一种油气地球化学勘探微量气体收集装置

摘要

本发明涉及一种油气地球化学勘探微量气体收集装置，包括安装基板，安装在安装基板四角支撑地钉；安装基板上转动连接有对称的驱动丝杠，两个对称驱动丝杠之间设有移动安装板，移动安装板上固定安装有钻筒，该钻筒转动连接有钻头，中心丝杠与钻头固定连接；安装基板上有驱动电机，该驱动电机固定连接有驱动筒体，中心丝杠与驱动筒体上下滑动连接；驱动电机的输出轴上固定连接有驱动齿轮，该转动齿轮与固定设在两个驱动丝杠上端的从动齿轮通过驱动链条连接；安装基板上固定设有气体收集罐与气体收集孔连通，减少整个钻孔的阻力，提高钻孔的效率，在完成钻孔时直接对钻孔内的气体进行收集，提高气体收集的纯度，为后期检测提供便利。

说明书

技术领域

本发明涉及油气地球化学勘探技术领域，尤其涉及一种油气地球化学勘探微量气体收集装置。

背景技术

油气地球化学勘探简称油气化探。是油气勘探中一类重要的手段和工作方法，也是应用地球化学的重要分支。它要求以现代地球化学分析方法所取得的资料去帮助寻找油气藏。其理论基础是烃类运移在周围岩石和地表土壤及它们所含的流体中产生多种地球化学现象，形成多种地球化学晕，造成其中的烃类和多种化合物及其元素和同位素组分、含量的变化，在进行油气地球化学研究和应用中，需要收集土壤中的气体以便进行检测。

目前在对土壤中的稀有气体进行收集时，首先进行钻孔，然后在对钻孔内的气体进行收集，此种方法虽然能够方便对气体进行收集，但是在钻完孔钻头离开钻孔后，外部的气体会进入到孔洞中造成孔洞中的微量气体的含量较少，为后续的检测带来极大的不方便，同时造成后续检测数据不准确的情况发生。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种在钻孔的同时对钻孔内的气体进行收集，提高气体后续检测准确性的油气地球化学勘探微量气体收集装置。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案，一种油气地球化学勘探微量气体收集装置，包括安装基板，固定安装在安装基板四角支撑地钉；所述安装基板上转动连接有垂直穿过该安装基板且相互对称的驱动丝杠，位于安装基板下方的两个对称驱动丝杠之间设有移动安装板，该移动安装板的两端与驱动丝杠螺纹连接；

所述移动安装板上固定安装有垂直向下延伸的钻筒，该钻筒的底部转动连接有钻头，所述钻筒内设有一中心丝杠，该中心丝杠的下部与所述钻头固定连接，另一端穿过移动安装板向上延伸；

所述安装基板上固定安装有电机安装机架，所述电机安装机架上固定安装有驱动电机，该驱动电机的输出轴通过联轴器固定连接有驱动筒体，所述中心丝杠延伸到移动安装板上方的端部插入到驱动筒体内与驱动筒体上下滑动连接；

所述驱动电机的输出轴上固定连接有驱动齿轮，该转动齿轮与固定设在两个驱动丝杠上端的从动齿轮通过驱动链条连接，所述驱动电机驱动两个驱动丝杠同步同向转动；

所述安装基板上固定设有气体收集罐，该气体收集罐连接的气体收集管线，该气体收集管线的端部延伸到钻筒内与钻筒底部的气体收集孔连通，所述气体收集管线上抽气泵。

所述钻筒的下部套设有气囊定位组件，该气囊定位组件与钻筒的壁上设有进气通道连通，所述进气通道内设有电磁阀；

所述钻筒内设有活塞，所述活塞与钻筒内壁上下密封滑动连接，且所述中心丝杠穿过该活塞，与活塞螺纹连接；

所述钻筒的上部设有与中心丝杠转动连接的密封轴承，所述密封轴承与活塞之间形成密封的气体收集缓冲腔体；所述中心丝杠内设有中心通道，该中心通道的底部与钻筒底部的气体收集孔连通，所述中心通道的上端与收集缓冲腔体通过设在中心丝杠上的出气通道连通，所述气体收集管线的端部固定连接在钻筒上的单向阀组件上与气体收集缓冲腔体连通；

所述驱动电机驱动所述中心丝杠带动钻头转动时，所述活塞下行，将活塞下方钻筒内的空气压入到气囊定位组件中，气囊定位组件膨胀与钻孔密封连接，此时所述活塞上方的气体收集缓冲腔体内形成负压，钻孔内的气体通过中心通道进入到气体收集缓冲腔体中并通过气体收集管线进入到气体收集罐中进行收集。

