CN204609874U - 取样装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种取样装置，其包括中空的钻杆，和与所述钻杆固定连接的钻头，所述取样装置还包括用于容纳样品的取样筒、用于封堵所述取样筒下端的下端封堵器、用于防止所述下端封堵器下移的活塞、用于封堵所述取样筒上部的第一封堵球，所述下端封堵器可以转动，所述钻杆内固定有用于引导所述下端封堵器下移时封堵所述取样筒的引导块。在本实用新型的取样装置中，由于取样完成后可以封堵取样筒的下端实现了取样装置具有更好的取样效率。

Description

取样装置

技术领域

本实用新型涉及地下煤气化技术领域，特别涉及一种取样装置。

背景技术

在煤层气及石油天然气钻井行业中，为了更好的、准确的掌握地层情况，一般会根据工艺要求进行部分井段取芯，或者是进行全井段的取芯作业，对于胶结性良好、易成形、地质较硬的地层条件普遍采用的是常规取芯工具。

一种现有的便携钻机松软土壤取土装置，包括取样管、取样爪簧和取样钻头，所述取样爪簧分别与所述取样管和取样钻头相连；所述取样管包括阻隔通水罩和软管，所述阻隔通水罩扣在所述软管上方；所述阻隔通水罩上设有第一出水孔；所述软管上方设有阻隔薄膜。该便携钻机松软土壤取土装置快速便携取样，取样管可以多个替换使用，提高工作效率，密封的取样管容易保护样品不受污染，巧妙利用阻隔薄膜释放取样管里的空气，减少反作用力，加快取样工作，操作简单，维护更换方便。

在煤炭地下气化这个新的行业领域中，为了能安全稳定的生产煤气，需要准确及时的掌握地下煤炭燃烧情况，由于煤炭地下燃烧时，随着火焰工作面的移动，煤层不断的被燃烧气化而形成燃空区，处在燃空区范围内或者在燃空区边缘的土层都是非常零散、破碎的，燃空区边缘的有可能伴有燃烧过的煤灰，采用一般常规的取芯工具在燃空区进行取芯作业时，无法采取煤灰以及松散的土层，采取效果很差，取样收获率低，影响对燃空区范围的分析判断，在将取样完成后需要将钻杆全部提升至地面以上，这样消耗了大量的人力和物力。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种取样装置，具有较佳的取样效果和取样效率。

为达上述优点，本实用新型提供一种取样装置，其包括中空的钻杆，和与所述钻杆固定连接的钻头，所述取样装置还包括用于容纳样品的取样筒、用于封堵所述取样筒下端的下端封堵器、用于防止所述下端封堵器下移的活塞、用于封堵所述取样筒上部的第一封堵球，所述下端封堵器可以转动，所述钻杆内固定有用于引导所述下端封堵器下移时封堵所述取样筒的引导块。

在本实用新型的取样装置的一个实施例中，所述活塞通过摩擦力固定所述取样筒和所述钻杆。

在本实用新型的取样装置的一个实施例中，所述活塞与所述取样筒或所述钻杆通过卡合固定。

在本实用新型的取样装置的一个实施例中，所述取样筒固定在所述钻杆的内部，所述活塞与所述下端封堵器铰接。

在本实用新型的取样装置的一个实施例中，所述取样装置还包括与所述活塞固定连接的连接杆，所述连接杆与所述下端封堵器铰接。

在本实用新型的取样装置的一个实施例中，所述第一封堵球的直径小于所述取样筒的内径，所述取样筒内固定有用于与所述第一封堵球配合封堵所述取样筒的第一球座。

在本实用新型的取样装置的一个实施例中，所述取样装置还包括可以穿过所述第一球座的第二封堵球，所述取样筒内所述第一球座的下方固定有用于与第二封堵球配合封堵所述取样筒的第二球座，所述取样筒在所述第一球座与所述第二球座之间开设有第二通孔。

