煤层气的压力/含量随钻测量装置及方法.pdf

本发明公开了一种煤层气的压力/含量随钻测量装置，包括钻杆和钻头，钻杆的侧壁上集中设有多个供煤层气通过的通孔，测量装置还包括传感器和信号处理装置，传感器设置在供煤层气通过的通孔的后部的杆身内部，信号处理装置位于钻杆外部，用于处理传感器采集的信号。一种煤层气的压力/含量随钻测量方法，包括如下步骤：在井下工作面选择需要测量的位置，用钻机驱动煤层气的压力/含量随钻测量装置施工钻孔；钻完孔后停机，使钻杆与钻机脱离，然后将传感器通过导线与信号处理装置相连；将钻杆的后部的出口封闭，经过一定时间后，通过传感器测量煤层气的压力/含量。本发明能够提高测量精度，并且测量时间短，能够实现随钻连续测量。

1.  一种煤层气的压力/含量随钻测量装置，包括钻杆和钻头，其特征在于，所述钻杆的侧壁上集中设有多个供煤层气通过的通孔，所述测量装置还包括传感器和信号处理装置，所述传感器设置在供煤层气通过的通孔的后部的杆身内部，所述信号处理装置位于所述钻杆外部，用于处理所述传感器采集的信号。

2.  根据权利要求1所述的煤层气的压力/含量随钻测量装置，其特征在于，所述供煤层气通过的通孔位于与钻头相连的钻杆上靠近钻头的部位。

3.  根据权利要求1所述的煤层气的压力/含量随钻测量装置，其特征在于，所述供煤层气通过的通孔在杆身的同一个横截面上的数量为两个，沿径向正对布置，与其相邻横截面上的通孔的轴线交错90°布置。

4.  根据权利要求1所述的煤层气的压力/含量随钻测量装置，其特征在于，所述传感器为压力传感器和/或含量传感器。

5.  一种煤层气的压力/含量随钻测量方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)在井下工作面选择需要测量的位置，用钻机驱动权利要求1所述的煤层气的压力/含量随钻测量装置施工钻孔；
2)钻完孔后停机，使钻杆与钻机脱离，然后将传感器通过导线与信号处理装置相连；
3)将钻杆的后部的出口封闭，经过一定时间后，通过传感器测量煤层气的压力/含量。

6.  根据权利要求5所述的煤层气的压力/含量随钻测量方法，其特征在于，还包括如下步骤：
4)将钻杆的后部的出口打开，并使传感器与信号处理装置的连接断开；
5)将钻机与钻杆重新连接，继续向下一个需要测量的深度打孔；
6)钻完孔后停机，使钻杆与钻机脱离，再将传感器直接连接信号处理装置；
7)将钻杆的后部的出口封闭，经过一定时间后，通过传感器测量煤层气的压力/含量。

