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煤矿井下随钻测量信号泥浆脉冲传输特性研究与试验

论文摘要

基于定向钻孔的地质保障技术可实现矿井致灾隐患的超前探查与治理,但受现有有线随钻测量定向钻进装备制约,存在信号传输干扰因素多、对定向钻具要求高、地层适应性差等不足,亟待开发矿用泥浆脉冲无线随钻测量系统。结合煤矿井下近水平定向钻孔施工特点,小泵量、低泵压和小直径条件下工作需要,建立了泥浆脉冲信号发生机构和水力通道模型,分析了泥浆脉冲信号传输速度、传输强度、衰减规律和传输影响因素等特性,给出了信号反射与透射、泥浆泵噪声干扰、孔内钻头旋转干扰和冲洗液流道阻塞等影响因素的针对性处理方法。分析结果表明,煤矿井下近水平定向钻进宜采用正脉冲方式进行信号传输;以清水作为冲洗液时信号传输速度为1 366.20～1 445.11 m/s;信号脉冲幅值可通过改变流道控制阀与孔板之间的间隙进行调整;信号传输衰减系数随冲洗液流量增大而线性增大,随钻杆柱内径增大而逐渐减小,当信号发射频率f>0.2 Hz后,衰减系数维持在0.126×10-3m-1左右;采用煤矿井下常用钻杆,孔深1 500 m时孔口接收信号强度为孔内信号发射强度的73.74%～90.71%。现场试验表明,开发的矿用泥浆脉冲随钻测量系统信号传输误码率为3.2%,脉冲信号实际幅值一般小于理论计算幅值,但误差小于10%,最大实钻传输距离达到1 566 m,且具有更深的信号传输能力。

论文目录

  • 1 煤矿井下泥浆脉冲信号发生机构
  •   1.1 信号传输方式选择
  •   1.2 驱动短节设计
  •   1.3 脉冲发生器设计
  • 2 煤矿井下泥浆脉冲信号传输模型
  • 3 泥浆脉冲信号传输特性
  •   3.1 信号传输速度
  •   3.2 信号传输强度
  •   3.3 信号衰减规律
  • 4 信号传输影响因素
  •   4.1 信号的反射与透射
  •   4.2 孔口泥浆泵噪声干扰
  •   4.3 孔内钻头旋转和冲洗液流道阻塞
  • 5 现场试验
  •   5.1 测量与传输准确性试验
  •   5.2 传输深度与衰减试验
  • 6 结 论

    • 文章来源

    类型: 期刊论文

    作者: 方俊,谷拴成,石智军,李泉新,任建喜

    关键词: 泥浆脉冲,随钻测量系统,传输速度,脉冲信号幅值,衰减规律

    来源: 煤炭学报 2019年11期

    年度: 2019

    分类: 工程科技Ⅰ辑,基础科学

    专业: 自然地理学和测绘学,矿业工程

    单位: 西安科技大学建筑与土木工程学院,中煤科工集团西安研究院有限公司

    基金: 国家科技重大专项资助项目(2011ZX05041-001),2017年陕西省重点研发计划资助项目(2017GY-152)

    分类号: TD175

    DOI: 10.13225/j.cnki.jccs.2018.1458

    页码: 3604-3613

    总页数: 10

    文件大小: 527K

    下载量: 255

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    本文来源: https://www.lunwen66.cn/article/86a0b0225df4d6db240003b7.html