[发明专利]一种自钻式煤层瓦斯压力原位测定装置

摘要

本发明一种自钻式煤层瓦斯压力原位测定装置。能够在不抽出钻杆前提下实现煤层瓦斯压力测定，特别适用于测定易塌孔煤层瓦斯压力。包括钻进系统、封孔系统、测压系统。在钻进达到设计钻孔深度后，退出钻机并将钻杆退后超过封隔胶囊槽宽度的一段距离，连通供液和排液管路，连接瓦斯压力测定导线及仪器，封闭冷却水通道和封隔钻杆外周与钻孔壁间空隙，形成封闭空间。开启瓦斯压力测定仪，测定封闭空间中瓦斯压力变化，稳定压力即为该钻孔原位瓦斯压力。最后，通过对胶囊活塞、封隔胶囊、套管胶囊的操作，恢复冷却水通道的连通，封闭瓦斯压力探头腔体，恢复滑动螺纹套管螺纹位置，拆除钻杆外供液和排液管路及瓦斯压力测定装置，拔出钻杆或继续钻进。

主权项

1.一种自钻式煤层瓦斯压力原位测定装置，包括钻进系统、封孔系统、测压系统，其特征在于，1）所述钻进系统包括杆体、螺纹、第一供液通道、第二供液通道、第三供液通道、导线通道、活动螺纹套管、封隔胶囊槽、套管滑动机构、钻头、第一冷却水通道和第二冷却水通道、第一胶囊活塞和第二胶囊活塞、瓦斯压力测定探头腔体；所述钻进系统通过钻头破坏煤体，通过钻杆杆体和钻杆螺纹排渣，通过向冷却水通道供水提供降温和辅助排渣功能；2）所述封孔系统包括供液泵、真空泵、高压管路、四通阀、开关、三通阀、高压铝塑管、压力表组成的钻杆外供液或排液系统、供液通道、胶囊活塞、套管滑动机构、第一和第二封隔胶囊；所述供液泵和真空泵通过2个四通阀和3个三通阀控制3条供液通道液体的供给和排出，共有3条供液管和3条排液管，分别有6个开关控制其连通与否，3个压力表用于观察3个供液通道液体的实时压力；所述第一供液通道、第三供液通道、套管滑动机构、第一封隔胶囊和第二封隔胶囊控制钻杆与孔壁间空气的封隔；所述第一封隔胶囊和第二封隔胶囊为环状胶囊；所述套管滑动机构包括套管肋板、套管滑动环板、第一套管胶囊、第二套管胶囊、活动螺纹套管，当第一供液通道增压，第三供液通道减压，则第一套管胶囊增压伸长、第二套管胶囊减压缩短，套管滑动环板借助套管肋板带动活动螺纹套管向孔底方向沿套管胶囊滑动轴滑动，直到完全打开封隔胶囊槽，使第一封隔胶囊和第二封隔胶囊暴露于孔壁；最后使第二供液通道、第一封隔胶囊和第二封隔胶囊增压伸长，压紧孔壁，隔绝孔内外的气体流通联系；所述第二供液通道、第一胶囊活塞控制封隔冷却水通道，当第二供液通道增压，则第一胶囊活塞增压伸长，使第一胶囊活塞封隔冷却水通道，完成封孔工作；正常钻进情况下，第一封隔胶囊和第二封隔胶囊减压收缩，滑动套管与钻杆螺纹和钻杆杆体紧密接触，第二套管胶囊增压伸长，第一套管胶囊减压收缩，第二胶囊活塞增压伸长，第一胶囊活塞减压收缩；测压状态下，第一套管胶囊增压伸长，第二套管胶囊减压收缩，第二胶囊活塞减压收缩，第一胶囊活塞增压伸长，第一封隔胶囊和第二封隔胶囊增压伸长；3）所述测压系统包括第二胶囊活塞、第三供液通道、瓦斯压力测定探头、瓦斯压力测定导线、瓦斯压力测定仪；所述瓦斯压力测定探头安装于瓦斯压力测定探头腔体内，由导线通道内导线、瓦斯压力测定导线连接到瓦斯压力测定仪；第三供液通道压力降低时，第二胶囊活塞减压收缩，瓦斯压力测定探头腔体出口打开，瓦斯气体由冷却水通道进入瓦斯压力测定探头腔体，由瓦斯压力测定探头测定瓦斯压力，数据经瓦斯压力测定导线传到瓦斯压力测定仪。