CN103498664A - 回转钻孔实时轨迹随钻测量装置及方法 - Google Patents

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黄麟森
王清峰
宋辉
王国震
张先韬
肖玉清
王宇
胡小林
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Abstract

本发明公开了一种回转钻孔实时轨迹随钻测量装置，包括钻机、钻杆和钻头、括探管、防爆计算机和设置于钻杆内的密封信号线；探管内设置有用于获取钻头位置的倾角和方位角的测量装置；测量装置将获取的信号通过密封信号线将信号数据传输至位于孔口的防爆计算机；防爆计算机用于接收并处理信号数据以及显示钻头的实际钻孔轨迹。本发明提供的装置对钻进进度影响较小，整体使用简单、方便、快速、准确。能够适应普通回转钻机轨迹测量，有广阔市场应用前景。

Description

回转钻孔实时轨迹随钻测量装置及方法
技术领域
本发明涉及煤矿设备领域，特别涉及一种用于煤矿的回转钻孔实时轨迹随钻测量装置及方法。
背景技术
随着我国煤矿综合机械化采煤技术的发展，矿井安全生产对井下勘探孔、放水孔、瓦斯抽放孔等施工装备和技术的要求也不断提高，不但要求钻孔施工装备具有较高的钻进效率，同时要能够实现对钻孔轨迹的准确测量，随钻测量技术作为一种新的钻孔轨迹测量方法，由于其实时性、适应性强等优点，成为高产高效煤矿井下钻孔施工急需的技术手段。但现有煤矿井下无法实时随钻测量回转钻孔轨迹。因此，有必要为回转钻孔提供一种实时轨迹随钻测量方法。
发明内容
有鉴于此，本发明所要解决的技术问题是提供一种回转钻孔实时轨迹随钻测量方法，该方法解决了现有煤矿井下回转钻孔无法实时显示钻孔轨迹的技术问题，适用于普通钻杆，测量方便、快捷、灵活性较强、准确地对钻孔的轨迹进行实时跟踪监测。
本发明的目的之一是提出一种回转钻孔实时轨迹随钻测量装置；本发明的目的之二是提出一种回转钻孔实时轨迹随钻测量方法。
本发明的目的之一是通过以下技术方案来实现的：
本发明提供的回转钻孔实时轨迹随钻测量装置，包括钻杆、钻头、防爆计算机、设置于钻杆内的探管和设置于钻杆内的密封信号线；
所述探管内设置有用于获取钻头位置的倾角和方位角的测量装置；
所述测量装置将获取的信号通过密封信号线将信号数据传输至位于钻孔外的防爆计算机；
所述防爆计算机用于接收并处理信号数据以及显示钻头的实际钻孔轨迹。
进一步，所述密封信号线通过固定器相对固定设置于钻杆内。
进一步，所述钻杆包括普通钻杆、第一无磁钻具和第二无磁钻具；所述第一无磁钻具一端与普通钻杆连接，所述第一无磁钻具另一端与第二无磁钻具一端连接，所述第二无磁钻具的另一端与钻头连接，所述普通钻杆的另一端位于孔口；所述探管设置于第二无磁钻具中。
进一步，所述测量装置包括传感器磁强计和加速度计；
所述传感器磁强计，用于获取钻头位置的方位角；
所述加速度计，用于获取钻头位置的倾角。
进一步，所述密封信号线包括铜芯、护芯管、第一密封接头和第二密封接头；
所述铜芯设置于护芯管内部，所述护芯管一端与设置有带向外凸起部的第一密封接头连接，所述护芯管另一端与设置有带向内凹陷部的第二密封接头连接，所述第一密封接头的凸起部与第二密封接头的凹陷部配合形成凹凸接头，所述铜芯分别与第一密封接头的凸起部和第二密封接头的凹陷部连接。
进一步，所述第一密封接头、第二密封接头采用军品级防水接头整体塑封而成，所述护芯管与第一密封接头、第二密封接头通过螺纹连接，所述第一密封接头的凸起部设置有外螺纹，所述第二密封接头的凹陷部设置有内螺纹。
本发明的目的之二是通过以下技术方案来实现的：
本发明提供的一种回转钻孔实时轨迹随钻测量方法，包括以下步骤：
S1：将密封信号线固定在钻杆内；
S2：采集钻头位置状态数据；
S3：通过密封信号线将钻头位置状态数据传输至位于孔口的防爆计算机；
S4：通过防爆计算机接收并处理钻头位置状态数据以及显示钻头的实际钻孔轨迹。
进一步，所述步骤S1中将密封信号线固定在钻杆内通过第一密封接头的凸起部与第二密封接头的凹陷部配合连接而形成。
进一步，所述步骤S2中的采集钻头位置状态数据是通过传感器磁强计和加速度计来进行的。
进一步，所述密封信号线包括铜芯、护芯管、第一密封接头和第二密封接头；
