一种煤层气井排水口逸散气采样装置

本发明涉及煤层气收集技术领域，尤其涉及一种煤层气井排水口逸散气采样装置。

背景技术：

煤层气是与煤伴生、共生的煤层气资源，是一种储存在煤层中的烃类煤层气，属于非常规天然气。煤层气的主要成分为甲烷，作为一种清洁高效能源的同时，也是一种温室气体，排放在大气中极易造成温室效应。因此，需要开发设计一种煤层气采样装置，对煤层气进行采样检测，并根据现场情况采取相应的治理措施，避免造成资源的浪费和环境的污染。

技术实现要素：

本发明旨在提出一种煤层气井排水口逸散气采样装置对煤层气进行采样，以便及时采集煤层气样品。

本发明的实施例提供一种煤层气井排水口逸散气采样装置，包括集气袋、进气阀组件和出气阀组件；

所述进气阀组件包括进气外筒和进气内筒；所述进气外筒的一端设置在所述集气袋上；所述进气外筒的内侧壁上设置有第一隔板；所述进气内筒可移动地套设在所述进气外筒内，位于所述第一隔板的上方；所述第一隔板、所述进气外筒和所述进气内筒围合形成第一密闭空间；所述第一隔板上贯穿设置有用于连通所述集气袋和所述第一密闭空间的第一导气管；所述进气外筒的侧壁上设置有与所述第一密闭空间连通的进气管；所述进气内筒用于隔断所述第一导气管与所述进气管的连通；

所述出气阀组件设置在所述集气袋上，用于将所述集气袋内的煤层气排出至外部。

在一些优选地实施例中，所述进气内筒包括一体成型的第一上筒体和第一下筒体；所述进气外筒上端的内侧壁上设置有第一内螺纹；所述第一上筒体的外侧壁上设置有与所述第一内螺纹配合使用的第一外螺纹；所述第一上筒体与所述进气外筒螺纹连接；所述第一上筒体内设置有第一橡胶塞，用于封闭或者打开所述第一导气管位于所述第一密闭空间内的一端；所述第一下筒体的外径小于所述进气外筒的内径，使得所述进气管通过所述第一下筒体与所述进气外筒之间的缝隙与所述第一密闭空间连通。

在一些更加优选地实施例中，所述第一导气管的上端外侧套设有环空圆柱状干燥管，用于干燥进入所述第一导气管的煤层气；所述环空圆柱状干燥管内填充有第一干燥剂；所述第一导气管与所述进气内筒同轴设置；所述第一下筒体的内侧壁与所述环空圆柱状干燥管的外侧壁贴合连接。

在一些更加优选地实施例中，所述第一上筒体的顶部设置有第一端盖，用于方便旋转所述进气内筒。

在一些更加优选地实施例中，所述第一导气管上套设有第一密封垫片；所述第一密封垫片的下表面与所述第一隔板的上表面贴合连接；所述第一密封垫片与所述第一下筒体配合，用于进一步隔断所述第一导气管与所述进气管的连通。

在一些更加优选地实施例中，所述第一上筒体外套设有第二密封垫片；所述第二密封垫片的上表面与所述第一端盖的下表面贴合连接；所述第二密封垫片的下表面用于与所述进气外筒的顶部抵接。

在一些更加优选地实施例中，所述第一下筒体的外侧壁上固定有第一密封圈；所述第一密封圈位于所述进气管的上方，并与所述进气外筒的内侧壁抵接。

在一些更加优选地实施例中，所述第一下筒体的外侧壁上固定设置有第二密封圈；所述第二密封圈位于所述第一密封圈的下方；所述第二密封圈、所述第一下筒体和所述进气外筒配合，用于进一步隔断所述第一导气管与所述进气管连通。

