CN110656926B - 基于钻探设备浅层有害气体探测装置的使用方法 - Google Patents

基于钻探设备浅层有害气体探测装置的使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了基于钻探设备浅层有害气体探测装置及其使用方法，包括双层管、钻杆、导气软管和多功能气罐，需要的时候在双层管上增设探杆。双层管竖直设置，下端向下被敲钻孔内，上端与钻杆连接；双层管包括芯管护管和芯管，芯管的下端设有锥形导向头；芯管的外壁为带有滤网的透气内管；探测装置被敲入时，双层管芯管和锥形导向头伸入待探测区，探杆和芯管护管与待探测区方法的土层形成密封；拔起探测装置不少于1.0米，此时，双层管或加接探杆组合与待探测区上方的土层形成密封，待探测区内的气体通过进入多功能气罐。本发明实现水上浅层有害气体探测操作方便、高性价比、安全可靠。

Description

基于钻探设备浅层有害气体探测装置的使用方法
技术领域
本发明涉及有害气体探测技术领域，特别涉及基于钻探设备浅层有害气体探测装置的使用方法。
背景技术
在如我国东南沿海地区类似的第四纪地层普遍发育着浅层沼气中，沼气零星分布，局部富集。沼气具可燃性，有一定压力，是地下工程可能遇到的地质灾害之一，例如上海长江口的一条排污隧道，因地下浅层气体的突涌引起隧道断裂；杭州湾跨海大桥桩基施工中因地下浅层气体喷发造成船毁人亡的事故。长江边某工作井基坑开挖至设计标高，浇筑基础时发生沼气喷出影响基础施工。
地下浅层沼气的存在，对地下工程(如桩基、基坑、盾构等)施工构成突涌、流砂等安全隐患，当进行盾构掘进施工作业时，可能会使地下有害气体释放，造成下伏土层失稳，使已建好的隧道产生位移和断裂；同时与空气接触当达到一定浓度时可能造成爆炸事故，沼气易燃、对人体有害，轻者致人恶心呕吐，严重的可致人死亡或中毒，施工风险很大。
虽然，在现有技术中已经有陆上沼气探测技术的公开，如公开号201225967Y的实用新型专利《地下浅层有害气体勘探测试仪制造技术》，该技术采用静力触探仪器压入测试设备实现沼气压力、流量和气体成分。
但是，在实际应用中，由于水上静力触探施工难度大，费用较昂贵，性价比不高，同时实施风险也较大，大波浪下容易导致探杆断裂，从而可能产生沼气泄露的风险。
因此，在地下工程建设前探明场地地下浅层气体的分布十分必要。根据上海地区的工程经验，长江、黄浦江附近的第四纪地层沼气分布相对较密集，对水上沼气定量探测需求较迫切。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明提供基于钻探设备浅层有害气体探测装置及其使用方法，实现的目的是基于钻探设备的浅层有害气体探测装置和创新工艺，在水上具有明显优点，实现水上浅层有害气体探测操作方便、高性价比、安全可靠，克服现有技术的缺陷。
为实现上述目的，本发明公开了基于钻探设备浅层有害气体探测装置，包括双层管、钻杆、导气软管和多功能气罐。
所述探测装置设置于水上作业平台、水上作业船或陆域；
所述双层管竖直设置，下端向下放入钻孔内，上端与钻杆连接；
所述钻杆的上端位于所述水上作业平台、水上作业船或陆域上，并籍由所述导气软管和所述多功能气罐连接；
所述双层管中外层为芯管护管，所述芯管护管的上端与所述钻杆的下端连接；
所述双层管中内层为芯管，所述芯管的下端设有锥形导向头；
所述芯管的外径小于所述芯管护管的内径，且所述芯管能够沿所述芯管护管的长度方向往复滑动；
所述芯管的上端带有向外翻折的法兰结构，所述芯管护管的下端对应所述法兰结构设有向内翻折的止退肩；
所述芯管的外壁为带有滤网的透气内管；
所述多功能气罐包括2个量程不同的压力表、罐体、进气口、排气口和泥浆水排放口；
