[其他]钻孔测定煤层瓦斯压力装置

说明书

本发明属于地质勘探测试技术范畴。

煤层瓦斯压力是表征煤层瓦斯赋存状况，评价煤矿开发条件，确定煤矿安全技措以及瓦斯开发利用的重要依据之一。已经公知的关于地质勘探阶段获得煤层瓦斯压力的方法是采用解析法间接确定，即在勘探进行中适时采集被测煤层的煤样，通过测定煤中瓦斯的解析速度以及一系列实验室工作，先获得该煤层的瓦斯含量，然后再通过瓦斯含量与煤的特征常数计算煤层瓦斯压力（下称间接法）。或者是建矿以后，在煤矿井巷内打孔测定煤层瓦斯压力（下称矿井法）。

间接法采用的工艺流程很长，现场条件差异很大，要求的辅助参数很多，因而累计误差很大，难于获得准确的煤层瓦斯压力值。而矿井法需待建矿以后才有条件进行，在很大程度上失去了作为矿井设计依据的作用。而且建井与测压施工过程容易破坏煤层瓦斯的原始赋存状况，因而也难于获得较准确的原始瓦斯压力，並且在这种情况下测取一个数据往往需要数天甚至数十天，花费大量的劳动力。

本发明的目的是为了解决在地质勘探钻孔直接测定煤层瓦斯的原始赋存压力的技术途径，提出了直接在钻孔时测定瓦斯压力的装置。

具体的解决方案是：当勘探钻孔穿入或穿过被测煤层以后，首先在该煤层的直接复盖顶板岩层中将钻孔进行封隔，排除上部钻孔内流体介质对被测层的干扰；然后将该煤层钻孔内的泥浆承压状态予以卸除，创造供煤层瓦斯压力单独发生作用的条件。在上述前提条件下，利用压力测量仪表测定钻孔煤层瓦斯压力或其变化曲线。

该地质勘探钻孔煤层瓦斯压力测定装置由封隔装置、卸压装置、压力计、支撑调节装置等四部分组成。

附图描述了本发明的一个实施例。

附图1：勘探钻孔测定煤层瓦斯压力的方法示意图。

附图2：勘探钻孔煤层瓦斯压力测定装置的纵向剖面图。

图1显示了测压方法的过程。其中（a）表示测压装置通过钻杆〔1〕放至待测钻孔〔2〕内，通过支撑调节装置〔6〕使封隔装置〔3〕处于被测煤层〔7〕的直接顶板孔壁较好部位。（b）表示封隔器对钻孔〔2〕进行封隔。（c）示出了卸压以后，被测介质〔8〕进入测定装置内部的卸压装置〔4〕的情况，压力计〔5〕，将反映出瓦斯压力的变化过程及数值。

图2为本发明的勘探钻孔煤层瓦斯压力测定装置的结构纵向剖面图，这一装置由封隔装置〔3〕，卸压装置〔4〕、压力计〔5〕及支撑调节装置〔6〕等4个部分组成。

封隔装置〔3〕由公接头〔9〕、卸流阀〔10〕、伸缩筒〔14〕及可压缩的封孔胶筒装置组成。公接头〔9〕为中空，其上端有锥形螺纹，使用时可与钻机的钻杆〔1〕相联接，下端与卸流阀〔10〕联接，卸流阀〔10〕内装有阀芯〔11〕、卸流销钉〔12〕、阀塞〔13〕。可压缩的封孔胶筒装置，在装配时先将芯管〔18〕的下端与下连接头〔23〕联接，将封孔胶筒〔19〕、〔20〕、〔21〕及隔板〔22〕分别依次套在芯管〔18〕上，然后将上连接头〔16〕也套到芯管〔18〕上，盖上螺帽〔15〕，将剪断销钉〔17〕打入上连接头〔16〕和芯管〔18〕的通孔位置，最后拧上伸缩    筒〔14〕将卸流阀〔10〕和上连接头〔16〕联接，使封隔装置成为一个统一的整体。

卸压装置〔4〕其外筒由依次联接的活塞缸套〔24〕、外卸压筒〔28〕、泥浆筒〔32〕、泥浆筒接头〔33〕组成，其里面芯子由活塞杆〔25〕、卸压弹簧〔26〕、压力计接头〔27〕、内卸压筒〔30〕组成；压力计接头〔27〕上端和内卸压筒〔30〕用定位销〔29〕联接，压力计接头下部还装有止回卡簧〔31〕。在内、外卸压筒〔28〕、〔30〕的某一适当位置钻有通孔〔37〕和〔36〕，本装置不工作的情况下两孔不相连通。

压力计〔5〕联接在压力计接头〔27〕上，安装在外卸压筒〔28〕、泥浆筒〔32〕和泥浆筒接头〔33〕组成的与外界隔离的空腔内。

支撑调节装置〔6〕由一根或若干根相互联接的支撑钻杆〔34〕和支撑头〔35〕组成。支撑钻杆〔34〕的上端与泥浆筒接头〔33〕相联接，它的根数和长短，可视需要测量的煤层位置及封孔的要求进行调节。

使用本装置时，首先将公接头〔9〕接入钻机的钻杆〔1〕，将装置送入钻孔内待测部位，适当选取泥浆筒连接头〔33〕与支撑头〔35〕之间的支撑钻杆〔34〕的长度，保证封孔胶筒〔19〕、〔20〕、〔21〕处于煤层直接顶板的孔壁完整处。由于支撑〔35〕抵在钻孔孔底，且钻具重量足够大，使剪断销钉〔17〕被剪断，这时钻具重量则先后压胀封孔胶筒〔19〕、〔20〕、〔21〕，使胶筒紧贴孔壁，将钻孔上下部分封隔开来。

这时通过钻杆〔1〕中空部位送入压力泥浆或清水，压迫阀芯〔11〕使卸流销钉〔12〕剪断，压力泥浆或清水通过阀塞〔13〕、芯管〔18〕的空腔进入装置内部並压缩活塞杆〔25〕，推动内部卸压筒〔30〕下移，使内外卸压筒〔28〕、〔30〕上的内外通孔〔36〕、〔37〕对齐，这时测压装置外的承压泥浆流入测压装置内的泥浆筒，测压装置内外压力平衡，完成卸压作用。而与此同时，煤层瓦斯亦将通过对齐了的内外通孔进入泥浆筒内腔，借助置入其中之压力计〔5〕便可感受瓦斯压力的变化並将压力变化曲线记录下来，达到测压的目的。