CN106353130B - 一种模拟保压钻进取芯的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种模拟保压钻进取芯的装置及方法，其中的装置包括一两端敞口的密封套筒，密封套筒的两端分别与一端盖密封连接；在密封套筒的外部套置一两端敞口的无缝钢管，无缝钢管的两端分别与端盖通过螺栓连接，使无缝钢管与密封套筒之间形成密封环空；无缝钢管的管壁通过管路与一液压泵连接；在其中一端盖上开设有通气孔，通气孔通过管路与一高压气源连接；另一端盖上设置有通孔且与一两端敞口的模拟钻孔钢管的一端紧固连接，模拟钻孔钢管的轴线与无缝钢管的轴线重合，在位于模拟钻孔钢管与无缝钢管之间的端盖上设置一封堵住通孔的分隔板；在模拟钻孔钢管的另一端插置一取芯装置，在取芯装置与模拟钻孔钢管之间设置有一密封装置。

Description

一种模拟保压钻进取芯的装置及方法
技术领域
本发明涉及一种模拟保压钻进取芯的装置及方法，属于煤矿技术领域。
背景技术
钻取煤层预定深度的煤芯以测定煤层中瓦斯含量，是直接法测定煤层瓦斯含量常用的方法。目前取煤芯测定煤层瓦斯含量最关键的问题是如何减少取芯过程中煤芯瓦斯的逸散。由于煤层中存在高压瓦斯，取芯过程一旦打破煤体，高压瓦斯就会逸出。只有外界压力大于煤芯中的瓦斯气体压力，并对煤芯中的瓦斯密封，才能使煤芯瓦斯不损失。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种结构简单且操作方便的模拟保压钻进取芯的装置及方法。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种模拟保压钻进取芯的装置，其特征在于：包括一两端敞口的密封套筒，所述密封套筒的两端分别与一端盖密封连接；在所述密封套筒的外部套置一两端敞口的无缝钢管，所述无缝钢管的两端分别与所述端盖通过螺栓连接，使所述无缝钢管与所述密封套筒之间形成密封环空；所述无缝钢管的管壁通过管路与一液压泵连接；在其中一所述端盖上开设有通气孔，所述通气孔通过管路与一高压气源连接；另一所述端盖上设置有通孔且与一两端敞口的模拟钻孔钢管的一端紧固连接，所述模拟钻孔钢管的轴线与所述无缝钢管的轴线重合，在位于所述模拟钻孔钢管与所述无缝钢管之间的所述端盖上设置一封堵住通孔的分隔板；在所述模拟钻孔钢管的另一端插置一取芯装置，在所述取芯装置与所述模拟钻孔钢管之间设置有一密封装置。
所述取芯装置包括一伸入到所述模拟钻孔钢管中的钻杆，所述钻杆的一端与一位于所述模拟钻孔钢管内部的取芯器紧固连接，所述钻杆另一端伸出所述模拟钻孔钢管且与一钻机紧固连接。
所述模拟钻孔钢管的管壁通过管路与一排渣储能装置连接。
所述密封套筒采用橡胶材料制成。
所述密封装置包括一套置在所述钻杆上的膨胀袋，所述膨胀袋通过管路与一压力泵连接，通过所述压力泵对膨胀袋充水使其膨胀后密封所述模拟钻孔钢管的端口。
在所述无缝钢管和模拟钻孔钢管的外部紧固连接可升降支架。
一种模拟保压钻进取芯的方法，包括以下步骤：1)打开端盖，将煤样放入到密封套筒中，然后封闭端盖；2)打开高压气源，使高压气体经通气孔进入到密封套筒中对煤样进行高压气体吸附；3)当气体压力和吸附平衡时间达到预定值后，打开液压泵使液体进入到密封环空中，对密封套筒中的煤样施加压力以模拟煤芯周围地应力大小；4)通过钻杆向模拟钻孔钢管内充压力水，且压力水的压力大于高压气源的充气平衡压力；5)开启钻机，带动钻杆及取芯器旋转及进给，使取芯器钻破分隔板后对煤样进行取芯。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：本发明模拟因素多样、操作灵活、结果分析方便可靠。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
如图1所示，本发明提出了一种模拟保压钻进取芯的装置，包括一两端敞口的密封套筒1，密封套筒1的两端分别与一端盖2密封连接。在密封套筒1的外部套置一两端敞口的无缝钢管3，无缝钢管3的两端分别与端盖2通过螺栓连接，使无缝钢管3与密封套筒1之间形成密封环空4。无缝钢管3的管壁通过管路5与一液压泵6连接。在其中一端盖2上开设有通气孔7，通气孔7通过管路8与一高压气源9连接。另一端盖2上设置有通孔且与一两端敞口的模拟钻孔钢管10的一端紧固连接，模拟钻孔钢管10的轴线与无缝钢管3的轴线重合，在位于模拟钻孔钢管10与无缝钢管3之间的端盖2上设置一封堵住通孔的分隔板11。在模拟钻孔钢管10的另一端插置一取芯装置12。在取芯装置12与模拟钻孔钢管10之间设置有一密封装置18。
上述实施例中，取芯装置12包括一伸入到模拟钻孔钢管10中的钻杆13，钻杆13的一端与一位于模拟钻孔钢管10内部的取芯器14紧固连接，钻杆13另一端伸出模拟钻孔钢管10且与一钻机15紧固连接。
上述实施例中，模拟钻孔钢管10的管壁通过管路16与一排渣储能装置17连接。
上述实施例中，密封套筒2采用橡胶材料制成。
上述实施例中，密封装置18包括一套置在钻杆13上的膨胀袋19，膨胀袋19通过管路20与一压力泵21连接，通过压力泵21对膨胀袋19充水使其膨胀后密封模拟钻孔钢管10的端口。
上述实施例中，在无缝钢管3和模拟钻孔钢管10的外部可紧固连接可升降支架24，用于调节无缝钢管3和模拟钻孔钢管10的倾斜角度。
基于上述装置，本发明还提出了一种模拟保压钻进取芯的方法，包括以下步骤：
1)打开端盖2，将煤样22放入到密封套筒1中，然后封闭端盖2。
2)打开高压气源9，使高压气体经通气孔7进入到密封套筒1中对煤样22进行高压气体吸附；
3)当气体压力和吸附平衡时间达到预定值后，打开液压泵6使液体进入到密封环空4中，对密封套筒1中的煤样22施加压力以模拟煤芯周围地应力大小；
4)通过钻杆13向模拟钻孔钢管10内充压力水23，且压力水23的压力大于高压气源11的充气平衡压力；
5)开启钻机15，带动钻杆13及取芯器14旋转及进给，使取芯器14钻破分隔板11后对煤样22进行取芯。
在完成对煤样22的取芯接触后，可拿出取芯器14中的煤样并对其瓦斯含量进行测定。
上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (7)