探测装置被敲入时，所述双层管中的所述芯管和所述锥形导向头伸入待探测区；所述芯管护管与所述待探测区方法的土层形成密封。
优选的，还包括探杆，所述探杆设置于所述双层管和所述钻杆之间，且所述探杆与所述钻杆之间设有转换接头。
优选的，所述芯管的下端与所述锥形导向头连接处设有密封圈，当所述芯管缩入所述芯管护管时，所述密封圈密封所述芯管与所述芯管护管之间的间隙。
优选的，所述双层管与所述钻杆之间设有转换接头，双层管与所述钻杆之间籍由所述转换接头连接。
优选的，所述双层管的长度不少于为1.0米。
优选的，所述钻杆与所述导气软管之间设有钻杆软管转换接头，所述钻杆与所述导气软管之间籍由所述钻杆软管转换接头连接。
优选的，所述多功能气罐能够实现量测不同压力，先打开量程较大的所述压力表的阀门，如果压力小于0.1MPa，再打开量程较小的所述压力表的阀门，实现对浅层有害气体的压力精确测定；通过设置顶部的所述排气口和罐底的所述泥浆水排放口，实现有害气体和泥浆的排放。
优选的，2个量程不同的所述压力表、排气口和泥浆水排放口均设有阀门。
本发明还提供所述的基于钻探设备浅层有害气体探测装置的使用方法，步骤如下：
步骤一、使用钻机在所述待探测区上方竖直开孔形成所述钻孔，所述钻孔的底部距离所述待探测区不少于1米；
步骤二、在所述双层管的上端连接所述钻杆，并放入钻孔；需要的时候在双层管上增设探杆；
步骤三、采用锤击法将所述双层管敲入至所述待探测区；
步骤四、在所述钻杆的上端依次连接所述导气软管和所述多功能气罐；
步骤五、拔起所述钻杆不少于1.0米，所述双层管的所述芯管护管向上移动，使所述芯管相对于所述芯管护管现对移动，连通所述待探测区；此时，双层管或加接探杆组合与待探测区上方的土层形成密封，所述待探测区内的气体通过通过双层管、所述钻杆和所述导气软管进入所述多功能气罐；
步骤六、观测所述多功能气罐的量程较大的压力表，如果压力小于0.1MPa，同时开启大量程压力表和小量程的压力表的阀门，待压力稳定后停止观测；
步骤七、观测压力完成后，开始放气，如果需要测流量和成分，通过所述多功能气罐的放气接口连接流量计，并采集气体的样本；如果不需要测流量和成分，可通过气罐放气或者卸掉钻杆直接放气。
优选的，在所述步骤六中，观测时间不少于1小时。
本发明的有益效果：
本发明实现了基于钻探设备的浅层有害气体探测装置，形成一套完整的创新勘探工艺，在水上具有明显优点，实现水上浅层有害气体探测操作方便、高性价比、安全可靠，克服现有技术的缺陷。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1示出本发明一实施例的结构示意图。
图2示出本发明一实施例中双层管的结构示意图。
图3示出本发明一实施例中双层管中芯管伸出状态的结构示意图。
图4示出本发明一实施例在使用中多功能气罐的结构示意图。
图5示出本发明一实施例的使用流程图。
图6示出本发明一实施例在使用中执行步骤一时的状态示意图。
图7示出本发明一实施例在使用中执行步骤二时的状态示意图。
图8示出本发明一实施例在使用中执行步骤三时的状态示意图。
具体实施方式
实施例
如图1至图4所示，基于钻探设备浅层有害气体探测装置，包括双层管4、钻杆5、导气软管2和多功能气罐3，需要的时候在双层管上增设探杆1；
其中，探测装置设置于水上作业平台、水上作业船或陆域9；
双层管4竖直设置，下端向下放入钻孔8内，上端与钻杆5连接；需要的时候在双层管上增设探杆1；
钻杆5的上端位于水上作业平台、水上作业船或陆域9上，并籍由导气软管2和多功能气罐3连接；
双层管4中外层为芯管护管41，芯管护管41的上端与钻杆5或增设探杆1的下端连接；
双层管4中内层为芯管42，芯管42的下端设有锥形导向头43；
