孔底瓦斯含量测量装置和测量方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种孔底瓦斯含量测量装置和测量方法，该装置包括气流变速体（5）和差压计（3），气流变速体（5）内部装有带数据存储功能的差压计（3），差压计（3）的第一取压孔（1）连通气流变速体（5）前段，差压计（3）的第二取压孔（2）连通气流变速体（5）中段。该方法包括步骤：1、用上述测量装置测出压力差ΔP；2、计算出各取压孔处流体的密度，并根据各取压孔处的截面积，计算出测点前端瓦斯的涌出量；3、通过瓦斯解吸规律与时间的关系反推煤层原始瓦斯含量。本发明专利技术解决了现有钻孔取样技术中存在的煤样开始解吸时间难以界定问题和煤样暴露于空气中瓦斯解吸损失的问题，且钻具结构简单，测量方法方便。

【技术实现步骤摘要】
孔底瓦斯含量测量装置和测量方法
本专利技术属于瓦斯含量测定技术，具体涉及一种应用于钻孔钻进过程中随钻直接快速测定煤层瓦斯含量。
技术介绍
测定煤层瓦斯含量，对瓦斯防突与治理等至关重要。目前，煤层瓦斯含量的测定主要是采用钻孔取样为基础的直接测定方法，因此，评价瓦斯压力、含量成为开采含瓦斯煤的关键技术。但钻孔取样技术存在最大弊端就是含瓦斯煤样会暴露于空气中造成一定量瓦斯损失等问题，从而导致无法对煤层瓦斯含量进行精确测量，使瓦斯参数测试结果出现偏差较大从而误判煤层突出危险程度等严重问题。
技术实现思路
针对钻孔取样技术存在的煤样暴露于空气中瓦斯解吸损失的问题，本专利技术所要解决的技术问题就是提供一种孔底瓦斯含量测量装置，它能在井下钻孔钻进过程中随钻直接快速测定煤层瓦斯含量，避免取样环节造成的含瓦斯煤解吸损失的孔底瓦斯含量，提高煤层瓦斯含量测量的准确性。本专利技术还提供一种孔底瓦斯含量快速测量方法。本专利技术提供一种孔底瓦斯含量测量装置，明包括气流变速体和差压计，气流变速体为两端具有连接螺孔、中间凸起的手柄状实体，气流变速体内部装有带数据存储功能的差压计，差压计的第一取压孔连通气流变速体前段的大孔径气流通道，差压计的第二取压孔连通气流变速体中段的小孔径气流通道。本专利技术还提供一种孔底瓦斯含量测量方法，包括以下步骤：步骤1、使用上述测量装置测出第一取压孔与第二取样孔之间压力差ΔP；步骤2、由伯努利方程、质量守恒定律和压力差ΔP，计算出各取压孔处流体的密度，并根据各取压孔处的截面积，计算出测点前方孔段内的瓦斯涌出量；步骤3、通过计算获取的瓦斯解吸规律与时间的关系反推煤层原始瓦斯含量。本专利技术的技术效果是：本专利技术用钻孔通道中的差压计测量流体流量，利用文丘里管原理规则改变流体流动状态，准确测定解吸瓦斯流压力差，并通过瓦斯解吸规律与时间的关系反推煤层原始瓦斯含量，解决了现有钻孔取样技术中存在的煤样开始解吸时间难以界定问题和煤样暴露于空气中瓦斯解吸损失的问题，且钻具结构简单，测量方法方便。附图说明本专利技术的附图说明如下：图1为本专利技术的测量装置使用状态示意图。图中：1、第一取压孔；2、第二取压孔；3、差压计；4、瓦斯气流；5、气流变速体；6、钻孔煤壁。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明：如图1所示，本专利技术的测量装置包括气流变速体5和差压计3，气流变速体5为两端具有连接螺孔、中间凸起的手柄状实体，气流变速体5内部装有带数据存储功能的差压计3，差压计3的第一取压孔1连通气流变速体5前段的大孔径气流通道，差压计3的第二取压孔2连通气流变速体5中段的小孔径气流通道。本专利技术的测量装置使用状态是：如图1所示，气流变速体5通过连接螺孔分别与钻杆和钻头连接。