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随钻测量技术及应用研究

来源：煤田地质与勘探

随着钻探技术的不断发展深入，随钻测量技术逐渐被引入地质勘探、煤矿井下钻探等新领域，有效解决了传统勘察方法取心困难、时效性差、使用场景有限等一系列问题，受到相关领域学者关注。近年来，随钻测量技术取得了长足的发展，极大地方便了轨迹控制，井下工况检测及地质导向等井下作业。鉴于此，《煤田地质与勘探》编辑部整理出近年刊发的“随钻测量技术及应用研究”相关论文，供大家参考学习。

行业视野: 采矿
类别; 48个
关键词; 39位
专家; 13篇
论文; 4840IP
点击量; 2800次
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套管外绝缘涂层特性对EM-MWD信号影响规律分析

作者(Author)：邵春, 胡闯, 徐林, 陈明华, 龙小平

摘要：利用套管外绝缘涂层技术可减少电磁随钻测量(EM-MWD)信号在低电阻率地层中的衰减，进而增大其信号传输深度。为探明套管外绝缘涂层适用的地层电阻率范围，获取绝缘涂层特性对EMMWD接收信号的影响规律，基于有限元法建立了仿真模型，并针对绝缘涂层敷在不同电阻率地层套管外的应用效果、绝缘涂层的电阻率、厚度和长度对EM-MWD信号强度的影响规律展开仿真实验。结果表明：套管外绝缘涂层在低电阻率地层对EM-MWD接收信号的增强效果更显著；随着绝缘涂层电阻率的增大，EM-MWD接收信号先缓慢增强，随后快速增强，最后趋于稳定；随着绝缘涂层厚度的增加，接收信号强度呈现先不断增强随后保持稳定的趋势；在低电阻率地层中，在涂层长度不断增加到敷满该地层处套管的过程中，信号强度不断增强。研究成果对合理运用套管外绝缘涂层技术以突破EM-MWD应用井深限制具有理论指导意义。

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煤田地质与勘探

2022年第10期

243

105
基于方位伽马的煤岩界面探测数值模拟研究

作者(Author)：陈刚, 陈龙, 李泉新, 刘志毅

摘要：为满足随钻方位伽马地质导向钻进需求，通过数值模拟研究围岩厚度和吸收系数不同情况下伽马射线强度响应值。模拟分析伽马探测器在含放射性地层条件下，伽马测量值API反映空间物理特征的差异性。在此基础上，建立八扇区随钻方位伽马钻进煤、泥、灰岩3层地质模型，模拟钻进煤层顶底板识别过程。模拟结果表明：当岩层吸收系数由0.08变为0.10时伽马射线强度减小一半，伽马幅度变化能够反映钻进地层岩性，而上下伽马变化顺序能够指示穿越煤层顶板或底板及分界面所在位置；当小角度穿层时，探测器到钻头的距离分别为1、3、7 m时，能够监测前方钻进8、6、2 m地层物性的变化。顺层钻进模拟可为地质导向工程提供技术指导，提高钻进效率减少无效进尺。

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煤田地质与勘探

2022年第10期

208

99
随钻测量自保护密封原理及影响因素分析

作者(Author)：王耀民, 叶根飞, 赵永哲, 高科, 刘卫卫, 段会军

摘要：为适应钻孔深度越来越深要求，延长随钻测量工作寿命，针对组合静密封结构缺陷，设计一种适用于随钻测量仪器的自保护密封装置。通过静力学膨胀数值模拟对橡胶气囊膨胀位移与气压关系进行研究，并在此基础上对模型尺寸大小不同，结果不同原因进行分析，讨论造成自保护密封装置模拟结果不同的因素，确定气囊直径、宽度、壁厚和内腔宽度4个自变量，并对4个自变量进行模拟，探究其与橡胶气囊膨胀关系；在静力学膨胀模拟基础上，建立自保护密封简易模型，通过流体数值模拟对其密封效果进行分析。结果表明：自保护密封装置橡胶气囊膨胀位移大小与压力成线性关系，橡胶气囊膨胀位移比k与气囊直径和宽度呈二次函数关系，与气囊内腔宽度和壁厚成反比且橡胶气囊内外圈膨胀位移比k大小不同，并随着自变量参数增大，外圈膨胀位移比k逐渐小于内圈，可推导出橡胶气囊结构尺寸存在膨胀位移比k最大的临界值；在自保护密封装置保护下，自保护密封简易模型内部无水流动轨迹，证明了自保护密封装置可靠。橡胶气囊结构尺寸临界值的存在为设计在仪器空间有限情况下达到最佳密封效果的自保护密封装置尺寸提供依据。

