回转钻进随钻测斜仪的研制及应用

针对煤矿井下常规钻机回转钻进没有随钻轨迹测量装备的现状,研制了钻孔随钻测斜仪。该仪器主要由孔口显示控制器和轨迹记录探管两部分组成,可用于煤矿井下常规钻机回转钻进钻孔的轨迹测量,亦可测量钻孔的倾角、方位角和工具面向角等姿态参数,孔口显示控制器同步工作并记录钻孔的深度和测量时间。最终结果可通过数据处理软件计算和处理原始数据并在井下以数字和图形的方式显示出来,满足了煤矿井下常规钻机的回转钻进随钻测量需求。      

矿用电磁波随钻方位伽马测井系统的研究与实现

煤矿井下定向钻进是在螺杆马达和随钻测斜仪的配合下,按照预先设计轨迹进行钻进,不能根据实际的地层情况进行实时调整钻孔轨迹。矿用随钻方位伽马测井仪可实时测量地层放射性,实时依据地层放射性的变化判断钻孔轨迹是否在目的层中,为实时调整钻孔轨迹提供依据。从矿用电磁波随钻方位伽马测井系统（安标名称为YSDGC）的基本原理、关键技术设计、研制、试验设计等几个方面论述了该系统的研究与实现。该系统在煤矿井下的实际应用显示,系统在地层分界面处具有很好的方位伽马方位特性,为煤矿井下定向钻进根据地质情况调整钻进轨迹提供了依据。      

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。      

煤矿井下随钻测斜仪误差联合校正方法

为降低煤矿井下随钻测斜仪随钻测量钻孔姿态角参数的误差，建立基于递推最小二乘的误差补偿数学模型，采用椭球拟合法、点积不变法和旋转平面拟合法的联合校正方法对随钻测斜仪进行误差补偿校正。对研发的随钻测斜仪进行数值仿真和双轴转台实验，用联合校正方法对实验数据进行误差补偿校正，校正前俯仰角和方位角的最大绝对误差分别为4.7°和5.1°，校正后为0.8°和0.9°，校正后测量精度满足随钻测斜仪要求。实验结果表明，该方法可以对煤矿井下随钻测斜仪进行有效的误差补偿校正。      

关于定盘式测斜仪的使用与验证分析报告

自1963年10月以来,我队使用定盘式测斜仪测量磁性矿体的钻孔弯曲,至今已测完了十二个钻孔,通过这些钻孔的测量,对仪器的性能和操作技术方面有了进一步的了解和体会,对孔口定向方法作了些探讨和研究。同时,如为了验证定盘测斜仪所测数据的精确程     

钻孔随钻三维轨迹测量技术研究

煤矿井下钻孔施工中,在缺少控制钻孔轨迹偏移测量技术的情况下,施工钻孔轨迹与钻孔设计轨迹偏差较大,无法满足煤矿瓦斯抽采的设计需求。阐述了随钻钻孔三维轨迹测量技术,目的是通过对随钻三维轨迹测量技术的研究,精确控制瓦斯钻孔轨迹,解决瓦斯突出煤层快速掘进及安全高效回采问题。钻孔随钻三维轨迹测量技术是通过对钻机开孔角度和钻孔轨迹的精确测量,使用三维轨迹成图方法显示。通过大量的数据采集与施工验证证明,该方法成为预抽钻孔煤层保安全、促生产过程中的重要环节,避免了钻孔设计及施工的盲目性,提高了抽采钻孔的利用率及施工速度。     

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‰。     

水平绳索随钻定向钻进技术研究与应用

水平孔绳索取心钻进时, 钻具回转轴线与自身重力方向不在一条直线上, 地面孔口加压, 受地层软硬或岩层产状作用下, 钻孔轨迹都会发生偏斜, 目前暂无有效办法实现随钻定向纠斜。针对此问题, 开展了小直径水平绳索随钻定向仪器的推送、固定、打捞机构研究, 创新形成一套水平绳索定向钻进器具和定向技术, 并在川藏铁路多吉隧道水平钻孔进行随钻定向纠斜, 成功抑制钻孔上漂趋势, 并降斜3°, 为地质勘查水平绳索取心定向钻进轨迹控制提供支撑。      

关于JDP型和JXC型测斜仪方位角的测量误差问题

JDP－1型定盘式钻孔测斜仪（以下简称定盘仪）和JXC－1型磁性钻孔测斜仪（以下简称JXC仪）是两种用于有磁性干扰矿区的钻孔测斜仪，通称环测仪器。它们的测量原理都是以孔口（或孔内某点）走向和连环测量方法，通过公式计算来测定钻孔的方位角。这两种测斜仪，由于结构不同，当测具下孔后，前者每个点只能测一次，就要提上来，观测读数；后者是采用非电量电测法，测具在孔内可以连续多点测量。     

