CN113027423B - 一种穿层钻孔抽采封堵段密封性检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例一种穿层钻孔封堵段密封性检测装置及方法，涉及煤层气钻孔抽采技术领域，包括三通管件，三通管件具有主管及连接于主管一侧的支管，支管的内部通道与主管的内部通道联通，且支管上设有压力监测元件；主管的上开口连接有第一密封接头，第一密封接头用于连接抽采管，主管的下开口连接有第二密封接头，在主管内穿插有返液管，返液管的下端穿过第二密封接头裸露，第二密封接头将返液管与主管下开口密封连接，返液管的上端穿过第一密封接头套设于抽采管中，第一密封接头的内壁及抽采管的内壁分别与返液管的外壁之间形成具有一定间隙的环形空间。本发明可以方便快速地检测钻孔封堵段的密封性，且还能够准确地检测出泄露点的位置。

Description

一种穿层钻孔抽采封堵段密封性检测装置及方法

技术领域

本发明涉及煤层气钻孔抽采技术领域，尤其涉及一种穿层钻孔封堵段密封性检测装置及方法。

背景技术

在诸多瓦斯钻孔抽采方式中，有一种是从煤层底板巷道2向上部煤层穿层钻孔，如图1所示，施工钻孔8完成后，在所述钻孔中设置抽采管9，并在抽采管9周围填充密封材料形成抽采封堵密封段6，以利用抽采管9向外抽取煤层7中的瓦斯。

为了能够高效抽采瓦斯，必须要保证抽采钻孔封堵密封性。发明人在实现本发明创造的过程中发现：在围岩松动圈内，岩石发生离层、错动、挤压等现象，由于受到围岩1挤压的影响，抽采封堵密封段6容易产生裂隙，一旦该裂隙与围岩裂隙相联通(即形成如图1中的所示意的裂隙通道5)，将影响抽采钻孔的封堵气密性，进而影响抽采效果。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种穿层钻孔封堵段密封性检测装置及方法，可以快速方便地检测钻孔封堵段的气密性，而且还能够准确地检测出泄露点的位置。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供的穿层钻孔封堵段密封性检测装置，包括：三通管件，所述三通管件具有主管及连接于所述主管一侧的支管，所述支管的内部通道与主管的内部通道联通，且所述支管上设有压力监测元件；

所述主管的上开口连接有第一密封接头，所述第一密封接头用于连接抽采管，所述主管的下开口连接有第二密封接头，在所述主管内穿插有返液管，所述返液管的下端穿过所述第二密封接头裸露，所述第二密封接头将所述返液管与所述主管下开口密封连接，所述返液管的上端穿过所述第一密封接头套设于管的外壁之间形成具有一定间隙的环形空间。

可选地，所述返液管的上端具有与抽采管内部空间联通的溢流口。

可选地，所述返液管的溢流口平齐或高于钻孔封堵密封段的上端设置。

可选地，所述返液管的溢流口位于所述钻孔封堵密封段的2/3以上的位置高度设置。

可选地，所述溢流口为设于返液管上端端部的开口；或者，所述溢流口为设于返液管上端侧壁上的筛孔。

可选地，位于支管的开口与所述压力监测元件之间还设有阀门。

可选地，所述支管的开口上还设有用于连接注液设备的注液接头。

可选地，所述压力监测元件为压力表。

第二方面，本发明实施例提供的穿层钻孔抽采封堵段密封性检测方法，基于第一方面所述的穿层钻孔抽采封堵段密封性检测装置实施，所述方法包括：

S10、将返液管的上端插入上行抽采钻孔中的抽采管中，并将所述装置通过三通管上的第一密封接头与抽采管下端密封连接；其中，所述上行抽采钻孔的开口位于巷道顶板，所述上行抽采钻孔具有抽采封堵密封段，所述三通管的支管上、位于支管的开口与所述压力监测元件之间还设有阀门；

