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一種煤層氣開采用監控設備

  • 專利類型:發明專利
  • 有效期:2020-04-23至2022-04-23
  • 發布日期:2020-04-23
  • 技術成熟度:可以量產
交易價格: ¥面議
  • 法律狀態核實
  • 簽署交易協議
  • 代辦官方過戶
  • 交易成功

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  • 申請號 CN201910211744.0 
  • 公開號 CN109882153B 
  • 申請日 2019/03/19 
  • 公開日 2020/04/03 
  • 申請人 中國地質大學(北京)  
  • 優先權日期  
  • 發明人 陶樹 彭宏釗 陳東 湯達禎  
  • 主分類號 E21B47/00 
  • 申請人地址 100089 北京市海淀區學院路29號 
  • 分類號 E21B47/00;E21B47/01;E21B23/00 
  • 專利代理機構 蘇州拓云知識產權代理事務所(普通合伙) 32344 
  • 當前專利狀態 發明專利授權公告 
  • 代理人 馬鴻杰 
  • 有效性 有效專利 
  • 法律狀態 發明專利授權公告
  •  
  • 01

    項目簡介

    本發明公開了一種煤層氣開采用監控設備,本發明采用集中局部區域抽采的方式,可以有效的提高抽采效率和可靠性,不需要過大的抽采功率即可,可大大的提高抽采效果,該監控設備可以精確的將煤層氣濃度高的位置進行監測出,以便于實現重點抽采;本發明的行走組件可以沿著抽采輔助空心桿的軸向進行移動,可以很好的實現對不同位置的煤層氣的監控,提高煤層氣抽采監控的效率;本發明的設備機架組件可以使得行走組件時刻與行走凹槽進行配合移動,保證行走效率,而導向組件可以對設備機架組件進行位置限定以及行走導向,保證行走的可靠性;本發明的抽吸濃度監測組件可以快速的實現對煤層氣的抽吸監控,以便于對后續的重點局部抽采提供位置依據。

