煤矿井下近水平定向钻进中的随钻测量技术

随钻测量是煤矿井下近水平定向钻进中的关键技术之一.本文介绍了我国煤矿井下近水平定向钻进技术的发展概况及随钻测量系统的原理与构成,并对煤矿井下的定向钻进随钻测量技术的发展、应用进行了讨论和展望.     

一种矿用随钻测量系统

该文介绍的井下随钻测量系统,实现对煤矿井下钻孔空间轨迹的测量,为有效消除瓦斯抽放钻孔施工中位置偏差等情况提供坐标依据,保障煤矿生产安全。     

煤矿井下随钻测量电磁传输信道建模

煤矿井下随钻测量系统目前主要采用有线方式进行信号传输,但是存在通缆钻杆加工技术要求严格、使用成本高等缺点,研制适用于煤矿井下的电磁波随钻测量系统十分必要。与地面钻进中井下-地面电磁传输信道不同,煤矿井下电磁波随钻测量采用孔内-孔口电磁传输信道,电磁信号传输过程中衰减特性亟待研究。基于经典电磁理论,结合煤层及煤层围岩电性,运用等效传输线法,计算了孔口接收电极间信号电压,包括煤岩层导电性、发射信号频率、钻杆电阻率、钻杆长度对接收信号电压的影响。仿真结果表明,相同工作条件下,煤矿井下孔口电极接收电压小于地面电极接收电压,大于地面电极接收电压一半。     

随钻测量定向钻进技术在矿井顶板水患治理中的应用研究

西北侏罗系顶板裂隙水害是我国煤矿水害主要类型之一,严重影响了矿井的正常生产,并构成了安全隐患。提出采用随钻测量定向钻进技术施工定向长钻孔进行顶板水探放的治理方案,并对钻进成孔工艺和钻探装备进行了选配。选择红柳煤层3121工作面进行了现场应用,施工的定向长钻孔终孔平均出水量是相邻工作面常规钻孔的2.69倍,相同疏放周期时放水量是常规钻孔的41.5倍,成功对2个顶板含水层进行探放并达到安全开采要求,起到超前长距离区域探放顶板水的效果,同时可节约78%工期。现场应用情况表明,随钻测量定向钻进技术在顶板水害防治中具有广阔的应用前景,可为类似矿井提供参考。     

随钻测量在煤矿开采中的应用

阐述了随钻测量的基本原理,并对随钻测量系统存在的误差进行分析,以加强对随钻测量技术的理解。介绍了随钻测量技术在煤矿开采中的应用范围,包括地质勘探钻孔、瓦斯抽采钻孔以及水害防治等,并以具体的工程为例,探究随钻测量技术在煤矿地质勘探方面的应用。     

矿用电磁波随钻测量系统在定向钻进中的姿态校准

矿用无线电磁波随钻测量系统适用于煤矿井下定向钻孔施工,既能满足水力钻进,又满足空气钻进,在松软煤层的瓦斯抽采钻孔施工中逐步得到应用.本文介绍了矿用无线电磁波测量系统的组成、姿态测量原理以及电磁波系统定向钻进施工技术.为了准确测量和控制钻孔的轨迹,现场实测数据并对采集的数据进行成图分析,直观反映定向钻进姿态误差来源和趋势...     

随钻测量定向钻进技术在煤矿井下地质勘探中的应用

煤矿井下随钻测量定向钻进技术是一种成熟的钻孔施工技术,该技术具有钻孔轨迹参数可精确测量和计算、钻孔轨迹可人为控制以及开分支孔等特点。基于上述技术特点,随钻测量定向钻进技术适用于煤矿井下长距离、高精度地质勘探。现场实例介绍了定向钻进技术在煤矿井下地质勘探中的应用技术以及分析方法,可为同类钻孔施工提供经验借鉴;同时,针对现场施工中存在的问题,并指出了该技术的发展方向。     

