专利名称：一种井下卸压密闭煤芯取样器的制作方法
技术领域：
一种井下卸压密闭煤芯取样器技术领域[0001]本实用新型涉及一种煤芯取样器，特别是关于一种井下卸压密闭煤芯取样器。
技术背景[0002]目前，密封液密封取芯技术在石油勘探中已有比较广泛的应用，其中以在石油 钻井中普遍采用的钻井密闭取芯锁定密封装置最具代表性，该装置由卡箍座接头和卡箍 座组成，在卡箍座接头内设置有斜面槽、锁销、密闭活塞及承压阀。该装置在使用时既 可控制住取芯工具中密闭液的流出，又能避免采用剪销钉取芯造成取不出岩芯的弊端。 石油钻井时密封液的作用主要包括两个方面其一是防止泥浆侵入，其二是依靠密封液 产生的压力将油气密封，防止其外逸。[0003]煤矿瓦斯是威胁煤矿安全生产的主要因素之一，为了保证安全生产，国家要求 对煤层瓦斯含量进行精确测定。常用的煤层瓦斯含量间接确定法是首先用取样器对煤层 进行煤芯取样，然后根据煤层原始瓦斯压力和实验室测定的煤吸附常数值及工业分析结 果，并且运用朗格缪尔方程计算瓦斯含量。在井下煤芯的采集过程中，随着取芯钻头的 不断钻进，煤芯不断地进入煤样筒。煤芯进入煤样筒后由于四周是密封的，因此瓦斯难 以释放和逸散。然而，当取芯结束(即煤样筒内装满煤芯)后，在靠近煤体一侧会形成 一个裸露断面，该断面通过钻孔与井下大气相连通，因煤芯瓦斯压力远远大于井下大气 压力，所以煤芯瓦斯会以很快的速度向周围释放，并扩散至井下巷道。研究表明，这种 瓦斯解吸和释放速率是不稳定的，初期大，随后逐渐减小。一般而言，从停钻、退钻到 取出煤芯筒，再熟练的施工人员也需花费约3 5η ι时间，在这段时间内煤芯中瓦斯会发 生大量漏失，从而影响测量结果的准确度。因此，在煤芯断面形成后，若能快速将其与 周围气体介质隔绝，则可抑制煤芯瓦斯的解吸和放散。发明内容[0004]针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种可以实现前端自动密封和后端自 动卸压的井下卸压密闭煤芯取样器，从而减少取样过程中的瓦斯漏失量，进而准确测定 煤层瓦斯含量，为矿井瓦斯治理提供准确的依据。[0005]为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案一种井下卸压密闭煤芯取样 器，其特征在于它包括一用来取煤芯和粘液密封的取芯内管、一具有单动及真空卸压 的真空管和一传递钻杆钻压及扭矩的外管；所述取芯内管和真空管设置在所述外管内， 且所述取芯内管与所述外管之间存在环状间隙；所述取芯内管从右至左包括两个独立腔 室，分别为煤样室和粘液室，所述煤样室为取煤芯的空间，所述煤样室内设置有一用来 截断煤芯及防止煤芯滑出的卡簧座及卡簧；所述粘液室用于盛放密封煤芯用的粘液，所 述粘液室周向开设有若干粘液出口；所述粘液室的右侧通过一活塞与所述煤样室相隔， 所述活塞上具有与其一体且向所述粘液室延伸的活塞杆，所述活塞与活塞杆为中空内通 气结构；所述真空管内设置有一用于收集卸压煤样逸散瓦斯的真空室，所述真空管的左3端设置有一真空抽放接头，所述真空管的右端依次通过第一内管接头和真空密封接头与 所述取芯内管的粘液室一端相连接，且所述真空密封接头的底端设置有一脆性隔板；所 述外管的一端安装有一取芯钻头，所述取芯钻头与所述煤样室相连通，所述外管的另一 端安装有一用于与钻杆连接的异径接头，所述异径接头依次通过单动体轴、轴承座、单 动体、轴承和第二内管接头与所述取芯内管的真空抽放接头一端相连接。