一种煤层气井随钻取样钻具系统

本发明涉及煤层气开发技术领域，尤其涉及一种煤层气井随钻取样钻具系统。

背景技术：

在煤层气勘探开发过程中，在煤层气气藏发现后，经过储量计算、评价选区、编制开发方案、产能建设、投入生产等过程对煤层气资源进行开发。在勘探工作中，需要进行煤层气井钻井工作，由于我国南方地区煤层大多呈“层多、层薄”的特点，因此，利用现有钻井装置钻井的使用过程中常出现随钻取样丢失的问题，造成取样率不足，分析资料缺失的情况，但对于不同层位的样品仍需后期人工在煤矿矿井井下取样，以配合测试分析的需要。人工在煤矿矿井井下取样时需借助其他工具取样，造成了时间和经济两方面的浪费。因此，为解决多煤层条件下准确随钻取样问题，提出一种煤层气井随钻取样钻具系统。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决背景技术中存在的缺点，而提出的一种煤层气井随钻取样钻具系统。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：一种煤层气井随钻取样钻具系统，包括底板，所述底板的上端面开设有通口，所述底板的上端面靠近通口的两侧垂直固定安装有两个支撑架，两个所述支撑架的上端共同固定连接有顶梁，两个所述支撑架相靠近的一侧外表面沿竖直方向滑动安装有滑动框架，所述滑动框架的上端面固定安装有驱动电机，所述驱动电机的输出轴固定连接有朝向下方延伸的钻杆，所述钻杆的外表面延伸出螺旋纹，所述钻杆的内侧开设有内插腔，所述内插腔的内侧滑动插装有内插杆，所述内插杆的外表面开设有若干个收集槽，所述钻杆的外表面对应收集槽的一侧开设有相连通的流通槽，所述收集槽的一侧内壁上延伸出伸入收集槽内侧的内阻板，所述收集槽的内侧顶面开设有供内阻板插入的配合插槽，所述内插杆的外表面靠近上端处朝向水平方向延伸出连接杆，所述钻杆的外表面开设有供连接杆转动的转动槽，所述转动槽的一端连通有朝向下方延伸的升降槽，所述滑动框架的内侧底面安装有控制连接杆转动与升降的驱动机构，所述顶梁的下端面固定安装有牵引滑动框架上下移动的牵引机构。

优选的，所述收集槽的数量设置为六个，且所述收集槽沿竖直方向上呈等距排布。

优选的，所述钻杆与螺旋纹一体成型，所述钻杆的下端开设有锥形头。

优选的，所述驱动机构包括通过同步接板固定安装在钻杆外表面的液压缸、连接在液压缸伸缩端的引导电机、连接在引导电机输出轴的引导轴，所述引导轴与连接杆的一端直接通过连杆结构活动连接。

优选的，所述连杆结构包括通过第一连接轴转动连接在连接杆一端的第一传动杆、通过第二连接轴转动连接在第一传动杆一端的第二传动杆，所述第二传动杆的一端固定连接引导轴的外表面靠近上端处。

优选的，所述牵引机构包括固定安装在滑动框架上端面且跨过驱动电机上方的连接顶架、一端固定连接在连接顶架上端面的连接绳，所述顶梁的下端面设置有绕绳机构。

优选的，所述绕绳机构包括固定安装在顶梁下端面的安装座、固定安装在安装座下端面的收卷电机、连接在收卷电机输出轴的收卷辊，所述连接绳绕在收卷辊的外表面且其上端固定连接在收卷辊的外表面。

优选的，两个所述支撑架相靠近的一侧外表面固定安装有沿竖直方向延伸的滑动架，所述滑动框架的两侧外表面固定安装有卡入滑块，所述卡入滑块与滑动架滑动配合。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明的主要技术效果在于：开钻前，通过驱动机构控制连接杆沿着转动槽的内侧转动之后再沿着升降槽的内侧下移，此时内插杆沿着内插腔的内侧转动并下滑，此时收集槽将与流通槽的相错位，下钻时会有泥土流入，钻杆受到驱动电机作用而转动，牵引机构下放滑动框架，进而使得钻杆对地面开钻，此过程中不会有岩样进入到收集槽的内侧而使得不同岩层岩样样品的获取混杂。

2、到达合适深度时，再次控制驱动机构使得连接杆上移并转动复位，收集槽与流通槽相连通，再次驱动钻杆转动即可使得不同岩层的岩样进入流通槽以及收集槽的内侧，取出钻杆完成收集。

3、在收集岩样过后，引导电机转动并在第一传动杆与第二传动杆的带动下，使得连接杆沿着转动槽的内侧转动，此时收集槽与内阻板之间的空间逐步减小，将岩样推挤出，有利于后期取出不同岩层的岩样，效率高。

4、改进方案中，通过收卷电机工作带动收卷辊转动，之后即可将连接绳收卷或者下放，配合卡入滑块沿着滑动架的内侧滑动，使得滑动框架平稳的上下滑动，有利于钻杆的平稳下放与抬升，起到钻井效果的同时完成岩层岩样的取样。

