CN112525591A - 一种气体取样装置及岩层样本与气体样本的对应方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气体取样装置及岩层样本与气体样本的对应方法，包括套设于钻杆上的壳体、可拆卸地设置于壳体内的气体采集袋和气泵；所述气泵的输入端与岩层取样器腔体连通，其输出端与气体采集袋连通。通过将气体取样装置加装在现有的钻探设备上，可同时获取岩层样本和气体样本，特别是在同时采集到两种样本后，进行关联信息的记录和保存，建立稳定的对应关系，避免分析过程中岩层样本与气体样本对照错误而影响分析结果。

Description

一种气体取样装置及岩层样本与气体样本的对应方法

技术领域

本发明属于地质勘探领域，尤其涉及一种气体取样装置及岩层样本与气体样本的对应方法。

背景技术

地质勘探的主要目的是获取样本以分析地层结构，判断有无矿藏或判断是否适宜修建建筑。现有的钻探设备采用钻头、岩层取样器和钻杆依次相连的结构，钻杆顶进岩层取样器及钻头向下钻探，钻头在下钻过程中分离出柱状岩层样本进入取样器的腔体中，随着钻探设备收起钻杆，将岩层样本、岩层取样器一同带出地面，并保存和记录岩层样本的信息。

地层结构中也存在着大量的气体，如作为矿藏资源的天然气和石油气。也有形成于地下岩层溶洞中的各种化学成分气体。现有钻探设备无法在获取岩层样本的同时提取气体样本，若先进行岩层样本采集，再进行气体样本采集，则易出现岩层样本与气体样本无法建立对应关系的问题，无法通过两种样本信息的互相印证提升勘探分析结果的准确度。

综上所述，亟需一种气体取样装置，可将其安装于现有钻探设备上，在获取岩层样本的同时，可通过该气体取样装置同步获取地层中的气体样本；并可将岩层样本与气体样本建立对应关系。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种气体取样装置，将其加装在现有的钻探设备上，可在采集岩层样本的同时获取气体样本。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种气体取样装置，包括套设于钻杆上的壳体、可拆卸地设置于壳体内的气体采集袋和气泵；所述气泵的输入端与岩层取样器腔体连通，其输出端与气体采集袋连通。

通过上述方案，本发明至少得到以下技术效果：

该气体取样装置以气体采集袋为盛装载体，壳体将气体采集袋保护起来，避免气体采集袋在钻孔内与岩层摩擦造成破损泄漏。气泵的两端将岩层取样器腔体与气体采集袋连通，钻探过程中，地层中的气体随岩层样本一同进入岩层取样器腔体中，气泵将岩层取样器腔体中的气体抽取后充入气体采集袋内保存，实现气体样本与岩层样本同步获取的目的。

该气体取样装置作为一种附加装置，可适用于多种钻探设备，且安装过程中对原钻探设备的结构改动极小，具有非常广泛的适用性和实用性。

优选的，所述气泵的输入端通过导气管与岩层取样器腔体连通，在气泵与岩层取样器腔体之间的导气管上设置有排气管，所述排气管一端与导气管连通，另一端与设置在岩层取样器外部的单向排气阀连通。

优选的，还包括设置于岩层取样器腔体中的触发开关，所述触发开关与气泵电连接；岩层样本进入岩层取样器腔体后与触发开关接触并启动气泵。

优选的，所述触发开关表面设置有弹性密封层。

优选的，所述气体采集袋与气泵输出端连通的进气口处设置有单向进气阀。

优选的，所述壳体由两个互为镜像的半圆柱空壳对拼构成。

优选的，所述气体采集袋由橡胶材料构成。

本发明的目的还在于：提供一种将岩层样本与气体样本建立对应关系的方法，将同一次钻探过程获取的岩层样本与气体样本对应记录和存储。

一种将岩层样本与气体样本建立对应关系的方法，包括钻头、岩层取样器、钻杆和气体取样装置；所述气体取样装置为上述方案中所述的气体取样装置，具体方法如下：

钻杆顶推岩层取样器和设置于岩层取样器底部的钻头向地层钻探，气体取样装置挂载于钻杆上，并与岩层取样器腔体连通；钻探过程中，钻头将分离出的岩层样本送入岩层取样器腔体，伴随岩层样本的气体样本由气泵充入气体采集袋中；回收后，将岩层样本和装有气体样本的气体采集袋取出，记录互相关联的信息后保存。

