[发明专利]一种消除热效应的钻进取煤样的装置及方法

说明书

本发明涉及一种消除热效应的钻进取煤样的装置，包括取芯钻头、取芯内管、取芯外管、弹性隔热垫圈、密封盖及丝堵，取芯钻头与取芯外管前端面连接，取芯内管嵌于取芯外管内，并通过弹性隔热垫圈与取芯外管后端面相抵，与取芯钻头后端面相抵并连通，取芯内管后端面对应的取芯外管后端面设定位孔，取芯内管后端面设导流孔，定位孔、导流孔与丝堵连接，密封盖包覆在取芯钻头外。其使用方法包括设备预制，钻进定位及取芯作业等三个步骤。本发明一方面可有效防止钻探设备与煤层结构摩擦时产生的热量对煤样造成影响和干扰；另一方面在采样过程中可有效对钻孔内的煤粉及混入到取芯内管内的煤粉进行清理作业，同时，可实现取样后煤芯的快速瓦斯解吸检测作业，并可实现故障零部件的快速更换。

技术领域

本发明涉及一种煤样取样装置，特别是涉及一种消除热效应的钻进取煤样的装置及取样方法。

背景技术

煤层瓦斯含量是煤矿最重要的基础参数之一，也是煤层气勘探开发不可或缺的基础参数，其测定方法分为直接法和间接法。由于间接法对采样工艺要求严格、测定周期长、累积误差较大，我国煤层瓦斯含量测定主要采用直接法。按照取样方式的不同，直接法可分为钻屑法和取芯管法两类。由于钻屑法取样粉碎煤样，对煤样的破坏性大，造成瓦斯损失量大，测定的煤层瓦斯含量误差较大。而取芯管法通过取芯器直接钻取煤芯，有利于保持所取煤样的完整性并减少取样过程中煤样的瓦斯损失量，故我国标准规定：测定煤层瓦斯含量时首选取芯管取样。但是，使用取芯管取样时，取芯钻头钻取煤样、取芯管管壁摩擦煤壁均会产生大量的热量，热量通过取芯钻头及取芯管管壁传导至煤芯，使得煤芯温度升高甚至发生变质，加速煤样的瓦斯解吸，造成煤样瓦斯损失量较大。

此外，传统的采样设备及方法在进行煤样采集中，一方面极易导致钻孔中散落的煤粉混入到采样设备中，从而对煤样造成污染或干扰，严重影响煤样定点取样；另一方面传统的采样设备在完成煤样采集后，无法快速直接进行井下煤层瓦斯含量测定，从而导致检测精度差、检测作业效率低下。

因此，为了免除取芯管取芯过程热效应对煤样的影响，提高后续瓦斯含量测定作业精度及效率，迫切需要开发一种消除热效应的钻进取煤样的装置及方法，以满足实际使用的需要。

发明内容

针对现有技术上存在的不足，本发明提供一种消除热效应的钻进取煤样的装置及方法，以达到准确测定煤层瓦斯含量的需要。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

一种消除热效应的钻进取煤样的装置，包括取芯钻头、取芯内管、取芯外管、弹性隔热垫圈、密封盖及丝堵，取芯外管和取芯内管均为轴向截面呈“匚”字形管状结构，其中取芯外管前半部分内表面及外表面均设连接螺纹，取芯钻头与取芯外管同轴分布并与取芯外管前端面连接，且取芯钻头后半部分嵌于取芯外管内并通过连接螺纹与取芯外管内表面连接，取芯内管嵌于取芯外管内并与取芯外管同轴分布，取芯内管外侧面与取芯外管内侧面滑动连接，内径与取芯钻头内径一致，且取芯内管后端面通过至少一个弹性隔热垫圈与取芯外管后端面相抵，前端面通过至少一个弹性隔热垫圈与取芯钻头后端面相抵并连通，取芯内管后端面对应的取芯外管后端面设定位孔，取芯内管后端面设导流孔，导流孔与取芯内管同轴分布并连通，定位孔、导流孔内表面设连接螺纹并通过连接螺纹与丝堵连接，丝堵前端面嵌于导流孔内，后端面位于取芯外管后端面外至少5毫米，密封盖为轴向截面呈“匚”字形槽状结构，包覆在取芯钻头外并通过连接螺纹与取芯钻头外表面连接。

进一步的，所述的取芯内管后端面采用嵌于取芯外管内及通过定位孔伸出取芯外管后端面外侧两种结构中的任意一种。