所述铜芯设置于护芯管内部，所述护芯管一端与设置有带向外凸起部的第一密封接头连接，所述护芯管另一端与设置有带向内凹陷部的第二密封接头连接，所述第一密封接头的凸起部与第二密封接头的凹陷部配合形成凹凸接头，所述铜芯分别与第一密封接头的凸起部和第二密封接头的凹陷部连接；所述第一密封接头、第二密封接头采用军品级防水接头整体塑封而成，所述护芯管与第一密封接头、第二密封接头通过螺纹连接，所述第一密封接头的凸起部设置有外螺纹，所述第二密封接头的凹陷部设置有内螺纹。
本发明的优点在于：本发明提供的回转钻孔实时轨迹随钻测量装置，采用一种可以拆卸的密封信号线，通过传感器磁强计和加速度计来采集钻头位置状态数据，并通过防爆计算机来接收并处理信号数据，然后显示钻头的实际钻孔轨迹。该装置对钻进进度影响较小，整体使用简单、方便、快速、准确。能够适应普通回转钻机轨迹测量，有广阔市场应用前景。
采用的密封信号线是由军品级防水接头整体塑封而成，密封信号线间通过螺纹连接，可靠性高、使用寿命长、拆装方便。也可根据钻孔深度任意组合，只要保证与普通钻杆长度匹配即可。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：
图1是本发明的测量方法示意图；
图2是本发明专用信号线结构图。
图中，普通钻杆-1、第一无磁钻具-2、第二无磁钻具-3、钻头-4、探管-5、防爆计算机-6、密封信号线-7、铜芯-71、护芯管-72、第一密封接头-73、第二密封接头-74、第三无磁钻具-8。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述；应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
图1是本发明的测量方法示意图，图2是本发明专用信号线结构图，如图所示：本发明提供的回转钻孔实时轨迹随钻测量装置，包括钻杆、钻头4、设置于钻杆内的探管5、防爆计算机6和设置于钻杆内的密封信号线7；本实施例中还可以包括钻机，所述钻机与钻杆、钻头构成回转钻孔装置。
所述探管5内设置有用于获取钻头4位置的倾角和方位角的测量装置；
所述测量装置将获取的信号通过密封信号线7将信号数据传输至位于钻孔外的防爆计算机6；
所述防爆计算机6用于接收并处理信号数据以及显示钻头的实际钻孔轨迹。
所述密封信号线7通过固定器相对固定设置于钻杆内。
所述钻杆包括普通钻杆1、第一无磁钻具2和第二无磁钻具3；
所述第一无磁钻具2一端与普通钻杆连接，所述第一无磁钻具2另一端与第二无磁钻具3一端连接，所述第二无磁钻具3的另一端与钻头连接，所述普通钻杆的另一端位于孔口；所述探管设置于第二无磁钻具3中；
本实施例中还提供了第三无磁钻具8，所述第三无磁钻具8设置于第二无磁钻具3与钻头4之间。
所述测量装置包括设置于探管一端的传感器磁强计和加速度计；
所述传感器磁强计，用于获取钻头位置的方位角；
所述加速度计，用于获取钻头位置的倾角。
所述密封信号线包括铜芯71、护芯管72、第一密封接头73和第二密封接头74；所述铜芯71设置于护芯管72内部，所述护芯管72一端与设置有带向外凸起部的第一密封接头73连接，所述护芯管另一端与设置有带向内凹陷部的第二密封接头74连接，所述第一密封接头的凸起部与第二密封接头的凹陷部配合形成凹凸接头，所述铜芯分别与第一密封接头的凸起部和第二密封接头的凹陷部连接。
所述第一密封接头、第二密封接头采用军品级防水接头整体塑封而成，所述护芯管与第一密封接头、第二密封接头通过螺纹连接，所述第一密封接头的凸起部设置有外螺纹，所述第二密封接头的凹陷部设置有内螺纹。
本发明还提供了一种回转钻孔实时轨迹随钻测量方法，包括以下步骤：
S1：将密封信号线固定在钻杆内；
S2：采集钻头位置状态数据；
S3：通过密封信号线将钻头位置状态数据传输至位于孔口的防爆计算机；
S4：通过防爆计算机接收并处理钻头位置状态数据以及显示钻头的实际钻孔轨迹。
所述步骤S1中将密封信号线固定在钻杆内通过第一密封接头的凸起部与第二密封接头的凹陷部配合连接而形成。
所述步骤S2中的采集钻头位置状态数据是通过传感器磁强计和加速度计来进行的。
所述密封信号线包括铜芯、护芯管、第一密封接头和第二密封接头；