通过上述方案，本发明至少得到以下技术效果：

结合气体取样装置的钻探设备，可在一次下钻过程中，获取同一深度的岩层样本和气体样本，二者的取样参数相同，记录互相关联的信息并保存后，可有效避免岩层样本与气体样本对应错误而影响分析结果。

本发明的有益效果为：

通过将气体取样装置加装在现有的钻探设备上，可同时获取岩层样本和气体样本，特别是在同时采集到两种样本后，进行关联信息的记录和保存，建立稳定的对应关系，避免分析过程中岩层样本与气体样本对照错误而影响分析结果。

附图说明

图1为本发明在一实施例中提供的气体取样装置整体结构示意图。

图2为本发明在一实施例中提供的气泵处局部放大结构示意图。

图3为本发明在一实施例中提供的触发开关及弹性密封层局部放大结构示意图。

图例：

1壳体；2气体采集袋；3气泵；4钻杆；5岩层取样器；6导气管；7钻头；8岩层样本

21单向进气阀；

31触发开关；32弹性密封层；

61排气管；62单向排气阀。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

如图1、凸2和图3所示，本实施例提供一种气体取样装置，由壳体1、气体采集袋2和气泵3构成；壳体1套设于钻杆4上，气体采集袋2可拆卸地收纳于壳体1内，气泵3输入端通过导气管6与岩层取样器5腔体连通，气泵3的输出端则与设置在气体采集袋2上的单向进气阀21连通，形成由岩层取样器5腔体向气体采集袋2供气的气路，在获取岩层样本8的过程中，可将随岩层样本8一同进入岩层取样器5腔体内的气体样本充入气体采集袋2内保存。

由于常规岩层取样器5的腔体气密性差，无法在下钻前进行抽真空处理排除干扰气体。因此需要在导气管6上增设排气管61和单向排气阀62，随着岩层样本8进入岩层取样器5的腔体中，原本存在于岩层取样器5腔体中的干扰气体被挤压，气泵3未开启的状态下，干扰气体经排气管61由单向排气阀62排出。气泵3开启后，抽吸岩层取样器5内的气体样本填充气体采集袋2，排气管61所在气路则因为单向排气阀62的单向通过效果处于封闭状态，使外界干扰气体无法回流至气体采集袋2内。

钻探过程中，岩层样本8随着钻探深度的增加逐渐进入岩层取样器5腔体内。为进一步排除岩层取样器5腔体内的干扰气体，在岩层取样器5内壁设置触发开关31，将触发开关31与气泵3电连接作为气泵3启动的触发装置。当岩层样本8进入岩层取样器5足够长度时接触到触发开关31，气泵3开始抽取岩层取样器5中的气体样本充入气体采集袋2中。由于岩层取样器5内的干扰气体先被岩层样本8挤压排除了大部分，剩余少量干扰气体对气体样本的影响程度大幅降低。

值得一提的是，触发开关31可采用一端铰接于岩层取样器5内壁的板状开关结构，触发开关31凸出于岩层取样器5内壁面时为断开状态，气泵3待机；受到岩层样本8的顶压接触使触发开关31翻转并贴向岩层取样器5内壁面时切换为闭合状态，气泵3启动。

由于地层环境复杂，岩层取样器5内采集到的样本形态除了固态的柱状，也会存在泥浆、液体等形态，为避免触发开关31受潮或被浸泡失灵，在触发开关31的表面覆盖弹性密封层32，保障触发开关31自由活动的同时起到密封的效果。弹性密封层32可采用耐热性高的防水、绝缘草料构成。