附图说明

图1为本发明一种煤层气井随钻取样钻具系统的结构示意图；

图2为本发明一种煤层气井随钻取样钻具系统的滑动框架结构示意图；

图3为本发明一种煤层气井随钻取样钻具系统的图2中a处的放大图；

图4为本发明一种煤层气井随钻取样钻具系统的钻杆局部剖视图；

图5为本发明一种煤层气井随钻取样钻具系统的图4中b处的放大图；

图6为本发明一种煤层气井随钻取样钻具系统的收集槽处剖视图；

图7为本发明一种煤层气井随钻取样钻具系统的收集槽处结构示意图。

图8为本发明一种煤层气井随钻取样钻具系统的牵引机构示意图。

图中：1、底板；2、通口；3、支撑架；4、顶梁；5、滑动架；6、卡入滑块；7、滑动框架；8、驱动电机；9、连接顶架；10、连接绳；11、收卷辊；12、收卷电机；13、安装座；14、钻杆；15、螺旋纹；16、内插腔；17、内插杆；18、收集槽；19、流通槽；20、内阻板；21、配合插槽；22、转动槽；23、升降槽；24、连接杆；25、第一传动杆；26、第一连接轴；27、第二连接轴；28、第二传动杆；29、引导轴；30、引导电机；31、液压缸；32、同步接板。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。

如图1-图8所示的一种煤层气井随钻取样钻具系统，包括底板1，底板1的上端面开设有通口2，底板1的上端面靠近通口2的两侧垂直固定安装有两个支撑架3，两个支撑架3的上端共同固定连接有顶梁4，两个支撑架3相靠近的一侧外表面沿竖直方向滑动安装有滑动框架7，滑动框架7的上端面固定安装有驱动电机8，驱动电机8的输出轴固定连接有朝向下方延伸的钻杆14，钻杆14的外表面延伸出螺旋纹15，钻杆14的内侧开设有内插腔16，内插腔16的内侧滑动插装有内插杆17，内插杆17的外表面开设有若干个收集槽18，钻杆14的外表面对应收集槽18的一侧开设有相连通的流通槽19，收集槽18的一侧内壁上延伸出伸入收集槽18内侧的内阻板20，收集槽18的内侧顶面开设有供内阻板20插入的配合插槽21，内插杆17的外表面靠近上端处朝向水平方向延伸出连接杆24，钻杆14的外表面开设有供连接杆24转动的转动槽22，转动槽22的一端连通有朝向下方延伸的升降槽23，滑动框架7的内侧底面安装有控制连接杆24转动与升降的驱动机构，顶梁4的下端面固定安装有牵引滑动框架7上下移动的牵引机构。

收集槽18的数量设置为六个，且收集槽18沿竖直方向上呈等距排布，设置为六个，可以同时收集六个不同深度的岩层岩样样品。

钻杆14与螺旋纹15一体成型，钻杆14的下端开设有锥形头，提升钻杆14下钻的效果。

驱动机构包括通过同步接板32固定安装在钻杆14外表面的液压缸31、连接在液压缸31伸缩端的引导电机30、连接在引导电机30输出轴的引导轴29，引导轴29与连接杆24的一端直接通过连杆结构活动连接，连杆结构包括通过第一连接轴26转动连接在连接杆24一端的第一传动杆25、通过第二连接轴27转动连接在第一传动杆25一端的第二传动杆28，第二传动杆28的一端固定连接引导轴29的外表面靠近上端处，在收集岩样过后，引导电机30转动并在第一传动杆25与第二传动杆28的带动下，使得连接杆24沿着转动槽22的内侧转动，此时收集槽18与内阻板20之间的空间逐步减小，将岩样推挤出，有利于后期取出不同岩层的岩样，效率高。

牵引机构包括固定安装在滑动框架7上端面且跨过驱动电机8上方的连接顶架9、一端固定连接在连接顶架9上端面的连接绳10，顶梁4的下端面设置有绕绳机构，绕绳机构包括固定安装在顶梁4下端面的安装座13、固定安装在安装座13下端面的收卷电机12、连接在收卷电机12输出轴的收卷辊11，连接绳10绕在收卷辊11的外表面且其上端固定连接在收卷辊11的外表面，收卷电机12带动收卷辊11转动，将连接绳10绕起来收卷或者下放。

两个支撑架3相靠近的一侧外表面固定安装有沿竖直方向延伸的滑动架5，滑动框架7的两侧外表面固定安装有卡入滑块6，卡入滑块6与滑动架5滑动配合，滑动框架7上下滑动时将会使得卡入滑块6沿着滑动架5的内侧滑动，滑动框架7的上下滑动更为平稳。

在开钻前，通过驱动机构控制连接杆24沿着转动槽22的内侧转动之后再沿着升降槽23的内侧下移，此时内插杆17沿着内插腔16的内侧转动并下滑，此时收集槽18将与流通槽19的相错位，下钻时会有泥土流入，钻杆14受到驱动电机8作用而转动，牵引机构下放滑动框架7，进而使得钻杆14对地面开钻，此过程中不会有岩样进入到收集槽18的内侧而使得不同岩层岩样样品的获取混杂，达合适深度时，再次控制驱动机构使得连接杆24上移并转动复位，收集槽18与流通槽19相连通，再次驱动钻杆14转动即可使得不同岩层的岩样进入流通槽19以及收集槽18的内侧，取出钻杆14完成收集，在收集岩样过后，引导电机30转动并在第一传动杆25与第二传动杆28的带动下，使得连接杆24沿着转动槽22的内侧转动，此时收集槽18与内阻板20之间的空间逐步减小，将岩样推挤出，有利于后期取出不同岩层的岩样，效率高，通过收卷电机12工作带动收卷辊11转动，之后即可将连接绳10收卷或者下放，配合卡入滑块6沿着滑动架5的内侧滑动，使得滑动框架7平稳的上下滑动，有利于钻杆14的平稳下放与抬升，起到钻井效果的同时完成岩层岩样的取样。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。