一种煤矿用无引线电磁波随钻测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种煤矿用无引线电磁波随钻测量装置，以管柱组合的方式竖直设置与井壁中，其特征在于：由钻头往上顺次连接有下部钻柱、第二无磁钻具、绝缘短节、第一无磁钻具及上部钻柱；在管柱组合外筒中设置有井下测量发射单元和信号接收单元，测量发射单元由测量单元和发射单元构成，上端通过悬挂托盘固定在第一无磁钻具上，下端固定在第二无磁钻具上，发射单元与绝缘短节上下位置对应；信号接收单元设置在地面处，由地面上的接收装置通过电缆连接井架与接地电极构成。本装置通过接收井下发射信号来监控井下钻进状况，结构简单，造价低，便于施工，符合煤矿安全生产的要求。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于煤矿井下随钻测量
，具体涉及一种煤矿用无引线式电磁波随钻测量装置。
技术介绍
2003年国家煤矿安全监察局明确提出关于瓦斯治理“先抽后采、以风定产、检测监控”的十二字方针，要求在煤层开采之前，通过钻孔对煤层中的瓦斯进行抽采；为使有效钻孔在本煤层或卸压带中尽可能多的延伸，以提高钻孔瓦斯的抽采效率和抽采量，保证煤矿安全生产，必须使用随钻测量系统(MWD)进行近水平定向钻进成孔。尽管煤矿有线随钻测量系统已研制成功，并进入商业应用，不过需配备专用有线钻杆及专用钻机。由于大多数煤矿井中钻探设备至今仍然使用普通钻杆及普通钻机，而要采用有线随钻测量方式，势必要对这些设备进行更换或改造，耗资巨大，因此有线随钻测量技术的推广受到很大的制约；因·而必须开发一种无须对矿井下现有钻探设备进行大规模改造与更换的随钻测量装置来解决此难题。目前，石油钻探中有了电磁波随钻测系统的应用，但由于石油钻探与煤矿钻进所应用的井身结构等不同，石油钻探中的电磁波随钻测量系统从结构、材料及电气上都不符合煤矿安全生产的要求，因此不能简单地移植到煤矿钻进中使用。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供一种造价低，结构简单，使用方便，能符合煤矿安全生产要求的，适用于煤矿钻进过程中监控井下钻进状况的无引线电磁波随钻测量装置。为了解决上述技术问题，本技术如下技术方案来一种煤矿用无引线电磁波随钻测量装置，以管柱组合的方式设置于井壁中，其特征在于由钻头往上顺次连接有下部钻柱、第二无磁钻具、绝缘短节、第一无磁钻具及上部钻柱；在管柱组合外筒中设置有井下测量发射单元和信号接收单元，测量发射单元由测量单元和发射单元构成，测量发射单元上端通过悬挂托盘固定在第一无磁钻具上，下端固定在第二无磁钻具上，发射单元与绝缘短节上下位置对应；信号接收单元设置在地面处，由地面上的接收装置通过电缆连接井架与接地电极构成。按上述技术方案，测量发射单元有分体式组合方式和整体式组合方式，分体式组合方式从底往上依次包括测量电源短节、测量短节、发射电源短节和发射短节，所述测量电源短节和发射电源短节分别为测量短节和发射短节提供能源动力；整体式组合方式从底往上依次连接有电源短节和测量发射短节，所述的测量发射短节内有安装成整体结构的测量器件和发射器件，电源短节连接测量发射短节，并为其内的测量器件与发射器件提供能源动力；所述两种组合方式的各相邻部件之间通过螺纹密闭连接；所述的测量电源短节、测量短节、发射电源短节、及电源短节均通过螺钉固定在第二无磁钻具内。按上述技术方案，接收装置一极通过电缆与井架相连，另一极通过电缆与接地电极相连，接地电极的一端深插入地面下，另一端伸出地面上并通过电缆与接收装置连接。按上述技术方案，所述的发射短节或测量发射短节的外表面及端面以及这两短节分别与下部短节连接的螺纹上设置有绝缘陶瓷材料喷涂层，在悬挂托盘与下部短节连接的螺纹段设置有硬胶涂布层，同时，发射短节或测量发射短节下端的螺钉与螺钉旋入孔喷涂有陶瓷材料。按上述技术方案，测量电源短节、测量短节、发射电源短节、发射短节、电源短节、悬挂托盘及测量发射短节中的金属部件皆为由纯铜或黄铜或铍铜制作而成的金属件。工作时，测量发射单元分体式组合方式中的测量短节采集和编码井下地层测量信息，并传递给发射短节；发射短节的激励源的一极通过螺钉与第二无磁钻具相连，另一极经由悬挂托盘与第一无磁钻具相连，发射短节的激励源以绝缘短节为阻隔，在发射短节、悬挂托盘、第一无磁钻具、地层、第二无磁钻具中形成电流回路，围绕电流回路产生的磁场以电磁波的形式传递井下信息，信号接收单元中的接收装置通过测定接地电极与井架之间的电 位差来接收电磁波信号，并由接收装置处理与显示井底测量所得的信息。测量发射单元整体式组合方式中的测量发射短节通过过其中的测量器件采集和编码井下地层测量信息，并传递给测量发射短节中的发射器件；发射器件的激励源的一极通过螺钉与第二无磁钻具相连，另一极经由悬挂托盘与第一无磁钻具相连，发射器件的激励源以绝缘短节为阻隔，在测量发射短节、悬挂托盘、第一无磁钻具、地层、第二无磁钻具中形成电流回路，围绕电流回路产生的磁场以电磁波的形式传递井下信息，信号接收单元中的接收装置通过测定接地电极与井架之间的电位差来接收电磁波信号，并由接收装置处理与显示井底测量所得的信息。