专利名称：地质勘探钻孔煤层瓦斯压力测定仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种在地质勘探钻孔中测定煤层瓦斯压力的测定仪，特 别是一种在深孔、易垮塌钻孔中测定煤层瓦斯压力的地质勘探钻孔煤层瓦斯 压力测定仪。
背景技术：
煤层瓦斯压力是标志煤层瓦斯流动特性和赋存状态的一个重要参数，是 决定煤层瓦斯含量、瓦斯流动动力高低以及瓦斯动力现象的基本参数，是评 价煤矿开釆条件、确定煤矿安全技术措施、开发利用煤层瓦斯的一个重要依 据。掌握准确可靠的煤层瓦斯压力数据对研究与评价瓦斯储量、瓦斯涌出、 瓦斯流动、瓦斯抽放、瓦斯突出等尤为重要。在地质勘探钻孔中已有的测定 煤层瓦斯压力的装置(下称测压装置)由封隔装置、卸压装置、压力计、支 撑调节装置组成，测压装置通过钻杆送到待测钻孔内，通过支撑调节装置使 封隔装置处于被测煤层的直接顶板孔壁较好部位，封隔装置把钻孔上下部分 封隔开来，再通过卸压装置和压力计完成煤层瓦斯压力的测定。该测压装置 没有传扭机构和冲洗液(泥浆或清水)泄流通道，在下钻途中遇阻不能回转 钻具(由钻杆柱、测压装置组成)，只能通过上提钻具后、再下放钻具，如果 多次上提、下放钻具后仍然不能通过遇阻孔段，只能提钻扫孔后再次下入测
压装置，在煤系地层地质勘探钻孔中该缺点十分突出；测压装置在钻孔中类 似一个活塞，下钻过快时带测压装置的钻具背压大，受冲击力量作用容易提 前剪断销钉，使测压装置到不了指定位置，特别是在中、深孔的地质勘探绳 索取心钻进钻孔中该缺点十分明显；提钻时类似活塞的钻具(由钻杆柱、测 压装置组成)在钻孔中产生抽吸作用，诱发孔壁垮塌，造成孔内事故，严重 的甚至导致整个钻孔报废；测压敏感元件的压力计为机械式(弹簧管式)井 下压力计，数据读取慢、繁瑣。因此，现有钻孔测定煤层瓦斯压力装置存在 一定的缺陷，需要进行改进。
实用新型内容
本实用新型的目的是对现有的钻孔煤层瓦斯压力测定装置的结构进行改 进，提供一种可以回转扫孔、具有泄流通道、封隔可靠的地质勘探钻孔煤层 瓦斯压力测定仪。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是地质勘探钻孔煤层瓦 斯压力测定仪的测定仪柱状基体由封隔传扭机构、泄流通道、卸压机构、压 力计组成。
本实用新型中所述封隔传扭机构由上接头、中心管、上导正环、橡胶简、 中间环、下导正环、花键套接头、花键套、剪切销、花键轴组成，所述上接 头的上端设置有钻杆连接结构，所述上接头的下端和中心管的上端连接，所 述中心管的下端和花键轴的上端连接，所述的中心管设置有泄流孔，所述上 导正环、橡胶简、中间环、下导正环、花键套接头套装在中心管上，所述橡 胶简的内侧设置有内凹圆球弧面，所述花键套接头的下端和花键套的上端连 接,所述的花键套接头设置有泄流孔道，所述的花键套和花键轴由相互配合 的花键连接结构相连接并由剪切销定位，所述的花键套设置有六键内花键， 所述的花键轴设置有三键外花键。
本实用新型中所述泄流通道由泄流孔、泄流孔道、泄流道组成，所述的 泄流孔设置在中空的中心管上，所述的泄流孔道设置在花键套接头上，所述 的泄流道由六键内花键的花键套和三键外花键的花键轴配合形成。也即是所 述六键内花键的花键套和三键外花键的花键轴配合间隙形成泄流道。
