CN111677496A - 一种煤矿井下电磁波随钻测井仪 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种煤矿井下电磁波随钻测井仪，包括井口设备和井下测量仪器，所述井下测量仪器采集井下数据并通过信道将数据传输至井口设备；所述井下测量仪器包括无线电磁波发射单元、空间轨迹测量单元、地层参数测量单元、积水测量单元、积气测量单元、以及锂电池单元，所述井口设备包括无线电磁波接收单元、数据处理仪、深度测量装置、司钻显示器、以及计算机。本发明可广泛应用于水害防治探放水定向钻孔、煤与瓦斯突出防治瓦斯抽采定向钻孔、煤层顶底板注浆加固钻孔、隐蔽致灾因素探查定向钻孔等工程，能够显著提升煤矿井下定向钻进技术与装备水平，对保障煤矿安全高效生产起到积极推动作用。

Description

一种煤矿井下电磁波随钻测井仪

技术领域

本发明属于测井仪技术领域，尤其是涉及一种煤矿井下电磁波随钻测井仪。

背景技术

无线随钻测量技术，是应用于石油钻井过程中的一种先进的技术，通过钻机在钻进的同时连续不断地检测钻头附近的地质信息，并以无线传输的方式将所需信息传送至地面，供钻井人员随时掌控钻井轨迹。

信号传输是随钻测量的通信基础，起着钻孔上下测量通信的任务，是制约随钻测量技术的关键因素之一，分为有线传输和无线传输。有线传输主要包括：电缆传输、特质钻杆传输及光纤传输；无线传输主要包括泥浆脉冲传输、电磁波传输和声波传输。

随钻测量早期采用有线信号传输，随着信号传输技术的发展，无线随钻测量开始兴起。声波传输受钻井环境干扰严重且信号衰减大，泥浆脉冲和电磁波技术较为成熟。目前国内无线随钻测量主要应用于石油和天然气钻探领域，绝大数的都是采用钻井液脉冲传输方式，技术实现了国产化。但是，由于脉冲传输方式对钻井液成分有着严格的要求，在应用上有局限性。电磁波随钻测量具有数据传输速率较高、不受钻井液影响，利用钻杆作为天线便可实现电磁信号传输数据，具有成本低、效果好等突出优点，解决了传统钻井液脉冲无线传输技术的缺陷，具有在普通钻井液、泡沫钻井液、空气钻井等钻井中应用的诸多优点，是当前随钻测量研究的关键技术。

目前煤矿钻孔测量主要采取终孔后借助钻杆推送探管的测量方式，终孔后测量采用有线电缆进行数据传输为主。该类仪器不能随钻孔钻井测量，无法实时监测钻进情况，对于钻杆取出后钻孔闭合的软弱地质条件也无法使用。由于此类测斜仪具有产品成熟、精度相对较高、成本较低的优势，此类测斜仪仍大量应用，但从目前趋势来看，随钻测量应是发展方向，现在已经有有线随钻测量在煤矿井下钻孔施工中应用。

国内煤矿井下使用的随钻测量以有线随钻测量为主。有线随钻测量的信号传输通道一般采用中心通缆钻杆方式，由于中心通缆钻杆结构复杂，对加工技术要求严格且使用成本高，一定程度限制了其推广应用，无线随钻测量成为解决上述问题的必然选择。目前，煤矿井下无线随钻测井在国内处于起步研究阶段。由于电磁波传输方式是将测量数据以低频电磁波信号传送到孔口，对钻井液的质量和钻探泵的不均匀性要求更低，数据传输速度较快，数据接收装置稳定性好，因此选择电磁波作为煤矿井下无线随钻测量的数据传输方式，并研究相应的煤矿井下电磁波随钻测量系统测井关键技术，将有力提升煤矿井下超前钻探过程中的定向钻进技术水平。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种煤矿井下电磁波随钻测井仪，以解决上述背景技术中存在的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种煤矿井下电磁波随钻测井仪，包括井口设备和井下测量仪器，所述井下测量仪器采集井下数据并通过信道将数据传输至井口设备；

所述井下测量仪器包括无线电磁波发射单元、空间轨迹测量单元、地层参数测量单元、积水测量单元、积气测量单元、以及锂电池单元，所述锂电池单元用于为各个单元模块供电，所述空间轨迹测量单元、地层参数测量单元、积水测量单元、积气测量单元分别通过CAN总线连接无线电磁波发射单元；

所述井口设备包括无线电磁波接收单元、数据处理仪、深度测量装置、司钻显示器、以及计算机，所述数据处理仪分别连接无线电磁波接收单元、深度测量装置、司钻显示器、以及计算机。