S20、将所述支管的开口连接至注液设备，开启所述阀门，通过支管的内部通道向返液管外壁设置的所述环形空间中注液；

S30、当液面逐渐上升至抽采封堵密封段以上预定位置时，关闭阀门，停止注液，并保压预定时间；

S40、利用所述压力监测元件监测所述环形空间内的液体压力；

S50A、若所述液体压力降低，则确定所述封堵密封段存在泄漏点；若所述液体压力没有变化，则确定所述封堵密封段不存在泄漏点；或者，

在所述S40之后，所述方法包括S50B、若所述液体压力降低，则确定所述封堵密封段存在泄漏点，并在所述液体压力降低并维持于稳定压力状态时，根据稳定压力状态下的液体压力确定出泄漏点位置。

可选地，在步骤S30中，所述当液面逐渐上升至抽采封堵密封段以上预定位置时，关闭阀门，停止注液包括：观测返液管的下端口是否有液体流出；当所述返液管下端口有液体流出时，则判断所述环形空间内的液面达到所述预定位置，关闭阀门，停止注液；所述预定位置为所述溢流口所在的高度位置。

本发明实施例提供的穿层钻孔抽采封堵密封性检测装置及方法，该装置结构简单，在需要进行钻孔抽采封堵气密性检测时，将该装置的返液管插入抽采管中，且位于钻孔抽采封堵密封段以上位置，将所述支管的开口连接至注液设备，开启所述阀门，通过支管的内部通道向所述具有间隙的环形空间中注液；当液面逐渐上升至抽采封堵密封段以上预定位置时，关闭阀门；利用所述压力监测元件监测所述环形空间内的液体压力是否降低，若所述液体压力降低，则确定所述封孔密封段存在泄漏点，即实现了抽采钻孔封堵段的气密性检测。另外，在液体压力降低至稳定状态时，根据稳定压力状态下的液体压力可以方便准确地确定出泄漏点位置。

因此，本实施例提供的装置及方法，可以快速方便地检测钻孔抽采封堵段的气密性，而且还能够准确地检测出泄露点的位置。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明一实施例瓦斯上行抽采钻孔及设于钻孔内的抽采部件结构示意图；

图2是本发明一实施例穿层钻孔抽采封堵密封性检测装置结构示意图；

图3是本发明一实施例穿层钻孔抽采封堵密封性检测装置剖视图；

图4是本发明一实施例穿层钻孔抽采封堵密封性检测装置在抽采钻孔中的安装结构示意图；

图5是图4中B处放大图

图6是图2及图4中抽采管一实施例结构示意图；

图7是本发明一实施例穿层钻孔抽采封堵密封性检测方法流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

应当明确，为了更加清楚说明本发明创造，在以下的具体实施例中描述了众多技术细节，本领域技术人员应当理解，没有其中的某些细节，本发明同样可以实施。另外，为了凸显本发明的主旨，涉及的一些本领域技术人员所熟知的方法、手段、零部件及其应用等未作详细描述，但是，这并不影响本发明的实施。本文所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

为了便于理解及区分本发明创造中涉及的结构特征，采用“上端”、“下端”、“上部”、“下部”等相对的方位词，该方位词为穿层钻孔封堵抽采瓦斯气体技术领域中，与抽采部件及本申请的检测装置在钻孔中安装的位置相关，为本领域常用术语；其中，在上行穿层钻孔抽采场景中，对于钻孔中布设的同一个部件来说，“下端”为朝向或位于钻孔孔口的一端，“上端”为朝向或位于钻孔孔底的一端；“轴向”为平行于一个部件的外端到内端中心连线的方向，“径向”为垂直于所述轴向的方向。

请参看图2至图5所示，本发明实施例提供的穿层钻孔抽采封堵密封性检测装置，包括：三通管件32，所述三通管件32具有主管及连接于所述主管一侧的支管，所述支管的内部通道与主管的内部通道联通，且所述支管上设有压力监测元件35；

所述主管的上开口连接有第一密封接头37，所述第一密封接头37用于连接抽采管9，所述主管的下开口连接有第二密封接头31，在所述主管内穿插有返液管36，所述返液管36的下端穿过所述第二密封接头31裸露，所述第二密封接头31将所述返液管36与所述主管下开口密封连接，所述返液管36的上端穿过所述第一密封接头37套设于所述抽采管9中，所述第一密封接头37的内壁及所述抽采管9的内壁分别与所述返液管36的外壁之间形成的具有间隙的环形空间10，该环形空间10用于注入检漏液体，检漏液体可以为水。