芯管42的外径小于芯管护管41的内径，且芯管42能够沿芯管护管41的长度方向往复滑动；
芯管42的上端带有向外翻折的法兰结构，芯管护管41的下端对应法兰结构设有向内翻折的止退肩44；
芯管42的外壁为带有滤网45的透气内管46；
多功能气罐3包括2个量程不同的压力表31、罐体32、进气口33、排气口34和泥浆水排放口35；
探测装置被敲入时，双层管4中的芯管42和锥形导向头43伸入待探测区7；芯管护管41与待探测区7方法的土层形成密封。
本发明的原理在于：基于钻探设备，实现浅层有害气体探测装置，形成一套完整的创新勘探工艺，实现了有害气体压力、流量和成分的准确探测，在水上具有明显优点，成功克服了现有技术的水上作业难度大、风险高和成本高的缺陷；实现水上浅层有害气体探测操作方便、高性价比、安全可靠。
多功能气罐3能实现量测不同压力的有害气体，方便有害气体流量的量测和气体的采样，而且能实现有害气体的释放、泥浆和水的排放。
在某些实施例中，芯管42的下端与锥形导向头43连接处设有密封圈47，当芯管42缩入芯管护管41时，密封圈47密封芯管42与芯管护管41之间的间隙。
在某些实施例中，双层管4或探杆1与钻杆5之间设有转换接头，双层管4或探杆1与钻杆5之间籍由转换接头连接。双层管或加接探杆组合构成防止漏气装置。
在某些实施例中，双层管4的长度一般不少于为1.0米，探杆1的长度根据需要设置。
在某些实施例中，钻杆5与导气软管2之间设有钻杆软管转换接头，钻杆5与导气软管2之间籍由钻杆软管转换接头连接。
优选的，多功能气罐3能够实现量测不同压力，先打开量程较大的压力表31的阀门，如果压力小于0.1MPa，再打开量程较小的压力表31的阀门，实现对浅层有害气体的压力精确测定；通过设置顶部的排气口34和罐底的泥浆水排放口35，实现有害气体和泥浆的排放。
优选的，2个量程不同的压力表31、排气口34和泥浆水排放口35均设有阀门。
如图5所示，本发明还提供上述基于钻探设备浅层有害气体探测装置的使用方法，步骤如下：
如图6所示，步骤一、使用钻机在待探测区7上方竖直开孔形成钻孔8，钻孔8的底部距离待探测区7一般不少于1米；
如图7所示，步骤二、在双层管4的上端连接钻杆5，并放入钻孔8；需要的时候在双层管上增设探杆1；双层管4或加接探杆1组合构成防止漏气装置；
如图8所示，步骤三、采用锤击法将双层管4敲入至待探测区7；
步骤四、在钻杆5的上端依次连接导气软管2和多功能气罐3；
如图1所示，步骤五、拔起钻杆5一般不少于1.0米，双层管4的芯管护管41向上移动，使芯管42相对于芯管护管41现对移动，连通待探测区7；此时，双层管4或加接探杆1组合与待探测区上方的土层形成密封，待探测区7内的气体通过双层管4、钻杆5和导气软管2进入多功能气罐3；
步骤六、观测多功能气罐3的量程较大的压力表，如果压力小于0.1MPa，同时开启大量程压力表和小量程的压力表的阀门，待压力稳定后停止观测；
步骤七、观测压力完成后，开始放气，如果需要测流量和成分，通过多功能气罐3的放气接口连接流量计，并采集气体的样本；如果不需要测流量和成分，可通过气罐放气或者卸掉钻杆直接放气。
在某些实施例中，在步骤六中，观测时间一般不少于1小时。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (4)

1.基于钻探设备浅层有害气体探测装置的使用方法，包括双层管(4)、钻杆(5)、导气软管(2)和多功能气罐(3)；其特征在于：
所述探测装置设置于水上作业平台、水上作业船或陆域(9)；
所述双层管(4)竖直设置，下端向下放入钻孔(8)内，上端与钻杆(5)连接；
所述钻杆(5)的上端位于所述水上作业平台、水上作业船或陆域(9)上，并籍由所述导气软管(2)和所述多功能气罐(3)连接；