在本实用新型的取样装置的一个实施例中，所述取样装置还包括用于容纳所述活塞的缸套，所述缸套与所述取样筒间密封，所述第一球座上方开设有用于与所述缸套内部连通的第一通孔。

在本实用新型的取样装置的一个实施例中，所述活塞还用于封堵所述取样筒或所述钻杆之间的间隙。

在本实用新型的取样装置中，取样筒下端设有下端封堵器，取样完成后，驱动下端封堵器转动以将取样筒的下端封住，可以对松散、破碎的土层或煤灰进行取样同时保证取样效率。

附图说明

图1所示为本实用新型第一实施例的取样装置的结构示意图。

图2所示为本实用新型第二实施例的取样装置的结构示意图。

图3所示为图2的取样装置的局部放大图。

图4所示为本实用新型第三实施例的取样装置的结构示意图。

图5所示为图4的取样装置的取样状态的结构示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

图1所示为本实用新型第一实施例的取样装置的结构示意图。请参见图1，本实施例的取样装置10用于提取密实土层、松散的土层及煤灰；取样装置10包括钻杆11、取样筒13、下端封堵器14、活塞15、第一封堵球17；取样筒13设置在钻杆11的内部；下端封堵器14与取样筒13下端铰接；活塞15位于钻杆11和取样筒13之间；第一封堵球17位于钻杆11的内部。

钻杆11为中空的圆形管状结构，钻杆11包括钻头111、引导块113，钻头111位于钻杆11的下部并与钻杆11连接固定；钻头111内设有与取样筒13对应的通孔；钻头111转动使土层进入取样筒13，为了防止钻头111转动过热造成的损坏，钻头111内设有通孔并在钻杆11内灌入泥浆，使泥浆可分布于钻头111的作业面。引导块113用于引导所述下端封堵器14下移时封堵所述取样筒13；引导块113的上表面为斜面。取样筒13中空的圆形管状结构，取样筒13的外径小于钻杆11的内径，即钻杆11与取样筒13之间具有一定的间隙；取样筒13位于钻杆11的内的下部，即取样筒13距离钻杆11的下端一定距离；取样筒13用于容纳土层样品。

下端封堵器14与取样筒13的下端铰接，下端封堵器14与取样筒13均容纳在钻杆11的内部；下端封堵器14为圆形板状结构，下端封堵器14直径大于取样筒13的内径，当然下端封堵器14的直径小于钻杆11的内径。当下端封堵器14下移时，下端封堵器14的下端会与引导块113的上表面接触，下端封堵器14会逐渐转动并封堵取样筒13。在本实用新型的其他实施例中，下端封堵器14可以由几个板组成；下端封堵器14也可以是其他结构或形状，如块状结构，方形板结构；当土层较为密实的时，下端封堵器14可以仅封堵取样筒13的一部分，如下端封堵器14为网格状结构、下端封堵器14上开设有通孔等。

活塞15为环状结构，活塞15具有一定的弹性，如橡胶、橡胶复合材料，活塞15紧密的填塞在钻杆11和取样筒13之间，使取样筒13可以通过摩擦力固定在钻杆11的内部，即防止下端封堵器14下移。活塞15可以与钻杆11和取样筒13其中之一固定连接；活塞15也可以不与钻杆11和取样筒13固定连接，即活塞15通过摩擦力使钻杆11和取样筒13相对固定。

