矿用EM-MWD绝缘短节关键参数分析及研制

绝缘短节是电磁波随钻测量(EM-MWD)的重要组件,在设计加工绝缘短节时,既要考虑绝缘短节长度与绝缘性,又要考虑绝缘短节的机械性能。应用ANSYS仿真分析绝缘短节关键参数(长度、电阻)对信号传输的影响规律,由分析可知,一般绝缘短节长度取0.5m、电阻达到数百欧姆即可满足电磁波随钻测量的要求。基于此,研制一种长度为0.5m、电阻大于8MΩ的矿用绝缘短节,其机械性能接近钻杆,野外试验结果表明,该绝缘短节能用于工程实际。     

煤矿钻探中双向电磁波随钻通讯技术研究

电磁波随钻测量技术(EM-MWD)作为石油勘探开发领域的一项新技术,具有信号传输速率高、不受钻井液介质影响、成本低等特点。简要地介绍了电磁波传输技术的特点,描述了无线电磁波随钻测量工具的工作原理及系统组成,并提出了构成电磁波随钻测量系统的关键模块。同时为检验系统工具的工作性能,分析信号传输的影响因素:地层电阻率、载波频率、钻柱单位长度电阻。结果表明,电磁波随钻测量系统在煤矿探测中有广泛的应用前景。     

井下巷道无线电波传输规律的matlab仿真分析

在帐篷定律的基础上,建立起矩形巷道射线传输模型,介绍了各次射线传输距离的迭代算法,并在此理论基础上利用matlab仿真的手段对巷道中无线电波传输规律进行了研究,得出了有别于传统的重要结论:当频率升高时,时延扩展降低;时延扩展随距离增加而有所增加。传统意义上的多径效应问题在巷道内反而成了信号增强和弯道传输的有效手段。     

矿井无线透地通信中语音信号压缩的研究

针对矿井无线传输信道信号传输损耗大、传输距离短、传输信道窄、噪声干扰大、传输能力有限、语音信号信噪比低的特点,通过对井下透地传输中语音信号和噪声的分析,基于语音压缩技术提出了一种用于矿井无线透地通信中语音信号压缩的模型。并采用实时通信系统的动态仿真软件Systemview对压缩方案模型进行仿真,验证了压缩方案的可行性。测试结果表明:当语音信号频率在800~3000Hz范围内,抽样频率是4~6倍的最大频率语音信号时,压缩方案基本可以满足设计要求。     

矿压监测信号光电传输系统设计

在煤矿井下信号传输一般采用电缆,但是其受环境影响比较大,文中设计采用光纤代替传统电缆进行信号传输,设计了矿压监测信号的光电传输系统。并利用PSPICE软件对所设计压频(V\F)转换方式的光电传输系统进行仿真模拟,得出了其相关技术参数及输入输出波形。     

电磁波测量无线传输系统在定向井中的应用

电磁波随钻测量(EM-MWD)是20世纪80年代进入工业化应用的一项新技术[1],具有信号传输速率高、不需要循环钻井液便可传送数据、测量时间短、成本低等特点[3]。自主研制的电磁波测量无线传输系统具有解码能力强、高绝缘、高抗扭、智能供电等特点,在源X、Y、Z井和杏X井进行了现场应用,获得了良好的应用成果。     

煤矿井下EM-MWD仪器研制

研制了煤矿井下电磁无线随钻测量(EM-MWD)仪器。针对煤矿井下EM-MWD特点,发射频率采用可设置的6.25 Hz与12.5 Hz,编码方式采用省电的差分脉冲位置调制(DPPM),发射机设计省电模式与休眠模式提高电池工作时间,φ73 mm绝缘天线外层涂覆多层金刚砂提高耐磨性,接收机采用RLS自适应滤波提高抗干扰性能。试验结果表明仪器在煤矿井下随钻测量传输距离大于310 m,发射机省电模式与休眠模式工作有效,绝缘天线机械强度与耐磨性达到煤矿井下随钻测量要求。     

应用于绳索取芯钻进的EM-MWD结构设计及分析

基于现有绳索取芯钻具和随钻测量仪器结构,设计了一套应用于绳索取芯钻进的电磁波随钻测量仪器,并运用ANSYS仿真软件分析了仪器安装结构对信号传输的影响,该安装结构对信号传输衰减影响小于3%。现场试验表明,该安装结构不影响现有绳索取芯钻进工艺,可直接用于现有绳索取芯钻进中。     

深井温度对套管强度的影响探讨

随着钻井深度的增加,井下温度的增加对套管强度的影响增大,这同时关系到安全钻井和油气井寿命,同时也影响到钻井成本。早期套管强度设计没有考虑温度的影响。实践证明,深井中温度对套管柱的抗挤强度、抗拉强度等都有影响。实际上,套管柱在井内受各种力的作用,但总结起来是三轴应力的作用,即周向应力、径向应力和轴向应力。现在将温度考虑进套管强度设计中,针对深井条件下温度对套管柱强度的影响问题,对套管柱在深井中进行了受力分析,建立了深井温度对套管柱强度影响的计算模型,利用建立的模型对套管柱强度进行了计算分析,优化套管柱设计,所以对于分析温度对套管强度的影响具有重要的意义。     

综合数据传输业务的工业电视

工业电视在工业生产过程中起着重要的作用，介绍一种在普通工业电视信号的场消隐期内插入数据信号的方法，在传输工业电视信号的同时，实现工况参数的传输。这种方法不影响工业电视信号的正常传输和显示，也无需改动原有的工业电视设备。     

