CN114427460A - 一种地气采集钻具 - Google Patents
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Abstract
本发明供了一种地气采集钻具，包括：钻杆，在钻杆内设置有第一通道；连接在钻杆第一端的具有外周螺纹的圆柱状封盖螺旋，其中设置有与第一通道相联通的第二通道；与封盖螺旋的远离钻杆的一端相连接的锥形钻头；设置在所述钻头与所述封盖螺旋之间的筒状的集气室；以及导气管，所述导气管延伸穿过所述第一通道和第二通道并与所述集气室相连，并且导气管的自由端形成为取气口。其中，在集气室的侧壁设有通孔，在通孔内设有允许气体通过而阻止液体通过密封装置。
Description
技术领域
本发明涉及油气勘探领域，具体涉及一种地气采集钻具。
背景技术
在地下的油气藏中，油气藏内的轻烃类气体可在地下驱动力作用下能够以微弱但可检出的量近似垂直地渗漏到地表土壤中。因此在油气的勘探过程中，可以通过采集器收集土壤颗粒间隙中的气体并分析其中气体的成分，得到油气藏的具体成分信息，这就需要对土壤中的游离气体进行采集。
目前，土壤中游离气的采集方法主要有以下几种，其中一种是打孔密封抽气法。这种方法是在取样点用钢钎打一个深孔，再采用一种措施隔绝孔内气体与大气之间的交换，最后用气泵或注射器抽取孔内气体。这种方法的最大取样深度一般为1.0m，取样深度较浅，很难满足需要。
另一种方法是目前常用的利用钻具进行采集，这种方法利用大锤打击钻具把手中间的钻头，使钻杆刻度到达指定深度，土壤中的游离进入钻头部位的集气室，然后进行抽气取样，这种钻具的最大取样深度也仅为1.5m。
还有一种方法是车载动力机械钻，这种方法依靠柴油机动力将螺旋钻具旋入地层，然后注射器抽取一定深度土壤中的气体，其最大取样深度为3.0米。但是该方法需要车队相随，设备庞大，难以适应复杂的地形条件。
除了取样深度浅和结构复杂之外，目前所采用的地气采集方式都无法实现防水效果，难以适用于潜水面较浅的环境。例如在中国南方地区的探测过程中，目前的游离气的采集方法很难满足实际的需求。
发明内容
针对如上所述的技术问题，本发明旨在提出一种地气采集钻具，本装置结构简单，并且可以根据需要设置不同的集气深度，具有采集深度大的优点。并且本发明所提供的地气采集钻具具备防水效果，可适用于潜水面较浅的地区。
根据本发明，提供了一种用地气采集钻具，包括：钻杆，在所述钻杆内设置有第一通道；连接在所述钻杆的第一端的具有外周螺纹的圆柱状封盖螺旋，所述封盖螺旋中设置有与所述第一通道相联通的第二通道；与所述封盖螺旋的远离所述钻杆的一端相连接的锥形钻头；设置在所述钻头与所述封盖螺旋之间的筒状的集气室；以及导气管，所述导气管延伸穿过所述第一通道和第二通道并与所述集气室相连，并且所述导气管的自由端形成为取气口。
其中，在所述集气室的侧壁设有通孔，在所述通孔内设有密封装置，所述密封装置用于允许气体通过而阻止液体通过。
在一个优选的实施例中，所述密封装置为微孔疏水薄膜。
在一个优选的实施例中，所述集气室的外部设有金属过滤网，所述金属过滤网通过卡瓦固定在所述集气室上。
在一个优选的实施例中，所述卡瓦中形成有与所述通孔连通的开口。
在一个优选的实施例中，可设置有多个通孔，其沿周向均匀的分布在所述集气室的外壁上。
在一个优选的实施例中，所述封盖螺旋的外周螺纹的直径从靠近所述钻头的一端至远离钻头的一端逐渐增大。
在一个优选的实施例中，可根据探测深度设置多段钻杆，所述钻杆包括多段，相邻段之间通过卡槽进行固定。
在一个优选的实施例中，所述导气管是毛细管。
在一个优选的实施例中，在所述钻杆的第二端连接有把手，所述导气管穿过所述把手而使所述取气口露出。
在一个优选的实施例中，，所述把手具有可拆卸的把手臂。
本发明所提供的地气采集钻具的结构简单，便于操作和拆卸运输，可满足不同地层深度的探测需要。同时，本发明的地气采集钻具可适用于潜水面较浅的地区，通过集气室上的密封装置阻断地层水进入钻具之内，具有防水的功能。并且，本发明的地气采集钻具还具有采集深度大等优点。
附图说明
下面将参照附图对本发明进行说明。
图1显示了根据本发明的地气采集钻具的示意图。