第一封堵球17用于封堵取样筒13上部，第一封堵球17为球形，第一封堵球17最好为铁球，通常泥浆的密度在1.0~1.5g/cm3之间，而铁的密度为7.9g/cm3,铁的密度较大且造价较低；第一封堵球17的直径为钻杆11的内径。当钻杆到达遇到的取样深度时，即取样筒13内装有一定的密实土层、松散的土层及煤灰的样品时；将第一封堵球17塞入钻杆11内并通入一定压力的泥浆后，取样筒13上部被封堵，取样筒13上部的液体压力大于取样筒13下部的液体压力，取样筒13会克服摩擦力携带下端封堵器14向下移动，下端封堵器14在向下移动的过程中下端封堵器14会与引导块113的上表面接触，继而封堵取样筒13，即实现在将取样筒13提升到地面的过程中取样筒13内的密实土层、松散的土层及煤灰样品不会洒落。通常泥浆压力为4MPa到5MPa。在本实用新型的其他实施例中，第一封堵球17可以是铜球、铅球；当然在泥浆压力足够大时第一封堵球17可以是橡胶球、空心的塑料球、木球。

图2所示为本实用新型第二实施例的取样装置的结构示意图。图3所示为图2的取样装置的局部放大图。请参见图2至图3。本实施例的取样装置10与第一实施例的结构和原理相似，二者的区别在于：

第一封堵球17的直径小于钻杆11的内径，第一封堵球17的直径大于取样筒13的内径。活塞15与取样筒13固定连接，活塞15与钻杆11卡合连接，具体的活塞15的朝向钻杆11的表面开设有容纳槽，钻杆11上设有与容纳槽相配合的凸棱。活塞15下方固定有连接杆16,连接杆16与下端封堵器16铰接连接。

取样筒13的外壁上开设有卡槽133，下端封堵器14的下部固定有卡合部141，卡合部141具有一定的弹性，当下端封堵器14转动封闭取样筒13时，卡合部141与卡槽133实现卡合连接，使取样筒13封堵的更加稳定、牢靠，同时由于本实施例中的取样筒13可以相对于钻杆11移动，在提取密实土层、松散的土层及煤灰样品的过程中无需拆卸钻杆11，只需使用绳子与取样筒11连接即可提取样品，当然在取出密实土层、松散的土层及煤灰样品后可以将取样筒13再次放入钻杆11内进行取样，这样即使取样不成功也无需组装与拆卸钻杆11，节省了大量的人力、物力和时间。

当钻杆到达遇到的取样深度时，即取样筒13内装有一定的密实土层、松散的土层及煤灰的样品时；将第一封堵球17塞入钻杆11内并通入一定压力的泥浆后，取样筒13上部被封堵，取样筒13上部的液体压力大于取样筒13下部的液体压力，在压力的作用下活塞14会产生变形与钻杆11内的凸棱分离，即解除活塞15与钻杆11卡合连接携带下端封堵器14向下移动，下端封堵器14在向下移动的过程中下端封堵器14会与引导块113的上表面接触，继而封堵取样筒13，即实现在将取样筒13提升到地面的过程中取样筒13内的密实土层、松散的土层及煤灰样品不会洒落。

本实施例的其他部分与第一实施例的取样装置结构和原理相同，在此不再赘述。

图4所示为本实用新型第三实施例的取样装置的结构示意图。图5所示为图4的取样装置的取样状态的结构示意图。请参见图4至图5。本实施例的取样装置10与第一实施例的结构和原理相似，二者的区别在于：

取样装置10还包括液缸12、缸套18、第二封堵球19；液缸12固定在取样筒13的外侧，缸套18内容纳有活塞15和液缸12。

钻杆11与取样筒13通过变径接头115固定连接，同时取样装置10可以通过变径接头115与常规的钻杆连接。钻头111与钻杆11可以通过螺纹连接固定。钻头111上开设有两个以上的与钻杆11内部连通的钻头水眼111a，钻头水眼111a的直径为5mm到10mm，钻头水眼111a用于使钻进取样时泥浆通过钻头水眼111a润滑钻头111。引导块113的数量为两个以上，当然引导块的上表面可以是圆弧形，具体的引导块113可以是圆环形的。