具体地，在安装时，可先将第二密封接头31一端(安装在钻孔中时，该端为上端)直接或通过第一接管38与三通管件32的主管的下开口相连，返液管36由第二密封接头31的另一端(安装在钻孔中时，该端为下端)插入到三通管件32的主管中，且上端伸出主管的上端，进一步用于插入钻孔的抽采管9中；其中，第二密封接头31可用于保证在返液管36顺利穿过三通管件32的主管后，将所述返液管36与所述主管下开口密封连接，以保证返液管36外壁与主管之间的下端连接位置密封。

所述支管的开口端用于连接注液设备，在需要检测钻孔抽采封堵密封性时，启动注液设备，向支管的内部通道中注入液体，所述液体经由支管流入主管内壁与返液管36的外壁形成的具有一定间隙的环形空间10中。

一些实施例中，所述第一密封接头37为可拆卸式快速密封接头，其一端(下端)直接或通过第二接管39与三通管件32的主管的上端相连，另一端(上端)与抽采管9相连接；通过拧紧可拆卸式快速密封接头的螺母，可保证第一密封接头37分别与抽采管9和三通管件32的连接部位的密封性能。

所述第一密封接头37与第二密封接头31为管路连接中的常用连接件，其基本功能为：松开螺母，内孔变大，拧紧螺母，内径变小，紧紧包住插入其中的管子，起到密封作用。

其中，所述压力监测元件35可以为压力表，用于显示检测装置内部水柱的压力，根据该压力的变化可以反映出钻孔抽采封堵密封段是否存在泄漏点，即气密性；进一步地，还可以根据该压力还可以反映出水柱的高低，即泄漏点位置。具体实现气密性检测及泄漏点位置检测的方式请继续阅读下文。

基于本实施例提供的穿层钻孔抽采封堵密封性检测装置，本发明还实施例提供了利用其进行穿层钻孔抽采封堵密封性检测的方法，参看图6所示，所述方法包括：

S10、将返液管36的上端插入上行抽采钻孔中的抽采管9中，并将所述装置通过三通管上的第一密封接头37与抽采管9下端密封连接，也即图4中穿层钻孔抽采封堵密封性检测装置与抽采管的连接结合部4；其中，所述上行抽采钻孔8的开口位于巷道2顶板，所述上行抽采钻孔8具有抽采封堵密封段6，所述三通管的支管上、位于支管的开口与所述压力监测元件35之间还设有阀门34，所述阀门34用于起到接通与关闭密封性检测装置内部通道与外部设备的作用。

一些实施例中，在进行钻孔抽采封堵密封性检测之前，需要先确定待检测的抽采钻孔的基本信息，例如，通过查阅封孔台账，了解该孔抽采管9长度和封堵密封段6的长度。

根据确定的抽采管9长度及封堵密封段6的长度信息，确定返液管36的长度，返液管36的长度，应使返液管36在插入抽采管9后，返液管36上端高于封堵密封段6上部。

S20、将所述支管的开口连接至注液设备，开启所述阀门34，通过支管的内部通道向返液管36外壁设置的所述环形空间10中注液。

S30、当液面逐渐上升至抽采封堵密封段6以上预定位置时，关闭阀门34，停止注液，并保压预定时间。

S40、利用所述压力监测元件35监测所述环形空间10内的液体压力。S50A、若所述液体压力降低，则确定所述封堵密封段存在泄漏点，即检测出当前钻孔抽采封堵密封段漏气；若所述液体压力没有变化，则确定所述封堵密封段不存在泄漏点，即检测出当前钻孔抽采封堵密封段不漏气。

在另一些实施例中，在所述S40之后，所述方法包括S50B、若所述液体压力降低，则确定所述封堵密封段存在泄漏点，并在所述液体压力降低并维持于稳定压力状态时，根据稳定压力状态下的液体压力确定出泄漏点位置。

