CN107524425A - 一种便携式水下采气装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种便携式水下采气装置，包括井筒，一井筒上帽和一井筒下帽分别可拆卸的设于所述井筒的上下两端，所述井筒上帽上设有气体阀门，所述井筒下帽上开设有通孔，所述通孔为上大下小的锥台结构，一活塞密封所述通孔，所述井筒内部设有隔挡棍，所述活塞被所述隔挡棍止挡时，所述活塞的下端区域位于所述通孔内，所述井筒下帽的下端设有支架，一杠杆包括从动端、主动端及固定部，所述固定部与所述支架转动连接，所述从动端正对所述通孔，所述主动端与第二绳索连接，所述第二绳索驱动所述主动端运动而通过带动所述固定部转动来带到所述从动端运动使所述活塞在所述从动端的托举下上移。本发明的有益效果：采气过程简单且便于携带。

Description

一种便携式水下采气装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及气体采集技术领域，尤其涉及一种便携式水下采气装置及其使用方法。

背景技术

现有的井下气体收集设备都是在钻井实施的过程中设置的，通常是一边打钻一边收集气体。这种设备需要在钻井初期就计划气体采样，但是对于一些民用钻井，一方面民用钻井只是找地下水，没考虑对气体的收集；另一方面没有对民用钻井实施固井或密封措施，导致民用钻井与大气相连，从而使民用钻井内的气体与民用钻井外的空气发生混合，故对民用钻进采气时需要将气体收集设备深入到水位之下。但是现有设备后期实施补救措施采样时需再下钻机采样，过于麻烦,且成本高。

发明内容

有鉴于此，本发明的实施例提供了一种采气过程简单、便于携带的便携式水下采气装置及其使用方法。

本发明的实施例提供一种便携式水下采气装置，包括井筒，一井筒上帽和一井筒下帽分别可拆卸的设于所述井筒的上下两端，所述井筒上帽上设有连接所述井筒内部与外界的气体阀门，所述井筒下帽上开设有通孔，所述通孔为锥台结构，其上端开口处的横截面积大于其下端开口处的横截面积，一活塞密封所述通孔，所述井筒内部设有隔挡棍，所述活塞被上移到被所述隔挡棍止挡的位置时，所述活塞的下端区域位于所述通孔内，所述井筒下帽的下端设有支架，一杠杆包括从动端、主动端及连接所述从动端和所述主动端的固定部，所述固定部与所述支架转动连接，所述从动端正对所述通孔，所述主动端与第二绳索连接，所述第二绳索驱动所述主动端运动而通过带动所述固定部转动来带到所述从动端运动而伸入所述通孔并推动所述活塞上移而打开所述通孔。

进一步地，所述主动端和所述从动端位于所述固定部的同一侧，所述固定部通过铰链与所述支架铰接。

进一步地，所述隔挡棍与所述活塞之间设有弹簧，所述隔挡棍与所述活塞上表面之间的距离小于所述通孔的轴向深度。

进一步地，所述支架为镂空结构的环形支架，所述活塞的侧壁上设有若干密封圈。

进一步地，所述井筒上帽上设有三角提手，所述气体阀门位于所述三角提手内部，所述三角提手上连接有第一绳索。

进一步地，所述便携式水下采气装置位于井中，所述第一绳索和所述第二绳索分别连接第一手摇滑轮和第二手摇滑轮，所述第一手摇滑轮和所述第二手摇滑轮均安装于升降架上，所述升降架位于井外。

进一步地，还包括导气管和采气瓶，所述采气瓶通过所述导气管与所述气体阀门连接。

进一步地，所述活塞完全塞入所述通孔时，所述活塞的下表面和所述井筒下帽的下表面平齐。

进一步地，所述活塞的轴向高度大于所述通孔的轴向深度。

进一步地，所述井筒上帽和所述井筒下帽与所述井筒之间均为丝扣连接。

本发明的实施例提供一种使用上述的便携式水下采气装置的方法，包括：

步骤1：打开所述井筒上帽，向所述井筒内注水，直至水满至所述井筒顶部，然后装上所述井筒上帽，然后打开所述气体阀门，通过所述气体阀门向所述井筒内注水，直至水满至所述井筒上帽顶部，关闭所述气体阀门；

