[发明专利]一种井下开采随钻数据无线传输方法

说明书

本发明提供了一种井下开采随钻数据无线传输方法。本发明的井下开采随钻数据无线传输方法包括：采用钻杆对随钻数据进行传输；其中，钻杆的内壁粗糙度≤1.6，钻杆的管径≥60mm，传输时的电磁波频率为2.4G。本发明的井下开采随钻数据无线传输方法能够在煤炭深部高地压复杂环境中稳定工作，并实时、准确地传输数据，提高了煤炭工作的安全性。

技术领域

本发明涉及数据传输技术领域，尤其是涉及一种井下开采随钻数据无线传输方法。

背景技术

我国的产煤量居世界首位，在未来的一段时间内，煤炭在我国一次性能源消费中仍然占据主体地位。煤炭深部高地压开采地质条件复杂，使煤炭安全生产面临着严峻的形势。深部矿山建设和煤炭生产中的主要灾害包括顶板事故、瓦斯灾害、底板突水和冲击矿压等，这些灾害所带来的巨大破坏性使煤炭深部开采安全生产面临严峻的挑战。

目前，煤炭深部开采安全检测与灾害防治主要依靠随钻数据测量技术。随钻测量系统可分为有线式随钻测量和无线式随钻测量，当前国内煤矿井下使用的随钻测量系统以中煤科工集团西安研究院有限公司研制的YHD系列四个型号有线随钻测量装置为主。然而，线式随钻测量系统需采用中心通缆式钻杆作为信号传输通道，中心通缆式钻杆结构复杂、加工技术要求高、使用成本高，从而限制了其更大规模的推广应用，而无线随钻测量可以有效解决上述问题。

现有的井下无线随钻测量系统包括基于钻井液脉冲无线传输方式、基于声波无线传输方式和基于钻杆和地层的电磁波无线传输方式。钻井液脉冲无线传输方式对钻井液依赖性很高，传输速率很低，一般都在10bit/s以下，不能满足深部高地压复杂环境的工作需求，且还需要附加的动作机构，增加了钻具的复杂性，提高了生产成本。声波无线传输方式是基于钻具产生的机械波，但信号随深度衰减快，且易受外界的干扰，信号处理难度大，通信质量难以保证，在深部高地压开采中的使用效果更加不理想。基于地层和钻杆的电磁波无线传输方式，目前在无线随钻测量系统中应用最为成熟，电磁波传输方式能够实现数据的双向传输，不受可压缩钻井液介质的影响，传输速率相比于钻井液脉冲方式有很大的提高，并且信号稳定性高，系统结构相对简单；然而，在深部高地压开采中，地质环境复杂多变，而该传输方式对传输介质的电阻率要求较高，当地层电阻率不满足要求或钻杆形状发生突变时都将影响其传输速率和传输效果，故基于钻杆和地层的电磁波无线传输方式在煤炭深部高地压复杂环境开采中传输障碍太多，无法满足使用需求。

综上所述，提出一种适用于煤炭深部高地压复杂环境开采工作且工作稳定不易受干扰、数据传输准确、实时的无线随钻数据传输方法是十分必要的。

发明内容

本发明的目的是提供一种井下开采随钻数据无线传输方法，其能够在煤炭深部高地压复杂环境中稳定工作，并实时、准确地传输数据，提高了煤炭工作的安全性。

本发明提供一种井下开采随钻数据无线传输方法，包括：采用钻杆对随钻数据进行传输；其中，钻杆的内壁粗糙度≤1.6。

本发明的井下开采随钻数据无线传输方法，是一种可在煤炭深部高地压复杂环境中使用的以空气为介质的电磁波传输方法；在该方法中，电磁波沿钻杆内部传输时，考虑钻杆内壁的导体损耗和钻杆内空气的介质损耗。该方法中电磁波以空气为介质在钻杆内部传输时钻杆内由空气引起的损耗远小于钻杆金属内壁引起的导体损耗，通常情况可忽略，故电磁波在钻杆内以空气为介质传输时的传输损耗仅为导体衰减。

研究发现：导体衰减受管壁粗糙度的影响。管壁粗糙度对导体衰减的影响，表现为粗糙度的增加会导致导体衰减常数的增加，但增加到一定限值后会趋于平稳；通过将钻杆的内壁粗糙度设置为≤1.6，可降低粗糙度的影响。

进一步地，控制传输时的电磁波频率为2.4G。