CN103161445A - 回转钻进钻孔无线测斜仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种回转钻进钻孔无线测斜仪，包括测量探管与数据处理仪，测量探管包括探管本体，所述的探管本体内部设置有测量电路模块，测量探管与数据处理仪无线通信连接。所述的探管本体外部设置有扶正胶套，扶正胶套外部均匀设置有三个扶正翼，三个扶正翼之间有间隙，测量探管的端部设置有转换接头，所述转换接头的外部还均匀设置有与无磁钻铤内部三个槽相配合的三个固定键，三个固定键之间有间隙。本发明能准确测量钻孔深度和方位，实现方位均布，达到设计钻孔抽放瓦斯的预期效果，杜绝瓦斯突出事故的发生，保障现场施工人员的生命及财产安全。
Description
技术领域
本发明涉及地质勘探技术领域的一种测量系统，尤其涉及一种煤矿井下水平钻孔或定向钻孔的回转钻进钻孔无线测斜仪。
背景技术
我国是产煤大国，煤炭安全生产形势十分严峻，重特大事故时有发生。国家对瓦斯抽放工作非常重视，把瓦斯抽放作为煤矿瓦斯治理的根本技术，2001年召开的铁法现场会上，“先抽后采”被国家煤矿安全监察局列入瓦斯治理的十二字方针，推动了瓦斯抽放的迅速发展。但是由于我国瓦斯抽放技术与装备比较落后，致使所有的钻孔深度和方位不清楚，达不到设计钻孔抽放瓦斯的预期效果，仍造成瓦斯突出事故的频频发生，直接威胁现场施工人员的生命安全。目前我国仍没有一种与回转钻机配套的钻孔轨迹测量装置。
发明内容
本发明的目的是提供一种回转钻进钻孔无线测斜仪，准确测量钻孔深度和方位，实现方位均布。
本发明采用下述技术方案：一种回转钻进钻孔无线测斜仪，包括测量探管与数据处理仪，测量探管包括探管本体，所述的探管本体内部设置有测量电路模块，测量探管与数据处理仪通信连接。
所述的探管本体外部套设有扶正胶套，扶正胶套外部均匀设置有三个扶正翼，三个扶正翼之间有间隙。
所述的探管本体的端部连接有转换接头，所述转换接头的外端部还均匀设置有与无磁钻铤内部三个槽相配合的三个固定键，三个固定键之间有间隙。
所述的测量电路模块包括第一中央控制单元、数据采集电路、数据存储电路、第一通讯电路以及第一电源电路，数据采集电路通过信号处理电路连接第一中央控制单元的信号输入端，第一中央控制单元与数据存储电路连接，第一中央控制单元的通信端连接第一通讯电路，第一电源电路为测量电路模块的各个电路供电。
所述的数据处理仪包括第二中央控制单元、第二数据存储电路、操作按键电路以及第二通讯电路、显示电路、第二电源电路，第二中央控制单元连接第二数据存储电路，操作按键电路的信号输出端连接第二中央控制单元的信号输入端连接，第二中央控制单元的通信端通过第二通讯电路和第一通讯电路与第一中央控制单元通信，第二电源电路为数据处理仪的各个电路供电。
所述的数据采集电路包括三个用于采集测量探管不同方向上加速度的加速度传感器和三个用于采集大地磁场信号的磁场传感器。
所述的测量电路模块还包括有用来采集钻孔内的环境温度的温度采集电路，温度采集电路的信号输出端与第一中央控制单元的信号输入端连接。
所述的第一中央控制单元、第二中央控制单元均连接有实时时钟电路。
所述的第一电源电路和第二电源电路均包括电池、安全控制电路、电源输出电路，电池通过安全控制电路连接电源输出电路的输入端，电源输出电路输出电源为各个电路供电。
所述的电池为可更换的可充电电池。