在一些优选地实施例中，所述进气管的一端连通有球形干燥管，用于干燥进入所述进气管的煤层气；所述球形干燥管内填充有第二干燥剂。

在一些优选地实施例中，所述进气管的一端连接有单向阀，用于防止煤层气倒吸至所述集气袋的外部。

在一些优选地实施例中，所述集气袋上还设置有贴片式压电蜂鸣器和可编程计时器；所述贴片式压电蜂鸣器和所述可编程计时器电性连接。

在一些优选地实施例中，所述出气阀组件包括出气外筒和出气内筒；所述出气外筒的一端设置在所述集气袋上；所述出气外筒的内侧壁上设置有第二隔板；所述出气内筒可移动地套设在所述进出气外筒内，位于所述第二隔板的上方；所述第二隔板、所述出气外筒和所述出气内筒围合形成第二密闭空间；所述第二隔板上贯穿设置有用于连通所述集气袋和所述第二密闭空间的第二导气管；所述出气外筒的侧壁上设置有与所述第二密闭空间连通的出气管；所述出气内筒用于隔断所述第二导气管与所述出气管的连通。

在一些更加优选地实施例中，所述出气内筒包括一体成型的第二上筒体和第二下筒体；所述出气外筒上端的内侧壁上设置有第二内螺纹；所述第二上筒体的外侧壁上设置有与所述第二内螺纹配合使用的第二外螺纹；所述第二上筒体与所述出气外筒螺纹连接；所述第二上筒体内设置有第二橡胶塞，用于封闭或者打开所述第二导气管位于所述第二密闭空间内的一端；所述第二下筒体的外径小于所述出气外筒的内径，使得所述出气管通过所述第二下筒体与所述出气外筒之间的缝隙与所述第二密闭空间连通。

在一些更加优选地实施例中，所述第二上筒体的顶部设置有第二端盖，用于方便旋转所述出气内筒。

在一些更加优选地实施例中，所述第二导气管上套设有第三密封垫片；所述第三密封垫片的下表面与所述第二隔板的上表面贴合连接；所述第三密封垫片与所述第二下筒体配合，用于进一步隔断所述第二导气管与所述出气管的连通。

在一些更加优选地实施例中，所述第二上筒体外套设有第四密封垫片；所述第四密封垫片的上表面与所述第二端盖的下表面贴合连接；所述第四密封垫片的下表面用于与所述出气外筒的顶部抵接。

在一些更加优选地实施例中，所述第二下筒体的外侧壁上固定有第三密封圈；所述第三密封圈位于所述出气管的上方，并与所述出气外筒的内侧壁抵接。

在一些更加优选地实施例中，所述第二下筒体的外侧壁上固定设置有第四密封圈；所述第四密封圈位于所述第三密封圈的下方；所述第四密封圈、所述第二下筒体和所述出气外筒配合，用于进一步隔断所述第二导气管与所述出气管的连通。

在一些更加优选地实施例中，所述第二端盖上设置有取样孔，用于方便针筒取样。

本发明的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明中的煤层气井排水口逸散气采样装置，包括集气袋、进气阀组件和出气阀组件；所述进气阀组件包括进气外筒和进气内筒；所述进气外筒的一端设置在所述集气袋上；所述进气外筒的内侧壁上设置有第一隔板；所述进气内筒可移动地套设在所述进气外筒内，位于所述第一隔板的上方；所述第一隔板、所述进气外筒和所述进气内筒围合形成第一密闭空间；所述第一隔板上设置有用于连通所述集气袋和所述第一密闭空间的第一导气管；所述进气外筒的侧壁上设置有与所述第一密闭空间连通的进气管；所述进气内筒用于隔断所述第一导气管与所述进气管的连通；所述出气阀组件设置在所述集气袋上，用于将所述集气袋内的煤层气排出至外部；通过在所述集气袋上设置所述进气阀组件和所述出气阀组件；采样时，通过所述进气阀组件将煤层气导入至所述集气袋中，进行煤层气组分的检测，能够适应于煤层气排水口逸散气采样环境，有效地对所述煤层气进行采样，从而进行煤层气井逸散气的成分检测。

