一種煤層氣及瓦斯取心解吸測定系統及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種取心解吸測定系統，屬于煤層氣及瓦斯含量測定領域，具體涉及一種煤層氣及瓦斯取心解吸測定系統及方法。
【背景技術】
[0002]煤層氣(煤礦瓦斯)含量測定是煤層氣資源勘探、開發以及礦井瓦斯綜合治理等領域一項重要工作，準確獲取煤層氣含量數據對評價煤層氣資源量、編制煤層氣資源開發方案以及礦井開采設計、礦井通風、瓦斯災害綜合治理意義重大；煤層氣氣含量也是表示煤儲層中吸附等形式煤層氣(瓦斯)的能力，也是儲層評價的重要參數。目前，現有的煤層氣含量直接測定中，煤層氣(煤礦瓦斯)對氣含量測試方法:利用地面鉆孔的繩索取芯(或者井下鉆孔)對煤儲層進行取樣，到達地面(鉆孔口)裝入傳統的解吸罐中，然后將傳統的解吸罐放到恒溫水浴中，待恢復到儲層溫度狀態后，連接氣體收集儀器讀出氣體體積。直接法測定煤層氣含量為損失量、解吸量和殘余量三者之和；而解吸量和殘余量都是實驗測試實際得出的結果，比較準確可靠；其瓦斯損失量是鉆遇煤層至煤心裝罐期間逸散的氣體量；其損失量大小現階段主要通過各種經驗公式和推演估算得到；但實際上損失量大小受煤心暴露時間、煤心破碎狀態和取心介質等因素影響，存在很多不可預測因素，因此估算值存在較大誤差，對于解吸周期短的煤層將直接導致煤層氣(瓦斯)含量測值偏低或測試失敗。為了避免煤層氣含量測定的不足，國內一些學者提出了密閉液封堵、液氮包裹、快速測定和密閉取心等瓦斯含量測定方案；但根據煤層氣地面參數測試試驗和煤礦瓦斯測試試驗結果表明其測定效果都不理想，與后期煤層氣開發井的排采實際情況(煤礦瓦斯井下測試)存在較大差異。因此在此傳統技術基礎上研發生產煤層氣及瓦斯取心解吸測定集成系統及裝置，克服直接法測試技術的不足，為井下煤層瓦斯含量準確測定提供裝置和技術支持。
【發明內容】
[0003]本發明主要是解決現有技術所存在的煤層氣含量測定中損失氣估算不準從而導致煤層氣(瓦斯)含量測值偏低或測試失敗的技術問題，提供了一種煤層氣及瓦斯取心解吸測定系統及方法。該系統及方法不僅能夠提高煤層氣含量測定的準確度，并且可適用不同煤階、不同煤體結構、不同瓦斯含量、不同鉆孔工藝條件的煤層氣含量(瓦斯含量)的測定。
[0004]為了解決上述問題，根據本發明的一個方面，提供了一種煤層氣及瓦斯取心解吸測定系統，包括:
[0005]解吸取心一體裝置，其兩端分別設置有解吸球閥和剪切球閥，用于樣品取心以及氣體解吸；
[0006]煤心定位器，其位于取心鉆頭內部并且通過剪切球閥與所述解吸取心一體裝置相通，用于將煤樣導入所述解吸取心一體裝置中；
[0007]聯動剪切關閉機構，分別與所述解吸球閥和剪切球閥相連，用于同時開啟或關閉所述解吸球閥和剪切球閥。
[0008]優化的，上述的一種煤層氣及瓦斯取心解吸測定系統，所述聯動剪切關閉機構通過液壓軸承與液壓總成相連，所述剪切關閉機構上分別設置有用于推動所述解吸球閥和剪切球閥打開或閉合的推動桿，該剪切關閉機構內還設置有用于阻擋所述剪切關閉機構移動的銷釘，所述銷釘能夠在所述液壓總成的壓力達到預定的壓力值時斷開。
[0009]優化的，上述的一種煤層氣及瓦斯取心解吸測定系統，所述預定的壓力值一般為4-5MPa，同時壓力值可以隨不同地質條件和煤質進行銷釘材料不同更換來控制壓力值。
[0010]優化的，上述的一種煤層氣及瓦斯取心解吸測定系統，還包括:套于所述解吸取心一體裝置外部的外套總承。
[0011]為了解決上述問題，根據本發明的另一個方面，提供了一種煤層氣及瓦斯取心解吸測定方法，包括:
[0012]準備步驟，用于連接鉆桿，將取心解吸測定系統下到指定深度，開始穩定鉆機的排量和泵壓，將取心鉆頭在煤層中鉆進，將煤樣通過煤心定位器送入解吸取心一體裝置中，達到煤層中的鉆進深度后停鉆；
[0013]取心步驟，用于向將鉆機持續注入介質水或者泥漿液，利用封堵球封住導水口，將泥漿壓力增大從而使聯動剪切關閉機構內的銷釘被剪斷，利用介質液產生的壓力推動聯動剪切關閉機構往同時關閉解吸球閥和剪切球閥，使樣品封閉在解吸取心一體裝置內部；
[0014]解吸步驟，用于取出解吸取心一體裝置，連接解吸儀進行解吸。
[0015]優化的，上述的一種煤層氣及瓦斯取心解吸測定方法，所述取心步驟中，所述聯動剪切關閉機構內的銷釘在將泥漿壓力增大到4-5MPa時被剪斷。
[0016]因此，本發明具有如下優點:
[0017]1.解吸取心一體裝置能夠同時打開同時關閉，大大提高了傳統取心測試的取心率。
[0018]2.取心過程在液封裝的狀態下進行，使煤心揭露后在泥漿或者介質液體的包裹狀態下，抑制了煤心瓦斯的逸散；
[0019]3.簡化了傳統瓦斯含量測試的程序，大大縮短了傳統取心煤心揭露后的暴露時間。
[0020]4.實現了鉆孔內取心解吸測試，提高了煤層氣含量(瓦斯含量)測定的精度成果O
[0021]5.本發明的密封性、操作性及安全性能大大提高，采用鈦鋼材質使體積和重量縮減不少更加輕型化、便攜化。
[0022]6.可以用于不同煤礦區域(不同煤階、不同煤體結構、不同瓦斯含量)、不同鉆孔工藝條件下的解吸取心一體集成系統試驗，該技術的應用可以使瓦斯含量測試數據的可靠性大幅度提尚。
【附圖說明】
[0023]附圖1是本發明的一種原理圖。
【具體實施方式】
[0024]下面通過實施例，并結合附圖，對本發明的技術方案作進一步具體的說明。圖中，堵球1、液壓總成2、銷釘3、解吸球閥4、解吸取心一體裝置5、剪切球閥6、鉆桿轉化接頭7、液壓軸承8、聯動剪切關閉機構9、外套總承10、煤樣定位器11、取心鉆頭12、推動桿13。
[0025]實施例:
[0026]本發明的一個實施例如圖1所示。取心解吸測定集成系統由煤樣取心解吸系統、關閉密封系統和配套組裝系統三部分組成。
[0027]煤樣取心解吸系統主要由解吸球閥4、解吸取心一體裝置5、剪切球閥6和煤樣定位器11。該解吸與取心一體裝置5就是傳統的取心管和解吸罐。
[0028]關閉密封系統由封堵球1、液壓總成2、銷釘3、液壓軸承8和聯動剪切關閉機構9 ;