一种钻孔内气水多层取样方法及装置与流程

本发明涉及深部地层流体取样领域，更具体涉及一种钻孔内气水多层取样方法，同时还涉及一种钻孔内气水多层取样的装置。该方法和装置可广泛应用于地下工程勘察与施工、深部水文地质调查等过程中深部地层水气取样分析与研究。

背景技术：

深部地层中不仅含有地下水，而且还有可能含有气体，比如ch4、co2、h2s等。气体的存在对一些地下工程的施工影响很大。比如隧道工程，如果隧道所经地层含有高压或者有毒气体，施工过程中需要采取特定措施，才能确保施工顺利进行。因此，在潜在气体可能的地层进行地下工程施工项目时，需要进行地层气水取样分析，研究地层中含有气体的成分、浓度、压力、分布范围等关系到地下工程施工的参数。要对深部地层中地下水和气体进行研究，首先要通过钻孔对地层中不同层位的气水流体进行取样，因此，必须要有满足深部地层钻孔内气水多层取样要求的合适的取样器。

针对深部地层流体的取样，根据研究对象和研究目的的不同，学者们开发出了各式各样的地下流体取样器，如推动式取样器、u型管取样器等。这些取样器一般都是针对特定的取样条件和取样需求而制作的，有保温保压取样的高保真取样器，有微量流体的精确取样器等。发明专利“井内分层气液两相流体保真取样装置”(申请号：201110063499.7)公开了井内分层气液两相流体保真取样装置，该装置可以精确控制地下流体取样层位，实现地层不同层位的气液的取样，同时保证取样过程中温度、压力与地下流体的温度条件一致，提高了取样过程中流体的保真程度。该取样装置虽然原理简单，但是主要针对深部地层流体的保温保压高保真取样，因此，结构较为复杂、装置制作成本较高。

对于深部地层流体的取样，有时候只是为了研究地层中含有气体的成分、浓度、压力、分布范围等与地下工程施工有关的参数，没有必要做到保温保压，也没有比较精确微量取样，对取样装置也就没有保温和保压的要求和对取样量精确控制的要求，因此，取样器的结构应该可以更简单一些、成本应该可以更低一些、取样器的安装与操作也可以更简便一些。

技术实现要素：

本发明的目的是在于提供了一种钻孔内气水多层取样方法，方法易行，取样操作简便、结果准确可信，具有广泛的应用前景。

本发明的目的是在于提供了一种钻孔内气水多层取样的装置，原理简单，操作方便，结构清晰、制作成本低、安装方便，结果准确，具有应用的前景。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种钻孔内气水多层取样方法，其步骤是：

1、将抽水泵和封隔器下放到钻孔中的指定层位；

2、开启氮气瓶、调节减压阀门，通过坐封管向封隔器中冲入氮气，实现封隔器坐封；

3、接通电源、开启抽水泵，开始取样；

4、取样完毕后，断开电源、关闭抽水泵，释放封隔器内的氮气，实现封隔器解封；

5、将封隔器和抽水泵上提到不同的深度(根据工程需要事先设计的取样深度，如：30-50米)，按照上述步骤(2-4)对钻孔内不同深度地层中的气水样品分别进行取样。通过上述步骤可以在各地层流体互不干扰的条件下取得深部地层中不同层位的水气样品。

所述的一种钻孔内气水多层取样方法，最关键和主要技术创新是第2步，通过

封隔器坐封，使抽水泵所在地层与其它地层分割，其它地层的流体不会干扰目标

地层的取样，使取得的样品为指定层位的样品。另外，通过第5步的操作，可以在

各地层流体互不干扰的条件下对深部地层中不同层位的水气进行取样，这是现有

技术不能做得到的。

一种钻孔内气水多层取样装置，该装置包括：抽水泵、抽水泵电缆、封隔器、坐封管、第一钻杆、第二钻杆、电源、减压阀、氮气瓶、气水分离装置、气体取样袋、水样取样瓶，其特征在于：钻孔内的抽水泵通过第一钻杆和封隔器连接；抽水泵电缆穿过封隔器并与电源连接；封隔器通过坐封管与减压阀及氮气瓶连接；封隔器通过第二钻杆与气水分离装置连接；气水分离装置的上出口与气体取样袋连接；气水分离装置的下出口与水样取样瓶连接。