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煤田地质与勘探

2022年第04期

207

70
矿用随钻动态方位伽马仪器的研制与应用

作者(Author)：陈龙, 陈刚, 张冀冠

摘要：顺煤层瓦斯抽采钻孔是目前最直接最有效的瓦斯治理方法，自然伽马作为含煤地层识别常用的判识依据，可以根据地层放射性判断钻孔轨迹是否在目标层中。但现有的矿用伽马测井仪器只能进行滑动钻进测量，不适用于复合钻进及旋转导向钻进，无法满足伽马动态连续测量的工况。针对以上问题，在分析了煤矿井下随钻测量工况特点和伽马测井原理的基础上，通过低压直流载波双向通信技术进行孔底多扇区方位伽马数据的实时传输；采用屏蔽开窗的结构设计，实现单伽马晶体的8扇区分区测量；基于三轴MEMS加速度传感器和三轴MEMS陀螺仪不同的频率特性，采用互补滤波的动态测量方法，克服了回转钻进过程中振动和旋转对工具面向角测量的影响。通过地面性能测试和井下的工业性试验，验证了仪器在不同放射性地层分界面能正确反映出地层放射性变化规律。试验结果表明，仪器可以满足复合回转定向钻进时的地质导向测量要求，为煤矿井下顺煤层定向钻进提供了技术保障。

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煤田地质与勘探

2022年第01期

330

218
我国煤矿井下智能化钻探技术装备发展与展望

作者(Author)：李泉新, 刘飞, 方俊, 刘建林, 褚志伟

摘要：煤矿井下智能化钻探技术装备是煤矿智能化建设的重要组成部分，也是当前煤矿企业深入推进减人增效工作所急需的先进技术装备。系统总结了“十三五”期间我国煤矿井下智能化钻探技术装备所取得的阶段性成果，重点介绍了自动化钻机、随钻参数监测系统和旋转导向系统等关键技术装备的发展现状。全面分析了制约井下智能化钻探技术装备研发与应用的关键因素：钻机智能化水平较低、随钻探测数据类型少、多系统集成控制难。在此基础上提出深入推进数字化、网络化、智能化技术与传统坑道钻探技术结合，强化多学科融合和协同创新能力；并不断加强智能化钻探技术装备研发与应用人才的培养力度，以技术装备为支撑、以数字化平台为保障、以人才队伍建设为基础；在智能化钻机、高精度数据获取与传输技术、钻孔轨迹智能优化与控制技术、辅助关联设备集成控制技术、数字化钻进平台开展攻关，以实现煤矿井下钻孔全流程智能化施工作业。

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煤田地质与勘探

2021年第06期

544

734
水平绳索随钻定向钻进技术研究与应用

作者(Author)：吴金生, 黄晓林, 蒋炳, 张弛, 吴万炯

摘要：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。

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煤田地质与勘探

2021年第05期

232

112
煤矿井下随钻测斜仪误差联合校正方法

作者(Author)：乔美英, 王波, 肖学军, 许城宽, 闫书豪

摘要：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。

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煤田地质与勘探

2020年第02期

587

148
基于ANSYS的接地发射电极对双向EM-MWD下传信号的影响分析

作者(Author)：邵春, 韩坚, 褚志伟, 徐林

摘要：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?·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。

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煤田地质与勘探

2019年第01期

395

202

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