液缸12为正方体形状，液缸12固定在取样筒13的外壁上，液缸12与缸套18之间设有密封圈121。

取样筒13开设有第一通孔136、两个以上的第二通孔138，取样筒13内部固定有第一球座137、第二球座139；第一通孔136位于取样筒13的第一球座137的上方；第二通孔138位于第一球座137和第二球座139之间；第一球座137内部有与第一封堵球17配合封堵取样筒13上部的圆孔，第二球座139内部有与第二封堵球19配合封堵取样筒13中部的圆孔；第二球座139可以穿过第一球座137内部的圆孔。第二封堵球19与第二球座139配合封堵取样筒13中部的圆孔时钻杆11内的泥浆可以通过钻头111排除以充分润滑钻头111，并冷却钻头111的温度，同时取样筒13的下部变成了封闭的空间，当密实土层、松散的土层或煤灰进入取样筒时不会被高压的泥浆冲走造成取样率低的问题。在本实施例中取样筒13所能提取的岩芯的有效长度为取芯筒13总长的四分之三。两个以上的第二通孔138可以保证泥浆与钻头111连通。取样筒13的第二球座139处的上方和下方可以分开制造也可以一体成形，分开制造的取样筒13的第二球座139处的上方和下方可以通过螺纹连接固定。

下端封堵器14为六块以上的长条形块状组成，长条形块与连接杆16铰接，具体的长条形块仅能在一定范围内转动，即当长条形块与引导块113接触时仅能向取样筒13的轴线方向移动并可以封堵取样筒13的下端。

活塞15的数量为两个分别位于液缸12的上方和下方，活塞15设置在缸套18与取样筒13之间，活塞15固定在缸套18上，活塞15与取样筒13通过卡合连接固定。连接杆16与下方的活塞15通过螺纹连接固定多个连接杆16分别与组成下端封堵器14的长条形块铰接。缸套18用于容纳活塞15、取样筒13、液缸12。缸套18内部与取样筒13的第一球座137的上部通过第一通孔136内部连通。

本实施例的取样装置10可以依照以下步骤进行取样，但不以此为限:

第一步，在燃空区进行取样作业前，首先在地面检测及组装好取样装置，下入孔内目标井深度时准备取芯；

第二步，在取样前期准备一切就绪后，从钻杆11上部进行投放第二封堵球19，第二封堵球19投入后，落入取样筒中部的第二球座139，此时第二封堵球19封死取样筒13，阻止泥浆流入取样筒13的第二球座139下方；

第三步，在钻杆11中通入泥浆，泥浆会通过第二通孔从钻头水眼111a排出，防止钻头111干钻，发生钻头111烧坏的事故并保证钻进效率；

第四步，进行取芯钻进作业时，取芯钻进时的泵压为4～5MPa，当钻具全部钻进至预定深度时，取芯钻进完毕；

第五步，关闭泥浆泵，再从方钻杆11上部投入第一封堵球17，第一封堵球17落入第一通孔136下方的第一球座137后，继续通入泥浆泥浆会从液缸上方的第一通孔136进入到缸套18内部，此时缸套18内部的泥浆增多，体积增大，缸套18受压力膨胀后会使活塞15与取样筒13分离，此时活塞15和缸套18在重力作用下瞬间下移，活塞15下移到液缸12上，此时下端封堵器14也随着缸套18下移，下端封堵器14移动到引导块113上时，向取样筒13内旋转，最终下端封堵器14会全部合上封堵取样筒13，此时关闭泥浆泵，上提钻杆11直至取出地面，取芯作业完成。

本实施例的其他部分与第二实施例的取样装置结构和原理相同，在此不再赘述。

在本实用新型的其他实施例中，可以在钻杆与取样筒之间设置保护筒，保护筒可与钻杆固定连接，保护筒用于保护取样筒、下端封堵器、连接杆。同时设置保护筒可以便于取样筒、下端封堵器、连接杆的整体安装，这样取样筒、下端封堵器、连接杆可以先安装在保护筒内，再将保护筒安装到钻杆内。这样会避免取样筒、下端封堵器、连接杆在安装时与钻杆碰撞而造成的损坏，同时使取样筒、下端封堵器、连接杆的安装更加的方便。