基于数值计算的测斜仪监测误差分析

测斜仪在边坡深部位移监测中应用比较广泛,但其监测结果存在一定误差。已有测斜仪监测误差研究多是针对系统误差进行,缺少针对测斜仪监测数据计算原理引起的误差进行的研究。基于测斜仪监测数据计算方法原理与数值分析中常微分方程Euler解法的一致性,讨论了造成测斜仪监测误差的原因。分析结果表明:测斜仪监测误差与测斜仪监测初始值、测量分段长度和位移变形曲线形状有关;测斜仪监测初始值变化将给监测带来误差;测斜仪测量段长与监测误差呈线性关系,误差随测量段长减小而变小;当位移变形曲线为直线时,误差为0;当位移变形曲线为单-凸曲线或凹曲线时,监测误差随曲线变形程度和孔口变形位移增大而变大;测斜仪位移变形监测误差为累积误差,孔口误差大于孔底误差。在使用测斜仪监测时,为了减少监测误差,建议将每次监测初始值设为固定值,并尽可能减少测量段长。     

高精度连续测斜仪探管的原理及应用

北京中地英捷物探仪器研究所新研制的PSX-2高精度连续孔斜检测探管,采用三轴正交磁性传感器和两个正交加速度计传感器测量,其中加速度计传感器测量顶角,磁性传感器测量方位角,实时测量的信息及解算则依靠内部集成的24位模数转换单片机来完成。实地测井证明,PSX-2型孔斜检测探管可以在顶角较小时稳定的测量方位角,符合煤田测井行业对钻孔测斜仪提出的高精度、小体积、低成本的要求。     

动力调谐陀螺钻孔测斜仪的开发与应用

动力调谐陀螺钻孔测斜仪是一种新型精密测斜系统,它利用惯性导航技术来进行钻孔测量,该系统可以自动寻北,各测点之间数据没有关联,消除了以往陀螺测斜仪的累计误差,提高了钻孔测斜精度,适用于在有磁干扰的钻孔、钻杆和套管内进行轨迹测量.介绍了动力调谐陀螺钻孔测斜仪的构成、测量原理、特点及应用情况等.     

层理性地层钻井稳定性分析模型

针对钻井工程常遇的层理性地层,以应力张量坐标转换关系和井孔应力集中方程为基础,引入弱面剪切滑动和岩体Mogi-Coulomb双强度准则,建立了分析层理性地层井壁稳定性的模型。对含层理弱面的典型油气储层中钻井的合理钻井液密度和安全钻井方向进行研究,结果表明：层理面的存在加剧了井壁围岩的破坏,且改变了围岩破坏的位置;水平井坍塌压力随着钻井方向变化而连续性变化,其在特定钻井方向取得最小坍塌压力;斜井取得最小坍塌压力的方位与层理面在空间中并不垂直,空间中关于主平面对称的斜井破裂压力相同;既可获得较大钻井液安全压力窗口又可取得较小坍塌压力的方向为优选钻井方向,在钻井液压力窗口变化大的倾向上钻井需严格控制钻井轨迹曲线。     

深井钻进时井底参数自动遥控系统用传感器的设计研究

我国正在计划打一口13000 m的特深地质井,以超过目前世界上最深的俄罗斯12262m科拉超深井,意义重大。深井、特别是超深井钻进中,除了钻井设备、钻具(含钻头)之外,钻井工艺和操作技术也非常重要。钻井工艺和操作技术目前主要是利用地面仪表显示的井底参数数据来进行指导的。但是这些数据与井底钻井参数的实际情况可能有较大差异,直接影响技术经济指标的提高。俄罗斯阿斯特拉罕国立技术大学В.Н.Есауленко教授等人,设计出了井底参数自动测量控制系统,其中传感器是必不可少的关键器具。现以方位角传感器设计计算为例对其进行讨论和分析,或许对我国打此特深地质井有一定的参考价值。     

矿盐地层水平定向钻进对接技术应用

以山东肥城海晶盐化有限公司100万t/a卤折盐采输卤工程钻井项目中H17/H18对接井为例,首先介绍了定向钻进对接技术在采卤井中的应用以及定向钻孔轨迹设计,在对地层详细勘探的基础上对定向钻孔进行可靠精确的轨迹设计是钻探施工的基础。其次,介绍了定向水平井的施工工艺。本项目关键技术是MWD无线测斜仪技术和旋转磁铁测距系统（RMRS）,以及钻进时钻井液选取和参数调控。MWD无线测斜仪技术和旋转磁铁测距系统（RMRS）可以实时测量钻进方向,进而根据工程需要调整钻进方向,保证了中靶作业成功连通。本项目施工过程中的难点及所采取的技术对策可为同类钻井施工提供借鉴和指导依据。     

陵页岩气井新工具的应用与经济评价

涪陵地区页岩层蕴含着丰富的天然气资源,具有较大的开采前景。区块主要目的层为上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组下部页岩气层。上部泥页岩地层井壁稳定性差,地层承压能力低,溶洞发育、易坍塌、易漏失;海相沉积地层流体分布复杂,部分地层岩性变化大,可钻性差,机械钻速较低;采用丛式布井,水平井井眼轨迹复杂,靶前位移大,大井眼定向扭方位困难、托压严重。现场试验使用了旋转导向、扭力冲击器、旋冲马达、水力振荡器等新技术、新工具,大幅度提高机械钻速,缩短钻井周期,取得一定的经济效益。阐述了几种新技术和新工具的工作原理、现场应用情况,并对其经济效果进行了评价。