由于本装置与其他固体矿产钻探方面(如铁矿，铝矿)的钻井所采用的装置的规格是相同的，因而，本技术所述的装置也可以应用到其他地矿行业。相对于现有技术，本技术具有以下有益效果I、本技术的装置造价较低，结构简单，使用方便，使用本装置可保留目前大多数煤矿井中仍然在使用的普通钻杆及普通钻机等钻探设备，避免了改造或重新购置新设备所需的高昂费用，节约了施工和生产成本。2、本技术装置中井下测量发射单元分体式组合的测量电源短节、测量短节、发射电源短节、发射短节以及整体式组合的电源短节、测量发射短节中的金属部分均采用黄铜或纯铜或铍铜制作，符合煤矿安全生产的要求，同时采用铜质材料加工部件能确保其测量过程不受有磁材料的干扰。而在石油行业电磁波无线随钻系统中这些部件大多采用铝制无磁材料，铝制材料在煤矿井中使用过程有发生爆炸的隐患，所以不符合煤矿安全生产的要求。3、本技术的装置中将发射短节或部分测量发射短节的放在绝缘短节内，可以省去铠装电缆的应用，可以避免通过电缆来连接激励源两极所带来的施工不便。附图说明图I为本技术的测量发射单元分体式的无引线电磁波随钻测量装置的结构示意图。图2为本技术的测量发射单元整体式的无引线电磁波随钻测量装置的结构示意图。图中1_井架；2_电缆；3_接收装置；4_接地电极；5-井壁；6_上部钻柱；7-绝缘短节；8-螺钉；9a_第一无磁钻具；9b_第二无磁钻具；10-下部钻柱；11-钻头；12_测量电源短节；13-测量短节；14-发射电源短节；15-发射短节；16_悬挂托盘；17_电源短节；18-测量发射短节。具体实施方式以下结合附图和实施例对本技术作进一步说明，但不限定本技术。本技术的煤矿用无引线电磁波随钻测量装置，包括外筒、井下测量发射单元 和信号接收单元，所述的外筒由绝缘短节7两端分别连接第一无磁钻具9a和第二无磁钻具9b构成，绝缘短节7的本体为无磁材料；所述的井下测量发射单元有两种组合方式，一种是如图I所示的分体式组合方式，从底往上依次连接有测量电源短节12、测量短节13、发射电源短节14和发射短节15，另一种是如图2所示的整体式组合方式，从底往上依次连接有电源短节17和测量发射短节18，所述两种组合方式的相邻部件之间通过螺纹密闭连接；两种方式中，所述的测量电源短节12、测量短节13、发射电源短节14、及电源短节17均通过螺钉固定在第二无磁钻具9b内，所述发射短节15和测量发射短节18通过螺钉8和悬挂托盘16将其载荷传递给井内的钻柱组合；如图2，所述的测量发射短节18内有安装成整体结构的测量器件和发射器件，电源短节17连接测量发射短节18，并为其内的测量器件与发射器件提供能源动力；如图1，所述测量电源短节12和发射电源短节14分别为测量短节13和发射短节15提供能源动力；所述的信号接收单元由设在地面的接收装置3和接地电极4本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种煤矿用无引线电磁波随钻测量装置，以管柱组合的方式设置于井壁中，其特征在于：由钻头往上顺次连接有下部钻柱、第二无磁钻具、绝缘短节、第一无磁钻具及上部钻柱；在管柱组合外筒中设置有井下测量发射单元和信号接收单元，测量发射单元由测量单元和发射单元构成，测量发射单元上端通过悬挂托盘固定在第一无磁钻具上，下端固定在第二无磁钻具上，发射单元与绝缘短节上下位置对应；信号接收单元设置在地面处，由地面上的接收装置通过电缆连接井架与接地电极构成。

【技术特征摘要】
1.一种煤矿用无引线电磁波随钻测量装置，以管柱组合的方式设置于井壁中，其特征在于由钻头往上顺次连接有下部钻柱、第二无磁钻具、绝缘短节、第一无磁钻具及上部钻柱；在管柱组合外筒中设置有井下测量发射单元和信号接收单元，测量发射单元由测量单元和发射单元构成，测量发射单元上端通过悬挂托盘固定在第一无磁钻具上，下端固定在第二无磁钻具上，发射单元与绝缘短节上下位置对应；信号接收单元设置在地面处，由地面上的接收装置通过电缆连接井架与接地电极构成。2.根据权利要求I所述的煤矿用无引线电磁波随钻测量装置，其特征在于测量发射单元有分体式组合方式和整体式组合方式,分体式组合方式从底往上依次包括测量电源短节、测量短节、发射电源短节和发射短节，所述测量电源短节和发射电源短节分别为测量短节和发射短节提供能源动力；整体式组合方式从底往上依次连接有电源短节和测量发射短节，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵春，陈鹏飞，徐林，付信信，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：实用新型
国别省市：