图2为图1所示的地气采集钻具的集气室侧面示意图。
图3为图1所示的地气采集钻具的钻杆连接处示意图。
在本申请中，所有附图均为示意性的附图，仅用于说明本发明的原理，并且未按实际比例绘制。
具体实施方式
下面通过附图来对本发明进行介绍。
图1显示了根据本发明的一个实施例的地气采集钻具100。如图1所示，地气采集钻具100包括中空的钻杆10，该钻杆10中限定有第一通道15。
在钻杆10的一端设置有把手20，所述把手20设置为一根空心的管体，在所述把手20的内壁上设置有螺纹(未示出)，把手20的把手臂28通过螺纹与把手20相连接。通过这种设置，一方面可自由拆分把手20，有利于运输。另一方面，可根据作业环境的大小以及旋转把手20所需的力矩的大小选择不同长度的把手臂28。
如图1所示，在钻杆10远离把手20的一端还设置有封盖螺旋30。封盖螺旋30为圆柱状，在其内部限定有与所述第一通道15相连通的第二通道35。并且，封盖螺旋30的外周具有锥形螺纹32。在一个优选的实施例中，锥形螺纹32直径从远离钻杆10一端至靠近钻杆10的一端逐渐增大。这种设置可以在锥形螺纹32的钻进过程中起到密封作用，从而防止外部气体与土壤中的气体进行交换。
除此之外，所述地气采集钻具100还包括沿轴向设置在封盖螺旋30和锥形钻头50之间的集气室40。所述集气室40为一个筒体，其中限定有内腔42。在集气室40的外壁上设置有连通内腔42的通孔44，所述通孔用于连通集气室40与地层，使得地层气体能够在压力作用下进入集气室40内。在一个优选的实施例中，集气室40的外壁上可设置有4个这样的通孔44，其沿周向均匀的分布在集气室40的筒体外周上。
同时，所述地气采集钻具100还包括连接在集气室40的远离钻杆10一端的锥形钻头50。所述钻头与集气室40通过螺纹连接，可自由组装和拆卸，以便运输。同样地，所述锥形钻头50的外周带有螺纹55，增强钻头的钻进能力。
如图1所示，在一个优选的实施例中，在所述钻杆10的第一通道15内设置有导气管18。所述导气管18的一端构造为取气口25，所述取气口25伸出所述把手20之外，暴露在外界以便气体的采集，另一端延伸进入所述第二通道35内，并伸出所述述第二通道35外，直至与所述集气室40内的内腔42相连通。由此，当地层内的气体通过所述通孔44进入内腔42后，便可径直沿着导气管18运动至所述取气口25处，从而由适当的器具进行采集并供之后处理。优选地，所述导气管18构造为毛细管，其具有微小的直径。这样，可以减小地层气体运动所需的气压，并且加快气体运动的速度，
在一个优选的实施例中，在集气室40的径向外侧还设置有金属过滤网(未示出)。金属过滤网可以防止土壤中的土块砂砾等杂物进入集气室之中。并且，在金属过滤网的外侧还设置有用于固定的金属卡瓦(未示出)。金属卡瓦可通过设置在钻头50的螺丝和螺帽52，以及设置在封盖螺旋30下部的螺丝和螺帽32分别与钻头50和封盖螺旋30进行固定。并且，在金属卡瓦外周还均匀地设置有多个与所述通孔44相连通的开口(未示出)，以防止金属卡瓦阻断气体进入集气室40的通道。
图2显示了图1所示的地气采集钻具100的集气室40的侧面示意图。如图2所示，在地层气体采集过程中，为防止地层的液体也随着气体一同进入集气室40，在所述通孔44内设置有密封装置46。所述密封装置46能够起到过滤的作用，可以在允许气体通过的同时，阻挡液体进入集气室40。
在一个优选的实施例中，所述密封装置46为一层微孔疏水薄膜。微孔疏水薄膜可利用薄膜两边的压力差来使气体从压力较大的地层向压力较低的集气室40内渗透聚集，同时阻断地层水通过薄膜，具有良好的选择通过性。同时，其厚度仅有0.3mm，具有结构简单的优点。并且优选地，所述微孔疏水薄膜可采用环氧树脂60固定在所述的通孔44上。
综上所述，通过金属过滤网45与密封装置46的过滤作用，可保证将地层中的其他的杂物排除在集气室40之外，仅有气体进入到集气室40中。使得本发明的地气采集钻具100适用于潜水面较浅的采集环境。
图3为图1所示的地气采集钻具的100钻杆10连接处的示意图。如上文所述，根据探测深度的不同，可以根据需要将若干段钻杆10连接在一起使用。相邻的两段钻杆之间可以通过卡槽接头55进行连接。另外，优选地，相邻的两段钻杆10和钻杆10内相邻的两段导气管18的连接处的外周都可通过密封圈19进行固定和密封，以防止气体泄漏。