矿井随钻测量数据处理软件开发与应用

为解决矿井随钻测量数据处理软件功能单一、成果显示效果不佳、信息融合不足等问题,采用C#语言与SQL Server数据库开发了矿井随钻测量数据处理软件。软件具有数据实时传输、钻孔数据处理、钻孔轨迹评价、钻孔轨迹三维显示等功能模块,可实现现场测量数据实时传输。软件中数据实时传输模块使用网络传输协议实时接收井下矿用钻孔轨迹仪采集的原始数据,读取实时传输的原始数据并进行数据处理。数据读取模块中可以读取不同格式类型的钻孔轨迹数据,可对不同格式数据进行处理与成图。实现钻孔轨迹快速处理,钻孔轨迹数据的深度分析与评价,钻孔群数据库管理及轨迹钻机三维状态显示的作用。实现钻孔群中单个钻孔或钻孔群轨迹的三维成图技术,实现巷道、钻场、钻孔轨迹数据的三维立体展示。设计钻孔通过煤层段的进煤点坐标、出煤点坐标,实际钻孔轨迹通过煤层段的进煤点坐标、出煤点坐标,经过离散数据点网格化后生成进煤点曲面和出煤点曲面,以及煤层赋存图。对钻孔编号、钻孔深度等参数进行差异化标识,可直观显示钻场区域内钻孔的覆盖面图,从覆盖面图看出该区域钻孔分布是否均匀、是否存在空白带。对区域空白带通过覆盖面图采集的坐标自动计算补充钻孔的开孔角度,更...     

矿用随钻测量系统中数据传输技术研究

矿用随钻测量系统作为煤矿井下定向钻进施工的核心装备,因其数据传输方式的不同,分为有线、泥浆脉冲和电磁波3种。对矿用随钻测量系统中3种数据传输技术的原理、适应工况、优缺点等进行了阐述与比较,指出有线数据传输技术作为目前矿用随钻测量系统中应用最广泛和最成熟的数据传输技术,在煤系地层的主体应用地位短期内无法被取代,同时,泥浆脉冲数据传输技术应用于岩系地层中深孔及电磁波数据传输技术应用于中短孔常规钻进的优势也很突出。     

定向钻进及随钻测量技术在充填孔施工中的应用

充填钻孔是一种高精度垂直孔,地层促斜、钻孔自然弯曲率较大时,常规钻进方法难以控制钻孔轨迹。在施工中应用定向钻进及随钻测量技术,则可以对钻孔实施全程轨迹监控,使其按照设计轨迹延伸。主要介绍了广西华锡集团股份有限公司铜坑矿将充填站充填孔施工中定向钻进设计、随钻测量、纠斜、侧钻等技术及工艺等。     

基于电磁波传输随钻测量参数的技术

针对现有煤矿对所施工的钻孔空间轨迹控制的要求越来越高,钻孔施工过程中,由于地球引力、岩层因素以及工艺技术等方面的影响,实际钻孔轨迹都存在于设计轨迹偏离的现象,提出一种基于电磁波传输随钻测量参数的方案,以钻杆为传输介质将随钻测量参数以电磁波的形式发送给主机。给出了随钻测量系统的整体设计方案、信号传输处理方式、信号发送和接收关键硬件电路设计、软件总体处理流程。通过样机的试用情况来看,样机能够准确地将钻头处的参数传递到主机,并能够实时地显示钻孔轨迹参数,即时了解钻孔施工情况,指导工作人员及时调整钻具组合方式和钻孔工艺参数,使钻孔尽可能的按照预定方向延伸,节约了大量的人力和物力,取得了良好的经济效益。     

基于ARM的煤矿井下定向钻机随钻测量系统

为实现煤矿瓦斯抽采的安全高效进行,根据煤矿井下定向钻机的施工环境和施工工艺要求,开发了一套基于ARM处理器的高精度随钻测量系统,建立了钻孔轨迹绘制的数学模型,设计了测斜探管硬件电路,编制了钻孔轨迹数据处理软件,并进行了地面试验和井下随钻测量试验。试验结果表明,该系统测量精度高,通信稳定,满足煤矿井下随钻测量的技术要求。     

定向钻进技术的发展与应用

定向钻进技术已有近百年的历史,随着的资源钻采井孔深度的不断增加,近几年该技术发展很快。讨论定向钻进技术包括基本内涵与最新拓展,对于更好的理解与推广应用这项技术具有重要意义。论文讨论了定向钻进的定义,概述了钻孔设计、测斜技术、测斜数据计算、测斜数据传输,特别是纠斜新技术的发展如自动垂直与自动导向钻进新技术等。简要介绍了目前定向钻进技术的应用领域与钻孔类型。提出了适用于深部地质钻探的定向钻进全孔轨迹主动控制的概念与实施措施。     

随钻测量和旋转磁导向技术及在对接井应用

从随钻测量的原理出发对随钻测量设备的误差特性进行了分析,指出了随钻测量在实现两井对接的不足之处,介绍了旋转磁导向的原理及在韩城煤层气开采中的应用情况.     