    展開
  • 02

    說明書

    技術領域
    本發明涉及煤層氣開采技術領域,具體是一種煤層氣開采用監控設備。
    背景技術
    煤層氣是儲存在煤層中以甲烷為主要成分、以吸附在煤基質顆粒表面為主、部分游離于煤孔隙中或溶解于煤層水中的烴類氣體,是煤的伴生礦產資源,屬非常規天然氣。其燃燒后很潔凈,幾乎不產生任何廢氣,是上好的工業、化工、發電和居民生活燃料。煤層氣空氣濃度達到5%-16%時,遇明火就會爆炸,這是煤礦瓦斯爆炸事故的根源。煤層氣直接排放到大氣中,其溫室效應約為二氧化碳的21倍,對生態環境破壞性極強。在采煤之前如果先開采煤層氣,煤礦瓦斯爆炸率將降低70%到85%。煤層氣的開發利用具有一舉多得的功效,潔凈能源,商業化能產生巨大的經濟效益。對于煤層氣來說,由于其含量有濃度具有一定的局域性,因此,對于煤層氣抽采來說,需要對其進行局部重點抽采,而目前的抽采策略一般僅僅是對整個抽采鉆孔進行抽采整體抽采,這就導致抽采效率低,需要極大的抽采功率,功耗較大,影響煤層氣抽采的效率與可靠性。而局部重點的抽采可以大大的提高抽采效率以及抽采的可靠性,但是,這種局部重點的抽采方式需要對濃度高的局部位置進行監測,以便于重點位置區域抽采。因此,本發明提供了一種煤層氣開采用監控設備,以解決上述背景技術中提出的問題。
    發明內容
    本發明的目的在于提供一種煤層氣開采用監控設備,以解決上述背景技術中提出的問題。為實現上述目的,本發明提供如下技術方案:一種煤層氣開采用監控設備,該監控設備用于監測煤層氣抽采鉆孔內不同深度位置的煤層氣濃度,以便于重點對煤層氣濃度高的局部區域進行抽采;其特征在于,該監控設備包括設備機架組件、行走組件、導向組件和抽吸濃度監測組件,其中,所述設備機架組件的寬度方向的兩側固定連接設置有所述行走組件,所述設備機架組件的長度方向的一側設置有所述導向組件,所述設備機架組件的長度方向的另一側設置有所述抽吸濃度監測組件;所述煤層氣抽采鉆孔內伸入設置有輔助空心桿,所述輔助空心桿的中心孔內設置有對煤層氣進行局部區域抽采的抽采桿,所述輔助空心桿的外壁上設置有沿著其軸向方向延伸的行走凹槽;所述行走組件與所述行走凹槽的兩相對的內側壁配合滾動移動,以便帶動所述設備機架組件沿著所述行走凹槽的延伸方向移動;所述行走凹槽的內底壁上設置有與所述行走凹槽平行的T型導向滑槽,所述導向組件在所述T型導向滑槽內導向滑動,且所述T型導向滑槽能夠對所述設備機架組件進行輔助空心桿的徑向方向上的限位;所述抽吸濃度監測組件能夠對煤層氣抽采鉆孔的不同位置的內壁進行吸附并抽采,并且在抽采過程中對抽采的煤層氣的濃度進行監測。進一步,作為優選,所述設備機架組件包括弧形伸縮架一、弧形伸縮架二和中間架,其中,所述弧形伸縮架一和弧形伸縮架二的中心軸線與所述輔助空心桿的中心軸線在一條直線上,且所述弧形伸縮架一位于弧形伸縮架二的外側,所述弧形伸縮架一和弧形伸縮架二均包括外套架、內套架和調節鎖緊螺栓,其中,所述內套架的一端可伸縮的套設在外套架的一端,所述內套架的另一端和所述外套架的另一端均設置有所述行走組件,所述調節鎖緊螺栓將所述內套架鎖緊固定在所述外套架內,所述內套架和所述外套架之間采用所述中間架固定連接。進一步,作為優選,所述行走組件包括主動行走輪、從動行走輪、連接彈簧座和行走電機,其中,所述弧形伸縮架一和弧形伸縮架二的兩端均分別采用連接彈簧座連接設置有主動行走輪和從動行走輪,且兩個主動行走輪呈對角布置,所述主動行走輪上傳動連接有行走電機,所述連接彈簧座使得所述主動行走輪、從動行走輪緊貼抵靠所述行走凹槽的內側壁。進一步,作為優選,所述導向組件包括連接柱、導向滑塊,其中,所述導向滑塊采用連接柱連接至所述設備機架組件上,所述導向滑塊在所述T型導向滑槽內導向滑動。