煤层气含量测定用绳索密闭

取心装置及技术研究

龙威成，孙四清

(中煤科工集团西安研究院有限公司，陕西西安)

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作者简介

龙威成，男，年12月出生，广西玉林人，研究生学历，副研究员。年毕业于河南理工大学安全技术及工程专业，现就职于中煤科工集团西安研究院有限公司。长期从事瓦斯（煤层气）防治及开发利用等科研工作，主要研究方向包括煤岩层瓦斯（煤层气）精准、快速测定技术与装备研发、瓦斯灾害预测与治理、矿井顶板灾害治理等。承担中煤科工集团科技创新创业基金项目1项、中煤科工集团西安研究院科技创新基金项目2项，主参国家科技重大专项专题5项、国家自然科学基金2项、中煤科工集团西安研究院科技创新基金项目6项。编制完成国家标准2项，正在编制行业标准1项，发表科技论文30余篇，申报国家发明专利8项。

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摘要

煤层气含量是煤层气资源开发利用和矿井瓦斯防治的重要技术参数，针对地面井煤层气含量测定过程中因煤心损失气量估算不准导致的煤层气含量测定结果偏差问题，研制了地面井煤层绳索密闭取心装置，提出了地面井煤层绳索密闭取心技术工艺。煤层绳索密闭取心装置上端设计绳索投捞接口，配套设计绳索投捞工具串和绳索提升系统，实现取心内筒组件的快速下放与提升；采用液压推动头直接推动取心内筒下行、取心钻头与取心内筒配合的方式达到球阀旋转关闭的目的，在保证足够的取心内筒容积和过流环空间隙的同时，将密闭取心装置外径最小化(?mm)，配套?mm取心钻头，使整套密闭取心装置适用较多井型。选择晋城矿区(中硬、高变质、高瓦斯煤层)地面煤层气抽采检验井进行煤(岩)层绳索密闭取心试验，测试结果表明，煤层绳索密闭取心样品空气干燥基气含量为常规(绳索)取心样品气含量测值的1.12~1.17倍，绳索提心速度为63.60~66.92m/min。地面煤层气井绳索密闭取心技术提高了煤层气含量测定准确度，实现快速提心、精准测定地面井煤层气含量之目的。

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文章主要内容

1绳索密闭取心成套装置研制

2地面井绳索密闭取心技术工艺

3绳索密闭取心工程试验

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主要附图

图1地面井绳索密闭取心装置结构

图2地面井绳索密闭取心成套装置

图3绳索密闭取心工艺流程

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结论

a.研制地面井煤层绳索密闭取心装置，提出地面井煤层绳索密闭取心技术工艺。煤层绳索密闭取心内筒组件上端设计绳索投捞接口(打捞颈)，配套设计绳索投捞工具串和绳索提升系统，实现取心内筒组件的快速下放与提升；采用液压推动头直接推动取心内筒下行的方式达到球阀旋转关闭的目的，在保证足够的取心内筒容积(内径达到48mm)和环空间隙的同时，将密闭取心装置外径最小化(?mm)，配套?mm取心钻头，使整套密闭取心装置适用较多井型。

b.选择晋城矿区中硬、高变质、高瓦斯煤层区的地面井进行煤(岩)层绳索密闭取心工程试验，获得3号煤层常规取心样品7个，密闭取心样品3个，样品气含量测试结果为试验区煤层气抽采效果评价提供了准确的数据支撑。工程试验效果考察表明，单井同一煤层密闭取心空气干燥基气含量为常规(绳索)取心气含量测值(平均值)的1.12~1.17倍，绳索提心速度为63.60~66.92m/min，地面煤层气井绳索密闭取心气含量测定技术在提高煤层气含量测定准确度的同时，大幅缩短密闭取心所需时间，降低作业强度并提高密闭取心的效率。晋城矿区煤层气抽采检验井中的密闭取心与常规取心煤层抽采剩余气含量测试对比试验也表明，中硬、高变质、较低气含量的煤层中绳索取心煤层气含量测试结果误差较小。

c.地面井煤层绳索密闭取心气含量测试技术为地面井煤层参数精准测试提供了有效手段，具有较好的实用价值。今后需要继续开展不同地质条件下，尤其是碎软煤层绳索快速密闭取心工程试验与应用推广，不断完善地面井煤层绳索密闭取心气含量测试技术体系。

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