所述铜芯设置于护芯管内部，所述护芯管一端与设置有带向外凸起部的第一密封接头连接，所述护芯管另一端与设置有带向内凹陷部的第二密封接头连接，所述第一密封接头的凸起部与第二密封接头的凹陷部配合形成凹凸接头，所述铜芯分别与第一密封接头的凸起部和第二密封接头的凹陷部连接；所述第一密封接头、第二密封接头采用军品级防水接头整体塑封而成，所述护芯管与第一密封接头、第二密封接头通过螺纹连接，所述第一密封接头的凸起部设置有外螺纹，所述第二密封接头的凹陷部设置有内螺纹。
本实施例提供的密封信号线可以采用若干段分别串接连成一根适合实际情况需要的信号线，将一根的凸起部与另一根的凹陷部通过螺纹连接或卡扣式连接均可，操作简单，使用方便，且信号传输受到的干扰小，传输效率高。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.回转钻孔实时轨迹随钻测量装置，包括钻杆和钻头，其特征在于：还包括防爆计算机、设置于钻杆内的探管和设置于钻杆内的密封信号线；所述探管内设置有用于获取钻头位置的倾角和方位角的测量装置；所述测量装置将获取的信号通过密封信号线将信号数据传输至位于钻孔外的防爆计算机；所述防爆计算机用于接收并处理信号数据以及显示钻头的实际钻孔轨迹。
2.根据权利要求1所述的回转钻孔实时轨迹随钻测量装置，其特征在于：所述密封信号线通过固定器相对固定设置于钻杆内。
3.根据权利要求1所述的回转钻孔实时轨迹随钻测量装置，其特征在于：所述钻杆包括普通钻杆、第一无磁钻具和第二无磁钻具；所述第一无磁钻具一端与普通钻杆连接，所述第一无磁钻具另一端与第二无磁钻具一端连接，所述第二无磁钻具的另一端与钻头连接，所述普通钻杆的另一端位于孔口；所述探管设置于第二无磁钻具中。
4.根据权利要求1所述的回转钻孔实时轨迹随钻测量装置，其特征在于：所述测量装置包括传感器磁强计和加速度计；所述传感器磁强计，用于获取钻头位置的方位角；所述加速度计，用于获取钻头位置的倾角。
5.根据权利要求1所述的回转钻孔实时轨迹随钻测量装置，其特征在于：所述密封信号线包括铜芯、护芯管、第一密封接头和第二密封接头；所述铜芯设置于护芯管内部，所述护芯管一端与设置有带向外凸起部的第一密封接头连接，所述护芯管另一端与设置有带向内凹陷部的第二密封接头连接，所述第一密封接头的凸起部与第二密封接头的凹陷部配合形成凹凸接头，所述铜芯分别与第一密封接头的凸起部和第二密封接头的凹陷部连接。
6.根据权利要求5所述的回转钻孔实时轨迹随钻测量装置，其特征在于：所述第一密封接头、第二密封接头采用军品级防水接头整体塑封而成，所述护芯管与第一密封接头、第二密封接头通过螺纹连接，所述第一密封接头的凸起部设置有外螺纹，所述第二密封接头的凹陷部设置有内螺纹。
7.根据权利要求1-6任一项所述的回转钻孔实时轨迹随钻测量装置进行的一种测量方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：将密封信号线固定在钻杆内；
S2：采集钻头位置状态数据；
S3：通过密封信号线将钻头位置状态数据传输至位于孔口的防爆计算机；
S4：通过防爆计算机接收并处理钻头位置状态数据以及显示钻头的实际钻孔轨迹。
8.根据权利要求7所述的回转钻孔实时轨迹随钻测量方法，其特征在于：所述步骤S1中将密封信号线固定在钻杆内通过第一密封接头的凸起部与第二密封接头的凹陷部配合连接而形成。
9.根据权利要求7所述的回转钻孔实时轨迹随钻测量方法，其特征在于：所述步骤S2中的采集钻头位置状态数据是通过传感器磁强计和加速度计来进行的。
10.根据权利要求7所述的回转钻孔实时轨迹随钻测量方法，其特征在于：所述密封信号线包括铜芯、护芯管、第一密封接头和第二密封接头；
所述铜芯设置于护芯管内部，所述护芯管一端与设置有带向外凸起部的第一密封接头连接，所述护芯管另一端与设置有带向内凹陷部的第二密封接头连接，所述第一密封接头的凸起部与第二密封接头的凹陷部配合形成凹凸接头，所述铜芯分别与第一密封接头的凸起部和第二密封接头的凹陷部连接；所述第一密封接头、第二密封接头采用军品级防水接头整体塑封而成，所述护芯管与第一密封接头、第二密封接头通过螺纹连接，所述第一密封接头的凸起部设置有外螺纹，所述第二密封接头的凹陷部设置有内螺纹。
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