所述气囊定位组件包括套设在钻筒外与所述钻筒固定连接的环形密封壳体，该环形密封壳体的周向面上开设有环形开口，所述环形密封壳体内设有气囊，该气囊的进气管与电磁阀连通，所述气囊在充气时从所述环形开口中穿出。

所述活塞下行时，所述电磁阀开启，钻筒内的气体进入到气囊定位组件中，所述单向阀组件开启，气体收集缓冲腔体与气体收集管线连通。

所述单向阀组件包括阀体，所述阀体的一端设有进气阀通道，另一端设有与进气阀通道连通的出气阀通道，且所述进气阀通道的通道孔径小于出气阀通道的通道孔径，所述进气阀通道内设有用于对进气通道进行封堵的球阀体，所述球阀体与设在出气通道内的支撑架通过伸缩压缩组件连接。

所述伸缩压缩组件包括固定连接在球阀体上的连接杆，该连接杆的端部插入到支撑架上固定连接的压缩筒体内，位于压缩筒体内的连接杆上套设有压缩弹簧，该压缩弹簧位于连接杆上固定连接有挡环和压缩筒体底部之间。

所述钻头上部的凸起部外固定连接有外保护套，该外保护套插入到钻筒内与钻筒通过密封连接轴承固定连接，所述凸起部的顶部设有向内延伸的且与中心通道连通的主通道，所述主通道与外保护套上设有的气体收集通道连通的次通道。

所述次通道内设有阻挡球，该阻挡球通过设在次通道的入口处设有阻挡环阻挡在次通道之内，所述次通道位于出口处的内壁上设有多条通气凹槽条。

所述中心丝杠的上端截面为多边形，所述驱动筒体的截面为与该对变形配合的对变形孔。

所述的驱动齿轮与两个驱动丝杠上的从动齿轮形成三角形，所述驱动链条绕在形成三角形的驱动齿轮和从动齿轮上。

本发明的有益效果是：在钻孔时通过一个电机能够驱动整个钻筒下行时还能够驱动所述钻头钻孔作业，钻头通过中心丝杠驱动其进行转动，钻筒处于不转动的状态，减少整个钻孔的阻力，提高钻孔的效率，在完成钻孔时直接对钻孔内的气体进行收集，提高气体收集的纯度，为后期检测提供便利；设有的气囊定位组件能够在钻孔时与钻孔的孔壁记性密封定位，使所述气囊定位组件下部处于密封状态，提高气体收集的纯度，同时所述的气囊定位组件通过活塞下行的方式使其膨胀密封，该活塞下行时通过电机驱动中心丝杠转动来实现的，减少了动力组件的使用，同时在活塞下行的过程中，上部形成负压腔，钻孔内的气体在负压作用下上行，提高了气体收集的效率。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明中钻筒和钻头连接的结构示意图；

图3是图2中A部结构方法示意图；

图4是本发明中钻头连接的结构示意图；

图5是本发明中钻头上部凸起截面结构示意图；

图6是本发明中单向阀组件的结构示意图；

图7是本发明中主动齿轮和两个从动齿轮链接的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

实施例1

如图1所示的一种油气地球化学勘探微量气体收集装置，包括安装基板1，固定安装在安装基板1四角支撑地钉2；设有的四角支撑地钉2可以固定插入到地上，确保整个装置固定的稳定性，同时该四角支撑地钉2的高度可以调整，通过调整其高度可以改变钻孔的深度和方便性；所述安装基板1上转动连接有垂直穿过该安装基板1且相互对称的驱动丝杠7，位于安装基板1下方的两个对称驱动丝杠7之间设有移动安装板3，该移动安装板3的两端与驱动丝杠7螺纹连接；相互对称的驱动丝杠7可以进行同步转动，螺纹连接在该驱动丝杠7上的移动安装板3在驱动丝杠7的转动情况下进行上下移动；

所述移动安装板3上固定安装有垂直向下延伸的钻筒4，该钻筒4的底部转动连接有钻头5，所述钻筒4内设有一中心丝杠6，该中心丝杠6的下部与所述钻头5固定连接，另一端穿过移动安装板3向上延伸；所述钻头5进行钻孔作用，所述钻筒4的半径小于钻头5钻孔的半径，同时该钻筒与钻头活动连接，确保在钻孔时较少驱动电机的能耗，所述中心丝杠6与钻头固定连接，驱动所述钻头进行钻孔作业；