钻头7、岩层取样器5和钻杆4多为圆柱体结构，因此，壳体1也呈圆柱状，其由两半圆柱空壳对接构成，两半圆柱空壳是由同一空心圆柱体沿其中轴线所在平面剖切为两半形成的。两半圆柱空壳的对接处延伸出安装耳，并通过螺栓连接固定，便于安装和拆卸。在壳体1的中心处开设避让孔以适配钻杆4，壳体1的内腔与钻杆4之间形成环状的存储空间，气体采集袋2收纳于该环状的储存空间内。

气体采集袋2由橡胶材料构成，在未充入气体样本时其内部处于真空状态。

实施例2：

如图1、凸2和图3所示，本实施例在实施例1的基础上，提出了一种将岩层样本与气体样本建立对应关系的方法，包括钻头7、岩层取样器5、钻杆4和气体取样装置；气体取样装置为实施例1中的气体取样装置，具体方法如下：

钻杆4顶推岩层取样器5和设置于岩层取样器5底部的钻头7向地层钻探，气体取样装置挂载于钻杆4上，并与岩层取样器5的腔体连通；钻探过程中，钻头7将分离出的岩层样本8送入岩层取样器5腔体，伴随岩层样本8的气体由气泵3充入气体采集袋2中保存；回收钻杆4后，将岩层样本8和装有气体样本的气体采集袋2取出，记录互相关联的信息后保存。

该方法的核心在于岩层样本8与气体样本同批次采集、记录同批次的采集信息、以及同批次存储。以相同的采集顺序、关联的记录信息和相同的存储顺序建立两种样本之间的对应关系，避免两种样本对应关系错乱而影响地质勘探的分析结果。

以上实施方式中的各种技术特征可以任意进行组合，只要特征之间的组合不存在冲突或矛盾即可，但是限于篇幅，未进行一一描述。

本发明并不局限于上述实施方式，如果对本发明的各种改动或变型不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变型属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变动。

Claims (8)

1.一种气体取样装置，其特征在于，包括套设于钻杆上的壳体、可拆卸地设置于壳体内的气体采集袋和气泵；所述气泵的输入端与岩层取样器腔体连通，其输出端与气体采集袋连通。

2.根据权利要求1所述气体取样装置，其特征在于，所述气泵的输入端通过导气管与岩层取样器腔体连通，在气泵与岩层取样器腔体之间的导气管上设置有排气管，所述排气管一端与导气管连通，另一端与设置在岩层取样器外部的单向排气阀连通。

3.根据权利要求1所述气体取样装置，其特征在于，还包括设置于岩层取样器腔体中的触发开关，所述触发开关与气泵电连接；岩层样本进入岩层取样器腔体后与触发开关接触并启动气泵。

4.根据权利要求3所述气体取样装置，其特征在于，所述触发开关表面设置有弹性密封层。

5.根据权利要求1所述气体取样装置，其特征在于，所述气体采集袋与气泵输出端连通的进气口处设置有单向进气阀。

6.根据权利要求1所述气体取样装置，其特征在于，所述壳体由两个互为镜像的半圆柱空壳对拼构成。

7.根据权利要求1所述气体取样装置，其特征在于，所述气体采集袋由橡胶材料构成。

8.一种将岩层样本与气体样本建立对应关系的方法，其特征在于，包括钻头、岩层取样器、钻杆和气体取样装置；所述气体取样装置为权利要求1所述的气体取样装置，具体方法如下：

钻杆顶推岩层取样器和设置于岩层取样器底部的钻头向地层钻探，气体取样装置挂载于钻杆上，并与岩层取样器腔体连通；钻探过程中，钻头将分离出的岩层样本送入岩层取样器腔体，伴随岩层样本的气体样本由气泵充入气体采集袋中；回收后，将岩层样本和装有气体样本的气体采集袋取出，记录互相关联的信息后保存。

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