一种页岩气原位钻探采集装置的制作方法

本发明涉及地质勘探，尤其涉及一种页岩气原位钻探采集装置。

背景技术：

1、目前各种不良地质特别是页岩气对隧道施工安全威胁巨大，随着“页岩气”隧道施工瓦斯灾害事故的不断增加，人们越来越认识到防范和减轻瓦斯灾害的重要性，关于页岩气隧道成因类型和赋存特征、运聚模式和富集规律尚未完全探索清楚，相关研究工作开展较少，为了对其进行防治，需要收集整理地形地貌、地质构造、地层岩性等资料，在所需地区进行页岩气的钻探采集分析，利用页岩气钻孔采集检测数据和资料，分析研究地层内页岩气的赋存状态，结合隧道深孔及隧道开挖的气体持续监测工作，实现对页岩气的预防防治工作。

2、而目前对页岩气进行钻探采集时，通常需要通过钻机对应位置进行钻探，然后通过钻孔对岩层进行压裂后，将内部的页岩气排出，但此种方式无法构成一个封闭的采集环境，会造成一定量的页岩气溢出损耗，只适合大量采集页岩气，无法精确的收集地质环境中的页岩气，不适合小规模的勘探工作，难以对地层内页岩气进行方便快捷准确的钻探采集分析。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提出一种页岩气原位钻探采集装置，以解决目前页岩气钻探采集设备无法构成一个封闭的采集环境，会造成一定量的页岩气溢出损耗，难以对地层内页岩气进行方便快捷准确的钻探采集分析的问题。

2、基于上述目的，本发明提供了一种页岩气原位钻探采集装置，包括有原位固定架，所述原位固定架的中心处安装设置有环形采集架，还包括：

3、负压采集筒，固定设置于所述环形采集架的中间，所述负压采集筒的底部设置有连通开口，所述负压采集筒的顶部外侧环绕设置有封闭气囊，所述封闭气囊的外侧连接设置有气泵，所述封闭气囊的中间竖向贯穿设置有气体采集管，所述气体采集管的中间设置有采集单向阀；

4、泵送活塞，嵌合滑动设置于所述负压采集筒的内侧，所述泵送活塞的上方转动连接设置有牵引螺杆，所述负压采集筒的顶端转动连接设置有牵引齿盘，所述牵引齿盘的中心处设置有牵引螺套，所述牵引螺套与所述牵引螺杆嵌套连接；

5、气水分离罐，设置于所述气体采集管的外端，所述气水分离罐的底部和顶部分别设置有进气口和排气口，所述气水分离罐通过进气口与气体采集管相互连通，所述气水分离罐通过所述球头万向节与所述环形采集架相互连接；

6、样品采集筒，连接设置于所述排气口的外侧，所述排气口的外端连接设置有采集接口，所述样品采集筒的底部中间设置有进气接口，所述样品采集筒通过进气接口与采集接口相互连接，所述进气接口的中间设置有进气单向阀，所述样品采集筒的内部设置有储存气囊，所述储存气囊通过进气单向阀与进气接口相互连接。

7、进一步的，所述原位固定架的外侧均匀环绕连接设置有多个支撑螺纹套，所述支撑螺纹套的内侧嵌套设置有多个支撑螺杆，所述支撑螺杆的外端连接设置有调节旋柄，所述支撑螺杆的底端连接设置有球头万向节，所述球头万向节的外侧连接设置有支撑脚盘，所述支撑脚盘的中间设置有螺栓固定孔。

8、进一步的，所述原位固定架的中心处设置有固定安装环，所述固定安装环的内侧环绕设置有旋转连接槽，所述旋转连接槽的上方均匀环绕连接设置有多个嵌合连接槽。

9、进一步的，还包括环形钻探架，所述环形采集架与所述固定安装环之间尺寸相互配合，所述环形钻探架与所述固定安装环之间尺寸相互配合，所述环形钻探架和所述环形采集架的外侧均环绕设置有多个嵌合连接块，所述嵌合连接块与所述嵌合连接槽一一对应设置且尺寸相互配合，所述嵌合连接块与所述旋转连接槽之间尺寸相互配合，所述环形采集架通过嵌合连接块沿嵌合连接槽滑动嵌入旋转连接槽与固定安装环相互连接。