最关键部件是封隔器和抽水泵，只有按照上述连接才能实现各地层流体互不干扰的条件下对深部地层中不同层位的水气进行取样。

该发明可以在同一钻孔中实现各地层流体互不干扰的条件下对深部地层中不同层位的水气进行取样。

现有技术一般只能在同一钻孔中进行一个层位的取样。

应用该方法和装置可对深部地层中的水气进行互不干扰的多层分层取样，获取不同地层中水气成分和附存状态参数。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和积极效果：

原理简单、结构清晰、制作成本低、安装方便、取样操作简便、结果准确可信，具有良好的应用前景。具体是：

1、一种钻孔内气水多层取样方法，该方法原理简单、取样操作简便，简化了取样工艺，缩短了取样时间。

2、一种钻孔内气水多层取样装置，该装置结构简单、安装方便，大大减小了装置安装和取样过程的繁琐程度。

3、一种钻孔内气水多层取样装置，该装置所用到的封隔器、抽水泵等设备均为市场上广泛使用的常规设备，不需要特别定制，成本低廉，有效地降低了装置的成本。

4、该装置可广泛应用于深部地层中地下气水成分、浓度、压力、分布范围等关系地下工程施工参数的分析和研究，具有良好的工程应用价值和前景。

总之，本发明针对深部地层中地下气水成分、浓度、压力、分布范围等关系地下工程施工的参数的分析和研究需求，提供一种钻孔内气水多层取样方法和装置，可对深部地层气水流体进行多层取样。该取样方法和装置原理简单、结构清晰、制作成本低、安装方便、取样操作简便。

附图说明

图1为一种钻孔内气水多层取样装置结构示意图，

其中：

1—钻孔；2—封隔器(常规产品，型号很多，根据实际工程需求确定)；3—抽水泵(市场上购置，根据实际工程需求选择型号购买)；41—第一钻杆；42—第二钻杆；5—抽水泵电缆；6—电源；7—坐封管；8—氮气瓶(市场上购置)；9—减压阀(市场上购置)；10—气水分离装置(常规产品，型号很多，根据实际工程需求确定)；11—气体取样袋；12—水样取样瓶(市场上购置)；13—上出口；14—下出口。

具体实施方式

下面结合附图和实施示例对本发明进一步说明：

一种钻孔内气水多层取样方法，其步骤是：

1、将抽水泵3和封隔器2下放到钻孔1中指定的需要获取气水样品的层位；

2、开启氮气瓶8、调节减压阀门9，通过坐封管7向封隔器2中冲入氮气，氮气压力比所处地层的静水压力高2mpa左右，实现封隔器2坐封；

3、接通电源6、开启抽水泵3，将地层中的气水经过第一钻杆41、第二钻杆42进入气水分离装置10，使气体从气水分离装置10的上出口13进入气体取样袋11，水从气水分离装置10的下出口14进入水样取样瓶12，实现气水分离取样；

4、取样完毕后，断开电源6、关闭抽水泵3，释放封隔器2内的氮气，实现封隔器2解封；

5、将封隔器2和抽水泵3上提到其它深度(30－50米，任一个深度都可以)，按照上述步骤(2-4)进行钻孔1内其它层位的气水多层(4－6层)取样，实现各地层流体互不干扰的条件下对深部地层中不同层位的水气进行取样。

一种钻孔内气水多层取样的装置，该装置包括：抽水泵3、抽水泵电缆5、封隔器2、坐封管7、第一钻杆41、第二钻杆42、电源6、减压阀9、氮气瓶8、气水分离装置10、气体取样袋11、水样取样瓶12，其特征在于：钻孔1内的抽水泵3通过第一钻杆41和封隔器2连接；抽水泵电缆5穿过封隔器2并与电源6连接；封隔器2通过坐封管7与减压阀9及氮气瓶8连接；封隔器2通过第二钻杆42与气水分离装置10连接；气水分离装置10的上出口13与气体取样袋11连接；气水分离装置10的下出口14与水样取样瓶12连接。

通过上述连接构成的钻孔内气水多层取样装置可以实现各地层流体互不干扰的条件下对深部地层中不同层位的水气进行取样，取样简便，准确可靠。