以下简述根据本发明的地气采集钻具100的工作过程。
当需要探测土壤中的气体成分时，首先组装好把手20，并根据探测深度的需要在把手20上连接好合适数量的钻杆10，最后依次组装好封盖螺旋30、集气室40以及钻头50。
待整个地气采集钻具100组装完毕后，即可利用外力旋转把手20，使钻头50钻进到预设的地层深度处。随着钻进的进行，地层中的气体会沿着金属卡瓦外周的小孔通过金属过滤网和密封装置46进入到集气室40内的内腔42中。此时，金属过滤网负责阻挡土壤中的土块砂砾等杂物，而密封装置46负责阻挡地层中的液体。当地层中的气体进入内腔42后，气体会在压力作用下继续沿着与内腔42相联通的导气管18依次经过封盖螺旋30和钻杆10向地面运动，最后到达取气口25处。当采集足够数量的气体后再反向旋转把手20，将地气采集钻具100取出地面，最后进行拆卸。
在中国东部潜水面较浅的济阳惠民凹陷南坡临南油田开展勘探的实际应用试验中，本发明所提供的地气采集钻具100采集深度达到5m，具有良好的阻水效果，获得了1m、2m、3m、4m、5m不同深度的土壤中游离气样品。深钻孔垂向剖面游离气地球化学特征较好地反映了油气垂向微渗漏烃的特征，为判识轻烃来源提供了证据，获得了良好的应用效果。
最后应说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施方案而已，并不构成对本发明的任何限制。尽管参照前述实施方案对本发明进行了详细的说明，但是对于本领域的技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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)
1.一种地气采集钻具，包括：
钻杆(10)，在所述钻杆内设置有第一通道(15)；
连接在所述钻杆的第一端的具有外周螺纹(32)的圆柱状封盖螺旋(30)，所述封盖螺旋中设置有与所述第一通道(15)相联通的第二通道(35)，；
与所述封盖螺旋的远离所述钻杆的一端相连接的锥形钻头(50)；
设置在所述钻头(30)与所述封盖螺旋之间的筒状的集气室(40)；
导气管(18)，其延伸穿过所述第一通道和第二通道并与所述集气室(40)相连，所述导气管(18)的自由端形成为取气口，
其中，在所述集气室的侧壁设有通孔(44)，在所述通孔(44)内设有密封装置(46)，所述密封装置用于允许气体通过而阻止液体通过。
2.根据权利要求1所述的地气采集钻具，其特征在于，所述密封装置为微孔疏水薄膜。
3.根据权利要求2所述的地气采集钻具，其特征在于，在所述集气室(40)的外部设有金属过滤网，所述金属过滤网通过卡瓦固定在所述集气室(40)上。
4.根据权利要求3所述的地气采集钻具，其特征在于，所述卡瓦中形成有与所述通孔(44)连通的开口。
5.根据权利要求1到4中任一项所述的地气采集钻具，其特征在于，设置有多个通孔(44)，其沿周向均匀地分布在所述集气室的侧壁上。
6.根据权利要求1到4中任一项所述的地气采集钻具，其特征在于，所述封盖螺旋(30)的外周螺纹(32)的直径从靠近所述钻头的一端至远离所述钻头的一端逐渐增大。
7.根据权利要求1到4中任一项所述的地气采集钻具，其特征在于，所述钻杆(10)包括多段，相邻段之间通过卡槽接头(55)进行固定。
8.根据权利要求1到4中任一项所述的地气采集钻具，其特征在于，所述导气管(18)是毛细管。
9.根据权利要求8所述的地气采集钻具，其特征在于，在所述钻杆的第二端连接有把手(20)，所述导气管(18)穿过所述把手(20)而使所述取气口(25)露出。
10.根据权利要求9所述的地气采集钻具，其特征在于，所述把手(20)具有可拆卸的把手臂(28)。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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