10、进一步的，所述环形钻探架的中心处设置有旋转轴套，所述旋转轴套的上方设置有滑动导向架，所述滑动导向架底部与所述环形钻探架固定连接，所述滑动导向架的中间滑动连接设置有移动钻探架，所述移动钻探架的上方连接设置有牵引绞盘，所述移动钻探架的中间设置有钻机，所述钻机的下方连接设置有钻杆，所述钻杆嵌套转动设置于所述旋转轴套的内侧，所述钻杆的底端连接设置有钻头。

11、进一步的，所述牵引螺杆的内侧设置有补水输送管，所述补水输送管的底端设置有单向输送阀，所述补水输送管通过所述单向输送阀与所述泵送活塞下侧相互连通，所述单向输送阀的输送方向为由补水输送管至泵送活塞下侧。

12、进一步的，所述气水分离罐的侧壁顶部连接设置有溢流管，所述溢流管的中间设置有电磁开关阀，所述气水分离罐的内侧顶部和底部均设置有检测电极片，所述检测电极片与所述电磁开关阀电性连接。

13、进一步的，所述采集接口的外侧连接设置有采集座，所述采集座与所述环形采集架固定连接，所述采集座的外侧设置有采集导向架，所述采集导向架的中间滑动连接设置有采集压盘，所述采集压盘的后侧连接设置有气动伸缩杆，所述气动伸缩杆的上下两端分别与所述采集压盘和所述采集导向架固定连接。

14、进一步的，所述采集座的上方设置有旋转采集盘，所述旋转采集盘与所述采集座转动连接，所述旋转采集盘的中间呈圆周状均匀环绕设置有多个采集安装套，所述采集安装套的内侧嵌套滑动设置有滑动压环，所述滑动压环的下方设置有复位弹簧。

15、进一步的，所述样品采集筒与所述采集安装套之间尺寸相互配合，所述旋转采集盘通过多个采集安装套同时装载多个样品采集筒，所述旋转采集盘带动所有样品采集筒同步转动依次经过采集座与采集压盘之间，所述样品采集筒的外侧环绕设置有安装压环。

16、本发明的有益效果：从上面所述可以看出，本发明提供的一种页岩气原位钻探采集装置，通过负压采集筒插入需要进行采集的岩壁钻孔中，将负压采集筒插入后向柔性的封闭气囊中充气，使环形的封闭气囊整体膨胀以填充负压采集筒与岩壁钻孔之间的封闭，与负压采集筒配合将岩壁钻孔开口处完全封堵，使岩壁钻孔内部构成一个封闭的采集环境，避免内部页岩气泄漏溢出造成危险和影响检测采集分析精度，并通过泵送活塞的循环上下移动将岩壁钻孔附近岩石中的页岩气不断输送至样品采集筒进行收集采集，整体采集更加方便快捷准确。

技术特征：

1.一种页岩气原位钻探采集装置，包括有原位固定架(1)，所述原位固定架(1)的中心处安装设置有环形采集架(4)，其特征在于，还包括：

2.根据权利要求1所述的页岩气原位钻探采集装置，其特征在于，所述原位固定架(1)的外侧均匀环绕连接设置有多个支撑螺纹套(101)，所述支撑螺纹套(101)的内侧嵌套设置有多个支撑螺杆(102)，所述支撑螺杆(102)的外端连接设置有调节旋柄(103)，所述支撑螺杆(102)的底端连接设置有球头万向节(104)，所述球头万向节(104)的外侧连接设置有支撑脚盘(105)，所述支撑脚盘(105)的中间设置有螺栓固定孔(106)。

3.根据权利要求1所述的页岩气原位钻探采集装置，其特征在于，所述原位固定架(1)的中心处设置有固定安装环(2)，所述固定安装环(2)的内侧环绕设置有旋转连接槽(201)，所述旋转连接槽(201)的上方均匀环绕连接设置有多个嵌合连接槽(202)。

4.根据权利要求1所述的页岩气原位钻探采集装置，其特征在于，还包括环形钻探架(3)，所述环形采集架(4)与所述固定安装环(2)之间尺寸相互配合，所述环形钻探架(3)与所述固定安装环(2)之间尺寸相互配合，所述环形钻探架(3)和所述环形采集架(4)的外侧均环绕设置有多个嵌合连接块(401)，所述嵌合连接块(401)与所述嵌合连接槽(202)一一对应设置且尺寸相互配合，所述嵌合连接块(401)与所述旋转连接槽(201)之间尺寸相互配合，所述环形采集架(4)通过嵌合连接块(401)沿嵌合连接槽(202)滑动嵌入旋转连接槽(201)与固定安装环(2)相互连接。