本实用新型中所述卸压机构由活塞、弹簧、外管、活塞盖、止回螺盖、 止回弹簧、止回销、悬挂销、密封短节、内管、密封端盖、下接头组成，所 述的活塞和弹簧套装在花键轴的下腔内，所述外管的上端和花键套的下端连 接，所述外管的下端和下接头的上端连接，所述的外管在某一适当的位置设 置有通孔，所述下接头的下端设置有支撑杆连接结构，所述活塞盖的上端和 花键轴的下端连接，所述活塞盖的下端和内管的上端连接，所述的内管在某 一适当的位置设置有通孔，所述的止回螺盖、止回弹簧和止回销安装在活塞 盖的径向孔中，所述活塞的下端通过悬挂销和密封短节连接，所述的密封短 节在某一适当的位置设置有通孔，所述密封短节安装在内管的内腔内，所述内管的下端和密封端盖连接。
本实用新型中所述压力计连接在密封端盖上，安装在密封短节、内管和 密封端盖组成的空腔内，所述的压力计为电子式井下压力计。本实用新型中 电子式井下压力计可釆用市售的产品，如湖北江汉石油仪器仪表有限公司 生产的电子压力计、武汉益控科技有限公司生产的电子压力计或北京华油先
锋石油装备技术有限公司生产的PSE M系列电子压力计等等。
在使用本实用新型的钻孔煤层瓦斯压力测定仪时，让上接头的上端和钻 杆柱的下端连接，让下接头的下端和一定长度的支撑杆连接，支撑杆的长度 根据煤层的位置和封孔的要求确定，支撑杆的下端与钻头连接。
本实用新型的钻孔煤层瓦斯压力测定仪下钻时，孔内的泥浆或清水依次 经过钻头、支撑杆和下接头的中空，内管和外管的环状空间、花键套和花键 轴的泄流道，花键套接头的泄流孔道，中心管的泄流孔，进入中心管、上接 头、钻杆柱的内腔内，从孔口钻杆中返出，达到消除钻具的背压，防止销钉 的提前剪断，使钻孔煤层瓦斯压力测定仪顺利到达指定的位置。
在本实用新型的钻孔煤层瓦斯压力测定仪下钻途中遇阻时，用钻机回转 钻杆柱，把扭矩依次通过上接头、中心管、花键轴、花键套、外管、下接头 和支撑杆并传递给钻头，扩扫遇阻的孔段，直至能够顺利下入，达到中途不 提钻的目的，减少测定压力的辅助时间，提高测定压力的效率。
在本实用新型的钻孔煤层瓦斯压力测定仪下到指定位置时(此时支撑杆 下端连接的钻头抵住孔底)，把外部的钻杆柱和钻机的主动钻杆连接好，用钻 杆柱的重量或者钻机的油缸加压，压力依次通过钻杆柱、上接头和中心管传 递给花键轴，剪断剪切销，此后压力依次通过钻杆柱、上接头、上导正环、 橡胶简、中间环和橡胶简传递给下导正环，下导正环下部的花键套接头、花 键套、外管、下接头、支撑杆和钻头抵住孔底，在压力的作用下迫使橡胶简
轴向压缩、径向膨胀，紧贴孔壁，将钻孔上下部分封隔开来；在橡胶简轴向 压缩的同时钻杆柱、上接头、中心管、花键轴、活塞盖(含活塞、弹簧、止 回螺盖、止回弹簧、止回销)、内管(含悬挂销、密封短节)、密封端盖(含 压力计)依次下移，中心管的泄流孔被花键套接头的内壁封闭，内管的通孔 和外管的通孔基本对齐；这时通过钻杆柱的中空部位送入压力泥浆或清水，压力泥浆或清水通过上接头、中心管的空腔进入花键轴的内部，压缩活塞， 推动密封短节下移，使密封短节和内管上的通孔对齐，这时外管外的承压泥
浆流入安装有压力计的内管内，内外压力平衡，完成卸压；煤层瓦斯亦通过
对齐的通孔进入内管内，被电子式井下压力计记录下压力数据，达到测压的 目的。
本实用新型的钻孔煤层瓦斯压力测定仪完成煤层瓦斯压力测定后，解除 轴向压力并适当上提钻具，橡胶简迅速恢复原状，上接头、中心管、花键轴、 活塞盖(含活塞、弹簧、止回螺盖、止回弹簧、止回销)、内管(含悬挂销、 密封短节)、密封端盖(含压力计)依次上移，中心管的泄流孔和花键套接头
的泄流孔道连通；此时提钻，钻杆内的泥浆或清水依次经过钻杆柱、上接头、 中心管的内腔，中心管的泄流孔，花键套接头的泄流孔道，花键套和花键轴 的泄流道，内管和外管的环状空间，进入下接头、支撑杆和钻头的中空内， 补充到钻孔内，达到消除钻具的抽吸作用，减少对钻孔孔壁的破坏。
