專利名稱：一種煤礦用整體式電磁波無線隨鉆測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種應(yīng)用于煤礦行業(yè)的隨鉆測量裝置，具體地說是一種煤礦用整體式電磁波無線隨鉆測量裝置。
背景技術(shù)：
2003年國家煤礦安全監(jiān)察局明確提出關(guān)于瓦斯治理“先抽后采、以風(fēng)定產(chǎn)、檢測監(jiān)控”的十二字方針，要求在煤層開采之前，通過鉆孔對煤層中的瓦斯進(jìn)行抽采；要使有效鉆孔在本煤層或卸壓帶中盡可能多的延伸，以提高鉆孔瓦斯的抽采效率和抽采量，保證煤礦安全生產(chǎn)，必須使用隨鉆測量系統(tǒng)(MWD)進(jìn)行近水平定向鉆進(jìn)成孔。盡管煤礦有線隨鉆測量系統(tǒng)已研制成功，并進(jìn)入商業(yè)應(yīng)用，不過需配備專用有線鉆桿及專用鉆機(jī)，費(fèi)用高昂。由于大多數(shù)煤礦井中鉆探設(shè)備至今仍然使用普通鉆桿及普通鉆機(jī)，而要采用有線隨鉆測量方 式，勢必要對這些設(shè)備進(jìn)行更換或改造，耗資巨大，因此有線隨鉆測量技術(shù)的推廣受到很大的制約；因而必須開發(fā)一種無須對礦井下現(xiàn)有鉆探設(shè)備進(jìn)行大規(guī)模改造與更換的電磁波隨鉆測量裝置來解決此難題。目前，石油鉆探中有了電磁波隨鉆測系統(tǒng)的應(yīng)用，但由于石油鉆探與煤礦鉆進(jìn)所應(yīng)用的井身結(jié)構(gòu)等不同，石油鉆探中的電磁波隨鉆測量系統(tǒng)從結(jié)構(gòu)、材料及電氣上都不符合煤礦安全生產(chǎn)的要求，因此不能簡單地移植到煤礦鉆進(jìn)中使用。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種造價(jià)較低，使用方便，能符合煤礦安全生產(chǎn)的要求的，適用于煤礦鉆進(jìn)過程中隨鉆測量和監(jiān)控井下生產(chǎn)狀況的整體式電磁波無線隨鉆測量裝置。為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)提供一種煤礦用整體式電磁波無線隨鉆測量裝置，包括外筒、井下測量發(fā)射單元和信號接收單元，所述的外筒由絕緣短節(jié)連接無磁鉆具構(gòu)成；所述的井下測量發(fā)射單元含有從底往上依次連接的電源短節(jié)、測量發(fā)射短節(jié)、引線組件和鎧裝電纜，所述引線組件由引線始端組件和引線末端固定托盤組成，所述的測量發(fā)射短節(jié)、電源短節(jié)均通過螺釘固定在無磁鉆具內(nèi)；所述的測量發(fā)射短節(jié)內(nèi)有安裝成整體結(jié)構(gòu)的測量器件和發(fā)射器件，電源短節(jié)連接測量發(fā)射短節(jié)，并為其內(nèi)的測量器件與發(fā)射器件提供能源動(dòng)力，測量發(fā)射短節(jié)連接引線組件的引線始端組件，引線始端組件通過鎧裝電纜連接引線末端固定托盤，引線末端固定托盤以螺紋的形式固定在絕緣短節(jié)上端的上部鉆柱上；所述的信號接收單元由設(shè)在地面的接收裝置和接地電極組成，接收裝置一極通過電纜與上部鉆柱相連，另一極通過電纜與接地電極相連，接地電極深插在地層中。本實(shí)用新型的一種煤礦用整體式電磁波無線隨鉆測量裝置，所述的電源短節(jié)、測量發(fā)射短節(jié)、引線始端組件位于無磁鉆具內(nèi)，相鄰部件之間通過螺紋密閉連接。本實(shí)用新型所述的測量發(fā)射短節(jié)通過其中的測量器件采集和編碼井下地層測量信息，并傳遞給測量發(fā)射短節(jié)中的發(fā)射器件；發(fā)射器件的激勵(lì)源的一極通過螺釘與無磁鉆具相連，另一極通過鎧裝電纜經(jīng)由引線始端組件與上部鉆柱內(nèi)的引線末端固定托盤相連，井下發(fā)射的激勵(lì)源以絕緣短節(jié)為阻隔，在測量發(fā)射短節(jié)、鎧裝電纜、上部鉆柱、地層、無磁鉆具中形成電流回路，圍繞電流回路產(chǎn)生的磁場以電磁波的形式傳遞井下信息，信號接收單元中的接收裝置通過測定接地電極與上部鉆柱之間的電位差來接收電磁波信號，并由接收裝置處理與顯示井底測量所得的信息。本實(shí)用新型的裝置在使用過程中，井壁內(nèi)的管柱組合形式從底往上依次為鉆頭、下部鉆柱、無磁鉆具、絕緣短節(jié)及 上部鉆柱。本實(shí)用新型的裝置電源短節(jié)、測量發(fā)射短節(jié)和引線始端組件中金屬部件皆使用純銅或黃銅或鈹銅制作。