ZH404多参数组合测井探管研制

论述了ZH404多参数组合测井探管的设计思想,针对探管设计的技术难点,提出了解决方法,最终完成探管的电子电路设计、软件设计和机械结构设计等。适用于小口径钻孔铀矿测井的ZH404多参数组合测井探管能够一次测井同时获取γ总量、钻孔方位角、钻孔顶角、自然电位、视电阻率和单点电阻等6种参数,大大提高了测井的工作效率,降低了劳动强度和测井成本,具有显著的经济效益。     

电子陀螺磁测井系统的设计与实现

针对钻孔中磁测井仪器使用现状,设计了一种能够在在磁性环境或套管内正常使用的电子陀螺磁测井系统。该系统基于高性能的AD转换芯片和DSP芯片,利用正、反欧拉方程间精华区倒挂关系进行分区接替运算,实现了井下数据的实时处理。该系统顶角、方位角的刻度检验结果显示,顶角的测量精确达到0.1°,方位角（10分钟内）也可达到较高精度,漂移量很小,稳定性较强。     

使用厚壁岩心管防斜

我分队在一个铁矿区进行勘探评价,由于钻孔严重弯曲,以致施工效率低,质量差,报废工程多,影响矿山建设.过去一直没很好地解决钢粒钻进的防斜问题.74年以来,我们根据本矿区孔斜规律,采用厚壁岩心管加长粗径钻具的措施,控制顶角的变化从而达到稳定方位角之目的.一、厚壁岩心管防斜效果我们抓住钻孔顶角上漂幅度过大而导致方位角改变这一主要矛盾,从控制顶角上漂着手,采用厚壁岩心管加长粗径钻具的措施,使方位角变化幅度减小,取得了较好效果.表1所列为钻孔平均深度大致相同的情况下,采用厚壁岩心管防斜与采用普通岩心管钻进时钻孔弯曲情况的对比.     

KDJ-1型磁性定向仪

KDJ-1型磁性定向仪，是采用罗盘磁针式测斜仪，对孔底定向工具及孔底直接定向方法等结合设计的直接定向仪器，即用测斜仪可直接测定孔内定向标记方向。该仪器采用了简易和经济的办法解决了直孔定向问题。一、用 途KDJ-1型磁性定向仪适用于非磁性矿区，直径56mm以上钻孔连续作用造斜器、偏心楔以及孔底动力钻具（螺杆钻，涡轮钻）的测斜定向。该仪器一次下井测量可同时测得钻孔方位角，顶角和造斜工具面向角三个参数。特别适用于解决钻孔顶角小于3°时的测斜定向，但也用于钻孔顶角大于3°时的测斜定向。该     

十二位置标定法在钻孔测斜仪校正中的应用

磁性钻孔测斜仪所使用的磁传感器和加速度传感器由于自身特性的差异以及生产装配的原因,给传感器输出带来了误差,造成测斜仪顶角和方位角计算出现偏差。为此采用了一种十二位置标定方法,依靠垂直方向的地磁场分量和重力加速度,对磁传感器和加速度传感器的三轴零位偏差、灵敏度误差和安装误差进行了校正。校正前后的对比实验显示：测斜仪顶角均方误差由0.5°减小为0.06°,方位角均方误差由校正前的21.75°减小到0.82°,表明该方法校正效果明显,可以满足测斜仪工程化应用的要求。     

深井钻进井底参数测量系统用传感器的分析研究

深井、超深井钻探工程中,钻进工艺和操作技术非常重要,直接影响钻井技术经济指标,目前主要依靠地面仪表显示的读数指标来指导钻进。但是,地面仪表显示的读数与井底钻进工艺参数实际数值有一定差异,而且孔越深,差异越大,据俄罗斯超深井钻井研究结果,这个差异可达20%~30%。为此俄罗斯成功研发出了井底参数测量系统,取得了很好的效果,其中传感器是关键器具。本文将俄罗斯深井钻进测量系统中使用的多种传感器进行了综合整理,包括井底钻井液压力传感器、井底温度传感器、井斜顶角传感器、井斜方位角传感器、井底钻头轴载传感器,介绍了这些井底参数传感器的结构组成及工作原理,并分析了传感器与井底-井口联系通道的配合问题。以期对我国13000 m的特深地质井钻进提供参考。     