附图说明

图1是本发明某一实施例中煤层气井排水口逸散气采样装置的结构示意图。

图2是图1煤层气井排水口逸散气采样装置中进气阀组件2的结构示意图。

图3是图2进气阀组件2中进气内筒21的结构示意图。

图4是图1煤层气井排水口逸散气采样装置中出气阀组件1的结构示意图。

图5是图4出气阀组件1中出气内筒11的结构示意图。

图6图2进气阀组件2中环空圆柱状干燥管24的结构示意图。

图7是图6中环空圆柱状干燥管24的侧视图。

图8是图7环空圆柱状干燥管24中a-a方向的剖视图。

其中，1、出气阀组件；11、出气内筒；111、第二端盖；112、第二上筒体；113、第二下筒体；114、取样孔；115、第二橡胶塞；12、第三密封垫片；13、第二导气管；14、第三密封圈；15、第四密封圈；16、第四密封垫片；17、第二隔板；18、出气外筒；19、出气管；2、进气阀组件；21、进气内筒；211、第一端盖；212、第一上筒体；213、第一下筒体；214、第一橡胶塞；22、第一密封垫片；23、第一导气管；24、环空圆柱状干燥管；241、第一环形板；242、第一透气孔；243、第一筒体；244、第二筒体；245、第二环形板；246、第二透气孔；247、环形连接部；248、第一干燥剂；25、第一密封圈；26、进气管；27、第二密封圈；28、第二密封垫片；29、第一隔板；210、进气外筒；3、集气袋；4、球形干燥管；41、第二干燥剂；5、单向阀；6、可编程计时器；7、贴片式压电蜂鸣器。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。

请参考图1-5，本发明的实施例提供了一种煤层气井排水口逸散气采样装置，包括集气袋3、进气阀组件2、出气阀组件1、球形干燥管4和单向阀5。

进气阀组件2包括进气外筒210和进气内筒21；进气外筒210的一端设置在集气袋3上；进气外筒210的底部设置有第一固定座(图中未示出)；进气外筒210与所述第一固定座一体成型；所述第一固定座与集气袋3胶接；进气外筒210的内侧壁上设置有第一隔板29；进气内筒21可移动地套设在进气外筒210内，位于第一隔板29的上方；进气内筒21可沿进气外筒210的轴向，在进气外筒210内上下移动；第一隔板29、进气外筒210和进气内筒21围合形成第一密闭空间；第一隔板29上贯穿设置有用于连通集气袋3和所述第一密闭空间的第一导气管23；第一导气管23的一端垂直设置在第一隔板29上，并通过进气外筒210的下端与集气袋3连通；第一导气管23与进气内筒21同轴设置；进气外筒210的侧壁上设置有与所述第一密闭空间连通的进气管26；进气内筒21用于隔断第一导气管23与进气管26的连通；进气外筒210、第一隔板29、第一导气管23和进气管26一体成型。

出气阀组件1设置在集气袋3上，用于将集气袋3内的煤层气排出至外部；出气阀组件1包括出气外筒18和出气内筒11；出气外筒18的一端设置在集气袋3上；出气外筒18的底部设置有第二固定座；出气外筒18与所述第二固定座一体成型；所述第二固定座与集气袋3胶接；出气外筒18的内侧壁上设置有第二隔板17；出气内筒11可移动地套设在进出气外筒18内，位于第二隔板17的上方；出气内筒11可沿出气外筒18的轴向，在出气外筒18内上下移动；第二隔板17、出气外筒18和出气内筒11围合形成第二密闭空间；第二隔板17上贯穿设置有用于连通集气袋3和所述第二密闭空间的第二导气管13；第二导气管13的一端垂直设置在第二隔板17上，并通过出气外筒18的下端与集气袋3连通；第二导气管13与出气内筒11同轴设置；出气外筒18的侧壁上设置有与所述第二密闭空间连通的出气管19；出气内筒11用于隔断第二导气管13与出气管19的连通；第二隔板17、第二导气管13、出气外筒18和出气管19一体成型。

