CN205691360U - 煤层瓦斯含量测定超前冷冻取样系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种煤层瓦斯含量测定超前冷冻取样系统，包括绳索取芯钻具，所述绳索取芯钻具包括钻杆、钻头、取芯器、打捞头、以及与打捞头连接的绳索，还包括流体输送管和与流体输送管连接的液氮泵，所述流体输送管的外径小于钻杆的内径。本取样系统能大幅降低拟取样煤层段的温度，因此能使煤层中吸附的瓦斯在扰动情况下亦不易发生解吸，同时冷冻还使煤层中的水分冻结成冰，煤层水分的冻结能够提高煤层岩心的完整性，保证在取芯操作时能够获取采样段完整的煤层岩心样品，因此本取样系统最大限度的保证煤层岩心样品在钻进、运移过程中不发生解吸逸散，可保持煤层样品的瓦斯原位含量状态。
Description
技术领域
本实用新型涉及煤层钻进取样技术领域，特别涉及一种煤层瓦斯含量测定钻进取样设备。
背景技术
煤层瓦斯含量测定钻进取样是获取煤层瓦斯含量的关键技术手段，目前主要的取样手段为反循环压风取样和取芯管取样方法，在对煤层进行钻进作业及煤样运移至地表过程中，由于煤层受到扰动且煤样运移过程中处于大气压力状态，煤层样品吸附的瓦斯会发生迅速解吸，通常取至地表煤样的瓦斯含量不能反映原位煤层瓦斯含量，煤层瓦斯含量偏低，导致对煤层气资源储量的低估和煤矿生产防突工作产生错误指导等问题。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种煤层瓦斯含量测定超前冷冻取样系统，以解决现有煤层瓦斯取样存在的钻进过程和样品运移至地表的过程中样品瓦斯解吸逸散的技术问题。
本实用新型煤层瓦斯含量测定超前冷冻取样系统，包括绳索取芯钻具，所述绳索取芯钻具包括钻杆、连接在钻杆底端的钻头、取芯器、用于与取芯器连接的打捞头、以及与打捞头连接的绳索，还包括流体输送管和与流体输送管连接的液氮泵，所述流体输送管的外径小于钻杆的内径。
本实用新型的有益效果：
本实用新型煤层瓦斯含量测定超前冷冻取样系统，工作时，其先采用绳索取芯钻具进行不取芯钻进作业，在钻至具目标煤层0.2m左右时，停止钻进作业，然后将流体输送管从钻杆的内孔下放至钻孔底板，再通过液氮泵将低温流体通过流体输送管持续泵至钻孔底部，将未扰动的煤层先行冷冻，最后再通过取芯钻进和打捞作业将样品从钻杆中取出。由于本取样系统能大幅降低拟取样煤层段的温度，因此能使煤层中吸附的瓦斯在扰动情况下亦不易发生解吸，同时冷冻还使煤层中的水分冻结成冰，将煤层中的孔隙流道封堵，从而能进一步降低煤层瓦斯发生解吸逸散的可能性，且煤层水分的冻结同时能够提高煤层岩心的完整性，保证在取芯操作时能够获取采样段完整的煤层岩心样品，因此本取样系统最大限度的保证煤层岩心样品在钻进、运移过程中不发生解吸逸散，可保持煤层样品的瓦斯原位含量状态。
附图说明
图1是采用绳索取芯钻具进行不取芯钻进至距离目标煤层0.2m左右后停钻示意图；
图2是将流体输送管从钻杆内下放至钻孔底部进行煤层冷冻的示意图；
图3是完成冷冻后放入取芯器后正常取芯钻进示意图；
图4是完成取芯钻进后打捞岩心的示意图；
图5为流体输送管的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述。
如图所示，本实施例煤层瓦斯含量测定超前冷冻取样系统，包括绳索取芯钻具，所述绳索取芯钻具包括钻杆1、连接在钻杆底端的钻头2、取芯器3、用于与取芯器连接的打捞头4、以及与打捞头连接的绳索5，还包括流体输送管6和与流体输送管连接的液氮泵7，所述流体输送管的外径小于钻杆的内径。
采用本塑料煤层瓦斯含量测定超前冷冻取样系统进行取样的过程如下：
第一步、以压缩空气作为冲洗介质，采用绳索取芯钻具进行正常不取芯钻进作业，直到钻至距离目标煤层表面0.2m左右停止钻进作业，将钻杆的地表段卸开悬挂在钻机上；
第二步、将流体输送管通过钻杆中心下放到钻孔内，使流体输送管的端部接近钻孔底部；
第三步、从地面通过液氮泵将液氮或液态二氧化碳或其他低温流体通过流体输送管持续泵入到钻孔底部，使钻孔内保持一定液面高度的液氮或液态二氧化碳或其他低温流体2小时以上，使钻孔底部以下3-5m区域的地层及目标煤层冷冻至零度以下的冻结状态；
第四步、完成冷冻操作后，停止液氮泵，迅速从钻杆内提出流体输送管，再下入绳索取芯钻具的取芯器，并连接钻孔内的钻杆与钻机，快速进行取芯钻进操作；
第五步、取芯钻进3m时，停止钻进作业，快速卸开钻机与钻杆，并将钻杆悬挂于钻机上，下入绳索取芯打捞器将钻杆内的取芯器提至地表，并迅速将取芯器内的冻结煤层岩心样品装入密封罐中。
由于本实施例煤层瓦斯含量测定超前冷冻取样系统能预先对煤层先行冷冻，大幅降低拟取样煤层段的温度，因此能使煤层中吸附的瓦斯在扰动情况下亦不易发生解吸，同时冷冻还使煤层中的水分冻结成冰，将煤层中的孔隙流道封堵，从而能进一步降低煤层瓦斯发生解吸逸散的可能性，且煤层水分的冻结同时能够提高煤层岩心的完整性，保证在取芯操作时能够获取采样段完整的煤层岩心样品，因此本取样系统最大限度的保证煤层岩心样品在钻进、运移过程中不发生解吸逸散，可保持煤层样品的瓦斯原位含量状态。
本实施例中，所述流体输送管6为真空隔热软管，流体输送管的管壁上设置有真空隔热腔7，管子外表面上具有隔热层8，本实施例中的流体输送管具有良好的隔热性能，能保证低温流体在流体输送管内的温度变化较小，进而能更快更好的对目标煤层进行冷冻。且本实施例煤层瓦斯含量测定超前冷冻取样系统还包括对真空隔热软管进行回收的绞车，能更快速的从钻杆内提出流体输送管，缩短取样过程，避免样品中瓦斯发射解吸逸散。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
Claims (1)
1.一种煤层瓦斯含量测定超前冷冻取样系统，包括绳索取芯钻具，所述绳索取芯钻具包括钻杆、连接在钻杆底端的钻头、取芯器、用于与取芯器连接的打捞头、以及与打捞头连接的绳索，其特征在于：还包括流体输送管和与流体输送管连接的液氮泵，所述流体输送管的外径小于钻杆的内径。
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