本实施例中，由于抽采钻孔为上行孔，返液管36上端与所述支管的注水口有高差，水柱有一定的高度，安装在支管上的压力监测元件35，具体可以为压力表，在所述环形空间10内水柱的作用下，监测到间隙10内的水压数值，其可以反映环形空间10内液面的高低。关闭阀门34保压一段时间后，若压力表读数不变化，表明返液管36上端到底部的封堵密封段6及抽采管9下端之间不存在泄漏点，即抽采密封完好不漏气。若封堵密封段和抽采管9自身受到围岩压力受到破坏，形成了裂隙通道5，即存在泄漏点，则所述环形空间10中的液体顺着裂隙流走，液面会降低，压力表显示的压力值变小，则确定存在泄漏点。

进一步地，根据最终稳定后的压力值还可以确定出裂隙位置(即泄漏点)的高低。具体地，根据静水压力计算公式可以计算出水柱的高度，即泄漏点的位置所在，其中静水压力计算公式为公知常识，为了凸显本发明的创新主旨所在，在此就不再赘述。

本发明实施例提供的穿层钻孔抽采封堵密封性检测装置，该装置结构简单，在需要进行钻孔抽采封堵气密性检测时，将该装置的返液管36插入抽采管9中，且位于钻孔抽采封堵密封段以上位置，将所述支管的开口连接至注液设备，开启所述阀门34，通过支管的内部通道向所述环形空间10中注液；当液面逐渐上升至抽采封堵密封段以上预定位置时，关闭阀门34；利用所述压力监测元件35监测所述环形空间10内的液体压力是否降低，若所述液体压力降低，则确定所述封堵密封段存在泄漏点，即实现了钻孔抽采封堵的气密性检测。另外，在液体压力降低至稳定状态时，根据稳定压力状态下的液体压力可以方便准确地确定出泄漏点位置。

为了简单方便地确定出向所述环形空间10内注液是否达到预定位置要求，在一些实施例中，所述返液管36的上端具有与抽采管9内部空间联通的溢流口。通过在返液管36上端设置该溢流口，当环形空间10内的液体上升至该溢流口高度位置时，会有液体通过该溢流口进入返液管36内部，并顺着返液管36内部向下流出，当观测到返液管36下端口有液体流出时，则表明环形空间10内的液体已经达到预定位置要求，即可关闭阀门34，停止注液。

基于本实施例提供的检测装置，在上述步骤S30中，所述当液面逐渐上升至抽采封堵密封段以上预定位置时，关闭阀门34，停止注液包括：观测返液管36的下端口是否有液体流出；当所述返液管36下端口有液体流出时，则判断所述环形空间10内的液面达到所述预定位置，关闭阀门34，停止注液；所述预定位置为所述溢流口所在的高度位置。

本发明实施例，通过结构自身的改进，在返液管36上端设置溢流口，可以简单方便地确定出向环形空间10内注入的液体是否达到预定位置高度要求，进而可用于准确地检测出钻孔抽采封堵气密性。

一些实施例中，所述返液管36的溢流口平齐或高于钻孔封堵密封段的上端设置。

理想状态下，返液管36上端能达到钻孔封堵密封段的上端，返液管36的溢流口至少平齐或最好高于钻孔封堵密封段的上端设置，但是受围岩变形和抽采负压的影响，一般抽采管9径向会发生变形缩小，返液管36上端，具体为返液管的溢流口，不易达到钻孔封堵密封段上端。

因此，在一些实施例中，要求所述返液管36的溢流口位于所述钻孔封堵密封段的2/3以上的位置高度设置，也可以实现钻孔抽采封堵密封性测试。

具体地，所述溢流口为设于返液管36上端端部的开口。

或者，所述溢流口为设于返液管36上端侧壁上的筛孔，类似于图5中抽采管9的集气口91，抽采时，煤层中的瓦斯气体从集气口91进入抽采管9中。

另外，抽采管9上端口封闭，图6中抽采管9上的裂隙口92并非抽采管9本身所具有的结构特征，而是为了示意出，钻孔中的抽采管9在受到围岩压力的挤压下，可能会产生裂隙口92，该裂隙口的存在也会影响钻孔抽采封堵密封性。