与前述现有同类产品相比，由于本实用新型的钻孔煤层瓦斯压力测定仪 的封隔装置中增加了传递扭矩的花键连接结构，完全解决了下钻途中因孔壁 缩径或者掉块等原因的遇阻问题，达到了中途不提钻的目的，减少了测定压 力的辅助时间，提高了测定压力的效率。泄流通道的设置，解决了在起、下 钻过程中的活塞效应，消除了下钻时的背压作用、防止了销钉的提前剪断， 消除了起钻时的抽吸作用、减少了对孔壁的破坏，使工作更加可靠，减少或 避免了孔内事故。橡胶简内侧的内凹圆球弧面的设置，保证了橡胶简在钻压 作用下有效膨胀并紧紧支撑在孔壁上，增强了封隔效果；在取消钻压下橡胶 简能迅速恢复到原状，便于及时起钻。电子式井下压力计的釆用，提高了煤 层瓦斯压力测定的精度，缩短了读取压力数据的时间。
本实用新型的内容结合以下实施例作更进一步的说明，但本实用新型的 内容不仅限于实施例中所涉及的内容。
图l是实施例中地质勘探钻孔煤层瓦斯压力测定仪的上段结构示意图。 图2是实施例中地质勘探钻孔煤层瓦斯压力，定仪的下段结构示意图。 图3是图1的A—A剖视图。图4是图1的B—B剖视图。 图5是图1的C部局部放大图。 图6是图2的D—D剖视图。
图7是实施例中地质勘探钻孔煤层瓦斯压力测定仪封隔钻孔工作状态的 上段结构示意图。
图8是实施例中地质勘探钻孔煤层瓦斯压力测定仪封隔钻孔工作状态的 下段结构示意图。
图9是实施例中地质勘探钻孔煤层瓦斯压力.测定仪卸压、测压工作状态 的上段结构示意图。
图10是实施例中地质勘探钻孔煤层瓦斯压力测定仪卸压、测压工作状态 的下段结构示意图。
具体实施方式
如图1~10所示，本实施例中的钻孔煤层瓦斯压力测定仪由封隔传扭机 构、泄流通道、卸压机构、压力计组成。
本实施例中所述封隔传扭机构由上接头2、中心管5、上导正环3、橡胶 简4、中间环6、橡胶简7、下导正环8、花键套接头9、花键套IO、剪切销 11、花键轴12组成，所述上接头2的上端设置有钻杆连接结构1 (此处为连 接接口 )，所述上接头2的下端和中心管5的上端连接，所述中心管5的下端 和花键轴12的上端连接，所述的中心管5设置有泄流孔28，所述上导正环3、 橡胶筒4、中间环6、橡胶简7、下导正环8、花键套接头9套装在中心管5 上，所述橡胶简4、 7的内侧设置有内凹圆球弧面27，所述花键套接头9的 下端和花键套10的上端连接，所述的花键套接头9设置有泄流孔道29,所 述的花键套10和花键轴12由相互配合的花键连接结构相连接并由剪切销11 定位，所述的花键套10设置有六键内花键，所述的花键轴12设置有三键外 花键。
本实施例中所述泄流通道由泄流孔28、泄流孔道29、泄流道30组成， 所述的泄流孔28设置在中空的中心管5上，所述的泄流孔道29设置在花键 套接头9上，所述六键内花键的花键套10和三键外花键的花键轴12配合间 隙形成泄流道30。本实施例中所述卸压机构由活塞13、弹簧14、外管15、活塞盖16、止 回螺盖17、止回弹簧18、止回销19、悬挂销20、密封短节21、内管22、密 封端盖24、下接头25组成，所述的活塞13和弹簧14套装在花键轴12的下 腔内，所述外管15的上端和花键套10的下端连接，所述外管15的下端和下 接头25的上端连接，所述的外管15在某一适当的位置设置有通孔33，所述 下接头25的下端设置有支撑杆连接结构26 (此处为连接接口 )，所述活塞盖 16的上端和花键轴12的下端连接，所述活塞盖16的下端和内管22的上端 连接，所述的内管22在某一适当的位置设置有通孔32，所述的止回螺盖17、 止回弹簧18和止回销19安装在活塞盖16的径向孔中，所述活塞13的下端 通过悬挂销20和密封短节21连接，所述的密封短节21在某一适当的位置设 置有通孔31，所述密封短节21安装在内管22的内腔内，所述内管22的下 端和密封端盖24连接。
