专利名称：一种煤矿用整体式电磁波无线随钻测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种应用于煤矿行业的随钻测量装置，具体地说是一种煤矿用整体式电磁波无线随钻测量装置。
背景技术：
2003年国家煤矿安全监察局明确提出关于瓦斯治理“先抽后采、以风定产、检测监控”的十二字方针，要求在煤层开采之前，通过钻孔对煤层中的瓦斯进行抽采；要使有效钻孔在本煤层或卸压带中尽可能多的延伸，以提高钻孔瓦斯的抽采效率和抽采量，保证煤矿安全生产，必须使用随钻测量系统(MWD)进行近水平定向钻进成孔。尽管煤矿有线随钻测量系统已研制成功，并进入商业应用，不过需配备专用有线钻杆及专用钻机，费用高昂。由于大多数煤矿井中钻探设备至今仍然使用普通钻杆及普通钻机，而要采用有线随钻测量方 式，势必要对这些设备进行更换或改造，耗资巨大，因此有线随钻测量技术的推广受到很大的制约；因而必须开发一种无须对矿井下现有钻探设备进行大规模改造与更换的电磁波随钻测量装置来解决此难题。目前，石油钻探中有了电磁波随钻测系统的应用，但由于石油钻探与煤矿钻进所应用的井身结构等不同，石油钻探中的电磁波随钻测量系统从结构、材料及电气上都不符合煤矿安全生产的要求，因此不能简单地移植到煤矿钻进中使用。
发明内容本实用新型的目的是提供一种造价较低，使用方便，能符合煤矿安全生产的要求的，适用于煤矿钻进过程中随钻测量和监控井下生产状况的整体式电磁波无线随钻测量装置。为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案来实现提供一种煤矿用整体式电磁波无线随钻测量装置，包括外筒、井下测量发射单元和信号接收单元，所述的外筒由绝缘短节连接无磁钻具构成；所述的井下测量发射单元含有从底往上依次连接的电源短节、测量发射短节、引线组件和铠装电缆，所述引线组件由引线始端组件和引线末端固定托盘组成，所述的测量发射短节、电源短节均通过螺钉固定在无磁钻具内；所述的测量发射短节内有安装成整体结构的测量器件和发射器件，电源短节连接测量发射短节，并为其内的测量器件与发射器件提供能源动力，测量发射短节连接引线组件的引线始端组件，引线始端组件通过铠装电缆连接引线末端固定托盘，引线末端固定托盘以螺纹的形式固定在绝缘短节上端的上部钻柱上；所述的信号接收单元由设在地面的接收装置和接地电极组成，接收装置一极通过电缆与上部钻柱相连，另一极通过电缆与接地电极相连，接地电极深插在地层中。本实用新型的一种煤矿用整体式电磁波无线随钻测量装置，所述的电源短节、测量发射短节、引线始端组件位于无磁钻具内，相邻部件之间通过螺纹密闭连接。本实用新型所述的测量发射短节通过其中的测量器件采集和编码井下地层测量信息，并传递给测量发射短节中的发射器件；发射器件的激励源的一极通过螺钉与无磁钻具相连，另一极通过铠装电缆经由引线始端组件与上部钻柱内的引线末端固定托盘相连，井下发射的激励源以绝缘短节为阻隔，在测量发射短节、铠装电缆、上部钻柱、地层、无磁钻具中形成电流回路，围绕电流回路产生的磁场以电磁波的形式传递井下信息，信号接收单元中的接收装置通过测定接地电极与上部钻柱之间的电位差来接收电磁波信号，并由接收装置处理与显示井底测量所得的信息。本实用新型的装置在使用过程中，井壁内的管柱组合形式从底往上依次为钻头、下部钻柱、无磁钻具、绝缘短节及 上部钻柱。本实用新型的装置电源短节、测量发射短节和引线始端组件中金属部件皆使用纯铜或黄铜或铍铜制作。本实用新型具有以下有益效果I、本实用新型的装置造价较低，使用方便，使用本装置可保留目前大多数煤矿井中仍然在使用的普通钻杆及普通钻机等钻探设备，避免了改造或重新购置新设备所需的高昂费用，节约了施工和生产成本。2、本实用新型装置中的电源短节、测量发射短节和引线始端组件中的金属部分均采用黄铜或纯铜或铍铜制作，符合煤矿安全生产的要求，同时采用铜质材料加工部件能确保其测量过程不受有磁材料的干扰。而在石油行业电磁波无线随钻系统中这些部件大多采用铝制无磁材料，铝制材料在煤矿井中使用过程有发生爆炸的隐患，所以不符合煤矿安全生产的要求。3、本实用新型的装置中将测量器件与发射器件整合在一个测量发射短节内，缩短了仪器在井内所需要的空间长度，减少了材料的使用，降低了制造成本。
图I为本实用新型整体式电磁波无线随钻测量装置工作时的装配结构示意图。图中1_井壁；2_引线末端固定托盘；3_铠装电缆；4_绝缘短节；5_无磁钻具；6-螺钉；7-钻头；8_下部钻柱；9_电源短节；10_测量发射短节；11_引线始端组件；12_接地电极；13-接收装置；14_电缆；15-上部钻柱；16-地层。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步详述。实施例I :本实用新型的一种煤矿用整体式电磁波无线随钻测量装置，其工作时的装配结构如图I所示，煤矿钻进过程中，井壁I内的管柱组合形式从底往上依次为钻头7、下部钻柱8、无磁钻具5、绝缘短节4及上部钻柱15。