一种井下液动钻探岩样自动捞取装置及方法制造方法及图纸

技术编号：40025632 阅读：15 留言：0更新日期：2024-01-16 17:26

一种井下液动钻探岩样自动捞取装置及方法，包括混合物处理装置、水岩分离装置、岩屑收集装置、岩屑测量装置和控制系统；混合物处理装置用于收集外部装置提供的水、岩屑和气体混合物，将气体排出至外部，将水岩悬浊液排出或提供至水岩分离装置；水岩分离装置用于将水与岩屑分离，分离后将水排出至外部，将岩屑提供至岩屑收集装置；岩屑收集装置用于收集、储存和取出岩屑；岩屑测量装置用于记录岩屑收集装置内岩屑的收集量，并将记录结果提供至控制装置；控制系统用于：控制混合物处理装置将水岩悬浊液分批次提供至水岩分离装置；控制水岩分离装置工作或停止；根据岩屑测量装置提供的记录结果，控制岩屑测量装置工作或停止。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于井下钻探岩样捞取领域，特别涉及一种井下液动钻探岩样自动捞取装置及方法。

技术介绍

1、定向钻孔是煤矿井下探查隐伏构造，防治瓦斯、水害等矿井灾害的重要手段。定向钻进过程中，pdc钻头不断旋转切割地层岩石，将岩石破碎为粉末至3mm颗粒状不等的岩屑。岩屑被钻井液携带，由孔底返出至孔口，是反映地层原始信息的第一手资料，也是现场判别地层岩性、控制定向钻进参数和预防孔内事故的重要依据。

2、现有技术中，煤矿井下通常采用人工根据进尺情况，用容器在孔口接返水，经沉淀后手动捞取岩样的方式，不仅增加了吨煤生产成本，而且岩样捞取质量受人为因素影响较大，往往出现岩样捞取过早、过晚，甚至弄虚作假等情况，不能满足岩样捞取的及时性和准确性要求，严重阻碍了定向钻进的效率提升。

技术实现思路

1、本专利技术的目的在于，提供一种井下液动钻探岩样自动捞取装置及方法，以解决现有技术中的钻探岩样捞取方法及时性和准确性差，进而影响定向钻进效率的问题。

2、为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案予以实现：

3、一种井下液动钻探岩样自动捞取装置，包括混合物处理装置、水岩分离装置、岩屑收集装置、岩屑测量装置和控制系统。

4、所述的混合物处理装置用于收集外部装置提供的水、岩屑和气体混合物，将气体排出至外部，将水岩悬浊液排出或提供至水岩分离装置。

5、所述的水岩分离装置用于将水岩悬浊液中的水与岩屑分离，分离后将水排出至外部，将岩屑提供至岩屑收集装置。</p>

6、所述的岩屑收集装置用于收集、储存岩屑；所述的岩屑测量装置用于测量岩屑收集装置内岩屑的收集量，并将记录结果提供至控制装置。

7、所述的控制系统用于：

8、控制混合物处理装置将水岩悬浊液分批次提供至水岩分离装置。

9、控制水岩分离装置工作或停止。

10、根据岩屑测量装置提供的记录结果，控制岩屑测量装置工作或停止。

11、本专利技术还具有以下特征：

12、进一步地，所述的混合物处理装置包括混合物处理腔，所述的混合物处理腔上方设置有气体出口，混合物处理腔一侧侧壁上贯通连接有混合物管道，另一侧贯通连接有排液管道；所述的混合物处理腔底部靠近排液管道的位置上贯通连接有取样管道，所述的取样管道上安装有阀门。

13、进一步地，所述的岩屑测量装置包括固定连接在混合物管道下端的伸缩杆，所述的伸缩杆下端固定连接压板，伸缩杆垂直于压板端面所在平面。

14、所述的压板下端面设置有压力传感器，所述的压板上端面设置有位移传感器。

15、所述的岩屑收集装置包括上端开放的岩屑收集管，所述的岩屑收集管设置在压板正下方，所述的岩屑收集管内壁规格与压板外径相匹配，所述的伸缩杆能够带动压板在岩屑收集管内沿竖向运动。

16、进一步地，所述的水岩分离装置包括下端开放的溜槽，所述的溜槽底板由筛网构成。

17、所述的溜槽倾斜设置，较高的一端设置在取样管道下方，较低的一端卡装在岩屑收集管上端，岩屑能够通过溜槽进入岩屑收集管。

18、进一步地，所述的溜槽外壁连接有振动电机，所述的溜槽下方通过弹簧连接支撑座。

19、进一步地，所述的岩屑收集管由内收集管和保护外壳构成。

20、所述的内收集管为圆筒状且安装在外管内部；所述的保护外壳由一块半圆筒形壳体和两块圆筒形壳体通过合页拼接而成，并能够通过卡扣固定。

21、进一步地，所述的阀门采用防爆电动闸阀。

22、所述的压力传感器采用防爆压力传感器，所述的位移传感器采用高精度防爆位移传感器。

23、进一步地，所述的混合物处理腔内气体出口与取样管道之间的上壁连接有挡板，所述的挡板下端与混合物处理腔底部有间距。

24、一种井下液动钻探岩样自动捞取方法，该方法基于权利要求所述的井下液动钻探岩样自动捞取装置，包括以下步骤：

25、步骤一，外部装置将水、岩屑和气体的混合物输入混合物处理装置，操作人员通过混合物颜色判断外部装置钻进是否正常；同时，控制系统根据所述的井下液动钻探岩样自动捞取装置运行情况确定四个时间段：t1、t2、t3和t4。