本发明的回转钻进钻孔无线测斜仪的测量探管通过第一中央控制电路、数据存储电路、实时时钟电路、信号处理电路、数据采集电路、通讯电路、温度采集电路、电源电路、安全控制电路、电池与数据处理仪同时配合使用，实现了回转钻进钻孔无线测斜仪的数据采集、数据记录、存储等工作。工作时，把测量探管随钻头送到钻孔中，加速度传感器和磁传感器测量探管的实时测斜数据，同时通过实时时钟记录每个采样点的时间；数据处理仪留在钻孔外，记录操作人员按下按键时采集有效点的时间。采集工作结束后，将测量探管及数据处理仪的数据送入上位机软件进行匹配合成，即可得到每个采集点的测斜数据，同时生成钻孔的轨迹。本发明能准确测量钻孔深度和方位，实现方位均布，达到设计钻孔抽放瓦斯的预期效果，杜绝瓦斯突出事故的发生，保障现场施工人员的生命及财产安全。
附图说明
图1为本发明的原理框图；
图2为本发明中测量探管的结构示意图；
图3为图2的B-B剖视图；
图4为图2的A向视图；
图5为本发明中转换接头的结构示意图；
图6为本发明测量探管的原理框图；
图7为本发明的数据处理仪的原理框图。
具体实施方式
如图1所示，本发明一种回转钻进钻孔无线测斜仪，包括测量探管与数据处理仪，测量探管与数据处理仪通信连接。如图2、图3、图4所示，测量探管包括探管本体1，所述的探管本体1内部设置有测量电路模块，所述的探管本体1外部套设有扶正胶套2，扶正胶套2外部均匀设置有三个扶正翼4，三个扶正翼4之间有间隙，扶正胶套2对探管其扶正作用，防止测量探管在无磁钻铤内部倾斜，各个扶正翼之间有空隙，可以使钻井液通过其间隙流动。如图5所示，测量探管的端部设置有转换接头3，所述转换接头3的外部还均匀设置有与无磁钻铤内部三个槽相配合的三个固定键5，三个固定键5之间有间隙。当测量探管送入无磁钻铤时转换接头上的固定键5正好嵌入无磁钻铤内部的三个槽中，防止测量探管因振动而旋转，而钻井液可通过三个固定键之间的空隙流动，使测量探管在钻井过程中采集轨迹数据。
如图6所示，所述的测量电路模块包括第一中央控制单元、数据采集电路、数据存储电路、第一通讯电路以及第一电源电路，数据采集电路通过信号处理电路（完成信号的放大滤波与A/D转换）连接第一中央控制单元的信号输入端，第一中央控制单元与数据存储电路连接，数据存储电路用于储存第一中央控制单元计算出的数据；第一中央控制单元的通信端连接第一通讯电路，第一电源电路为测量电路模块的各个电路供电。所述的数据采集电路包括三个用于采集测量探管不同方向上加速度的加速度传感器、三个用于采集大地磁场信号的磁场传感器和用来采集钻孔内的环境温度的温度采集电路。所述的第一中央控制单元连接有实时时钟电路，实时时钟电路是为了保持测量探管采集的数据与数据处理仪采集的数据同步。所述的第一电源电路包括电池、安全控制电路、电源输出电路，电池通过安全控制电路连接电源输出电路的输入端，电源输出电路输出电源为各个电路供电，电池6的位置如图2所示；所述的电池为可更换的可充电电池。安全控制电路是为了防止电路在使用时出现故障引起电池的安全问题而采取的安全措施，具体是：当电路出现故障，电流增大，安全控制电路能够判断出电路的电流大小超出安全控制电路设定的值时，安全控制电路将自动切断电源，把电池与电路隔离开，直到电路故障排除，防止出现电池爆炸等安全事故，为成熟的现有技术。所述的第一中央控制单元采用单片机或可编程控制器，其它各个电路均为成熟的现有技术。
如图7所示，所述的数据处理仪包括第二中央控制单元、第二数据存储电路、操作按键电路以及第二通讯电路、显示电路、第二电源电路，第二中央控制单元连接第二数据存储电路，第二数据存储电路用来存储第二中央控制单元采集的数据和指令，操作按键电路的信号输出端连接第二中央控制单元的信号输入端连接，第二中央控制单元的通信端通过第二通讯电路和第一通讯电路与第一中央控制单元通信（通信是指测量探管采集完数据之后才和数据处理仪进行通信，测量探管采集的时候不通信），第二电源电路为数据处理仪的各个电路供电。所述的第二中央控制单元连接有实时时钟电路，为了保持数据处理仪采集的数据与测量探管采集的数据同步。第二中央控制单元采用单片机或可编程控制器，其它各个电路均为成熟的现有技术。第二电源电路与第一电源电路结构原理相同。