步骤2：将所述便携式水下采气装置没入井内的水中，提拉所述第二绳索，驱使所述杠杆运动，进而使所述活塞在所述杠杆的托举下上移而打开所述通孔，所述井筒的外部通过所述通孔与所述井筒的内部连通；

步骤3：静置适当时间，井内的水中的气体通过所述通孔进入所述井筒内部并将所述井筒内部的水通过所述通孔排出。

本发明的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明所述的便携式水下采气装置结构简单、制造成本低且便于搬运和携带，且利用所述便携式水下采气装置实施采气时的采气过程简单，不需再下钻机，即可实施采气作业。

附图说明

图1是本发明便携式水下采气装置的整体示意图；

图2是本发明便携式水下采气装置的活塞的示意图；

图3是本发明便携式水下采气装置位于水槽中转移气体的示意图；

图4是本发明便携式水下采气装置的升降架俯视图和侧视图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。

请参考图1，本发明的实施例提供了一种便携式水下采气装置，用于水下采气，包括井筒5和支架12。

请参考图1，所述井筒5的上下两端分别盖设有井筒上帽6和井筒下帽11，所述井筒上帽6和所述井筒下帽11与所述井筒5的连接方式均为可拆卸的丝扣连接，从而既方便拆卸所述便携式水下采气装置使其方便携带，又方便维修和保养所述便携式水下采气装置。

请参考图1，所述井筒上帽6上设有一气体阀门8，所述气体阀门8连接所述井筒5的内部和外界，一三角提手7的三个支脚成三角形分布的固定于所述井筒上帽6的边沿区域，一第一绳索14连接三个所述支脚的汇聚区域，所述气体阀门8位于所述三角提手7内部，所述三角提手7在一定程度上对所述气体阀门8起到了保护作用。

请参考图1和图2，所述井筒下帽11的中间区域开设有通孔，所述通孔为上大下小的锥台结构，即其上端开口处的横截面积大于其下端开口处的横截面积。一活塞3亦为上大下小的锥台结构，当所述活塞3完全塞入所述通孔时，所述活塞3的下表面与所述井筒下帽11的下表面平齐，且所述活塞3的下端区域的侧壁与所述通孔的孔壁紧密接触，为了增加所述活塞3密封所述通孔的密封效果，所述活塞3的侧壁上还设有若干凹槽16，每一所述凹槽16内均设有密封圈2。所述活塞3的轴向高度大于所述通孔的轴向深度，当所述活塞3完全塞入所述通孔时，即密封所述通孔时，所述活塞3的上端区域凸显在所述通孔的外面。

请参考图1，所述井筒5内设有一隔挡棍4，所述隔挡棍4的设置方向垂直于所述井筒5的轴向方向，且所述隔挡棍4呈“十”字型，固定在所述井筒5的内壁。为了使被上移后的所述活塞3能够自动的且准确的复位而再次密封所述通孔，当所述活塞3在外力下上移到被所述隔挡棍4止挡的位置时，所述活塞3的下端区域仍处于所述通孔当中。所述活塞3与所述隔挡棍4之间设有弹簧10，在所述活塞3受外力抵顶时，所述弹簧10起缓冲作用防止外力过大而损坏所述隔挡棍4，当作用于所述活塞3的抵顶力消失后，所述活塞3在自身的重力和所述弹簧10的弹性回复力的共同作用下，实现自动复位。优选，所述隔挡棍4与所述活塞3上表面之间的距离小于所述通孔的轴向深度。