26、若混合物颜色正常，则认为外部装置钻进正常，开启自动取样模式a，自动循环捞取岩屑。

27、若混合物颜色不正常，则认为外部装置钻进异常，需及时、针对性捞取岩屑，对钻进情况做进一步分析，开启一键取样模式b，及时捞取岩屑，并确保岩屑量足够。

28、自动取样模式a：

29、步骤a1，经过时间t1后，控制系统控制阀门和振动电机开启。

30、步骤a2，经过时间t1+t2后，控制系统控制阀门关闭。

31、步骤a3，经过时间t1+t2+t3后，控制系统控制振动电机关闭。

32、步骤a4，经过时间t1+t2+t3+t4后，控制系统控制伸缩杆伸长，压力传感器的压力值等于自身的临界值k时，控制系统控制伸缩杆回位；同时，位移传感器记录压板对位移l1进行记录，并将结果传送回控制系统。

33、步骤a5，重复步骤a1至a4，重复次数为n时，压板位移为ln+1。

34、若ln+1减去ln不小于1cm，此时认为岩屑收集量正常，能够反映真实的钻探情况，继续重复步骤a5，直到人工手动停止本装置或岩屑填满岩屑收集管。

35、若ln+1减去ln小于1cm，此时认为岩屑收集量不正常，无法反映真实的钻探情况，自动执行一键取样模式b。

36、一键取样模式b：

37、步骤b1，控制系统记录本次外部装置的进尺距离x，以及进尺距离x对应的时间tx。

38、步骤b2，控制系统控制阀门和振动电机开启。

39、步骤b3，经过时间tb之后，控制系统控制阀门关闭。

40、步骤b4，经过时间tb+t3后，控制系统控制振动电机关闭。

41、步骤b5，经过时间tb+t3+t4后，控制系统控制伸缩杆伸长，压力传感器压力值等于自身的临界值k时，控制系统控制伸缩杆带动压板回到初始位。

42、同时，位移传感器对压板的位移l1进行记录，并将结果传送回控制系统。

43、步骤b6，控制系统控制本装置停止工作。

44、进一步地，tb的值为6秒。

45、本专利技术与现有技术相比，具有如下技术效果：

46、(ⅰ)本专利技术的井下液动钻探岩样自动捞取装置，通过混合物处理装置，去除有害气体，并将水岩悬浊液提供至水岩分离装置；水岩分离装置将水排出，并将岩屑提供至岩屑收集装置；岩屑测量装置挤压岩屑收集装置内的岩屑，记录每次挤压结束后的位移，传输至控制装置判定是否正常，实现自动化捞取岩样，自动化判断岩样状态，提升捞取效率的同时，进一步增强了捞取的及时性和准确性，提升定向钻进效率。

47、(ⅱ)本专利技术的井下液动钻探岩样自动捞取装置，通过合页转动固定两本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种井下液动钻探岩样自动捞取装置，其特征在于，包括混合物处理装置(1)、水岩分离装置(2)、岩屑收集装置(3)、岩屑测量装置(4)和控制系统(5)；

2.如权利要求1所述的井下液动钻探岩样自动捞取装置，其特征在于，所述的混合物处理装置(1)包括混合物处理腔(101)，所述的混合物处理腔(101)上方设置有气体出口(102)，混合物处理腔(101)一侧侧壁上贯通连接有混合物管道(103)，另一侧贯通连接有排液管道(104)；所述的混合物处理腔(101)底部靠近排液管道(104)的位置上贯通连接有取样管道(105)，所述的取样管道(105)上安装有阀门(106)。

3.如权利要求2所述的井下液动钻探岩样自动捞取装置，其特征在于，所述的岩屑测量装置(4)包括固定连接在混合物管道(103)下端的伸缩杆(401)，所述的伸缩杆(401)下端固定连接压板(402)，伸缩杆(401)垂直于压板(402)端面所在平面；

4.如权利要求3所述的井下液动钻探岩样自动捞取装置，其特征在于，所述的水岩分离装置(2)包括下端开放的溜槽(201)，所述的溜槽(201)底板由筛网(202)构成；

5.如权利要求4所述的井下液动钻探岩样自动捞取装置，其特征在于，所述的溜槽(201)外壁连接有振动电机(203)，所述的溜槽(201)下方通过弹簧(204)连接支撑座(205)。

6.如权利要求5所述的井下液动钻探岩样自动捞取装置，其特征在于，所述的岩屑收集管(301)由内收集管和保护外壳构成；

7.如权利要求6所述的井下液动钻探岩样自动捞取装置，其特征在于，所述的阀门(106)采用防爆电动闸阀；

8.如权利要求7所述的井下液动钻探岩样自动捞取装置，其特征在于，所述的混合物处理腔(101)内气体出口(102)与取样管道(105)之间的上壁连接有挡板(107)，所述的挡板(107)下端与混合物处理腔(101)底部有间距。

9.一种井下液动钻探岩样自动捞取方法，该方法基于权利要求8所述的井下液动钻探岩样自动捞取装置，其特征在于，包括以下步骤：

10.如权利要求9所述的井下液动钻探岩样自动捞取方法，其特征在于，Tb的值为6秒。

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【技术特征摘要】

1.一种井下液动钻探岩样自动捞取装置，其特征在于，包括混合物处理装置(1)、水岩分离装置(2)、岩屑收集装置(3)、岩屑测量装置(4)和控制系统(5)；

4.如权利要求3所述的井下液动钻探岩样自动捞取装置，其特征在于，所述的水岩分离装置(2)包括下端开放的溜槽(...

【专利技术属性】
技术研发人员：董海潮，张杰，刘明军，
申请(专利权)人：中煤科工西安研究院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：

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