煤矿井下钻机远程控制系统设计

为解决深部矿井冲击地压大、巷道高温高湿等危险条件对钻孔施工的影响,设计了一种钻机远程控制系统。该远控系统由钻机近端和远控端组成,两者之间采用CAN和光纤通信来实现数据和视频图像传输,钻机近端以车用PLC为控制核心实现数据采集和控制功能,以CoDeSys为工具开发底层程序。远控端以单片机和PC104为核心,实现远程指令的收发和显示,上位机扩展CAN接口,通过LabVIEW开发显示界面。实际应用结果表明：该远控系统实现了800 m远程控制,具备响应速度快、操作方便、可靠性高、人机交互友好等优点,为煤矿井下无人值守的自动化钻场提供了一种控制系统。     

Space and time spectra of stationary stochastic waves,with special reference to microtremors

It is of crucial importance to investigate the spatial structures of ancient landslides in the eastern Tibetan Plateau's alpine canyons as they could provide valuable insights into the evolutionary history of the landslides and indicate the potential for future reactivation. This study examines the Deda ancient landslide, situated in the Chalong-ranbu fault zone, where creep deformation suggests a complex underground structure. By integrating remote sensing, field surveys, Audio-frequency Magnetotellurics (AMT), and Microtremor Survey Method (MSM) techniques, along with engineering geological drilling for validation, to uncover the landslide’s spatial features. The research indicates that a fault is developed in the upper part of the Deda ancient landslide, and the gully divides it into Deda landslide accumulation zone I and Deda landslide accumulation zone II in space. The distinctive geological characteristics detectable by MSM in the shallow subsurface and by AMT in deeper layers. Our findings include the identification of two sliding zones in the Deda I landslide, the shallow sliding zone (DD-I-S1) depth is approximately 20 m, and the deep sliding zone (DD-I-S2) depth is 36.2‒49.9 m. The sliding zone (DD-II-S1) depth of the Deda II landslide is 37.6‒43.1 m. A novel MSM-based method for sliding zone identification is proposed, achieving less than 5% discrepancy in depth determination when compared with drilling data. These results provide a valuable reference for the spatial structural analysis of large-deep-seated landslides in geologically complex regions like the eastern Tibetan Plateau.     

Effects of key geological factors in the long-term transport of CH4 and the CH4-hydrate formation behavior with formation dip

Many locations with concentrated hydrates at vents have confirmed the presence of abundant thermogenic gas in the middle of the Qiongdongnan Basin (QDNB). However, the impact of deep structures on gas-bearing fluids migration and gas hydrates distribution in tectonically inactive regions is still unclear. In this study, the authors apply high-resolution 3D seismic and logging while drilling (LWD) data from the middle of the QDNB to investigate the influence of deep-large faults on gas chimneys and preferred gas-escape pipes. The findings reveal the following: (1) Two significant deep-large faults, F1 and F2, developed on the edge of the Songnan Low Uplift, control the dominant migration of thermogenic hydrocarbons and determine the initial locations of gas chimneys. (2) The formation of gas chimneys is likely related to fault activation and reactivation. Gas chimney 1 is primarily arises from convergent fluid migration resulting from the intersection of the two faults, while the gas chimney 2 benefits from a steeper fault plane and shorter migration distance of fault F2. (3) Most gas-escape pipes are situated near the apex of the two faults. Their reactivations facilitate free gas flow into the GHSZ and contribute to the formation of fracture‐filling hydrates.     

基于ANSYS的接地发射电极对双向EM-MWD下传信号的影响分析

接地发射电极作为双向EM-MWD信号下传系统的必要组件,其合理参数设置可提高信号下传效果,但目前关于其对下传信号的影响规律认知甚少。基于双向EM-MWD工作机理,结合电流场理论,应用ANSYS有限元软件,建立双向EM-MWD信号下传三维仿真模型,研究接地发射电极的发射距离、长度、直径和电阻率对下传信号传输的影响。结果表明：下传信号接收效果与接地发射电极直径及长度呈现正相关关系;接地发射电极电阻率小于10^-4 Ω·m时,其电阻率变化对下行信号传输的影响小,常规金属材料即可满足对电阻率的要求;随着双向EM-MWD地面发射距离的增加,下传信号接收强度先快速增强,超过一定距离后,信号强度趋向定值。     

煤矿井下钻探装备技术现状及展望

煤矿井下钻探装备对保障矿井安全高效生产起着至关重要的作用,经过四十多年的发展,其技术水平得到很大的提高。结合产品特点、技术类型和应用领域,总体介绍了国内外煤矿井下钻探装备的技术现状,分析了国外钻机的应用效果和存在问题,重点对国内钻机开发的历程和现状进行概述,详细论述了分体钻机、履带式钻机、电液控制钻机、胶轮自行式钻机和定向钻机5个具有代表性机型的技术现状,对产品开发思路和相关应用情况也做了必要阐述,最后分析了煤矿井下钻探装备的信息化、自动化和智能化的发展趋势。     

海底泥火山形成机制——南海台西南盆地泥火山钻探建议

泥火山是地下泥质流体喷发到地表或海底所形成的丘状构造,其形成与油气成藏、天然气水合物成矿有着直接联系,其喷发活动易引发工程事故,喷发的大量甲烷气体会加剧温室效应。国内外学者已在泥火山发育、地球化学、地球物理特征等方面开展了诸多研究。然而泥火山形成机制问题仍存在多种争议,其触发因素可能来自断层活动、地震、超压等。泥火山流体的传热传质及其对水合物形成与动态分布的控制作用还有待深入研究,同时海底泥火山碳排放亦是重要地质问题。因而我们建议选取南海北部台西南盆地典型泥火山开展钻探,获取海底泥火山发育的构造环境、沉积背景、温压场等系列参数,揭示泥火山成因机制,建立海底泥火山油气渗漏模式,探讨泥火山流体传热过程对水合物形成与分布的影响。研究成果对于超压沉积盆地油气勘探与开发、海底渗漏型水合物研究与勘探、新构造活动与地质灾害分析等都具有重要指导意义。     