进气管26的一端连通有球形干燥管4，用于干燥进入进气管26的煤层气；球形干燥管4内填充有第二干燥剂41；球形干燥管4的一端与进气管26的一端螺纹连接，另一端与单向阀5连通。

单向阀5与球形干燥管4的另一端螺纹连接，用于防止煤层气倒吸至集气袋3的外部。

具体地，进气内筒21包括一体成型的第一上筒体212和第一下筒体213；进气外筒210上端的内侧壁上设置有第一内螺纹；第一上筒体212的外侧壁上设置有与第一内螺纹配合使用的第一外螺纹；第一上筒体212与进气外筒210螺纹连接；第一上筒体212内设置有第一橡胶塞214，用于封闭或者打开第一导气管23位于所述第一密闭空间内的一端；第一下筒体213的外径小于进气外筒210的内径，使得进气管26通过第一下筒体213与进气外筒210之间的缝隙与所述第一密闭空间连通；为了方便旋转进气内筒21，第一上筒体212的顶部设置有第一端盖211，第一端盖211与进气内筒21一体成型；所述煤层气经过单向阀5、球形干燥管4和进气管26后，通过第一下筒体213与进气外筒210之间的缝隙进入到所述第一密闭空间内；通过旋转第一端盖211使得进气内筒21沿进气外筒210的轴向向上移动，使得第一橡胶塞214随之向上移动，实现第一导气管23与所述第一密闭空间的导通，从而使得进入所述第一密闭空间的所述煤层气通过第一导气管23进入到集气袋3中。

进一步地，为了干燥从进气管26进入第一导气管23的煤层气，第一导气管23的上端外侧套设有环空圆柱状干燥管24；第一导气管23的上端突出于环空圆柱状干燥管24的顶部，方便与第一橡胶塞214抵接；第一导气管23与环空圆柱状干燥管24胶接；环空圆柱状干燥管24内填充有第一干燥剂248；第一导气管23与进气内筒21同轴设置；第一下筒体213的内侧壁与环空圆柱状干燥管24的外侧壁贴合连接；所述煤层气通过流经进气管26后，通过第一下筒体213与进气外筒210之间的缝隙，并通过环空圆柱状干燥管24后进入到第一导气管23内，流经环空圆柱状干燥管24的煤层气被再次进行干燥。

具体地，参考图6-8，环空圆柱状干燥管24包括第一筒体243和套设在第一筒体243内的第二筒体244；第一筒体243和第二筒体244同轴设置；第一筒体243和第二筒体244的两端面平齐；第一筒体243和第二筒体244的顶部之间设置有第一环形板241；第一环形板241上开设有第一透气孔242，用于方便被第一干燥剂248干燥后的所述煤层气通过第一透气孔242进入到第一导气管23内；第一筒体243和第二筒体244的底部之间可拆卸地设置有第二环形板245；第二环形板245的上表面上设置有环形连接部247；环形连接部247的外侧与第一筒体243底部的内侧螺纹连接；第二筒体244与第二环形板245止口连接；第一筒体243、第二筒体244、第一环形板241和第二环形板245之间围合形成用于容纳第一干燥剂248的腔体；第二环形板245上设置有第二透气孔246，第二透气孔246与所述腔体连通，方便所述煤层气进入到所述腔体内与第一干燥剂248接触；第一筒体243、第二筒体244和第一环形板241一体成型；第二环形板245与环形连接部247一体成型。