煤矿井下近水平随钻测量定向钻进技术与装备

在介绍国内外煤矿井下近水平定向钻进技术发展的基础上,分析和总结了定向钻机、随钻测量系统、配套钻具及定向钻进工艺的主要特点、适用范围和工艺方法.现场应用验证了煤矿井下近水平定向钻进技术在施工中具有钻进效率高、钻孔轨迹控制精度高(水平位移小于孔深的0.5％,上下位移小于孔深的0.1％)和施工可操作性强的特点.基于技术发展和现场应用现状,对煤矿井下近水平定向钻进技术与装备的发展趋势进行了展望.     

基于外部供电的矿用随钻测量装置研究及应用

为了解决现有煤矿井下随钻测量装置探管的电池寿命、信号稳定性、电池环保等方面存在的问题,根据电流环的工作原理研制开发了基于外部供电的矿用随钻测量装置ZSZ1000,该装置可通过专用通缆钻杆同时对随钻测量装置探管进行供电和传输信号.在不同地质条件的多个煤矿进行工业性试验,试验证明该装置在各种钻孔轨迹的情况下都可以保证高可靠性运行,钻孔效率提高10％以上,每年每根探管节省千米定向钻机运行电池成本约25万元.     

定向钻进技术与装备在穿层定向长钻孔中的应用

针对硫磺沟煤矿工作面常规施工单孔深度不足、有效孔段短、钻进施工效率低、钻孔孔径小等诸多问题,提出采用窄体式ZDY4000LD(C)型履带钻机、第二代随钻测量系统(YHD2-1000(A)型)等附属定向设备进行穿层定向长钻孔成孔技术,以提高钻孔成孔精度、钻孔深度,增大钻孔孔径等参数,减小煤层因受采动影响,导致工作面瓦斯涌出量增大的问题.现场试验施工了4个大直径穿层定向长钻孔,孔深300 m以上钻孔成孔率达到100%,孔深最深399 m,最大钻孔孔径193 mm,钻进总进尺1581 m,平均孔深395.25 m,钻孔抽采效率显著增加.其中3号钻孔最大抽采混合流量8.3 m3/min,最大抽采纯量1.6 m3/min,瓦斯抽采浓度51%,瓦斯抽采效果显著.     

煤矿定向钻进随钻测量软件优化设计

定向钻进应用于煤矿井下瓦斯抽采、探放水、地质勘探等钻孔施工效果明显,为煤矿安全生产提供了先进的装备和技术。通过研究定向钻进施工过程和随钻测量(MWD)软件业务逻辑,设计和开发了新版随钻测量软件。改进、增加和实现数据存储方式、软件辅助功能、图形可视化、数据可视化、数据标准化、软件版本数据兼容、逻辑流程和方法、算法优化等多项软件功能。在实验室环境和煤矿井下现场进行软件应用,给出软件应用结果界面并与旧版软件进行功能对比。     

煤矿井下泥浆脉冲无线随钻测量定向钻进技术

提出了煤矿井下泥浆脉冲无线随钻测量定向钻进技术,介绍了技术原理,分析了泥浆脉冲无线随钻测量、双动力复合定向钻进和双动力复合排渣3项关键技术,集成了泥浆脉冲无线随钻测量系统和高强度钻杆在内关键配套装备。试验结果表明:顺利完成了孔深3 353 m超长定向钻孔施工,终孔时最大泥浆泵压力仅为额定压力的43.8%;在破碎的复杂顶板中完成5个高位定向钻孔,最大成孔深度540 m,总进尺1 653 m,使用泥浆脉冲无线随钻测量系统累积测量551次,其中误码4次,综合误码率仅为0.72%,系统有效工作时间在20 d以上。     

定向钻进技术在F_(d13)断层探测中的应用

针对三维地震资料显示某煤矿22110工作面北部存在的F_(d13)断层,影响了22110工作面运输巷的布置,为解决此断层在矿方布置22110工作面引起的问题,合理划分22110工作面,采用井下随钻测量定向钻进技术,根据实际钻探的2个主孔及5个分支孔的数据分析,有效的探测出该煤矿F_(d13)断层的位置、走向及断距,为该煤矿合理布置22110工作面切眼提供依据。