本實(shí)用新型具有以下有益效果I、本實(shí)用新型的裝置造價(jià)較低，使用方便，使用本裝置可保留目前大多數(shù)煤礦井中仍然在使用的普通鉆桿及普通鉆機(jī)等鉆探設(shè)備，避免了改造或重新購置新設(shè)備所需的高昂費(fèi)用，節(jié)約了施工和生產(chǎn)成本。2、本實(shí)用新型裝置中的電源短節(jié)、測量發(fā)射短節(jié)和引線始端組件中的金屬部分均采用黃銅或純銅或鈹銅制作，符合煤礦安全生產(chǎn)的要求，同時(shí)采用銅質(zhì)材料加工部件能確保其測量過程不受有磁材料的干擾。而在石油行業(yè)電磁波無線隨鉆系統(tǒng)中這些部件大多采用鋁制無磁材料，鋁制材料在煤礦井中使用過程有發(fā)生爆炸的隱患，所以不符合煤礦安全生產(chǎn)的要求。3、本實(shí)用新型的裝置中將測量器件與發(fā)射器件整合在一個(gè)測量發(fā)射短節(jié)內(nèi)，縮短了儀器在井內(nèi)所需要的空間長度，減少了材料的使用，降低了制造成本。

圖I為本實(shí)用新型整體式電磁波無線隨鉆測量裝置工作時(shí)的裝配結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1_井壁；2_引線末端固定托盤；3_鎧裝電纜；4_絕緣短節(jié)；5_無磁鉆具；6-螺釘；7-鉆頭；8_下部鉆柱；9_電源短節(jié)；10_測量發(fā)射短節(jié)；11_引線始端組件；12_接地電極；13-接收裝置；14_電纜；15-上部鉆柱；16-地層。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳述。實(shí)施例I :本實(shí)用新型的一種煤礦用整體式電磁波無線隨鉆測量裝置，其工作時(shí)的裝配結(jié)構(gòu)如圖I所示，煤礦鉆進(jìn)過程中，井壁I內(nèi)的管柱組合形式從底往上依次為鉆頭7、下部鉆柱8、無磁鉆具5、絕緣短節(jié)4及上部鉆柱15。本實(shí)用新型的整體式電磁波無線隨鉆測量裝置，包括外筒、井下測量發(fā)射單元和信號接收單元，所述的外筒由絕緣短節(jié)4連接無磁鉆具5構(gòu)成；所述的井下測量發(fā)射單元含有從底往上依次連接的電源短節(jié)9、測量發(fā)射短節(jié)10、引線組件和鎧裝電纜3，所述引線組件由引線始端組件11和引線末端固定托盤2組成，所述的測量發(fā)射短節(jié)10、電源短節(jié)9均通過螺釘6固定在無磁鉆具5內(nèi)；所述的測量發(fā)射短節(jié)10內(nèi)有安裝成整體結(jié)構(gòu)的測量器件與發(fā)射器件，電源短節(jié)9連接測量發(fā)射短節(jié)10，并為其內(nèi)的測量器件和發(fā)射器件提供能源動(dòng)力，測量發(fā)射短節(jié)10連接引線組件的引線始端組件11，引線始端組件11通過鎧裝電纜3連接引線末端固定托盤2，引線末端固定托盤2以螺紋的形式固定在絕緣短節(jié)4上端的上部鉆柱15上；所述的信號接收單元由設(shè)在地面的接收裝置13和接地電極12組成，接收裝置13 一極通過電纜14與上部鉆柱15相連，另一極通過接地電極深插在地層16中。所述的電源短節(jié)9、測量發(fā)射短節(jié)10、引線始端組件11位于無磁鉆具5內(nèi)，相鄰的兩短節(jié)或組件之間通過螺紋密閉連接。所述的電源短節(jié)9、測量發(fā)射短節(jié)10和引線始端組件11中金屬部件均采用純銅加工。本實(shí)用新型的一種煤礦用整體式電磁波無線隨鉆測量裝置，在使用過程中由測量發(fā)射短節(jié)10中的測量器件完成井下地層測量信息的采集，并將采集的信息編碼后，傳遞給測量發(fā)射短節(jié)中的發(fā)射器件；發(fā)射器件的激勵(lì)源的一極通過螺釘6與無磁鉆具5相連，另一極通過鎧裝電纜3經(jīng)由引線始端組件11與上部鉆柱15內(nèi)的引線末端固定托盤2相連，井下發(fā)射的激勵(lì)源以絕緣短節(jié)為阻隔，在測量發(fā)射短節(jié)10、鎧裝電纜3、上部鉆柱15、地層16、無磁鉆具5中形成電流回路，進(jìn)而圍繞電流回路產(chǎn)生磁場，以電磁波的形式傳遞井下信息，信號接收單元中的接收裝置13通過測定接地電極12與上部鉆柱15之間的電位差來接收 電磁波信號，并由接收裝置13處理與顯示井底測量所得的信息，達(dá)到煤礦電磁波無線隨鉆測量的目的。