存储式光纤陀螺测斜探管研制

本文介绍的“存储式光纤陀螺测斜探管”主要解决超高温大井深环境下钻孔轨迹测量“测斜探管”问题,它包括钻孔各孔深井段倾角、方位角、工具面向角及温度的测量。目标是攻克光纤陀螺传感器温度漂移、光纤陀螺惯测组合井下环境适应性、仪器外场标定技术和误差分析校正等关键技术,研制的超高温钻孔轨迹测量仪,使用环境温度可达270 ℃,环境压力120 MPa,通过在高温地热能钻探工程、干热岩钻探工程、科学钻探工程、深部矿产资源勘探和深部油气资源勘探等工程中的应用,拓展应用领域,为超高温大深度钻井轨迹测量提供技术支撑。     

岩心定向检测仪的设计与实验研究

本文设计了一种基于机械法的岩心定向仪。机械部分采用三把刻刀在岩心上刻标记线,作为岩心方位的基准线;电路部分以ATmega8单片机为控制核心,用HMR3300传感器随钻测得靠近岩心管的仪器仓的俯仰角和侧滚角,间接测得岩心的俯仰角和侧滚角,存于U盘。介绍了HMR3300与刻刀的安装关系,推导了高边工具面角的计算方法,并通过实验找到HMR3300不同安装方式下,高边工具面角真值φ'与计算值φ间的关系,岩心方位角与测井得到的孔斜方位角ψ和高边工具面角真值φ'的关系,依此PC机编程计算得岩心方位角。实验表明,在井眼顶角大于1°时,其测量平均误差能够控制在3°以内,并可稳定工作,基本满足工程要求。     

钻孔内造斜工具的定向及测量

摆锤式单点定向仪、光电定向仪、陀螺定向测斜仪、随钻定向测斜仪及磁性定向仪等,各有其特点。GD-K 型光电定向仪是开滦地质勘探工程处自行研制成功的,属磁性定向仪。经在勘探钻孔和定向注浆孔使用,对偏斜楔导斜器进行定向达30余孔次,成功率90%以上,定向误差小于士7°。同时,开滦地质勘探工程处对JDT-3A 型陀螺测斜仪改装成功的JDT-3K 型定向测斜仪,可自动连续测量或单点测量钻孔孔斜顶角、方位角和孔内造斜工具的指向。经在孔深300m 以浅的垂直冻结钻孔中进行20余孔次定向测量,方位误差小于5°/h,方位分辨率为1°,投点误差为0.5‰。     

河南省板厂矿区小直径螺杆钻定向纠斜技术

根据河南省板厂矿区ZK1403孔前期钻探施工基本情况及定向纠斜地质要求确定了纠斜方案。从小直径螺杆定向纠斜的理论准备、设备仪器、施工过程以及钻进参数方面确定了有效的定向纠斜施工工艺,实现了自孔深958 m、顶角10°、方位角143°至孔深1100 m、顶角7°、方位角18°的成功纠斜。通过矿区纠斜效果,总结了该技术的优点及不足,为今后地质深孔定向纠斜施工提供借鉴。     

基于MEMS陀螺传感的测斜仪研制

针对目前矿井钻探的钻孔轨迹测量存在高温、高能耗问题,提出了间歇供电的无缆存储式测斜仪。硬件上采用MEMS陀螺仪和加速度传感器,软件上采用抗干扰、误差修正、温度补偿等校正措施。可用于地质灾害监测的成孔测量并记录方位角、倾角、工具面角、孔深等姿态参数。测量后,由上位机读出数据,显示轨迹图形。经仿真与模拟测试,该测斜仪具有功耗低、体积小、测量精度高、稳定性好等优点。      

基于PDA和蓝牙的无缆钻孔测斜仪

介绍了一种基于PDA和蓝牙的无缆钻孔测斜仪。该仪器采用三轴磁阻传感器和两轴加速度计传感器作为测量元件,适用于无磁干扰的钻孔测斜;采用自动存储方式进行数据采集,取消了测井电缆的配置;以PDA为核心,开发了基于Windows Mobile 6.0平台的测斜软件;以蓝牙代替数据线实现测斜仪和PDA的无线通讯传输。该仪器具有精度高、可靠性好、质量轻、配套设备少和操作简便等优点,极大的减轻了野外作业强度,提高了效率,同时也大幅度降低了使用单位配置成本。     

Model of Reflection Spectra of Rock Surface in 2π Space

This paper deals with reflection spectra and polarized reflection spectra of 20 sorts of rock in 2π space, and then creates a model of reflection spectra of rock surface in 2π space. We measured the change of reflection and polarized reflection spectra as altering the incidence angle, vertex angle, azimuth angle, band and polarization. The results show that influence of the incidence angle on spectral curves is very strong. And when the vertex angle is constant, the horizontal azimuth polarizes rock spectra, and distorts the circular spectrum to become elliptic. The polarization influences the reflection intensity of rock spectra, but has no evident influence on the characteristics of wave forms of rock in 2π space. Therefore, we can describe the whole reflection spectral characteristics, including polarization, of rock surface in 2π space by measuring and calculating the e and p values in several key directions.     