本实用新型的整体式电磁波无线随钻测量装置，包括外筒、井下测量发射单元和信号接收单元，所述的外筒由绝缘短节4连接无磁钻具5构成；所述的井下测量发射单元含有从底往上依次连接的电源短节9、测量发射短节10、引线组件和铠装电缆3，所述引线组件由引线始端组件11和引线末端固定托盘2组成，所述的测量发射短节10、电源短节9均通过螺钉6固定在无磁钻具5内；所述的测量发射短节10内有安装成整体结构的测量器件与发射器件，电源短节9连接测量发射短节10，并为其内的测量器件和发射器件提供能源动力，测量发射短节10连接引线组件的引线始端组件11，引线始端组件11通过铠装电缆3连接引线末端固定托盘2，引线末端固定托盘2以螺纹的形式固定在绝缘短节4上端的上部钻柱15上；所述的信号接收单元由设在地面的接收装置13和接地电极12组成，接收装置13 一极通过电缆14与上部钻柱15相连，另一极通过接地电极深插在地层16中。所述的电源短节9、测量发射短节10、引线始端组件11位于无磁钻具5内，相邻的两短节或组件之间通过螺纹密闭连接。所述的电源短节9、测量发射短节10和引线始端组件11中金属部件均采用纯铜加工。本实用新型的一种煤矿用整体式电磁波无线随钻测量装置，在使用过程中由测量发射短节10中的测量器件完成井下地层测量信息的采集，并将采集的信息编码后，传递给测量发射短节中的发射器件；发射器件的激励源的一极通过螺钉6与无磁钻具5相连，另一极通过铠装电缆3经由引线始端组件11与上部钻柱15内的引线末端固定托盘2相连，井下发射的激励源以绝缘短节为阻隔，在测量发射短节10、铠装电缆3、上部钻柱15、地层16、无磁钻具5中形成电流回路，进而围绕电流回路产生磁场，以电磁波的形式传递井下信息，信号接收单元中的接收装置13通过测定接地电极12与上部钻柱15之间的电位差来接收 电磁波信号，并由接收装置13处理与显示井底测量所得的信息，达到煤矿电磁波无线随钻测量的目的。实施例2 :本实用新型的一种煤矿用整体式电磁波无线随钻测量装置，其结构如实施例1，不同的是电源短节9、测量发射短节10和引线始端组件11中金属部件均采用黄铜加工。实施例3 :本实用新型的一种煤矿用整体式电磁波无线随钻测量装置，其结构如实施例1，不同的是电源短节9、测量发射短节10和引线始端组件11中金属部件均采用铍铜加工。本实用新型的煤矿用整体式电磁波无线随钻测量装置造价较低，使用方便，通过电磁波传递信息符合煤矿安全生产的要求，适用于煤矿钻进过程中随钻测量及监控井下状况。
权利要求1.一种煤矿用整体式电磁波无线随钻测量装置，包括外筒、井下测量发射单元和信号接收单元，其特征在于所述的外筒由绝缘短节连接无磁钻具构成；所述的井下测量发射单元含有从底往上依次连接的电源短节、测量发射短节、引线组件和铠装电缆，所述引线组件由引线始端组件和引线末端固定托盘组成，所述的测量发射短节、电源短节均通过螺钉固定在无磁钻具内；所述的测量发射短节内有安装成整体结构的测量器件和发射器件，电源短节连接测量发射短节，并为其内的测量器件与发射器件提供能源动力，测量发射短节连接引线组件的引线始端组件，引线始端组件通过铠装电缆连接引线末端固定托盘，引线末端固定托盘以螺纹的形式固定在绝缘短节上端的上部钻柱上；所述的信号接收单元由设在地面的接收装置和接地电极组成，接收装置一极通过电缆与上部钻柱相连，另一极通过电缆与接地电极相连，接地电极深插在地层中。
2.根据权利要求I所述的一种煤矿用整体式电磁波无线随钻测量装置，其特征在于所述的电源短节、测量发射短节、引线始端组件位于无磁钻具内，相邻部件之间通过螺纹密闭连接。
3.根据权利要求I所述的一种煤矿用整体式电磁波无线随钻测量装置，其特征在于所述的测量发射短节通过其中的测量器件采集和编码井下地层测量信息，并传递给测量发 射短节中的发射器件；发射器件的激励源的一极通过螺钉与无磁钻具相连，另一极通过铠装电缆经由引线始端组件与上部钻柱内的引线末端固定托盘相连，井下发射的激励源以绝缘短节为阻隔，在测量发射短节、铠装电缆、上部钻柱、地层、无磁钻具中形成电流回路，围绕电流回路产生的磁场以电磁波的形式传递井下信息，信号接收单元中的接收装置通过测定接地电极与上部钻柱之间的电位差来接收电磁波信号，并由接收装置处理与显示井底测量所得的信息。
专利摘要本实用新型涉及一种煤矿用整体式电磁波无线随钻测量装置，包括外筒、井下测量发射单元和信号接收单元。外筒由绝缘短节与无磁钻具构成；井下测量发射单元含有电源短节、测量发射短节、引线组件和铠装电缆；引线组件由引线始端组件和引线末端固定托盘组成，测量发射短节、电源短节固定在无磁钻具内；测量发射短节内装有测量和发射器件，电源短节为其供能，引线末端固定托盘旋在上部钻柱上；信号接收单元的接收装置经电缆接上部钻柱和接地电极。井下发射的激励源以绝缘短节为阻隔，在测量发射短节、铠装电缆、上部钻柱、地层、无磁钻具中形成电流回路，产生的磁场以电磁波传递信息，信号接收单元接收信号，由接收装置解码处理信息。
文档编号E21B47/13GK202493260SQ201220089039
公开日2012年10月17日 申请日期2012年3月12日 优先权日2012年3月12日
发明者邵春, 陈鹏飞 申请人:中国地质大学(武汉)