實(shí)施例2 :本實(shí)用新型的一種煤礦用整體式電磁波無線隨鉆測量裝置，其結(jié)構(gòu)如實(shí)施例1，不同的是電源短節(jié)9、測量發(fā)射短節(jié)10和引線始端組件11中金屬部件均采用黃銅加工。實(shí)施例3 :本實(shí)用新型的一種煤礦用整體式電磁波無線隨鉆測量裝置，其結(jié)構(gòu)如實(shí)施例1，不同的是電源短節(jié)9、測量發(fā)射短節(jié)10和引線始端組件11中金屬部件均采用鈹銅加工。本實(shí)用新型的煤礦用整體式電磁波無線隨鉆測量裝置造價(jià)較低，使用方便，通過電磁波傳遞信息符合煤礦安全生產(chǎn)的要求，適用于煤礦鉆進(jìn)過程中隨鉆測量及監(jiān)控井下狀況。
權(quán)利要求1.一種煤礦用整體式電磁波無線隨鉆測量裝置，包括外筒、井下測量發(fā)射單元和信號接收單元，其特征在于所述的外筒由絕緣短節(jié)連接無磁鉆具構(gòu)成；所述的井下測量發(fā)射單元含有從底往上依次連接的電源短節(jié)、測量發(fā)射短節(jié)、引線組件和鎧裝電纜，所述引線組件由引線始端組件和引線末端固定托盤組成，所述的測量發(fā)射短節(jié)、電源短節(jié)均通過螺釘固定在無磁鉆具內(nèi)；所述的測量發(fā)射短節(jié)內(nèi)有安裝成整體結(jié)構(gòu)的測量器件和發(fā)射器件，電源短節(jié)連接測量發(fā)射短節(jié)，并為其內(nèi)的測量器件與發(fā)射器件提供能源動(dòng)力，測量發(fā)射短節(jié)連接引線組件的引線始端組件，引線始端組件通過鎧裝電纜連接引線末端固定托盤，引線末端固定托盤以螺紋的形式固定在絕緣短節(jié)上端的上部鉆柱上；所述的信號接收單元由設(shè)在地面的接收裝置和接地電極組成，接收裝置一極通過電纜與上部鉆柱相連，另一極通過電纜與接地電極相連，接地電極深插在地層中。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種煤礦用整體式電磁波無線隨鉆測量裝置，其特征在于所述的電源短節(jié)、測量發(fā)射短節(jié)、引線始端組件位于無磁鉆具內(nèi)，相鄰部件之間通過螺紋密閉連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種煤礦用整體式電磁波無線隨鉆測量裝置，其特征在于所述的測量發(fā)射短節(jié)通過其中的測量器件采集和編碼井下地層測量信息，并傳遞給測量發(fā) 射短節(jié)中的發(fā)射器件；發(fā)射器件的激勵(lì)源的一極通過螺釘與無磁鉆具相連，另一極通過鎧裝電纜經(jīng)由引線始端組件與上部鉆柱內(nèi)的引線末端固定托盤相連，井下發(fā)射的激勵(lì)源以絕緣短節(jié)為阻隔，在測量發(fā)射短節(jié)、鎧裝電纜、上部鉆柱、地層、無磁鉆具中形成電流回路，圍繞電流回路產(chǎn)生的磁場以電磁波的形式傳遞井下信息，信號接收單元中的接收裝置通過測定接地電極與上部鉆柱之間的電位差來接收電磁波信號，并由接收裝置處理與顯示井底測量所得的信息。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種煤礦用整體式電磁波無線隨鉆測量裝置，包括外筒、井下測量發(fā)射單元和信號接收單元。外筒由絕緣短節(jié)與無磁鉆具構(gòu)成；井下測量發(fā)射單元含有電源短節(jié)、測量發(fā)射短節(jié)、引線組件和鎧裝電纜；引線組件由引線始端組件和引線末端固定托盤組成，測量發(fā)射短節(jié)、電源短節(jié)固定在無磁鉆具內(nèi)；測量發(fā)射短節(jié)內(nèi)裝有測量和發(fā)射器件，電源短節(jié)為其供能，引線末端固定托盤旋在上部鉆柱上；信號接收單元的接收裝置經(jīng)電纜接上部鉆柱和接地電極。井下發(fā)射的激勵(lì)源以絕緣短節(jié)為阻隔，在測量發(fā)射短節(jié)、鎧裝電纜、上部鉆柱、地層、無磁鉆具中形成電流回路，產(chǎn)生的磁場以電磁波傳遞信息，信號接收單元接收信號，由接收裝置解碼處理信息。
文檔編號E21B47/13GK202493260SQ201220089039
公開日2012年10月17日 申請日期2012年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月12日
發(fā)明者邵春, 陳鵬飛 申請人:中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)