[0006]本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点1、本实用新型采用单动 体机构，使取芯内管在工作过程中不旋转，避免煤样扰动大取不得完整煤芯。2、本实 用新型的取芯内管和外管之间设有环状间隙，冷却介质通过该环状间隙到达钻头部位进 行冷却，取出的煤样接近于原始煤体温度，所取煤样不会因温度过高变质而解吸不出瓦 斯，解决了取出煤芯发热的问题，所取煤芯的完整性相对较好，取出煤样成块状，保证 测定的准确性。3、本实用新型的取芯内管由活塞分隔成粘液室和煤样室两部分，真空室 与取芯内管相连接，通过真空密封接头底端的脆性隔板与外界隔开，当煤样进入煤样室 并达到一定量时，推动活塞向粘液室方向移动，活塞杆压裂真空密封接头底端的脆性隔 板，打通真空泄压通道，瓦斯经中空内通气的活塞和活塞杆进入真空室；同时活塞推动 粘液从取芯内管底端的粘液出口流出，并在冷却介质压力的推动下到达钻头和取芯内管 实现粘液封堵，减少瓦斯的泄露。4、本实用新型以取芯内管本身作为煤样筒，不需另外 的专用煤样筒或煤样罐。当取芯结束后退出钻杆，拧下钻头，迅速拧上密封盖将煤芯密 封，因此减少了将煤芯转入煤样罐这一环节。在靠近真空卸压室一端，煤芯通过向其释 放瓦斯，减小了煤芯中的瓦斯压力；而在靠近钻头一端，因煤芯断面被密封液所密封， 在很大程度上阻止了瓦斯的逸散，因此从拧下钻头到盖上取芯筒密封盖这段时间内瓦斯 基本上不会发生漏失。


[0007]图1是本实用新型的整体结构示意图具体实施方式
[0008]
以下结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述。[0009]如图1所示，本实用新型包括一用来取煤芯和粘液密封的取芯内管1、一具有单 动及真空卸压的真空管2和一传递钻杆钻压及扭矩的外管3。取芯内管1和真空管2设置 在外管3内，且取芯内管1与外管3之间存在环状间隙。[0010]取芯内管1从右至左包括两个独立腔室，分别为煤样室4和粘液室5，煤样室4 为取煤芯的空间，煤样室4内设置有一用来截断煤芯及防止煤芯滑出的卡簧座及卡簧6。 粘液室5用于盛放密封煤芯用的粘液，粘液室5周向开设有若干粘液出口 7。粘液室5 的右侧通过一活塞8与煤样室4相隔，活塞8上具有与其一体且向粘液室5延伸的活塞杆 9，活塞8与活塞杆9为中空内通气结构。[0011]真空管2内设置有一真空室10，真空室10用于收集卸压煤样逸散的瓦斯。真空 管2的左端设置有一真空抽放接头11，真空管2的右端依次通过第一内管接头12和真空 密封接头13与取芯内管1的粘液室5 —端相连接，且真空密封接头13的底端设置有一脆 性隔板14。[0012]外管3的一端安装有一取芯钻头15，取芯钻头15与煤样室4相连通，外管3的 另一端安装有一用于与钻杆连接的异径接头16，异径接头16依次通过单动体轴17、轴承 座18、单动体19、轴承20和第二内管接头21与取芯内管1的真空抽放接头11 一端相连接。[0013]本实用新型使用时，其包括以下步骤[0014]1、取芯开始前，首先连接好真空管2的真空室10，然后用手动真空泵通过真空 抽放接头11将真空室10中的空气抽走，使其有较高的真空度。[0015]2、将活塞8及活塞杆9放入取芯内管1中，并使其活动自由，将密封粘液从取 芯内管1左端倒入，并通过真空密封接头13和第一内管接头12与真空管2右端连接，同 时将卡簧座及卡簧6放入取芯内管1。