气流变速体5与钻孔煤壁6之间形成瓦斯气流4流速变动通道，其前段为大孔径气流通道，中段为小孔径气流通道。第二取压孔2处的瓦斯气流流速最快，静压最小。第一取压孔1和第二取样孔2与差压计2相连，带数据存储功能的差压计3自动记录第一取压孔1与第二取样孔2之间压力差ΔP。瓦斯气流4经过气流变速体5中段的第二取压孔2时流速最大，之后经过后气流变速体恢复到变压前流速。当需要对预定深度目标煤层进行瓦斯含量测定时，将本专利技术前端接钻头、后端接钻杆，之后保持正常钻进即可。本专利技术的测量方法，包括以下步骤：步骤1、使用上述测量装置测出第一取压孔1与第二取样孔2之间压力差ΔP。钻头进入煤层后，煤层吸附瓦斯解吸，吸附瓦斯解吸在气流变速体5与钻孔煤壁6之间形成具有一定流速的气体流。解吸瓦斯气流流经气流变速体5后流速发生改变，形成局部流速变动段，此时第一取压孔1和第二取压孔2处解吸瓦斯流速不同。当解吸瓦斯流速最快时，静压最小，即第一取压孔1处静压值P1大于第二取压孔2处静压值P2，带数据存储功能的差压计3自动记录压力差ΔP=P1-P2。步骤2、由伯努利方程、质量守恒定律和压力差ΔP，计算出各取压孔处流体的密度，并根据各取压孔处的截面积，计算出测点前方孔段内的瓦斯涌出量。根据伯努利气体方程可知，解吸瓦斯气流满足能量守恒和质量守恒定律。伯努利方程：P1+ρ1v12=P2+ρ2v22(1)式（1）中：P1为第一取压孔1处静压，MPa；P2为第二取压孔2处静压，MPa；ρ1为第一取压孔1处解吸气体密度，Kg/m3；ρ2为第二取压孔2处解吸气体密度，Kg/m3；v1为第一取压孔1处流速，m/s；v2为第二取压孔2处流速，m/s。质量守恒定律：ρ1V1=ρ2V2(2)式（2）中：V1为第一取压孔1处单位长度体积，m3；V2为第二取压孔2处单位长度体积，m3。压力差计算公式：ΔP=P1-P2(3)联立求解公式（1）、（2）、（3），即可计算出各取压孔处流体的密度，并根据各取压孔处的截面积，计算出测点前方孔段内的瓦斯涌出量。步骤3、通过上述计算获取的瓦斯解吸规律与时间的关系反推煤层原始瓦斯含量。在钻进过程中在需要测点的位置停留适当时间，实施该测点前方孔段内的瓦斯溢出量测量，测量完成后继续向前钻进。本专利技术解决了现有钻孔取样技术中存在的煤样开始解吸时间难以界定、煤样暴露于空气中瓦斯解吸损失的问题，且钻具结构简单，测量方法方便。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.孔底瓦斯含量测量装置，其特征是：包括气流变速体（5）和差压计（3），气流变速体（5）为两端具有连接螺孔、中间凸起的手柄状实体，气流变速体（5）内部装有带数据存储功能的差压计（3），差压计（3）的第一取压孔（1）连通气流变速体（5）前段的大孔径气流通道，差压计（3）的第二取压孔（2）连通气流变速体（5）中段的小孔径气流通道。

【技术特征摘要】
1.孔底瓦斯含量测量装置，其特征是：包括气流变速体（5）和差压计（3），气流变速体（5）为两端具有连接螺孔、中间凸起的手柄状实体，气流变速体（5）内部装有带数据存储功能的差压计（3），差压计（3）的第一取压孔（1）连通气流变速体（5）前段的大孔径气流通道，差压计（3）的第二取压孔（2）连通气流变速体（5）中段的小孔径气流通道。2.根据权利要求1所述的孔底瓦斯含量测量装置，其特征是：气流变速体（...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗永江，王法凯，梁运培，胡千庭，何将福，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50