为了方便地控制检测装置内部的液体通道，以便于本实施例检测方法的实施，在一些实施例中，位于支管的开口与所述压力监测元件35之间还设有阀门34。

为了便于三通管件32的支管的开口与外部注液设备的连接，在另一些实施例中，所述支管的开口上还设有用于连接注液设备的注液接头33，用于快速连接注液设备。

综上，本实施例提供的装置及方法，可以简单、快速、方便地检测钻孔抽采封堵的气密性，而且还能够准确地检测出泄露点的位置。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处。

另外，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其它变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种穿层钻孔封堵段密封性检测方法，其特征在于，包括穿层钻孔封堵段密封性检测装置,所述穿层钻孔封堵段密封性检测装置包括：三通管件，所述三通管件具有主管及连接于所述主管一侧的支管，所述支管的内部通道与主管的内部通道联通，且所述支管上设有压力监测元件；

所述主管的上开口连接有第一密封接头，所述第一密封接头用于连接抽采管，所述主管的下开口连接有第二密封接头，在所述主管内穿插有返液管，所述返液管的下端穿过所述第二密封接头裸露，所述第二密封接头将所述返液管与所述主管下开口密封连接，所述返液管的上端穿过所述第一密封接头套设于所述抽采管中，所述第一密封接头的内壁及所述抽采管的内壁分别与所述返液管的外壁之间形成具有一定间隙的环形空间；

所述返液管的上端具有与抽采管内部空间联通的溢流口；

所述方法包括：

S10、将返液管的上端插入上行抽采钻孔中的抽采管中，并将所述装置通过三通管上的第一密封接头与抽采管下端密封连接；其中，所述上行抽采钻孔的开口位于巷道顶板，所述上行抽采钻孔具有抽采封堵密封段，所述三通管的支管上、位于支管的开口与所述压力监测元件之间还设有阀门；

S20、将所述支管的开口连接至注液设备，开启所述阀门，通过支管的内部通道向返液管外壁设置的所述环形空间中注液；

S30、当液面逐渐上升至抽采封堵密封段以上预定位置时，关闭阀门，停止注液，并保压预定时间；

S40、利用所述压力监测元件监测所述环形空间内的液体压力；

S50A、若所述液体压力降低，则确定所述封堵密封段存在泄漏点；若所述液体压力没有变化，则确定所述封堵密封段不存在泄漏点；或者，

在所述S40之后，所述方法包括S50B、若所述液体压力降低，则确定所述封堵密封段存在泄漏点，并在所述液体压力降低并维持于稳定压力状态时，根据稳定压力状态下的液体压力确定出泄漏点位置。

2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，在步骤S30中，所述当液面逐渐上升至抽采封堵密封段以上预定位置时，关闭阀门，停止注液包括：观测返液管的下端口是否有液体流出；

当所述返液管下端口有液体流出时，则判断所述环形空间内的液面达到所述预定位置，关闭阀门，停止注液；所述预定位置为所述溢流口所在的高度位置。

3.根据权利要求1所述的穿层钻孔封堵段密封性检测方法，其特征在于，所述返液管的溢流口平齐或高于钻孔封堵密封段的上端。

4.根据权利要求3所述的穿层钻孔封堵段密封性检测方法，其特征在于，所述返液管的溢流口位于所述钻孔封堵密封段的2/3以上的位置高度设置。

5.根据权利要求1所述的穿层钻孔封堵段密封性检测方法，其特征在于，所述溢流口为设于返液管上端端部的开口；或者，所述溢流口为设于返液管上端侧壁上的筛孔。

6.根据权利要求1所述的穿层钻孔封堵段密封性检测方法，其特征在于，所述支管的开口上还设有用于连接注液设备的注液接头。

7.根据权利要求1所述的穿层钻孔封堵段密封性检测方法，其特征在于，所述压力监测元件为压力表。