基于PNI磁感式传感器的钻孔测斜仪的研制

研制了一款基于PNI磁感式传感器和SCAl00T加速度传感器的矿用全空间钻孔测斜仪。详细论述了系统的总体结构、测量原理及传感器的电路设计;同时分析了系统的误差及其来源,给出了误差补偿模型及其补偿、标定的方法。实验结果表明:该钻孔测斜仪具有体积小、精度高、可靠性高等特点,满足工程的需要。      

光纤传感器在岩土工程中的应用

在了解光纤传感器工作原理的基础上,结合具体工程实例,通过对光纤传感器、弦式仪器和差阻式仪器性能比较分析得出光纤传感器的各项性能指标均优于弦式及差阻式仪器,特别是具有量程大、精度高的优点,与弦式、差阻式仪器相比,其灵敏度要高1～2个量级。光纤传感器还能应用于一些特殊场合,如高温、强电磁干扰等环境,因此值得广泛应用。     

基于光栅传感的模型测量系统应用研究

模型试验作为解决复杂工程问题的一种有效手段已越来越受到重视。然而,与目前发展较快的模型试验系统和较为成熟的相似理论相比,测试技术相对滞后的问题依然存在。测量的精度与稳定性不能满足模型试验的需求。基于光纤/光栅传感技术的高精密性、稳定性和机光电一体的特性,结合模型试验的特殊测量要求,通过改进数据接收算法,研制了基于光学传感技术的模型位移/应变测量系统,包括光栅传感模型位移和光纤传感模型应变测试系统。该系统稳定、精度高、抗干扰,并能监测不连续位移。将该系统应用于注采气压变化条件下盐岩地下储气库变形特征地质力学模型试验中,测得了气压变化条件下围岩位移收敛和径向应变蠕变规律,测得在不同稳压阶段和不同注采气速率条件下围岩变形的不同特征。试验数据为合理确定盐岩储气库运营气压和注采气速率提供帮助,对盐岩储气库的安全稳定运营有重要意义。     

角域地形点源电场解析计算及其在高密度电阻率法地改中的应用

通过角域叠加的方法获得由纯地形引起的视电阻率异常,采用比值法对边坡地形条件下的高密度电阻率法测量数据进行地形校正,并结合测区钻孔地质剖面分析地改效果。结果表明:角域地形改正的方法是有效的,地改后的反演断面与实际的地质情况更加接近,效果较好。     

煤矿水平孔复杂地质模型方位电磁波响应数值模拟

煤岩界面的预先、精准识别是实现煤矿巷道自动化掘进和煤矿智能化的关键技术之一,方位电磁波仪器探测距离较大,能够分辨岩性界面和界面方位,在油田测井中已取得成功应用,但在煤矿领域应用较少。为了研究方位电磁波测井在煤矿复杂三维(3D)模型中的探测性能,使用有限元数值模拟方法,考察了方位电磁波测井在煤矿测量环境中,不同发射频率和源距时受钻孔内流体的影响,以及采空区和起伏地层边界对方位电磁波测量的影响。结果表明:对于煤矿测井中的常见情况——孔中流体为空气时,方位电磁波响应受钻孔的影响较小;方位电磁波测量信号能够反映地层界面的起伏变化,其探测能力与发射频率、源距有关;方位电磁波响应对低阻采空区较敏感,但在高频发射时可以利用相位差信号实现对高阻采空区的探测。方位电磁波方法为煤矿井下水平孔煤岩界面和采空区测量提供了一种新技术手段,具有较大的应用潜力。      

CS404小口径超声成像测井探管研制

介绍了由核工业北京地质研究院自主研制的一型可用于铀矿勘查和开采领域的CS404小口径超声成像测井探管,其直径Φ40 mm、换能器工作频率为1.2 MHz、方位精度±1°、单圈成像扫描点数为180点、测井速度2 m/min时纵向分辨率为6.67 mm。在探管研制实现的基础上,进行了该型探管与QL40探管在室内模型和相山铀矿田CUSD1科学钻孔的对比测量试验,结果表明:CS404小口径超声成像测井探管声幅成像与时差成像对比明显、成像效果清晰,系统实现性能指标及成像结果均达到国外先进进口设备水平,能够为铀矿勘查和开采中的裂隙、破碎带识别以及产状提取提供一种全新的技术手段。