進一步,作為優選,所述行走凹槽的底壁上設置有沿著其延伸方向延伸的大凹槽,所述行走凹槽的底壁外側固定設置有輔助弧板,所述輔助弧板上對應大凹槽的位置設置有小凹槽,所述小凹槽和大凹槽構設為所述T型導向滑槽。進一步,作為優選,所述抽吸濃度監測組件包括彈性膨脹外凸座、剛性座、隔網、抽吸弧板、抽吸發生器和煤層氣濃度監測傳感器,其中,所述剛性座為弧形結構,且其四周設置有朝向煤層氣抽采鉆孔的內孔壁方向延伸的彈性膨脹外凸座,所述剛性座的朝向抽采鉆孔的內壁方向還設置有抽吸弧板,所述抽吸弧板的外部還設置有隔網,所述剛性座與所述抽吸弧板之間還設置有抽吸腔,所述煤層氣濃度監測傳感器設置在所述抽吸腔內,且所述剛性座上還設置有與所述抽吸腔連通的抽吸接頭,所述抽吸接頭與抽吸發生器連通。進一步,作為優選,所述彈性膨脹外凸座為彈性囊體結構,且所述彈性膨脹外凸座的內腔通過管接頭與控制氣泵連接,通過控制氣泵實現對彈性膨脹外凸座的彈性膨脹控制。進一步,作為優選,所述輔助空心桿的內端還設置有用于重點對煤層氣濃度高的局部區域進行抽采的局部抽采器,所述局部抽采器能夠將該煤層氣濃度高的局部區域進行密封并進行局部抽采作業。進一步,作為優選,所述抽采鉆孔的外部還設置有法蘭盤定位件,所述輔助空心桿能夠伸入所述法蘭盤定位件,且所述輔助空心桿的中心軸線能夠與法蘭盤定位件的中心軸線在一定角度范圍內調節,以便于將輔助空心桿以擺動的形態伸入抽采鉆孔內。進一步,作為優選,該監控設備為兩套,且成對稱的布置在輔助空心桿的兩側。與現有技術相比,本發明的有益效果是:(1)本發明采用集中局部區域抽采的方式,可以有效的提高抽采效率和可靠性,不需要過大的抽采功率即可,可以大大的提高抽采效果,該監控設備可以精確的將煤層氣濃度高的位置進行監測出,以便于實現重點抽采;(2)本發明的行走組件可以沿著抽采輔助空心桿的軸向進行移動,可以很好的實現對不同位置的煤層氣的監控,提高煤層氣抽采監控的效率;(3)本發明的設備機架組件可以使得行走組件時刻與行走凹槽進行配合移動,保證行走效率,而導向組件可以對設備機架組件進行位置限定以及行走導向,保證行走的可靠性;本發明的抽吸濃度監測組件可以快速的實現對煤層氣的抽吸監控,以便于對后續的重點局部抽采提供位置依據。
    附圖說明
    圖1為一種煤層氣開采用監控設備的安裝布置主視結構示意圖;圖2為一種煤層氣開采用監控設備中的安裝位置的主視結構示意圖;圖3為一種煤層氣開采用監控設備的主視放大結構示意圖。圖4為一種煤層氣開采用監控設備中抽吸濃度監測組件結構示意圖;
    具體實施方式
    請參閱圖1~4,本發明實施例中,一種煤層氣開采用監控設備,該監控設備用于監測煤層氣抽采鉆孔內不同深度位置的煤層氣濃度,以便于重點對煤層氣濃度高的局部區域進行抽采;其特征在于,該監控設備3包括設備機架組件、行走組件、導向組件和抽吸濃度監測組件11,其中,所述設備機架組件的寬度方向的兩側固定連接設置有所述行走組件,所述設備機架組件的長度方向的一側設置有所述導向組件,所述設備機架組件的長度方向的另一側設置有所述抽吸濃度監測組件;所述煤層氣抽采鉆孔內伸入設置有輔助空心桿2,所述輔助空心桿2的中心孔內設置有對煤層氣進行局部區域抽采的抽采桿1,所述輔助空心桿2的外壁上設置有沿著其軸向方向延伸的行走凹槽6;所述行走組件與所述行走凹槽6的兩相對的內側壁19配合滾動移動,以便帶動所述設備機架組件沿著所述行走凹槽6的延伸方向移動;所述行走凹槽6的內底壁上設置有與所述行走凹槽平行的T型導向滑槽,所述導向組件在所述T型導向滑槽內導向滑動,且所述T型導向滑槽能夠對所述設備機架組件進行輔助空心桿的徑向方向上的限位;所述抽吸濃度監測組件11能夠對煤層氣抽采鉆孔的不同位置的內壁進行吸附并抽采,并且在抽采過程中對抽采的煤層氣的濃度進行監測。