如图1、图2、图3所示，使用时将测量探管安装到无磁钻铤内部，使测量探管的三个固定键5与无磁钻铤内部的三个槽相匹配，钻井液可以从空隙流过，这样就可以在打钻时使用测量探管实时测量轨迹数据。第一中央控制单元将采集到的三个加速度传感器的输出信号、三个磁场传感器输出的磁场信号（测斜数据）以及温度信号进行计算，然后存储在第一数据存储电路中。第二中央控制单元接收操作按键电路的信号，第二中央控制单元通过第二通讯电路分别接收测量探管的数据和向测量探管发送指令。本发明的测量探管随着回转钻的钻头进入钻孔实时测量轨迹数据，数据处理仪留在钻孔外，记录人员按下按键时采集有效点的时间，采集工作结束后，将测量探管及数据处理仪的数据送入上位机软件进行匹配合成，即可得到每个采集点的测斜数据，同时生成钻孔的轨迹。本方案能准确测量钻孔深度和方位，实现方位均布，达到设计钻孔抽放瓦斯的预期效果，保障现场施工人员的生命及财产安全。
Claims (10)
1.一种回转钻进钻孔无线测斜仪，其特征在于：包括测量探管与数据处理仪，测量探管包括探管本体，所述的探管本体内部设置有测量电路模块，测量探管与数据处理仪通信连接。
2.根据权利要求1所述的回转钻进钻孔无线测斜仪，其特征在于：所述的探管本体外部套设有扶正胶套，扶正胶套外部均匀设置有三个扶正翼，三个扶正翼之间有间隙。
3.根据权利要求1或2所述的回转钻进钻孔无线测斜仪，其特征在于：所述的探管本体的端部连接有转换接头，所述转换接头的外端部还均匀设置有与无磁钻铤内部三个槽相配合的三个固定键，三个固定键之间有间隙。
4.根据权利要求3所述的回转钻进钻孔无线测斜仪，其特征在于：所述的测量电路模块包括第一中央控制单元、数据采集电路、数据存储电路、第一通讯电路以及第一电源电路，数据采集电路通过信号处理电路连接第一中央控制单元的信号输入端，第一中央控制单元与数据存储电路连接，第一中央控制单元的通信端连接第一通讯电路，第一电源电路为测量电路模块的各个电路供电。
5.根据权利要求4所述的回转钻进钻孔无线测斜仪，其特征在于：所述的数据处理仪包括第二中央控制单元、第二数据存储电路、操作按键电路以及第二通讯电路、显示电路、第二电源电路，第二中央控制单元连接第二数据存储电路，操作按键电路的信号输出端连接第二中央控制单元的信号输入端连接，第二中央控制单元的通信端通过第二通讯电路和第一通讯电路与第一中央控制单元通信，第二电源电路为数据处理仪的各个电路供电。
6.根据权利要求5所述的回转钻进钻孔无线测斜仪其特征在于：所述的数据采集电路包括三个用于采集测量探管不同方向上加速度的加速度传感器和三个用于采集大地磁场信号的磁场传感器。
7.根据权利要求6所述的回转钻进钻孔无线测斜仪，其特征在于：所述的测量电路模块还包括有用来采集钻孔内的环境温度的温度采集电路，温度采集电路的信号输出端与第一中央控制单元的信号输入端连接。
8.根据权利要求7所述的回转钻进钻孔无线测斜仪，其特征在于：所述的第一中央控制单元、第二中央控制单元均连接有实时时钟电路。
9.根据权利要求8所述的回转钻进钻孔无线测斜仪，其特征在于：所述的第一电源电路和第二电源电路均包括电池、安全控制电路、电源输出电路，电池通过安全控制电路连接电源输出电路的输入端，电源输出电路输出电源为各个电路供电。
10.根据权利要求9所述的回转钻进钻孔无线测斜仪，其特征在于：所述的电池为可更换的可充电电池。
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