1.一种模拟保压钻进取芯的装置，其特征在于：包括一两端敞口的密封套筒，所述密封套筒的两端分别与一端盖密封连接；在所述密封套筒的外部套置一两端敞口的无缝钢管，所述无缝钢管的两端分别与所述端盖通过螺栓连接，使所述无缝钢管与所述密封套筒之间形成密封环空；所述无缝钢管的管壁通过管路与一液压泵连接；在其中一所述端盖上开设有通气孔，所述通气孔通过管路与一高压气源连接；另一所述端盖上设置有通孔且与一两端敞口的模拟钻孔钢管的一端紧固连接，所述模拟钻孔钢管的轴线与所述无缝钢管的轴线重合，在位于所述模拟钻孔钢管与所述无缝钢管之间的所述端盖上设置一封堵住通孔的分隔板；在所述模拟钻孔钢管的另一端插置一取芯装置，在所述取芯装置与所述模拟钻孔钢管之间设置有一密封装置。
2.如权利要求1所述的一种模拟保压钻进取芯的装置，其特征在于：所述取芯装置包括一伸入到所述模拟钻孔钢管中的钻杆，所述钻杆的一端与一位于所述模拟钻孔钢管内部的取芯器紧固连接，所述钻杆另一端伸出所述模拟钻孔钢管且与一钻机紧固连接。
3.如权利要求2所述的一种模拟保压钻进取芯的装置，其特征在于：所述模拟钻孔钢管的管壁通过管路与一排渣储能装置连接。
4.如权利要求2所述的一种模拟保压钻进取芯的装置，其特征在于：所述密封套筒采用橡胶材料制成。
5.如权利要求2所述的一种模拟保压钻进取芯的装置，其特征在于：所述密封装置包括一套置在所述钻杆上的膨胀袋，所述膨胀袋通过管路与一压力泵连接，通过所述压力泵对膨胀袋充水使其膨胀后密封所述模拟钻孔钢管的端口。
6.如权利要求2所述的一种模拟保压钻进取芯的装置，其特征在于：在所述无缝钢管和模拟钻孔钢管的外部紧固连接可升降支架。
7.一种基于如权利要求2至6任一项所述装置而实施的模拟保压钻进取芯的方法，包括以下步骤：
1)打开端盖，将煤样放入到密封套筒中，然后封闭端盖；
2)打开高压气源，使高压气体经通气孔进入到密封套筒中对煤样进行高压气体吸附；
3)当气体压力和吸附平衡时间达到预定值后，打开液压泵使液体进入到密封环空中，对密封套筒中的煤样施加压力以模拟煤芯周围地应力大小；
4)通过钻杆向模拟钻孔钢管内充压力水，且压力水的压力大于高压气源的充气平衡压力；
5)开启钻机，带动钻杆及取芯器旋转及进给，使取芯器钻破分隔板后对煤样进行取芯。
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