[实用新型]一种煤矿用无线接力式电磁波随钻测量装置

说明书

技术领域

本实用新型属于煤矿井下随钻测量技术领域，具体涉及一种煤矿用无线接力式电磁波随钻测量装置。

背景技术

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。 

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种造价低，使用方便，能符合煤矿安全生产要求的煤矿用无线接力式电磁波随钻测量装置，通过接收发射短节中转井下发射信号来监控井下钻进状况，能够有效提高测量深度。

为了解决上述技术问题，本实用新型如下技术方案来：

一种煤矿用无线接力式电磁波随钻测量装置，以管柱组合的形式设置于井壁内，其特征在于：从钻头往上依次为密闭连接的下部钻柱、无磁钻具、第二绝缘短节、中部钻柱、第一绝缘短节及上部钻柱；管柱组合中设置有井下测量发射单元、信号中转单元和设置于地面的信号接收单元；井下测量发射单元固定设置于无磁钻具的外筒中，上端固定在中部钻柱上；信号中转单元设置于井下测量发射单元上方，其下端固定在中部钻柱上且上端固定在上部钻柱上；信号接收单元由设在地面的接收装置和接地电极组成，接收装置一极与井架相连，另一极与接地电极相连，接地电极深插入地面。

按上述技术方案，所述的井下测量发射单元为分体式组合方式或整体式组合方式；分体式组合方式从底往上依次包括有固定在无磁钻具内的测量电源短节、测量短节、发射电源短节、发射短节、第二引线组件和第二铠装电缆，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包括有固定在无磁钻具内的电源短节、测量发射短节、第二引线组件和第二铠装电缆，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；所述第二引线组件由第二引线始端组件和第二引线末端固定托盘组成，第二引线始端组件通过第二铠装电缆连接第二引线末端固定托盘，第二引线末端固定托盘以螺纹的形式固定在第二绝缘短节上端的中部钻柱上。

按上述技术方案，所述的信号中转单元包括接收发射短节、第一引线始端组件和第一引线末端固定托盘，接收发射短节连接第一引线始端组件，第一引线始端组件通过第一铠装电缆连接第一引线末端固定托盘，第一引线末端固定托盘以螺纹的形式固定在第一绝缘短节上端的上部钻柱上。

按上述技术方案，信号中转单元中，接收发射短节设置为通过接收发射短节中的接收器件接收来自发射短节或测量发射短节传递的电磁波信号，并传递给接收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中部钻柱相连，另一极通过第一铠装电缆经由第一引线始端组件与上部钻柱内的第一引线末端固定托盘相连；接收发射短节的激励源设置为以第一绝缘短节为阻隔，在接收发射短节、第一铠装电缆、上部钻柱、地层、中部钻柱中形成电流回路。

按上述技术方案，测量发射单元中，发射短节的激励源的一极通过台肩卡与悬挂短节相连，或通过螺钉与无磁钻具相连，另一极经由第二引线始端组件通过第二铠装电缆与中部钻柱内的第二引线末端固定托盘相连；测量发射短节的发射器件的激励源的一极通过台肩卡与悬挂短节相连，或通过螺钉与无磁钻具相连，另一极通过第二铠装电缆经由第二引线始端组件与中部钻柱内的第二引线末端固定托盘相连；发射短节的激励源设置为以第二绝缘短节为阻隔，在发射短节、第二铠装电缆、中部钻柱、地层、悬挂短节/无磁钻具中形成电流回路；井下发射器件的激励源设置为以第二绝缘短节为阻隔，在测量发射短节、第二铠装电缆、中部钻柱、地层、悬挂短节/无磁钻具中形成电流回路。