国产随钻测量定向钻进系统在汝箕沟煤矿的应用

采用我国自主研发的随钻测量定向钻进系统及钻孔轨迹设计与分析软件,结合宁夏汝箕沟煤矿巷道现场试验情况,对该系统的组成、性能、使用情况等作了总结;对随钻测量得到的钻孔轨迹参数进行了分析处理,为今后定向钻孔轨迹设计和实测轨迹分析提供了参考。结果表明,无论是系统还是软件,均能满足煤矿井下随钻测量要求。     

过汶川地震主断裂科学钻WFSD-1反射地震采集方法研究

横穿龙门山地震反射剖面系列探测是WFSD工程中的一项重要研究内容.通过WFSD-1先导孔区二维反射地震的观测方法研究和试验,实现了预期目标:(1)在震后恶劣的天气、陡峭地形和地表严重破裂、破碎、滑塌等困难条件下,获得了WFSD工程首条分辨率较高的二维反射地震剖面;(2)从地学研究目的出发,结合龙门山地区的复杂地震地质条件,提出了以浅、中、深部复杂反射体探测为目标的高密度时间、空间采样的数据采集方法,为后续剖面的实施提供了方法依据;(3)发现了映秀—北川断裂带地表出露位置以西5 km范围内垂向上的多层次地质体的反射; 1.2 s以下的中深部反射体明显具有层状沉积岩或变质岩的特征;推断认为测线上彭灌杂岩最大厚度约3 km;(4)灌县—安县断裂带呈明显的双层结构,山前隐蔽带沉积体系完整;(5)在孔区附近800m范围内,进行了20~30 m激发点距、10 m道距的密集观测,为WFSD-1孔完钻深度以浅反射体的高精度标定提供了可靠的原始数据.     

青藏高原第四纪重点湖泊地层序列和湖相沉积若干特点

本项研究对青藏高原代表性第四纪湖泊沉积区作了大范围调查,北自柴达木昆特依湖和昆仑山口、南抵江布-林芝,西起甜水海、东至迪庆.据青藏高原地质构造、沉积建造和地貌特点,将高原第四纪地层区划分为6个地层分区:藏南湖盆分区(Ⅰ)、羌塘高原湖盆分区(Ⅱ)(羌南湖盆亚区(Ⅱ-1)和羌北湖盆亚区(Ⅱ-2))、三江高山河谷分区(Ⅲ)、昆仑高山分区(Ⅳ)、柴达木、青海湖盆分区(Ⅴ)和阿尔金-祁连山高山区(Ⅵ).并对上述Ⅰ-Ⅴ分区第四纪湖相地层层序作了较详细划分和对比.从而指出青藏高原第四纪湖相沉积具有如下特点:①除了柴达木-青海湖盆分区外,其余各分区的湖滨剖面湖相碎屑沉积相对较粗,而同青藏高原属于全球第四纪最新隆起区相一致;②在湖盆区的湖相沉积常叠加或伴生冲洪积、风积相和冰碛或冰水沉积以及部分泥石流沉积、化学沉积与热水沉积.它们既反映青藏高原在第四纪隆升进入冰冻圈后湖盆沉积环境时有冷期发生,又反映高原隆升背景下,洪水期诱发山崩和泥石流堵塞成湖,或由于洪水泛滥,导致高原边缘内流湖决溃、湖泊消失(如Ⅲ、Ⅳ分区),还反映高原湖泊成盐过程与深部作用、强烈的新构造运动密切相关;③除了柴达木-青海湖分区(Ⅴ)和羌塘高原湖盆分区部分大型湖盆自第四纪以来有连续湖相沉积外,其他分区第四纪湖相沉积多不连续;④由于全新世青藏高原口趋干旱,除了一些现代积水湖盆外,有相当多湖泊干化,而缺失顶部湖相沉积.综上所述,为了获取青藏高原第四纪沉积连续环境记录,需选择高原内部或周边为数较少的新生代连续沉积盆地.本文论证了柴达木盆地是一个较理想的研究高原晚新生代湖相沉积区,建议在柴达木盆地实施晚新生代资源环境科学钻探工程.     

基于压缩感知的随钻测井编码传输方法

随钻测井是一种能在钻头钻进过程中通过安装在钻头附近的传感器实时获取和传输测井数据的技术.实时可靠高效的传输测井数据是随钻测井研究领域的关键问题.目前随钻测井系统普遍使用的测井数据传输方式是钻井液压力脉冲遥测传输.钻井液信道是一种长时延极低速单向无反馈删除信道,因此利用传统的差错控制方法无法在保障测井数据传输实时性的同时纠正信道噪声引起的实时测井数据传输错误.为此本文提出了一种基于压缩感知理论的随钻测井数据信道编码传输方法,该方法具有短码长线性编译码复杂度的优点.地面接收端通过压缩感知重构算法恢复井下测井数据,在保障测井数据传输实时性的同时使得地面施工人员能在随机删除信道条件下正确的获得全部井下实时测井数据.钻井现场真实测井数据编码实验表明,本文所提方法在不影响测井数据传输实时性的前提下大大提高了测井数据的抗信道删除能力,降低了由于信道删除带来的测井数据丢包率,而且允许测井施工人员根据实际钻井液信道状态灵活调整发送码率,以实现不同删除概率信道下的测井数据可靠传输.