请参考图1，所述井筒下帽11的下端设有所述支架12，所述支架12为镂空结构的环形支架。一杠杆1包括从动端、主动端及连接所述从动端和所述主动端的固定部，所述固定部与所述支架12转动连接，所述从动端正对所述通孔，所述主动端和所述从动端位于所述固定部的同一侧，所述固定部通过铰链与所述支架12铰接。所述主动端与第二绳索15连接，所述第二绳索15驱动所述主动端运动而通过带动所述固定部转动来带到所述从动端运动使所述活塞3在所述从动端的托举下沿着所述通孔上移。由于所述通孔和所述活塞3均是锥台结构，当所述活塞3沿着所述通孔上移时，所述活塞3与所述通孔之间会出现间隙，所述活塞3相对所述通孔的下端开口处的位移越大，所述间隙越大，从而通过所述间隙，所述井筒5的内部与外界实现了连通。

请参考图3，所述便携式水下采气装置位于井中，所述第一绳索14和所述第二15分别连接第一手摇滑轮19和第二手摇滑轮20，所述第一手摇滑轮19和所述第二手摇滑轮20均安装于升降架17、18上，所述升降架17、18位于井外。

请参考图4，还包括导气管22和采气瓶23，所述采气瓶23通过所述导气管22与所述气体阀门8连接。

本发明的实施例提供一种使用上述的便携式水下采气装置的方法，包括：

步骤1：打开所述井筒上帽6，向所述井筒5内注水，直至水满至所述井筒5顶部，然后装上所述井筒上帽6，然后打开所述气体阀门8，通过所述气体阀门8向所述井筒5内注水，直至水满至所述井筒上帽6顶部，关闭所述气体阀门8。

为了增加密封效果，所述井筒上帽6、所述井筒下帽11和所述井筒5之间均采用添加黄油来密封，所述活塞3与所述通孔之间亦添加黄油来密封。关闭所述气体阀门8之后，卸掉所述气体阀门8的把手。

步骤2：将所述便携式水下采气装置没入井内的水中，提拉所述第二绳索15，驱使所述杠杆1运动，进而使所述活塞3在所述杠杆1的托举下上移而打开所述通孔，所述井筒5的外部通过所述通孔与所述井筒5的内部连通。

具体的，通过位于所述升降架17、18上的所述第一手摇滑轮19控制所述第一绳索14释放，通过所述第一绳索14将所述便携式水下采气装置吊放入钻井内的水中，通过所述第一绳索14下放所述便携式水下采气装置时，所述第二手摇滑轮20动作而同时释放所述第二绳索15，使所述第二绳索15在不对所述主动端施加作用力或者施加的作用力不至于使所述活塞3上移而使其密封性被破坏的前提下，与所述第一绳索14基本保持同步的释放速度。

当所述便携式水下采气装置被下放至预设的深度或者位置时，固定所述第一手摇滑轮19而停止继续释放所述第一绳索14，使所述便携式水下采气装置保持在所述预设的深度或者位置。为了更方便的了解所述便携式水下采气装置被下放的深度和位置，所述第一绳索14和所述第二绳索15上均设有测量深度或者长度的刻度，或者设有其他显示所述第一绳索14和所述第二绳索15的释放量的标记。然后通过所述第二手摇滑轮20来提拉所述第二绳索15，使所述第二绳索15吃力，于是，所述第二绳索15驱动所述主动端运动而通过带动所述固定部转动来带到所述从动端运动使所述活塞3在所述从动端的托举下上移，从而使所述井筒5内部与井水连通。

步骤3：静置适当时间，井内的水中的气体通过所述通孔进入所述井筒5内部并将所述井筒5内部的水通过所述通孔排出。即通过排水采气法，使钻井中的气体进入将所述井筒5内而将所述井筒5内的水排出，直至所述井筒5内采集到足够的气体为止。

然后通过所述第一手摇滑轮19控制所述第一绳索14将所述便携式水下采气装置向上提拉，同时卸掉所述第二绳索15上的作用力，使所述第二绳索15处于放松状态，所述活塞3在其自身的重力和所述弹簧10的弹性回复力的共同作用下自动复位而密封所述通孔，防止所述井筒5内的气体泄漏。