在本實施例中,所述設備機架組件包括弧形伸縮架一、弧形伸縮架二和中間架14,其中,所述弧形伸縮架一和弧形伸縮架二的中心軸線與所述輔助空心桿2的中心軸線在一條直線上,且所述弧形伸縮架一位于弧形伸縮架二的外側,所述弧形伸縮架一和弧形伸縮架二均包括外套架12、內套架16和調節鎖緊螺栓15,其中,所述內套架16的一端可伸縮的套設在外套架12的一端,所述內套架16的另一端和所述外套架的另一端均設置有所述行走組件,所述調節鎖緊螺栓15將所述內套架鎖緊固定在所述外套架內,所述內套架和所述外套架之間采用所述中間架14固定連接。作為較佳的實施例,所述行走組件包括主動行走輪、從動行走輪10、連接彈簧座18和行走電機9,其中,所述弧形伸縮架一和弧形伸縮架二的兩端均分別采用連接彈簧座18連接設置有主動行走輪和從動行走輪10,且兩個主動行走輪呈對角布置,所述主動行走輪上傳動連接有行走電機9,所述連接彈簧座18使得所述主動行走輪、從動行走輪10緊貼抵靠所述行走凹槽6的內側壁19。其中,如圖3,所述導向組件包括連接柱8、導向滑塊7,其中,所述導向滑塊采用連接柱8連接至所述設備機架組件上,所述導向滑塊7在所述T型導向滑槽內導向滑動。作為更佳的實施例,所述行走凹槽6的底壁上設置有沿著其延伸方向延伸的大凹槽,所述行走凹槽6的底壁外側固定設置有輔助弧板17,所述輔助弧板17上對應大凹槽的位置設置有小凹槽,所述小凹槽和大凹槽構設為所述T型導向滑槽。此外,在本實施例中,所述抽吸濃度監測組件包括彈性膨脹外凸座22、剛性座25、隔網21、抽吸弧板27、抽吸發生器和煤層氣濃度監測傳感器,其中,所述剛性座25為弧形結構,且其四周設置有朝向煤層氣抽采鉆孔的內孔壁20方向延伸的彈性膨脹外凸座22,所述剛性座25的朝向抽采鉆孔的內壁方向還設置有抽吸弧板27,所述抽吸弧板27的外部還設置有隔網21,所述剛性座25與所述抽吸弧板27之間還設置有抽吸腔24,所述煤層氣濃度監測傳感器設置在所述抽吸腔24內,且所述剛性座上還設置有與所述抽吸腔連通的抽吸接頭26,所述抽吸接頭26與抽吸發生器連通。所述彈性膨脹外凸座22為彈性囊體結構,且所述彈性膨脹外凸座22的內腔通過管接頭23與控制氣泵連接,通過控制氣泵實現對彈性膨脹外凸座22的彈性膨脹控制。在本發明中,如圖1,所述輔助空心桿2的內端還設置有用于重點對煤層氣濃度高的局部區域進行抽采的局部抽采器4,所述局部抽采器能夠將該煤層氣濃度高的局部區域進行密封并進行局部抽采作業。所述抽采鉆孔的外部還設置有法蘭盤定位件5,所述輔助空心桿能夠伸入所述法蘭盤定位件5,且所述輔助空心桿的中心軸線能夠與法蘭盤定位件5的中心軸線在一定角度范圍內調節,以便于將輔助空心桿以擺動的形態伸入抽采鉆孔內。此外,為了便于對不同周部位置的監控與檢測,該監控設備可以設置為兩套,且成對稱的布置在輔助空心桿2的兩側。本發明采用集中局部區域抽采的方式,可以有效的提高抽采效率和可靠性,不需要過大的抽采功率即可,可以大大的提高抽采效果,該監控設備可以精確的將煤層氣濃度高的位置進行監測出,以便于實現重點抽采;本發明的行走組件可以沿著抽采輔助空心桿的軸向進行移動,可以很好的實現對不同位置的煤層氣的監控,提高煤層氣抽采監控的效率;本發明的設備機架組件可以使得行走組件時刻與行走凹槽進行配合移動,保證行走效率,而導向組件可以對設備機架組件進行位置限定以及行走導向,保證行走的可靠性;本發明的抽吸濃度監測組件可以快速的實現對煤層氣的抽吸監控,以便于對后續的重點局部抽采提供位置依據。以上所述的,僅為本發明較佳的具體實施方式,但本發明的保護范圍并不局限于此,任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內,根據本發明的技術方案及其發明構思加以等同替換或改變,都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。

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