[发明专利]一种煤层气及瓦斯取心解吸测定系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种取心解吸测定系统，属于煤层气及瓦斯含量测定领域，具体涉及一种煤层气及瓦斯取心解吸测定系统及方法。

背景技术

煤层气(煤矿瓦斯)含量测定是煤层气资源勘探、开发以及矿井瓦斯综合治理等领域一项重要工作，准确获取煤层气含量数据对评价煤层气资源量、编制煤层气资源开发方案以及矿井开采设计、矿井通风、瓦斯灾害综合治理意义重大；煤层气气含量也是表示煤储层中吸附等形式煤层气(瓦斯)的能力，也是储层评价的重要参数。目前，现有的煤层气含量直接测定中，煤层气(煤矿瓦斯)对气含量测试方法：利用地面钻孔的绳索取芯(或者井下钻孔)对煤储层进行取样，到达地面(钻孔口)装入传统的解吸罐中，然后将传统的解吸罐放到恒温水浴中，待恢复到储层温度状态后，连接气体收集仪器读出气体体积。直接法测定煤层气含量为损失量、解吸量和残余量三者之和；而解吸量和残余量都是实验测试实际得出的结果，比较准确可靠；其瓦斯损失量是钻遇煤层至煤心装罐期间逸散的气体量；其损失量大小现阶段主要通过各种经验公式和推演估算得到；但实际上损失量大小受煤心暴露时间、煤心破碎状态和取心介质等因素影响，存在很多不可预测因素，因此估算值存在较大误差，对于解吸周期短的煤层将直接导致煤层气(瓦斯)含量测值偏低或测试失败。为了避免煤层气含量测定的不足，国内一些学者提出了密闭液封堵、液氮包裹、快速测定和密闭取心等瓦斯含量测定方案；但根据煤层气地面参数测试试验和煤矿瓦斯测试试验结果表明其测定效果都不理想，与后期煤层气开发井的排采实际情况(煤矿瓦斯井下测试)存在较大差异。因此在此传统技术基础上研发生产煤层气及瓦斯取心解吸测定集成系统及装置，克服直接法测试技术的不足，为井下煤层瓦斯含量准确测定提供装置和技术支持。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的煤层气含量测定中损失气估算不准从而导致煤层气(瓦斯)含量测值偏低或测试失败的技术问题，提供了一种煤层气及瓦斯取心解吸测定系统及方法。该系统及方法不仅能够提高煤层气含量测定的准确度，并且可适用不同煤阶、不同煤体结构、不同瓦斯含量、不同钻孔工艺条件的煤层气含量(瓦斯含量)的测定。

为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种煤层气及瓦斯取心解吸测定系统，包括：

解吸取心一体装置，其两端分别设置有解吸球阀和剪切球阀，用于样品取心以及气体解吸；

煤心定位器，其位于取心钻头内部并且通过剪切球阀与所述解吸取心一体装置相通，用于将煤样导入所述解吸取心一体装置中；

联动剪切关闭机构，分别与所述解吸球阀和剪切球阀相连，用于同时开启或关闭所述解吸球阀和剪切球阀。

优化的，上述的一种煤层气及瓦斯取心解吸测定系统，所述联动剪切关闭机构通过液压轴承与液压总成相连，所述剪切关闭机构上分别设置有用于推动所述解吸球阀和剪切球阀打开或闭合的推动杆，该剪切关闭机构内还设置有用于阻挡所述剪切关闭机构移动的销钉，所述销钉能够在所述液压总成的压力达到预定的压力值时断开。

优化的，上述的一种煤层气及瓦斯取心解吸测定系统，所述预定的压力值一般为4-5MPa，同时压力值可以随不同地质条件和煤质进行销钉材料不同更换来控制压力值。

优化的，上述的一种煤层气及瓦斯取心解吸测定系统，还包括：套于所述解吸取心一体装置外部的外套总承。

为了解决上述问题，根据本发明的另一个方面，提供了一种煤层气及瓦斯取心解吸测定方法，包括：

准备步骤，用于连接钻杆，将取心解吸测定系统下到指定深度，开始稳定钻机的排量和泵压，将取心钻头在煤层中钻进，将煤样通过煤心定位器送入解吸取心一体装置中，达到煤层中的钻进深度后停钻；

取心步骤，用于向将钻机持续注入介质水或者泥浆液，利用封堵球封住导水口，将泥浆压力增大从而使联动剪切关闭机构内的销钉被剪断，利用介质液产生的压力推动联动剪切关闭机构往同时关闭解吸球阀和剪切球阀，使样品封闭在解吸取心一体装置内部；

解吸步骤，用于取出解吸取心一体装置，连接解吸仪进行解吸。

优化的，上述的一种煤层气及瓦斯取心解吸测定方法，所述取心步骤中，所述联动剪切关闭机构内的销钉在将泥浆压力增大到4-5MPa时被剪断。

因此，本发明具有如下优点：

1.解吸取心一体装置能够同时打开同时关闭，大大提高了传统取心测试的取心率。

2.取心过程在液封装的状态下进行，使煤心揭露后在泥浆或者介质液体的包裹状态下，抑制了煤心瓦斯的逸散；