进一步的，所述空间轨迹测量单元还依次连接AD转换电路、滤波电路、多路信号选择电路，三轴加速度表还通过信号放大器连接多路信号选择电路，激励方波还通过功率放大器、三轴磁通门、带通滤波器、相敏检波器、积分滤波器连接多路信号选择电路。

进一步的，所述地层参数测量单元还依次连接信号调理电路、闪烁探测器、以及高压电源模块。

进一步的，所述信道包括钻柱、套管、钻井介质、以及地层。

进一步的，所述井下测量仪器包括三个仪器短节和两个扶正器接头，伽马短节连接第一扶正器、第一扶正器连接电池筒，电池筒连接第二扶正器，第二扶正器连接定向与发射短节，伽马短节前端还连接钻杆，定向与发射短节连接绝缘钻杆和发射天线。

进一步的，所述深度测量装置利用滚轮夹持器夹持钻杆，采用光电编码器计数原理，通过钻杆穿过夹持器时带动编码器计数轴转动，将计数脉冲传送到数据处理仪的I/O接口，数据处理仪通过计数、计算得到井下设备的实时深度。

进一步的，所述空间轨迹测量单元包括处理器，处理器接收接受三轴重力加速度和三轴磁通门输出信号，通过建立空间坐标系解算出井斜角INC、方位角AZ、工具面角GTF，得到井下测量系统在孔中的空间姿态，以CAN总线的方式与电磁波发射单元进行通讯。

进一步的，所述无线电磁波发射单元包括偶极子发射天线，采用绝缘端节将钻杆分成两部分，下部钻杆和上部钻杆组成了偶极子天线。

进一步的，所述无线电磁波接收单元包括偶极子接受天线，通过在距离井口30米处打入接地电极，钻杆作为接受电极的方式，两者共同组成偶极子接受天线。

进一步的，所述司钻显示器选用嵌入式主机蓝海微芯LJD-eWinA8-LH104T主板，与数据处理仪采用RS485通讯方式，其接口是采用平衡驱动器和差分，接收器的组合。

相对于现有技术，本发明所述的一种煤矿井下电磁波随钻测井仪具有以下优势：

(1)本发明可广泛应用于水害防治探放水定向钻孔、煤与瓦斯突出防治瓦斯抽采定向钻孔、煤层顶底板注浆加固钻孔、隐蔽致灾因素探查定向钻孔等工程，能够显著提升煤矿井下定向钻进技术与装备水平，对保障煤矿安全高效生产起到积极推动作用。

(2)本发明克服了有线随钻测量中心通缆钻杆结构复杂，对加工技术要求严格且使用成本高的缺点。由于电磁波传输方式是将测量数据以低频电磁波信号传送到孔口，对钻井液的质量和钻探泵的不均匀性要求更低，数据传输速度较快，数据接收装置稳定性好，因此选择电磁波作为煤矿井下无线随钻测量的数据传输方式，将有力提升煤矿井下超前钻探过程中的定向钻进技术水平。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的随钻测井仪器整体示意图；

图2为本发明实施例所述的随钻测井仪器原理示意图；

图3为本发明实施例所述的随钻测井仪器整体结构示意图；

图4为本发明实施例所述的伽马短节结构图；

图5为本发明实施例所述的扶正器结构图；

图6为本发明实施例所述的电池筒结构图；

图7为本发明实施例所述的定向与发射短节结构图。

附图标记说明：

1-钻杆；2-伽马短节；3扶正器；31-第一扶正器；4-电池筒；32-第二扶正器；5-定向与发射短节；6-绝缘钻杆；7-发射天线；

201-第一上下外管短节；202-第一航插斜向座；203-第一航空插头母头；204第一高压插头半卡；205-第一外管两端接头；206-第一轴向减震；207-伽马外管；208-伽马倍增管外管；209-伽马屏蔽管；210-第一径向减震O型圈；211-伽马电路花篮；212-第一外管两端接头；213-第一航空插头公头；214-第一航插正向座；215-第一上下外管短节；

301-第二航空插头母头；302-第一扶正半月环；303-中心轴；304-第一扶正轴套；305-扶正橡胶套；306-内铜套；307-第二扶正轴套；308-第二扶正半月环；309-第二航空插头公头；

401-第二上下外管短节；402-第二航插斜向座；403-第三航空插头母头；404-第二高压插头半卡；405-第二外管两端接头；406-第二轴向减震；407-航空插头座；408-第二径向减震O型圈；409-电池母头端堵头；410-电池主体；411-电池筒外管；412-电池公头端堵；413-第二外管两端接头；414-第三高压插头半卡；415-第二航插正向座；416-第三上下外管短节；