本实施例中所述压力计23连接在密封端盖24上，安装在密封短节21、 内管22和密封端盖24组成的空腔内，所述的压力计23为电子式井下压力计, 本实施例中电子式井下压力计釆用湖北江汉石油仪器仪表有限公司生产的电 子压力计。
在使用本本实施例中的钻孔煤层瓦斯压力测定仪时，让上接头2的上端 1和钻杆柱的下端连接，让下接头25的下端26和一定长度的支撑杆连接， 支撑杆的长度根据煤层的位置和封孔的要求确定，支撑杆的下端与钻头连接。
在本实施例的钻孔煤层瓦斯压力测定仪下钻时，孔内的泥浆或清水依次 经过钻头、支撑杆和下接头25的中空，内管22和外管15的环状空间、花键 套10和花键轴12的泄流道30，花键套接头9的泄流孔道29,中心管5的泄 流孔28，进入中心管5、上接头2、钻杆柱的内腔内，从孔口钻杆中返出， 达到消除钻具的背压，防止销钉11的提前剪断，使钻孔煤层瓦斯压力测定仪 顺利到达指定的位置。
在本实施例的钻孔煤层瓦斯压力测定仪下钻途中遇阻时，用钻机回转钻 杆柱，把扭矩依次通过上接头2、中心管5、花键轴12、花键套10、外管15、 下接头25、支撑杆、传递给钻头，扩扫遇阻的孔段，直至能够顺利下入，达 到中途不提钻的目的，减少测定压力的辅助时间，提高测定压力的效率。
8在本实施例的钻孔煤层瓦斯压力测定仪下到指定位置时(此时支撑杆下 端连接的钻头抵住孔底)，把钻杆柱和钻机的主动钻杆连接好，用钻杆柱的重 量或者钻机的油缸加压，压力依次通过钻杆柱、上接头2、中心管5、传递给
花键轴12,剪断剪切销ll,此后压力依次通过钻杆柱、上接头2、上导正环 3、橡胶简4、中间环6、橡胶简7、传递给下导正环8，下导正环8下部的花 键套接头9、花键套IO、外管15、下接头25、支撑杆和钻头抵住孔底，在压 力的作用下迫使橡胶简4、 7轴向压缩、径向膨胀，紧贴孔壁，将钻孔上下部 分封隔开来；在橡胶简轴向压缩的同时钻杆柱、上接头2、中心管5、花键轴 12、活塞盖16(含活塞13、弹簧14、止回螺盖17、止回弹簧18、止回销19)、 内管22(含悬挂销20、密封短节21)、密封端盖24 (含压力计23)依次下 移，中心管5的泄流孔28被花键套接头9的内壁封闭，内管22的通孔32 和外管15的通孔33基本对齐。这时通过钻杆柱的中空部位送入压力泥浆或 清水，压力泥浆或清水通过上接头2、中心管5的空腔进入花键轴12的内部， 压缩活塞13，推动密封短节21下移，使密封短节21上的通孔31和内管22 上的通孔32对齐；此时，止回销19在止回弹簧18的弹力作用下伸出卡住活 塞13，防止活塞13在弹簧14的作用下回位；这时外管15外的承压泥浆流 入安装有压力计的内管22内，内外压力平衡，完成卸压；煤层瓦斯亦通过对 齐的通孔33、 31进入内管"内，被电子式井下压力计23记录下压力数 据，达到测压的目的。