电磁波随钻测量与欠平衡钻井

欠平衡钻井具有能提高硬地层的机械钻速，减少循环漏失和压差卡钻等优点，在国外已经得到了迅速发展，成为一种趋势，其大量应用也为电磁波随钻测量技术（EM—MWD）的发展提供了更大空间。简要介绍了欠平衡钻井技术及其特征，并对EM—MWD在其中应用的重要性进行了描述，分析了EM—MWD的关键技术，对其研究方向进行了初步探讨。     

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。     

全套管钻孔咬合桩在临近地铁基坑工程中的应用

以苏州某商业大楼咬合桩的施工为例,介绍全套管钻孔咬合桩在临近地铁基坑支护工程中的应用情况以及咬合桩施工技术要点。施工结果表明,全套管钻孔咬合桩对周围环境影响小,对地层扰动小、施工快、造价低,在苏州软土及高水位土层基坑支护中具有广阔的应用前景。     

一种瓦斯抽放钻孔套管及封孔新工艺设计

为提高瓦斯管理能力,防止综采工作面发生瓦斯超限或积聚现象,提出了一种安全、可靠、高效的内套袖套管工艺及配套的封孔工艺。以布尔台煤矿42106综放工作面为研究背景,针对其瓦斯抽放方面存在的不足,明确新工艺所需满足的要求,从套管、封孔材料等方面进行了工艺设计;分别开展地面和井下试验后,确定了套管工艺采用内套袖套管工艺,封孔工艺采用“两堵一注”的方式,两端孔口利用强度高、凝结快的无机充填材料封孔,钻孔中段利用凝结较慢但成本较低的水泥封孔;最后,将确定的工艺方案进行了应用和推广。实践结果表明,该新工艺在保证采空区插管抽放效果的同时,经济效益显著,安全效益突出。     

定向钻孔孔口段成孔技术在阳泉矿区的应用

针对在煤矿井下长钻孔施工过程中,对定向钻孔孔口段的施工不够重视,尤其对超深套管(≥100 m)的安设,往往因孔口段钻孔轨迹偏移或套管脱扣等原因导致套管下不到位,造成钻孔报废、工期延长或材料浪费的情况,通过分析孔口段常见事故原因,提出了优化后的一整套先导孔及扩孔钻具保直成孔技术,解决了孔口段成孔技术问题。根据阳泉矿区工程实践应用证明,优化后的工艺应用效果良好且经济实用。     

可膨胀管技术实验方法与仿真分析

可膨胀管技术是钻井工程领域的一项新兴技术,应用该技术可以简化井身结构,降低钻探成本。论述了该技术研究现状和地面实验的一种方法,并且利用非线性有限元技术对膨胀过程进行了仿真分析,得到了有效数据。     

深部矿井地应力套筒致裂法测试技术

为方便简捷测试矿井深部原岩应力及提高测定精度,研究了套筒致裂法的2种地应力测试方式,即单孔套筒致裂法和控制致裂法。分析得出,前者由于受到主应力差的限制,应用具有一定局限性,后者测试需进行3个方向的控制致裂操作,测试工作量较大。为此综合这2种方法,提出了平行钻孔套筒致裂法进行地应力测试,该方法具有快速、简便的特点,并利用FLAC3D软件对其进行数值计算分析。结果表明：理论公式的计算结果是数值计算结果的0.89～1.00倍,两者基本吻合,证明了该方法的有效性。     

煤矿井下复杂岩层跟管定向钻进技术研究

为了解决煤矿井下复杂岩层破碎定向钻进出现孔壁坍塌而成孔难题,创新发明出复杂岩层跟管定向钻进技术护住复杂破碎孔段。该技术先采用中心定向钻具外跟套管穿过复杂地层,然后提出中心定向钻具利用外部套管护住复杂岩层孔段,最后在外部套管内下入下一级定向钻具施工。本文通过开展跟管定向钻具设计、跟管定向钻进工艺研究,并将该技术应用于淮北某矿高位定向钻孔试验。试验中该技术成功护住了由2层煤线、1层泥岩组成的103.5 m复杂岩层孔段,最终定向钻进成孔孔深530 m。试验表明,本技术可有效护住复杂地层孔段,提高复杂岩层定向钻孔深度和保护抽采通道。     

高压电容式套管局部放电在线监测的研究

 局部放电是引发高压电气设备内部绝缘故障和老化的关键因素,研究、应用局部放电检测方法,及时、有效、灵敏地检测出局部放电及其强度,是提高高压电气设备安全运行可靠性的有效手段。在脉冲电流法监测局部放电信号的基础上,结合罗氏线圈响应频带宽,灵敏度高,安装方便等特点,通过分析电容式套管局部放电原理和信号传播过程,设计出了基于罗氏线圈高压电容式套管在线监测系统。最后,进行验证性试验,结果表明:所设计的电容式套管局部放电信号监测电路是确实可行的。该方法能够有效的检测出局部放电脉冲信号,准确性高,成本低,具有较好的实用性和广阔的应用前景。     

电缆湿接头在小口径定向孔中的应用

小口径地质勘探不断向深部发展,受地层条件、孔内事故和孔斜要求等因素影响,很多钻孔需要定向钻进施工。而小口径钻孔一般采用50、60 mm钻具无法满足随钻仪器的下入要求。通过技术攻关及数次现场试验和改进,研制成功了一套小直径电缆湿接头,较好地解决了小通孔钻杆随钻受控定向钻进的关键技术及难点。具体方案为:把测量探管和传输电缆分开,定向测量探管事先与钻具连接,随钻具下放到预定深度,电缆连接信号上接头由钻杆内腔下入,与探管顶部的信号下接头在钻井液中实现电气连接和信号传输,完成定向作业。该方法在国投新集杨村煤矿DF33断层地面探测及注浆工程和莲塘李井田煤炭勘探中进行了试验并成功应用。具有一定的推广应用价值。