所述安装基板1上固定安装有电机安装机架8，所述电机安装机架8上固定安装有驱动电机9，该驱动电机9的输出轴通过联轴器13固定连接有驱动筒体13，所述中心丝杠6延伸到移动安装板3上方的端部插入到驱动筒体13内与驱动筒体13上下滑动连接；具体的是所述所述中心丝杠6的上端截面为多边形，所述驱动筒体13的截面为与该对变形配合的对变形孔。确保所述驱动筒体13能够带动中心丝杆6进行转动时，所述中心丝杠可以在所述驱动筒体13内进行上下移动；

所述驱动电机9的输出轴上固定连接有驱动齿轮10，该转动齿轮10与固定设在两个驱动丝杠7上端的从动齿轮11通过驱动链条17连接，所述驱动电机9驱动两个驱动丝杠7同步同向转动；

如图7所述的驱动齿轮10与两个驱动丝杠7上的从动齿轮11形成三角形，所述驱动链条17绕在形成三角形的驱动齿轮10和从动齿轮11上。可以确保所述驱动齿轮能够同时同步的带动驱动齿轮进行转动，进而同步驱动所述驱动丝杠进行转动；

在进行工作时，所述驱动电机驱动所述中心丝杠进行转动，在中心丝杠在转动的过程中通过驱动链条17带动两个驱动丝杠进行同步转动，进而驱动所述移动安装板3进行下行，同时所述中心丝杠驱动钻头进行钻孔工作，该钻头在移动安装板3下行压力下和驱动电机驱动转动的情况下，实现向下钻孔的目的；通过一个电机实现下沉和钻孔的效果有效的节省了钻孔所需的功效；

所述安装基板1上固定设有气体收集罐14，该气体收集罐14连接的气体收集管线15，该气体收集管线15的端部延伸到钻筒4内与钻筒4底部的气体收集孔连通，所述气体收集管线15上抽气泵16。所述的气体收集罐14用于收集钻孔内的气体，具体的时，在钻孔的同时所述抽气泵16开启，将钻孔内的气体抽入到气体收集罐14中，用于后期的检测使用，在钻孔时直接对气体进行采集，避免将钻头升起外部的空气进入到钻孔中影响采集到孔内气体的纯度，给收集检测带来极大的不便。

实施例2

在实施例1的基础上，为了进一步的提高采集气体的纯度，如图2所述钻筒4的下部套设有气囊定位组件403，该气囊定位组件403与钻筒4的壁上设有进气通道404连通，所述进气通道404内设有电磁阀406；所述的气囊定位组件403能够在完成钻孔后将所述钻筒固定在钻孔的内壁上，同时将该气囊定位组件403下方的钻孔进行密封，方便气体采集的纯度；早向气囊定位组件403充气时，所述电磁阀开启；

所述钻筒4内设有活塞401，所述活塞401与钻筒4内壁上下密封滑动连接，且所述中心丝杠6穿过该活塞401，与活塞401螺纹连接；所述的活塞螺纹连接在中心丝杠6上，在作数中心丝杠6带动钻头进行钻孔时，所述活塞进行下行，将钻筒内的气体压入到所述气囊定位组件403中，此时所述气囊定位组件403开启，与钻孔密封连接，所述钻头停止工作；保证气囊定位组件下方形成密闭空间，避免外部空气进入，进一步的提高了孔内气体采集的纯度，为后期检测精度提供了可靠的保证；

所述钻筒4的上部设有与中心丝杠6转动连接的密封轴承407，所述密封轴承407与活塞401之间形成密封的气体收集缓冲腔体402；所述中心丝杠6内设有中心通道601，该中心通道601的底部与钻筒4底部的气体收集孔连通，所述中心通道601的上端与收集缓冲腔体402通过设在中心丝杠6上的出气通道连通，所述气体收集管线15的端部固定连接在钻筒4上的单向阀组件405上与气体收集缓冲腔体402连通；所述密封轴承与活塞401将钻筒内想成一个体密封的收集缓冲腔体402，该收集缓冲腔体402用于对钻孔内的气体进行收集缓存，在所述活塞进行下行时，所述收集缓冲腔体402内的气压降级，成负压状态，此时气囊定位组件下方的气体在负压状态下通过中心通道被吸入到收集缓冲腔体402内进行缓冲，采用负压的形式，减少了采用其他形式采集气体所带来的能耗问题；