在本实施例中，第一干燥剂248和第二干燥剂41均为硅胶颗粒干燥剂。

进一步地，参考图2和图3，为了提高进气阀组件2的气密性，第一导气管23上套设有第一密封垫片22；第一密封垫片22的下表面与第一隔板29的上表面贴合连接；第一密封垫片22与第一下筒体213配合，用于进一步隔断第一导气管23与进气管26的连通；第一上筒体212外套设有第二密封垫片28；第二密封垫片28的上表面与第一端盖211的下表面贴合连接；第二密封垫片28的下表面用于与进气外筒210的顶部抵接；通过旋转第一端盖211，使得第一橡胶塞214的底部与第一导气管23的上端面抵接时，第一导气管23的上端被密封；此时，进气外筒210的上端面与第二密封垫片28抵接，提高了第一端盖211与进气外筒210上端之间的气密性；同时,第一下筒体213的底部与第一密封垫片22抵接，使得进入到第一下筒体213与进气外筒210之间缝隙内的所述煤层气不能进入到环空圆柱状干燥管24内，提高了进气阀组件2的气密性。

为了进一步提高进气阀组件2的气密性，第一下筒体213的外侧壁上固定有第一密封圈25；第一密封圈25位于进气管26的上方，并与进气外筒210的内侧壁抵接；第一下筒体213的外侧壁上固定设置有第二密封圈27；第二密封圈27位于第一密封圈25的下方；第二密封圈27、第一下筒体213和进气外筒210配合，用于进一步隔断第一导气管23与进气管26连通；当第一橡胶塞214的底部与第一导气管23的顶部抵接时，第一密封圈25位于进气管26的上方，第二密封圈27位于进气管26的下方，使得进气管26与进气外筒210的连接处位于第一密封圈25和第二密封圈27之间，进一步防止所述煤层气进入到环空圆柱状干燥管24内；需要对所述煤层气进行采样时，旋转第一端盖211使得进气内筒21上移至第一密封圈25和第二密封圈27均位于进气管26的上方，所述煤层气经过第一下筒体213与进气外筒210之间的缝隙，并通过第二透气孔246进入到所述腔体内与第一干燥剂248接触，然后经过第一透气孔242和第一导气管23进入到集气袋3中，实现对所述煤层气的采样。

具体地，参考图4和图5，出气内筒11包括一体成型的第二上筒体112和第二下筒体113；出气外筒18上端的内侧壁上设置有第二内螺纹；第二上筒体112的外侧壁上设置有与所述第二内螺纹配合使用的第二外螺纹；第二上筒体112与出气外筒18螺纹连接；第二上筒体112内设置有第二橡胶塞115，用于封闭或者打开第二导气管13位于所述第二密闭空间内的一端；第二下筒体113的外径小于出气外筒18的内径，使得出气管19通过第二下筒体113与出气外筒18之间的缝隙与所述第二密闭空间连通；为了方便旋转出气内筒11，第二上筒体112的顶部设置有第二端盖111；需要排出集气袋3中的所述煤层气时，旋转第二端盖111，使得出气内筒11沿出气外筒18的轴向向上移动，带动第二橡胶塞115向上移动，使得第二导气管13的上端与所述第二密闭空间连通；集气袋3中的所述煤层气流经第二导气管13、所述第二密闭空间和第二下筒体113与出气外筒18之间的缝隙通过出气管19排出。

第二导气管13上套设有第三密封垫片12；第三密封垫片12的下表面与第二隔板17的上表面贴合连接；第三密封垫片12与第二下筒体113配合，用于进一步隔断第二导气管13与出气管19的连通；第二上筒体112外套设有第四密封垫片16；第四密封垫片16的上表面与第二端盖111的下表面贴合连接；第四密封垫片16的下表面用于与出气外筒18的顶部抵接；当第二橡胶塞115与第二导气管13的上端抵接时，出气外筒18的上端与第四密封垫片16抵接，提高第二端盖111与出气外筒18之间的气密性；同时,第二下筒体113的底部与第三密封垫片12抵接，使得所述第二密闭空间内的所述煤层气不能进入到第二下筒体113与出气外筒18之间的缝隙中，提高了出气阀组件1的气密性。