501-第四上下外管短节；502-第三航插斜向座；503-第四航空插头母头；504-第四高压插头半卡；505-第三外管两端接头；506-支撑座；507-第三轴向减震；508-测斜外管；509-测斜花篮；510-测斜花篮端盖；511-第三外管两端接头；512-短扶正半月环；513-第四上下外管短节；514-第二航插正向座；515第三航空插头公头。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

随钻测井仪器由井口设备和井下测量仪器两部分组成，总体结构框图如图1所示。井口设备有无线电磁波接收单元、专用数据处理仪、深度测量装置、司钻显示器(司显)、计算机及有关连接电缆等组成。井下设备包括无线电磁波发射、定向探测(空间轨迹测量短节)、地层参数探测(自然伽马测量)、积水探测、积气探测、锂电池供电、扶正器、打捞头等组成。

井口设备硬件系统主要包括：无线电磁波接收单元、专用数据处理仪、深度测量装置、司钻显示器、防爆计算机及有关连接电缆等部分组成。

如图2所示，空间轨迹测量单元还依次连接AD转换电路、滤波电路、多路信号选择电路，三轴加速度表还通过信号放大器连接多路信号选择电路，激励方波还通过功率放大器、三轴磁通门、带通滤波器、相敏检波器、积分滤波器连接多路信号选择电路，地层参数测量单元还依次连接信号调理电路、闪烁探测器、以及高压电源模块。

下面详细说明各个电路模块部分组成：

5KHZ激励方波，由CD4060及周围辅助电路组成：CD4060外接晶振，经分频后，输出5KHZ的激励方波，10KZ的参考方波。

功率放大器主要由功率三极管3DK4H 3CG23组成：5KHZ方波经功率放大管3DK4H3CG23二级放大后，通过变压器变成正负对称的方波，去激励磁通门。

三轴磁通门由三个高精度磁通门组成：磁通门传感器由法拉第感应定律设计，是一种近似的变压器式元件。常见磁通门传感器通常是在一个闭合高磁导率材料上安装两个感应线圈绕组，使绕组与激磁变压器副边构成电桥。

带通滤波器主要有运放LM358及电阻、电容元件组成：LM358通过电阻，电容元件，进行选频放大，滤去无用信号，对有用信号进行相敏检波处理。

相敏检波器主要由器件CD4007组成，相敏检波器CD4007以10KHz方波作为参考信号，对磁通门输出的信号进行鉴相滤波。

积分滤波器主要由运放LM2904及电阻、电容元件组成，积分滤波器是电路输出端的最后环节，其功能是彻底滤去所有脉动分量，将脉动的二次谐波信号转换成平滑的直流信号，送到后续电路进行处理。

三轴加速度表由三个高精度的石英加速度计组成，本系统设计采用高精度石英加速度传感器，具有耐高温、低功耗、抗震性好等优点。其输出与电流成比例，通过提供的输出负载阻抗，其输出电流可以转换成电压。该传感器采用温度补偿算法，使得传感器的性能更佳。

信号放大器主要由运放TLC2274及电阻、电容元件组成，用于是把石英加速度计输出的正负信号，变成可供AD转换器件处理的正信号。

多路信号选择电路主要由CD4051组成，CD4051是单端8通道多路开关，通过控制通道选择端的高低电平，来选通多路信号依次通过。

滤波电路主要由电阻、电容组成，主要作用是滤去交流信号，使电压信号更稳定。

AD转换电路的AD转换芯采用24位高精度芯片AD7734是高精度低功耗的AD转换芯片。它的主要功能是把模拟电压信号转换成数字信号，通过四线制SPI接口与单片机STM32F103CBT6通讯。

空间轨迹测量单元主要由单片机STM32F103CBT6、SN65HVD230组成，STM32F103CBT6接受三轴重力加速度和三轴磁通门输出信号，通过建立空间坐标系，MCU(STM32F103CBT6)解算出井斜角INC、方位角AZ、工具面角GTF，可得到井下测量系统在孔中的空间姿态。并以CAN总线的方式与电磁波发射单元进行通讯。

