新型煤矿井下定向钻进用有线随钻测量装置

针对现有煤矿井下定向钻进用有线随钻测量装置采用孔内电池筒供电存在的使用时间短、信号稳定性差、故障率和维护成本高等不足,提出一种采用孔口防爆计算机为孔内测量探管供电的技术方案;通过对孔口防爆计算机恒压源和信号转换解调设计,测量探管参数测量、二次电源工作和信号载波传输设计,测量软件的开发等关键技术进行研究,研制了防爆计算机供电式有线随钻测量装置,并在专业机构进行了测量精度试验,在神华宁煤集团石嘴山二矿进行了工作稳定性试验,在山西晋煤集团寺河矿进行了测量深度试验。试验结果表明,该装置技术方案可行,测量精度高于设计值,工作稳定性强,传输距离达1 881 m,可满足不同矿井、不同类型定向钻孔钻进需要。

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。

矿用泥浆脉冲无线随钻测量装置及其应用

针对采用中心通缆式钻杆作为信号传输通道的有线随钻测量装置存在的钻杆结构复杂、机械性能受限、抗干扰能力差等问题,研制了一种矿用泥浆脉冲无线随钻测量装置。该装置由防爆计算机、防爆键盘、防爆数据存储器、防爆测量探管、防爆压力变送器等组成,采用间歇模式工作:防爆测量探管中的测量短节检测到泥浆泵停泵信号后,采集钻孔轨迹参数、定向钻具状态参数等静态数据并进行编码;当检测到泥浆泵开泵信号后,防爆测量探管中的驱动短节依次发送静态数据、测量并发送动态数据,同时控制脉冲发生器调整水力通道的流道面积;防爆压力变送器采集泥浆泵压力信号并将其发送至防爆计算机;数据传输完成后,防爆测量探管停止工作,脉冲发生器内部流道恢复,泥浆泵压力变为正常值,开始定向钻进。试验结果表明,该装置工作稳定,测量数据准确,传输可靠,提高了定向钻进效率和安全性,满足煤矿井下各类煤层孔和岩层孔定向钻进需要,且可实现常规钻孔轨迹随钻测量。

矿用有线地质导向随钻测量装置及钻进技术

针对当前煤矿井下定向钻进技术与仪器无法判识地层,且钻进效率和煤层钻遇率低等不足,以煤系的自然伽马为地层识别依据,通过自然伽马测量技术、信号有线传输技术和信号解调技术等手段,研制了基于自然成功的矿用有线地质导向随钻测量装置,并配套开发了地质导向钻进技术工艺,该装置在2个煤矿进行了试验。试验结果表明:煤系的自然伽马可用于评估钻头位置的地层信息,结合钻孔轨迹参数测量,控制钻孔沿着预定方向在目的地层中延深,降低了分支孔施工数量,为提高煤层钻遇率、探明矿区地层地质信息、保障钻探施工安全及提高钻探施工效率提供了有效手段。

基于直流载波的矿用随钻测量装置研制

根据煤矿井下定向钻进的施工技术要求,针对现有随钻测量仪器单向、单点传输的问题,设计研制了一种基于低压直流电力载波的随钻测量装置;分析了直流载波原理,论述了装置的载波电路、电源电路和测量电路的设计;通过井下工业性试验表明,装置可靠稳定、测量数据准确,能够满足实际定向钻进施工工程的应用需求。

矿用泥浆脉冲无线随钻测量信号发生装置设计

针对煤矿井下定向钻进小泵量、低压力工况,研制了一种矿用泥浆脉冲无线随钻测量装置,分析了该装置的技术要求、结构组成、使用条件;重点阐述了该装置信号发生装置(矿用泥浆脉冲无线随钻测量信号发生装置)的设计方案,介绍了信号发生装置中防爆驱动短节及其电磁阀、脉冲发生器的结构设计,以及脉冲发生器中流道控制阀及其阀头参数设计。现场试验结果表明,信号发生装置能够稳定、可靠地产生泥浆压力脉冲信号,最大信号传输深度达2 570m,泥浆压力脉冲衰减速率为5.8%/hm,衰减速率低,具备向更深钻孔应用的能力。

矿用多路隔爆兼本质安全型线性电源设计与研究

基于矿用电磁波随钻测量装置对供电电源纯洁性、可靠性及稳定性的要求,以及多路供电输入的需求,提出了一种矿用多路隔爆兼本质安全型线性电源的设计和研究。采用高转换率隔离变压器、先进的输出电流及电压可调的低压差线性集成稳压芯片,可实现电源的小纹波、高稳定度、大电流、本安输出,测试结果表明:该设计电源纯洁性好、可靠性及稳定性高,满足随钻测量装置的使用需求。