本实施例的钻孔煤层瓦斯压力测定仪完成煤层瓦斯压力测定后，解除轴 向压力并适当上提钻具，橡胶简4、 7迅速恢复原状，上接头2、中心管5、 花键轴12、活塞盖16 (含活塞13、弹簧14、止回螺盖17、止回弹簧18、止 回销l9)、内管"(含悬挂销20、密封短节n)、.密封端盖24(含压力计23) 依次上移，中心管5的泄流孔28和花键套接头9的泄流孔道29连通；此时 提钻，钻杆内的泥浆或清水依次经过钻杆柱、上接头2、中心管5的内腔， 中心管5的泄流孔28，花键套接头9的泄流孔道29,花键套10和花键轴12 的泄流道30，内管22和外管15的环状空间，进入下接头25、支撑杆和钻头 的中空内，补充到钻孔内，达到消除钻具的抽唳作用，减少对钻孔孔壁的破 坏。
权利要求1、一种地质勘探钻孔煤层瓦斯压力测定仪，具有测定仪柱状基体，其特征是所述测定仪柱状基体由封隔传扭机构、泄流通道、卸压机构和压力计组成，所述封隔传扭机构由上接头、中心管、上导正环、橡胶筒、中间环、下导正环、花键套接头、花键套、剪切销和花键轴组成，所述上接头的上端设置有钻杆连接结构，所述上接头的下端和中心管的上端连接，所述中心管的下端和花键轴的上端连接，所述上导正环、橡胶筒、中间环、下导正环和花键套接头套装在中心管上，所述花键套接头的下端和花键套的上端连接，所述的花键套和花键轴由相互配合的花键连接结构相连接并由剪切销定位，所述的花键套设置有六键内花键，所述的花键轴设置有三键外花键；所述泄流通道由泄流孔、泄流孔道和泄流道组成，所述的泄流孔设置在中空的中心管上，所述的泄流孔道设置在花键套接头上，所述六键内花键的花键套和三键外花键的花键轴配合间隙形成泄流道；所述卸压机构由活塞、弹簧、外管、活塞盖、止回螺盖、止回弹簧、止回销、悬挂销、密封短节、内管、密封端盖和下接头组成，所述的活塞和弹簧套装在花键轴的下腔内，所述外管的上端和花键套的下端连接，所述外管的下端和下接头的上端连接，所述的外管上设置有外管通孔，所述下接头的下端设置有支撑杆连接结构，所述活塞盖的上端和花键轴的下端连接，所述活塞盖的下端和内管的上端连接，所述的内管上设置有内管通孔，所述的止回螺盖、止回弹簧和止回销安装在活塞盖的径向孔中，所述活塞的下端通过悬挂销和密封短节连接，所述的密封短节上设置有密封短节通孔，所述密封短节安装在内管的内腔内，所述内管的下端和密封端盖连接；所述压力计连接在密封端盖上，并安装在密封短节、内管和密封端盖共同组成的空腔内。
2、 根据权利要求1所述的地质勘探钻孔煤层瓦斯压力测定仪，其特征是 所述橡胶简为内侧具有内凹圆球形弧面的橡胶简。
3、 根据权利要求1或2所述的地质勘探钻孔煤层瓦斯压力测定仪，其特 征是所述的压力计为电子式井下压力计。
专利摘要本实用新型涉及一种地质勘探钻孔煤层瓦斯压力测定仪。该测定仪由封隔传扭机构、泄流通道、卸压机构和压力计组成，封隔传扭机构由上接头、中心管、上导正环、橡胶筒、中间环、下导正环、花键套接头、花键套、剪切销和花键轴组成，上接头的上端设置有钻杆连接结构，花键套设置有六键内花键，花键轴设置有三键外花键；泄流通道由泄流孔、泄流孔道和泄流道组成，卸压机构由活塞、弹簧、外管、活塞盖、止回螺盖、止回弹簧、止回销、悬挂销、密封短节、内管、密封端盖和下接头组成，外管上设置有外管通孔，内管上设置有内管通孔，止回螺盖、止回弹簧和止回销安装在活塞盖的径向孔中，活塞下端通过悬挂销和密封短节连接，密封短节上设置有密封短节通孔。
文档编号E21B47/06GK201241696SQ20082006467
公开日2009年5月20日 申请日期2008年8月12日 优先权日2008年8月12日
发明者勇 房, 李子章, 樊腊生, 华 肖, 胡俊仁, 蒋太平 申请人:中国地质科学院探矿工艺研究所;四川省泸州地质勘察施工公司;成都探矿技术研究开发公司