真空室2左端通过第二内管接头21依次与单动体 轴17、单动体19和外管3连接，并将取芯钻头15拧上，完成取芯器的组装。[0016]3、向煤层或岩层打一定深度的钻孔，当深度达到要求后，拉出钻杆，安装煤芯 取样器。[0017]4、当正常钻进取芯时，当煤样进入煤样室4并达到一定量时，推动活塞8向粘 液室5方向移动，活塞杆9压裂真空密封接头13底端的脆性隔板14，打通真空泄压通 道，瓦斯经中空内通气的活塞8和活塞杆9进入真空室10;同时活塞8使粘液从粘液室5 底端的粘液出口 7流出，并在冷却介质压力的推动下到达取芯钻头15和取芯内管1实现 粘液封堵，减少瓦斯的泄露。[0018]4、当取芯结束后，退出钻孔，立即拧下取芯钻头15，换上密封盖拧紧，在井下 进行解吸，测定取芯煤样的瓦斯解吸量。[0019]本实用新型仅以上述实施例进行说明，各部件的结构、设置位置、及其连接都 是可以有所变化的，在本实用新型技术方案的基础上，凡根据本实用新型原理对个别部 件进行的改进和等同变换，均不应排除在本实用新型的保护范围之外。
权利要求1. 一种井下卸压密闭煤芯取样器，其特征在于它包括一用来取煤芯和粘液密封的 取芯内管、一具有单动及真空卸压的真空管和一传递钻杆钻压及扭矩的外管；所述取芯 内管和真空管设置在所述外管内，且所述取芯内管与所述外管之间存在环状间隙；所述取芯内管从右至左包括两个独立腔室，分别为煤样室和粘液室，所述煤样室为 取煤芯的空间，所述煤样室内设置有一用来截断煤芯及防止煤芯滑出的卡簧座及卡簧； 所述粘液室用于盛放密封煤芯用的粘液，所述粘液室周向开设有若干粘液出口；所述粘 液室的右侧通过一活塞与所述煤样室相隔，所述活塞上具有与其一体且向所述粘液室延 伸的活塞杆，所述活塞与活塞杆为中空内通气结构；所述真空管内设置有一用于收集卸压煤样逸散瓦斯的真空室，所述真空管的左端设 置有一真空抽放接头，所述真空管的右端依次通过第一内管接头和真空密封接头与所述 取芯内管的粘液室一端相连接，且所述真空密封接头的底端设置有一脆性隔板；所述外管的一端安装有一取芯钻头，所述取芯钻头与所述煤样室相连通，所述外管 的另一端安装有一用于与钻杆连接的异径接头，所述异径接头依次通过单动体轴、轴承 座、单动体、轴承和第二内管接头与所述取芯内管的真空抽放接头一端相连接。
专利摘要本实用新型涉及一种井下卸压密闭煤芯取样器，其特征在于它包括设置在外管内的取芯内管和真空管，且取芯内管和真空管与外管存在环状间隙；取芯内管包括煤样室和粘液室，煤样室内设置有卡簧，粘液室周向开设有粘液出口；粘液室的右侧通过活塞与煤样室相隔；真空管内设置有真空室，真空管的左端设置有真空抽放接头，真空管的右端通过第一内管接头和真空密封接头与取芯内管的粘液室一端相连接，且真空密封接头的底端设置有一脆性隔板；外管的一端安装有取芯钻头，另一端安装有异径接头，异径接头依次通过单动体、轴承和第二内管接头与取芯内管的真空抽放接头一端相连接。本实用新型能减少取样过程中的瓦斯漏失量，进而准确测定煤层瓦斯含量，为矿井瓦斯治理提供准确的依据。
文档编号G01N1/08GK201811862SQ20102004698
公开日2011年4月27日 申请日期2010年1月20日 优先权日2010年1月20日
发明者余国峰, 尹尚先, 张五一, 王子龙, 薛俊华, 袁亮, 陈学习 申请人:华北科技学院, 煤矿瓦斯治理国家工程研究中心