请参考图4，将采集完气体的所述便携式水下采气装置没入水槽21中的水中，使所述井筒5的上端的位置高于其下端的位置。在所述采气瓶23内装满水，然后使所述采气瓶23倒立，且使所述采气瓶23的瓶嘴位于所述水槽21的水面之下，通过所述导气管22连通所述气体阀门8和所述采气瓶23，打开所述气体阀门8，根据排水采气法原理，所述采气瓶23将采集所述井筒5内的气体，实现气体转移。

本发明的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明所述的便携式水下采气装置结构简单、制造成本低且便于搬运和携带，且利用所述便携式水下采气装置实施采气时的采气过程简单，不需再下钻机，即可实施采气作业。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。

在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种便携式水下采气装置，包括井筒，一井筒上帽和一井筒下帽分别可拆卸的设于所述井筒的上下两端，其特征在于：所述井筒上帽上设有连接所述井筒内部与外界的气体阀门，所述井筒下帽上开设有通孔，所述通孔为锥台结构，其上端开口处的横截面积大于其下端开口处的横截面积，一活塞密封所述通孔，所述井筒内部设有隔挡棍，所述活塞被上移到被所述隔挡棍止挡的位置时，所述活塞的下端区域位于所述通孔内，所述井筒下帽的下端设有支架，一杠杆包括从动端、主动端及连接所述从动端和所述主动端的固定部，所述固定部与所述支架转动连接，所述从动端正对所述通孔，所述主动端与第二绳索连接，所述第二绳索驱动所述主动端运动而通过带动所述固定部转动来带到所述从动端运动而伸入所述通孔并推动所述活塞上移而打开所述通孔。

2.如权利要求1所述的便携式水下采气装置，其特征在于：所述主动端和所述从动端位于所述固定部的同一侧，所述固定部通过铰链与所述支架铰接。

3.如权利要求1所述的便携式水下采气装置，其特征在于：所述隔挡棍与所述活塞之间设有弹簧，所述隔挡棍与所述活塞上表面之间的距离小于所述通孔的轴向深度。

4.如权利要求1所述的便携式水下采气装置，其特征在于：所述支架为镂空结构的环形支架，所述活塞的侧壁上设有若干密封圈。

5.如权利要求1所述的便携式水下采气装置，其特征在于：所述井筒上帽上设有三角提手，所述气体阀门位于所述三角提手内部，所述三角提手上连接有第一绳索。

6.如权利要求5所述的便携式水下采气装置，其特征在于：所述便携式水下采气装置位于井中，所述第一绳索和所述第二绳索分别连接第一手摇滑轮和第二手摇滑轮，所述第一手摇滑轮和所述第二手摇滑轮均安装于升降架上，所述升降架位于井外。

7.如权利要求1所述的便携式水下采气装置，其特征在于：还包括导气管和采气瓶，所述采气瓶通过所述导气管与所述气体阀门连接。

8.如权利要求1所述的便携式水下采气装置，其特征在于：所述活塞完全塞入所述通孔时，所述活塞的下表面和所述井筒下帽的下表面平齐。

9.如权利要求1所述的便携式水下采气装置，其特征在于：所述活塞的轴向高度大于所述通孔的轴向深度。

10.如权利要求1至权利要求9任一项所述的便携式水下采气装置的使用方法，其特征在于，包括：

步骤1：打开所述井筒上帽，向所述井筒内注水，直至水满至所述井筒顶部，然后装上所述井筒上帽，然后打开所述气体阀门，通过所述气体阀门向所述井筒内注水，直至水满至所述井筒上帽顶部，关闭所述气体阀门；

步骤2：将所述便携式水下采气装置没入井内的水中，提拉所述第二绳索，驱使所述杠杆运动，进而使所述活塞在所述杠杆的托举下上移而打开所述通孔，所述井筒的外部通过所述通孔与所述井筒的内部连通；

步骤3：静置适当时间，井内的水中的气体通过所述通孔进入所述井筒内部并将所述井筒内部的水通过所述通孔排出。