综上所述，本实用新型的取样装置及地下煤气化系统至少具有以下的优点:

1. 在本实用新型的取样装置中，取样筒下端设有下端封堵器，取样完成后，驱动下端封堵器转动以将取样筒的下端封住，可以对松散、破碎的土层或煤灰进行取样同时保证取样效率。

2.在本实用新型的取样装置的一个实施例中，取样筒的外壁上开设有卡槽，下端封堵器的下部固定有卡合部，当下端封堵器转动封闭取样筒时，卡合部与卡槽实现卡合连接，使取样筒封堵的更加稳定、牢靠，同时由于本实施例中的取样筒可以相对于钻杆移动，在提取密实土层、松散的土层及煤灰样品的过程中无需拆卸钻杆，只需使用绳子与取样筒连接即可提取样品，当然在取出密实土层、松散的土层及煤灰样品后可以将取样筒再次放入钻杆内进行取样，这样即使取样不成功也无需组装与拆卸钻杆，节省了大量的人力、物力和时间。

3. 在本实用新型的取样装置的一个实施例中，

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种取样装置（10），其包括中空的钻杆（11），和与所述钻杆（11）固定连接的钻头（111），其特征在于：所述取样装置（10）还包括设于所述钻杆（11）内用于容纳样品的取样筒（13）、用于封堵所述取样筒（13）下端的下端封堵器（14）、用于防止所述下端封堵器（14）下移的活塞（15）、用于封堵所述取样筒（13）上部的第一封堵球（17），所述下端封堵器（14）可以转动，所述钻杆（11）内固定有用于引导所述下端封堵器（14）下移时封堵所述取样筒（13）的引导块（113）。

2.根据权利要求1所述的取样装置（10），其特征在于：所述活塞（15）通过摩擦力固定所述取样筒（13）和所述钻杆（11）。

3.根据权利要求1所述的取样装置（10），其特征在于：所述活塞（15）与所述取样筒（13）或所述钻杆（11）通过卡合固定。

4.根据权利要求1所述的取样装置（10），其特征在于：所述取样筒（13）固定在所述钻杆（11）的内部，所述取样筒（13）与所述下端封堵器（14）铰接。

5.根据权利要求4所述的取样装置（10），其特征在于：所述取样装置（10）还包括与所述活塞（15）固定连接的连接杆（16），所述连接杆（16）与所述下端封堵器（14）铰接。

6.根据权利要求5所述的取样装置（10），其特征在于：所述第一封堵球（17）的直径小于所述取样筒（13）的内径，所述取样筒（13）内固定有用于与所述第一封堵球（17）配合封堵所述取样筒（13）的第一球座（137）。

7.根据权利要求6所述的取样装置（10），其特征在于：所述取样装置（10）还包括可以穿过所述第一球座（137）的第二封堵球（19），所述取样筒（13）内所述第一球座（137）的下方固定有用于与第二封堵球（19）配合封堵所述取样筒（13）的第二球座（139），所述取样筒（13）在所述第一球座（137）与所述第二球座（139）之间开设有第二通孔（138）。

8.根据权利要求7所述的取样装置（10），其特征在于：所述取样装置（10）还包括用于容纳所述活塞（15）的缸套（18），所述缸套（18）与所述取样筒（13）间密封，所述取样筒（13）上开设于用于与所述缸套（18）内部连通的第一通孔（136），所述第一通孔（136）位于所述第一球座（137）上方。

9.根据权利要求1所述的取样装置（10），其特征在于：所述活塞（15）还用于封堵所述取样筒（13）或所述钻杆（11）之间的间隙。

10.根据权利要求1所述的取样装置（10），其特征在于：所述取样装置（10）还包括设置在所述钻杆(11)内部的保护筒，所述保护筒用于保护所述下端封堵器（14）和所述取样筒（13）。