[发明专利]一种近钻头煤层瓦斯参数随钻综合测量装置及方法

权利要求书

1.一种近钻头煤层瓦斯参数随钻综合测量装置，包括设置于钻杆前端且具有中心孔的钻进机构，钻进机构内设有随钻密封取样机构和测量组件，其特征在于：随钻密封取样机构的后端设有随钻封孔器和中心孔封孔机构以将近钻头涌出的瓦斯封堵在钻头附近，测量组件包括测量组件包括分别用于测量随钻密封取样机构所采集煤样瓦斯解吸量和钻头瓦斯涌出量的瓦斯解吸量压力传感器和瓦斯涌出量压力传感器；

钻杆为具有环形空间的双壁钻杆，钻杆靠近钻进机构的一端设有中心孔封孔机构，中心孔封孔机构安装在钻杆的中空部位，钻杆对应于中心孔封孔机构的位置设置随钻封孔器；

中心孔封孔机构为三通道的柱塞式结构，包括开设有柱塞腔体的接头本体和设置在柱塞腔体内的柱塞，接头本体上开设有连通钻杆环形空间和柱塞腔体的环形空间高压水通道、连通钻杆中心孔与柱塞腔体的中心高低压水进水通道、连通钻杆中心孔与柱塞腔体的中心高低压水出水通道，柱塞包括呈球形的限位段和呈柱形的导向段，柱塞腔体包括与导向段匹配的导向腔和具有锥段的限位腔，且锥段的下端与中心高低压水进水通道相接，柱塞在与钻杆环形空间连通的环形空间高压水通道内的水压作用下向中心高低压水进水通道移动以封堵钻杆中心孔。

2.根据权利要求1所述的一种近钻头煤层瓦斯参数随钻综合测量装置，其特征在于：所述瓦斯涌出量压力传感器的测量端位于由随钻密封取样机构的活塞、随钻密封取样机构的煤样筒后端盖和钻进机构围成的空腔内，且钻进机构对应于该空腔的位置开设有与煤层钻孔连通的进气孔。

3.根据权利要求1所述的一种近钻头煤层瓦斯参数随钻综合测量装置，其特征在于：所述柱塞腔体与钻杆中心孔同轴。

4.根据权利要求1所述的一种近钻头煤层瓦斯参数随钻综合测量装置，其特征在于：所述接头本体包括上接头和下接头，以及设置在二者之间的密封圈。

5.根据权利要求1所述的一种近钻头煤层瓦斯参数随钻综合测量装置，其特征在于：所述随钻封孔器为扩张式封孔器。

6.一种近钻头煤层瓦斯参数随钻综合测量方法，其特征在于：应用如权利要求1～5任一所述的近钻头煤层瓦斯参数随钻综合测量装置，包括以下步骤：

A.正常钻进时，从钻杆的中心孔通入低压水，低压水通过中心孔封孔机构的中心高低压水通道进入随钻密封取样机构以冷却钻头和排渣；

B.钻进到指定位置时，从钻杆的中心孔通入高压水，高压水通过中心孔封孔机构的中心高低压水通道进入随钻密封取样机构，随钻密封取样机构的取样钻头伸出，在钻机的带动下开始取样；完成取样后停止供水并停钻，钻取的煤样被密封在随钻密封取样机构中，煤样开始解吸瓦斯，瓦斯解吸量压力传感器开始测量压力变化并记录数据；

C.从钻杆的环形空间通入高压水，一部分高压水进入随钻封孔器，使随钻封孔器座封，密封钻孔；另一部分的高压水进入中心孔封孔机构的环形空间高压水通道，推动中心孔封孔机构密封双壁钻杆的中心孔，此时近钻头瓦斯涌出引起的近钻头附近密封腔室中的压力变化由瓦斯涌出量压力传感器测量；

D.测量一定时间后，停止向环形空间供水，随钻封孔器解封。

7.根据权利要求6所述的一种近钻头煤层瓦斯参数随钻综合测量方法，其特征在于：退钻后收集随钻密封取样机构中的煤样以进一步测量残余瓦斯含量，导出瓦斯解吸量压力传感器和瓦斯涌出量压力传感器的数据。