所述活塞401下行时，所述电磁阀405开启，钻筒4内的气体进入到气囊定位组件403中，所述单向阀组件406开启，气体收集缓冲腔体402与气体收集管线15连通。

所述驱动电机9驱动所述中心丝杠6带动钻头5转动时，所述活塞401下行，此时所述电磁阀406开启，将活塞401下方钻筒4内的空气压入到气囊定位组件403中，气囊定位组件403膨胀与钻孔密封连接，此时所述活塞401上方的气体收集缓冲腔体402内形成负压，此时所述钻孔内的气体通过中心通道601进入到气体收集缓冲腔体402中进行储存；同时抽气泵开启，将气体收集缓冲腔内的气体收入到收集罐中进行收集，当完成作业后，此时驱动电机反转，带动所述钻头进行上行，此时中心丝杠驱动活塞401上行，气体收集缓冲腔体402剩余的气体被压入到收集罐中，避免采集的气体被排放出，进一步的提高了气体采集的效率。

为了确保所述活塞下行时，所述气囊定位组件403能够开启将钻筒与钻孔连接起来；如图3所述气囊定位组件403包括套设在钻筒4外与所述钻筒4固定连接的环形密封壳体4031，该环形密封壳体4031的周向面上开设有环形开口4032，所述环形密封壳体4031内设有气囊4033，该气囊4033的进气管4034与电磁阀405连通，所述气囊4033在充气时从所述环形开口4032中穿出。所述环形开口如图3设置的为内小外大，确保在所述气囊4033在充气的过程中从所述的环形开口处撑出与孔壁进行密封连接，在完成气体收集后，气囊中的气体进入到钻筒中，气囊进入到环形密封壳体4031中进行收集；

如图6所述单向阀组件包括阀体4051，所述阀体4051的一端设有进气阀通道4052，另一端设有与进气阀通道4052连通的出气阀通道4053，所述的进气阀通道4052与气体收集管线连通，所述出去阀通道4053与气体收集缓冲腔体连通；且所述进气阀通道4052的通道孔径小于出气阀通道4053的通道孔径，所述进气阀通道4052内设有用于对进气通道4052进行封堵的球阀体4054，所述球阀体4054与设在出气通道4053内的支撑架4059通过伸缩压缩组件连接。

所述伸缩压缩组件包括固定连接在球阀体4054上的连接杆4055，该连接杆4055的端部插入到支撑架4059上固定连接的压缩筒体4056内，位于压缩筒体4056内的连接杆4055上套设有压缩弹簧4058，该压缩弹簧4058位于连接杆4055上固定连接有挡环4057和压缩筒体4056底部之间。

在排气时，气体收集缓冲腔体内的压力加大，所述球阀体4054进入到出气阀通道4053中，此时所述出气阀通道与进气阀通道连通，气体收集缓冲腔内的气体通过管线进入到收集罐中，当气体排出时，此时在排出气体过程中被压缩的压缩弹簧复位，通过阀球体从新进入到进气通道中进行封堵。

实施例3

在实施例1的基础上，为了确保所述钻头5与钻筒能够进行稳定的转动连接，同时能够对钻孔内的气体进行采集，如图4所述钻头5上部的凸起部503外固定连接有外保护套501，该外保护套501插入到钻筒4内与钻筒4通过密封连接轴承602固定连接，所述凸起部503的顶部设有向内延伸的且与中心通道601连通的主通道504，所述主通道504与外保护套501上设有的气体收集通道502连通的次通道505。钻孔内的气体通过次通道进入到主通道中，然后沿着中心通道进入到气体缓冲收集腔中进行收集，能够在不影响钻孔的条件下对气体进行采集，提高了钻孔的稳定性。

进一步的，为了避免在钻孔时，其它物质进入到次通道中对次通道进行堵塞，所述次通道为从下到上弧形延伸，同时如图5所述次通道505内设有阻挡球507，该阻挡球507通过设在次通道505的入口处设有阻挡环506阻挡在次通道505之内，所述次通道505位于出口处的内壁上设有多条通气凹槽条508。在不采集气体时，所述阻挡球在重力的作用下对次通道的入口进行封堵，在采集时，负压的作用下，阻挡球进入到次通道的出口处，此时所述通气凹槽将次通道完全开启，方便气体进行收集，同时有效的避免了其它物质进入待次通道进行堵塞的情况发生。

以上实施例仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。