氣在鉆孔和采樣時發生逸散；且計量體積的一部分源于經驗公式估算，影響最終結果的精度；與此同時，樣品解吸過程長達數十小時至數天，全流程測試時間較長(參考GB/T23250煤層瓦斯含量井下直接測定方法和GB/T19559煤層氣含量測定方法)。一些改進的密閉取芯技術中，盡管采樣過程減少了煤樣暴露時間，但其樣品轉移過程仍未密閉，無法實現全程密閉轉移，煤層瓦斯含量的測定準確率不高。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的不足，提供了一種保壓保瓦斯取芯樣品密閉轉移及一體化破碎系統及方法，可提高煤層瓦斯含量或煤層氣含氣量測定的準確性。

本發明的技術方案是：一種保壓保瓦斯取芯樣品密閉轉移及一體化破碎系統，包括可用于與密閉取芯器連接的保壓保瓦斯取芯工藝下樣品密閉轉移裝置、可連接于所述保壓保瓦斯取芯工藝下樣品密閉轉移裝置且用于將煤芯樣品破碎的一體化密閉破碎裝置、用于將煤芯樣品從保壓保瓦斯取芯工藝下樣品密閉轉移裝置推入所述一體化密閉破碎裝置或轉樣器的密閉推移裝置。

具體地，所述保壓保瓦斯取芯工藝下樣品密閉轉移裝置包括轉移艙，所述轉移艙的一端設置有用于與所述密閉取芯器以及所述密閉推移裝置對接的第一連接部件，所述轉移艙的另一端設置有用于與所述一體化密閉破碎裝置對接的第二連接部件。

具體地，所述第一連接部件具有第一閥組；所述第二連接部件具有第二閥組。

具體地，所述密閉取芯器包括取芯器外筒、設置于所述取芯器外筒內且用于套裝煤芯樣品的巖芯管、連接于所述巖芯管一端的中心桿、連接于所述中心桿且伸出回旋艙的拉桿。

具體地，所述轉移艙設置有用于鎖定所述巖芯管的第一鎖定部件；

所述第二連接部件連接有可拆除且可供所述中心桿伸入的回旋艙，所述回旋艙設置有用于鎖定所述中心桿的第二鎖定部件；