第二下筒体113的外侧壁上固定有第三密封圈14；第三密封圈14位于出气管19的上方，并与出气外筒18的内侧壁抵接；第二下筒体113的外侧壁上固定设置有第四密封圈15；第四密封圈15位于第三密封圈14的下方；第四密封圈15、第二下筒体113和出气外筒18配合，用于进一步隔断第二导气管13与出气管19的连通；当第二橡胶塞115与第二导气管13的上端抵接时，第三密封圈14和第四密封圈15分别位于出气管19与出气外筒18连接处的上方和下方，进一步提高了出气阀组件1的气密性；需要将集气袋3中的所述煤层气排出至外部时，旋转第二端盖111使得出气内筒11上移至第三密封圈14和第四密封圈15均位于出气管19与出气外筒18连接处的上方时，集气袋3中的所述煤层气流经第二导气管13、所述第二密闭空间和第二下筒体113与出气外筒18之间的缝隙，并通过出气管19排出。

为了方便采用针筒对集气袋3中的煤层气进行取样，第二端盖111上设置有取样孔114；需要取样时，通过取样孔114，刺穿第二橡胶塞115使得针筒插入至第二导气管13内进行取样，简单方便。

进一步地，集气袋3上还设置有贴片式压电蜂鸣器7和可编程计时器6；贴片式压电蜂鸣器7贴合在集气袋3的外表，通过感受集气过程中集气袋3形变所产生的压力变化，通过压电转化将压力信号转变为电信号，当集气袋3形变到达一定程度，即达到一定的压力阈值，转换的电信号达到电流阈值，引发蜂鸣报警，确定集气袋3已经集满煤层气；贴片式压电蜂鸣器7和可编程计时器6电性连接；当可编程计时器6感应到从贴片式压电蜂鸣器7传来的电流时，开始启动计时；当电流达到阈值时，贴片式压电蜂鸣器7蜂鸣报警，可编程计时器6自动控制终止计时，记录集气袋3集满煤层气所用的时，可根据集气袋3的体积和集满所述煤层气所需的时间计算单位时间内煤层气井排水口所述煤层气的逸散量，方便工作人员统计所述煤层气的逸散量，并根据具体逸散量采取相应的治理措施。

具体地，在本实施例中，可编程计时器6是深圳华秋电子有限公生产的型号为tlc555idrti8-soic的计时器；贴片式压电蜂鸣器7的型号为klj-1706。

本实施例中的煤层气井排水口逸散气采样装置工作过程如下：

需要对所述煤层气进行采样时，旋转第一端盖211使得进气内筒21上移至进气管26与第一导气管23连通；旋转第二端盖111使得出气内筒11下移至第二橡胶塞115与第二导气管13的顶部抵接，封闭第二导气管13的顶部；所述煤层气依次流经单向阀5、球形干燥管4、进气管26、进气外筒210与第一下筒体213之间的缝隙进入到所述第一密闭空间内，再通过环空圆柱状干燥管24和第一导气管23后进入到集气袋3内；当贴片式压电蜂鸣器7检测到集气袋3开始膨胀时，向可编程计时器6发送计时信号，可编程计时器6开始计时；当贴片式压电蜂鸣器7检测到集气袋3膨胀到一定程度，也就是达到压力阈值时，贴片式压电蜂鸣器7蜂鸣报警，并向可编程计时器6发送终止计时信号，可编程计时器6终止计时记录采样时间；同时，工作人员停止采样所述煤层气通过旋转第一端盖211使得进气内筒21向下移动至第一橡胶塞214与第一导气管23的上端抵接，封闭第一导气管23的上端，即可实现对所述煤层气的采样，并可根据集气袋3的体积和集满所述煤层气所需的时间计算单位时间内煤层气井排水口所述煤层气的逸散量，方便工作人员统计所述煤层气的逸散量；

需要对集气袋3中的采样的样品进行检测时，只需要将出气管19和检测仪器进行连通，然后旋转第二端盖111，使得出气内筒11向上移动至第二橡胶塞115与第二导气管13分离，实现出气管19、所述第二密闭空间、第二导气管13和集气袋3的导通即可。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。

在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。