煤矿井下随钻测量系统介绍

2020-06-13 17:08:44 yysm 247

煤矿井下随钻测量系统由下无磁钻杆、测量探管、上无磁钻杆、通缆式钻杆、通缆式送水器、通讯电缆、孔口监视器、孔底马达和钻头配套在一起,用于满足水平定向钻进的测量和控制系统的连接示意图如图所示。

通缆钻杆

在定向钻进过程中,测量探管是整个测量系统的核心部件,它装在近钻头的无磁钻杆中的,可在停钻或不停钻状态下实时采集钻具姿态参数,并通过通讯电缆将采集的数据发送给孔口监视器,工作人员可根据显示的测量数据和钻孔轨迹及时调整工具面向角,进行钻孔轨迹的控制。

    通过对现有的各种姿态测量方法的研究,结合煤矿生产条件和现场施工技术条件,认为采用基于地磁场原理的加速度计和磁强计组合的随钻姿态测量系统原理更适合煤矿井下随钻测量系统的设计要求,并在此基础上进行了测量探管的结构设计。煤矿井下定向钻孔的施工条件和石油、非开挖等地面定向钻进不同,因此,为了使随钻测量定向钻进技术能够在煤矿井下得到很好的应用,必须对所适应的工作环境和技术条件进行研究

    随钻测量系统的信号传输方式分为有线(电缆)和无线两种.通过对各类信号传输方式的研究,认为泥浆脉冲、电磁波、声波等线传输方式目前还不能适应煤矿并下近水定向孔的施工条件:而有线(电缆)方式具有结构原理简单、实时性好、数据传输率高等优点,可通过电缆直接向孔底传感器供电,实现孔底与孔口设备之间的双向通讯,能够满足煤矿井下近水平定向钻孔施工的条件。早期采用电缆进行钻孔参数测量,电缆一般都设置在钻杆外部,测量时需要提钻后,通过电缆将测量仪器下孔内进行钻孔参数侧量,这样测量会耽误正常钻进,不能实现即时随钻测量;后来的有线传输都通过钻杆埋缆方式进行,通过特殊结构的钻杆结构实现加接钻杆时电缆的对接,在不影响正常钻进的情况下可实现即时随钻测量。采用钻杆埋缆方式进行信号传输的关键技术是解决钻杆接头的密封和有效传导问题。通过在第三章对常见的接头连接方式的对比分析,结合国外先进钻杆传导技术在煤矿井下的成功应用,在对我国煤矿井下施工技术条件认真分析的基础上,提出采用中心通缆内插接方式进行信号传输,实现孔底测量探管与孔口监视器的双相通讯。

中心通缆装置一与钻杆构成的一体式钻杆,中心通缆装置由通缆母接头,绝缘支撑挡环,绝缘联接体,中间导线,通缆公接头,变径弹簧等构成:中间导线的外部设置绝缘联接体,其两端分别为通缆母接头、通缆公接头,在公接头上设置变径弹簧,与内圆锥面的母接头连接,钻杆结构如图所示

根据煤矿井下定向钻进的特点,对钻杆结构和性能提出了具体要求:

(1)首先钻杆必须具有一定的抗拉、扭强度,同时还必须有一定的韧性,保证在定向拐弯过程中钻杆可承受一定的挠曲变形.

(2)中心通缆钻杆除起到普通钻杆传替动力的作用外,还要在随钻测量过程中起到信号传输的作用。中心通缆装置必须有一定的密封耐压防水性,以减少信号衰减。根据煤矿井下定向钻孔施工装备和工艺参数特点,中心通缆装置抗水压不低小于8MPa,并保证在此压力下钻杆接头密封基本良好,正常通讯。

通缆钻杆


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