5.根据权利要求4所述的页岩气原位钻探采集装置，其特征在于，所述环形钻探架(3)的中心处设置有旋转轴套(301)，所述旋转轴套(301)的上方设置有滑动导向架(302)，所述滑动导向架(302)底部与所述环形钻探架(3)固定连接，所述滑动导向架(302)的中间滑动连接设置有移动钻探架(303)，所述移动钻探架(303)的上方连接设置有牵引绞盘(304)，所述移动钻探架(303)的中间设置有钻机(305)，所述钻机(305)的下方连接设置有钻杆(306)，所述钻杆(306)嵌套转动设置于所述旋转轴套(301)的内侧，所述钻杆(306)的底端连接设置有钻头(307)。

6.根据权利要求1所述的页岩气原位钻探采集装置，其特征在于，所述牵引螺杆(501)的内侧设置有补水输送管(502)，所述补水输送管(502)的底端设置有单向输送阀(503)，所述补水输送管(502)通过所述单向输送阀(503)与所述泵送活塞(5)下侧相互连通，所述单向输送阀(503)的输送方向为由补水输送管(502)至泵送活塞(5)下侧。

7.根据权利要求1所述的页岩气原位钻探采集装置，其特征在于，所述气水分离罐(6)的侧壁顶部连接设置有溢流管(603)，所述溢流管(603)的中间设置有电磁开关阀(604)，所述气水分离罐(6)的内侧顶部和底部均设置有检测电极片(605)，所述检测电极片(605)与所述电磁开关阀(604)电性连接。

8.根据权利要求1所述的页岩气原位钻探采集装置，其特征在于，所述采集接口(701)的外侧连接设置有采集座(7)，所述采集座(7)与所述环形采集架(4)固定连接，所述采集座(7)的外侧设置有采集导向架(702)，所述采集导向架(702)的中间滑动连接设置有采集压盘(703)，所述采集压盘(703)的后侧连接设置有气动伸缩杆(704)，所述气动伸缩杆(704)的上下两端分别与所述采集压盘(703)和所述采集导向架(702)固定连接。

9.根据权利要求8所述的页岩气原位钻探采集装置，其特征在于，所述采集座(7)的上方设置有旋转采集盘(8)，所述旋转采集盘(8)与所述采集座(7)转动连接，所述旋转采集盘(8)的中间呈圆周状均匀环绕设置有多个采集安装套(801)，所述采集安装套(801)的内侧嵌套滑动设置有滑动压环(802)，所述滑动压环(802)的下方设置有复位弹簧(803)。

10.根据权利要求9所述的页岩气原位钻探采集装置，其特征在于，所述样品采集筒(9)与所述采集安装套(801)之间尺寸相互配合，所述旋转采集盘(8)通过多个采集安装套(801)同时装载多个样品采集筒(9)，所述旋转采集盘(8)带动所有样品采集筒(9)同步转动依次经过采集座(7)与采集压盘(703)之间，所述样品采集筒(9)的外侧环绕设置有安装压环(905)。

技术总结本发明涉及地质勘探技术领域，具体涉及一种页岩气原位钻探采集装置，包括有原位固定架，所述原位固定架的中心处安装设置有环形采集架，还包括：负压采集筒，固定设置于所述环形采集架的中间，所述负压采集筒的底部设置有连通开口，所述负压采集筒的顶部外侧环绕设置有封闭气囊。本发明通过负压采集筒插入需要进行采集的岩壁钻孔中，插负压采集筒插入后向柔性的封闭气囊中充气，使环形的封闭气囊整体膨胀以填充负压采集筒与岩壁钻孔之间的封闭，与负压采集筒配合将岩壁钻孔开口处完全封堵，使岩壁钻孔内部构成一个封闭的采集环境，避免内部页岩气泄漏溢出造成危险和影响检测采集分析精度，整体采集更加方便快捷准确。技术研发人员：于长军,苏培东,杨少君,李有贵,孟祥伟,邱鹏,王时林受保护的技术使用者：中铁交通投资集团有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/9