所述双层管(4)中外层为芯管护管(41)，所述芯管护管(41)的上端与所述钻杆(5)的下端连接；
所述双层管(4)中内层为芯管(42)，所述芯管(42)的下端设有锥形导向头(43)；
所述芯管(42)的外径小于所述芯管护管(41)的内径，且所述芯管(42)能够沿所述芯管护管(41)的长度方向往复滑动；
所述芯管(42)的上端带有向外翻折的法兰结构，所述芯管护管(41)的下端对应所述法兰结构设有向内翻折的止退肩(44)；
所述芯管(42)的外壁为带有滤网(45)的透气内管(46)；
所述多功能气罐(3)包括2个量程不同的压力表(31)、罐体(32)、进气口(33)、排气口(34)和泥浆水排放口(35)；2个量程不同的所述压力表(31)、排气口(34)和泥浆水排放口(35)均设有阀门；所述多功能气罐(3)能够实现量测不同压力，先打开量程较大的所述压力表(31)的阀门，如果压力小于0.1MPa，再打开量程较小的所述压力表(31)的阀门，实现对浅层有害气体的压力精确测定；通过设置顶部的所述排气口(34)和罐底的所述泥浆水排放口(35)，实现有害气体和泥浆的排放；
探测装置被敲入时，所述双层管(4)中的所述芯管(42)和所述锥形导向头(43)伸入待探测区(7)；所述芯管护管(41)与所述待探测区(7)方法的土层形成密封；
所述双层管(4)与所述钻杆(5)之间设有转换接头，所述双层管(4)与所述钻杆(5)之间籍由所述转换接头连接；
所述钻杆(5)与所述导气软管(2)之间设有钻杆软管转换接头，所述钻杆(5)与所述导气软管(2)之间籍由所述钻杆软管转换接头连接；
使用步骤如下：
步骤一、使用钻机在所述待探测区(7)上方竖直开孔形成所述钻孔(8)，所述钻孔(8)的底部距离所述待探测区(7)不少于1米；
步骤二、在所述双层管(4)的上端连接所述钻杆(5)，并放入钻孔(8)；需要的时候在双层管(4)上增设探杆(1)；
步骤三、采用锤击法将所述双层管(4)敲入至所述待探测区(7)；
步骤四、在所述钻杆(5)的上端依次连接所述导气软管(2)和所述多功能气罐(3)；
步骤五、拔起所述钻杆(5)不少于1.0米，所述双层管(4)的所述芯管护管(41)向上移动，使所述芯管(42)相对于所述芯管护管(41)现对移动，连通所述待探测区(7)；此时，双层管(4)或加接探杆(1)组合与待探测区上方的土层形成密封，所述待探测区(7)内的气体通过双层管(4)、所述钻杆(5)和所述导气软管(2)进入所述多功能气罐(3)；
步骤六、观测所述多功能气罐(3)的量程较大的压力表，如果压力小于0.1MPa，同时开启大量程压力表和小量程的压力表的阀门，待压力稳定后停止观测；观测时间不少于1小时；
步骤七、观测压力完成后，开始放气，如果需要测流量和成分，通过所述多功能气罐(3)的放气接口连接流量计，并采集气体的样本；如果不需要测流量和成分，通过气罐放气或者卸掉钻杆直接放气。
2.根据权利要求1所述的基于钻探设备浅层有害气体探测装置的使用方法，其特征在于，所述芯管(42)的下端与所述锥形导向头(43)连接处设有密封圈(47)，当所述芯管(42)缩入所述芯管护管(41)时，所述密封圈(47)密封所述芯管(42)与所述芯管护管(41)之间的间隙。
3.根据权利要求1所述的基于钻探设备浅层有害气体探测装置的使用方法，其特征在于，所述双层管(4)的长度不少于为1.0米。
4.根据权利要求1所述的基于钻探设备浅层有害气体探测装置的使用方法，其特征在于，还包括增设的探杆(1)，所述探杆(1)设置于所述双层管(4)和所述钻杆(5)之间，且所述探杆(1)与所述钻杆(5)之间设有转换接头。
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