7.  根据权利要求5所述的煤层气的压力/含量随钻测量方法，其特征在于，所述传感器为压力传感器和/或含量传感器。

煤层气的压力/含量随钻测量装置及方法
技术领域
本发明涉及一种煤层气的压力/含量的测量装置及方法，尤其涉及一种煤层气的压力/含量随钻测量装置及方法。
背景技术
矿井瓦斯事故是煤矿生产中最严重的自然灾害之一，煤层气(瓦斯)压力是瓦斯从煤层中涌出的动力；而煤层瓦斯含量是表征煤层瓦斯赋存状况，评价煤矿开发条件，确定煤矿安全技术措施以及瓦斯开发利用的重要依据之一。所以，煤层中开拓掘进和采煤过程中经常要对瓦斯压力/含量进行测量。目前，国内外测定瓦斯压力的己有技术都是采用从岩巷(煤巷)向煤层打钻孔，从钻孔中引出一个管子，并用粘土、水泥砂浆、胶圈、胶囊等固体物直接封孔，通过从钻孔中引出的测压管，直接用压力表读出瓦斯压力值。这种测压方法在封孔段岩石坚硬致密的条件下可以得到正确的瓦斯压力值，但是由于与煤层直接接触的顶、底板岩层多为砂页岩层，在砂页岩层中钻孔(孔径一般为75毫米)后，孔壁周围往往存在微裂隙，封孔的固体物不能严密封闭钻孔周边的裂隙，因而容易漏气。煤层的透气性很低，钻孔的微量漏气将使测出的压力值大大低于煤层真实的瓦斯压力，这样会导致错误的技术判断，造成巨大的事故。并且在这种情况下测取一个数据往往需要7～8个小时，花费大量的劳动力工时。特别是在软煤层不易成孔时，该法就不能再用。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种能够提高测量精度，并且测量时间短的煤层气的压力/含量的测量装置及方法。
为实现上述目的，本发明提供一种煤层气的压力/含量随钻测量装置，包括钻杆和钻头，所述钻杆的侧壁上集中设有多个供煤层气通过的通孔，所述测量装置还包括传感器和信号处理装置，所述传感器设置在供煤层气通过的通孔的后部的杆身内部，所述信号处理装置位于所述钻杆外部，用于处理所述传感器采集的信号。
进一步，所述供煤层气通过的通孔位于与钻头相连的钻杆上靠近钻头的部位。
进一步，所述供煤层气通过的通孔在杆身的同一个横截面上的数量为两个，沿径向正对布置，与其相邻横截面上的通孔的轴线交错90°布置。
进一步，所述传感器为压力传感器和/或含量传感器。
本发明还提供一种煤层气的压力/含量随钻测量方法，包括如下步骤：
1)在井下工作面选择需要测量的位置，用钻机驱动所述的煤层气的压力/含量随钻测量装置施工钻孔；
2)钻完孔后停机，使钻杆与钻机脱离，然后将传感器通过导线与信号处理装置相连；
3)将钻杆的后部的出口封闭，经过一定时间后，通过传感器测量煤层气的压力/含量。
进一步，还包括如下步骤：
4)将钻杆的后部的出口打开，并使传感器与信号处理装置的连接断开；
5)将钻机与钻杆重新连接，继续向下一个需要测量的深度打孔；
6)钻完孔后停机，使钻杆与钻机脱离，再将传感器直接连接信号处理装置；
7)将钻杆的后部的出口封闭，经过一定时间后，通过传感器测量煤层气的压力/含量。
进一步，所述传感器为压力传感器和/或含量传感器。
本发明通过在钻头后附加一段带有透气孔的特殊设计的钻杆，该装置是通过钻杆上设计的小孔在钻杆内空腔中进行集气钻杆内设置相应的传感器，将采集到的信号传给钻杆外的信号处理装置进行测量分析，这种测量方式可随时停钻进行煤层气压力和含量的测量，操作十分简便，可方便地在井下使用，能够提高测量精度，并且测量时间短，能够实现随钻连续测量。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
图1为本发明的一种煤层气的压力/含量随钻测量装置；
图2为图1的A-A向剖视图。
具体实施方式
实施例1：
如图1所示，本发明实施例提供了一种煤层气的压力/含量随钻测量装置，包括钻杆2和钻头1，钻杆2的侧壁上集中设有多个供煤层气通过的通孔21，该测量装置还包括传感器3和信号处理装置(图中未示出)，传感器3设置在供煤层气通过的通孔21的后部的钻杆2的杆身内部，传感器3与钻头1的距离大于通孔21与钻头1的距离。传感器3设有连接线31，接线端子为插头方式，方便接线(可利用插头将带有插头的导线依次连接)。传感器3为压力传感器和/或含量传感器。信号处理装置位于钻杆2外部，用于处理传感器3采集的信号。供煤层气通过的通孔21位于与钻头1相连的钻杆2上靠近钻头1的部位。供煤层气通过的通孔21在钻杆2的杆身的同一个横截面上的数量为两个，沿径向正对布置，与其相邻横截面上的通孔21的轴线交错90°布置(如图2所示)。
当使用时，通过钻机(图中未示出)、将本实施例提供的煤层气的压力/含量随钻测量装置钻入待测煤层中(可依据不同的深度选择不同节数的钻杆2)，然后连接好各种电气电路，煤层气会通过供煤层气通过的通孔21进入钻杆2内部，通过设置在钻杆2内部的传感器(如果需要测量压力，则安装压力传感器，如果需要测量含量，则安装含量传感器，如果两者都需测量，则安装两种传感器)，将钻杆2后部的出口封闭，经过一定时间使钻杆内气体的压力稳定后，即可方便地在井下测量煤层气的压力或含量。
实施例2：
本发明实施例提供了一种煤层气的压力/含量随钻测量方法，包括如下步骤：
1)在井下工作面选择需要测量的位置，按照设计好的钻孔倾角、方位、深度和孔径，用钻机驱动实施例1提供的煤层气的压力/含量随钻测量装置施工钻孔；
钻孔时，边使钻杆2旋转，边往钻杆2内部打入高压气体，高压气体从钻头1的开口及供煤层气通过的通孔21喷出，起到向外排煤屑和防止钻杆2内部进入煤屑的作用。
2)钻完孔后停机，使钻杆2停止旋转及停止打气，然后使钻杆2与钻机脱离，再将钻杆2内的传感器3通过导线与信号处理装置相联。
3)将钻杆2的出口封闭，经过一定时间后，通过传感器3(压力/含量传感器)测量煤层气的压力和/或含量。
当需要测量更深处的煤层气的压力和/或含量时，可以直接利用上一次的测量孔来继续测量，此时还包括如下步骤：
4)将钻杆2的后部的出口打开，并使传感器3与信号处理装置的连接断开；
5)将钻机与钻杆2重新连接，继续向下一个需要测量的深度打孔；
6)钻完孔后停机，使钻杆2与钻机脱离，再将传感器3直接连接信号处理装置；
7)将钻杆2的后部的出口封闭，经过一定时间后，通过传感器3测量煤层气的压力/含量。