参数接收主控单元主要由单片机STM32F103CBT6、SN65HVD230组成，通过CAN总线接受空间轨迹测量单元、地层参数测量单元发送的参数。

电磁波信号调制单元由FPGA专用信号调制芯片，采用BPSK调制方法，对发射信号进行调制。

电磁波信号放大发射单元主要由偶极子发射天线组成，采用绝缘端节将钻杆分成两部分，下部钻杆和上部钻杆组成了偶极子天线。

高压电源模块为12V转-1300V的高压电源模块，提供光电倍增管所需要的负高压。

闪烁探测器由倍增管、碘化钠晶体及管座组成，三者组合产生地层伽马射线所激发的负脉冲信号。

信号调理电路主要由比较器LM2903组成，MC14538组成。对负脉冲信号整形展宽，送往STM32F103CBT6的I/O端进行计数。

地层参数测量电源主要由单片机STM32F103CBT6、SN65HVD230组成，通过I/O端接受脉冲信号，通过SN65HVD230与4-13进行通讯。

电磁波信号接收单元主要由偶极子接受天线组成。采用在距离井口30米处打入接地电极，钻杆作为接受电极的方式，两者共同组成偶极子接受天线。

电磁波信号解调单元主要由FPGA专用信号解调芯片，带通滤波器、乘法器、低通滤波组成。

参数解算显示单元主要由单片机STM32F103RCT6、海蓝海微芯LJD-eWinA8-LH104T主板组成。单片机STM32F103RCT6接受、解算信号，送往LJD-eWinA8-LH104T主板显示。

积水探测主要采用测量电阻率的方法来进行测量、电阻率探测器上从上到下依次固定四个测量电极A、M、N、B，恒流源模块向A、B电极提供恒流的方波，在供电电流的作用下，M、N之间产生一个电位差，差分放大器对M、N之间的电位差进行差分放大和滤波，最后变成平滑的直流信号，直流信号的大小反应了井下电阻率的大小。直流信号送到MCU主控单元(STM32F103CBT6)进行AD转换，转换成数字量。

积气探测由矿用红外瓦斯监测组合器CD6作为传感器来监测,即CD6把检测数据送到测量主控单元进行数据处理。

本发明的测井仪外管部分采用高强度钛合金。钛合金具有无磁性,最大程度的降低了探管自身对测斜方位的干扰。优良的耐蚀性使其在酸性，碱性，盐性等恶劣的测井环境中保证探管的寿命及机械强度。较小的密度使探管整体重量同体积较普通不锈钢大大减轻，此外钛合金还有较高的比强度及较好的韧性和焊接性等一系列优点。

本发明在使用时，矿井下设备全部使用本安锂电池供电，各模块均被封装在防爆、防水探管内，通过转接头与各部分短节连接。各个测量短节的数据经CAN总线传输到无线电磁波发射单元，再由无线电磁波发射单元依据一定的规则编码，并通过钻杆(天线)和地层把数据传输到井上。数据经井口主控设备无线接收并解码，通过司显和防爆计算机显示接收的数据，供定向操作技术人员及时掌握井身轨迹。

井下设备共有三个仪器短节和两个扶正器接头组成，即测量短节、电池短节、无线电磁波通讯短节三部分，下井前把各短节的保护帽拆下，通过两个扶正器接头把三个短节连接在一起。再把装有开关的密封端头装上，接通电源，井下仪器开始工作。整体示意图如图3所示，包括三个仪器短节和两个扶正器接头，伽马短节2连接第一扶正器31、第一扶正器31连接电池筒4，电池筒4连接第二扶正器32，第二扶正器32连接定向与发射短节5，伽马短节1前端还连接钻杆6，定向与发射短节5连接绝缘钻杆6和发射天线7。

两个短节之间由扶正器连接，短节右端装有航空插头公头，固定在航插正向座上，接线位由两个分离的高压插头半卡顶紧，航空插头正向座加工有与航空插头公头相对应的定位平面。上下外管短节由螺纹固定在外管两端接头上。扶正器左端装有航空插头母头，固定在中心轴左端台阶孔中，中心轴左端加工有与航空插头相对应的定位平面。当短节右端与扶正器左端对接时，短节右端的航空插头正向座定位平面与扶正器中心轴左端定位平面贴合，短节中的航空插头母头与扶正器中的航空插头公头对接，实现电和信号的传输，相同的，扶正器右端与短节的左端也如此对接，实现短节与短节通过扶正器传输电和信号的目的。

伽马短节结构如图4所示，包括第一上下外管短节201、第一航插斜向座202、第一航空插头母头203、第一高压插头半卡204、第一外管两端接头205、第一轴向减震206、伽马外管207、伽马倍增管外管208、伽马屏蔽管209、第一径向减震O型圈210、伽马电路花篮211、第一外管两端接头212、第一航空插头公头213、第一航插正向座214、第一上下外管短节215，伽马短节内部装有伽马电路花篮211，花篮固定电路板，电路板上集成有信号处理电路，花篮左中右各有一道凹槽，第一径向减震O型圈206固定在凹槽中，第一径向减震O型圈206采用橡胶材料可以减少径向震动对短节内部元件及传感器的损坏，花篮左端用紧固螺钉固定在伽马倍增管外管上，伽马固定管外管内部装有传感器部件，左侧用紧固螺钉固定在轴向减震上，轴向减震采用橡胶材料具有良好的弹性，可以减少轴向震动对短节内部元件及传感器造成的损坏，轴向减震左端利用紧固螺钉固定在外管两端接头上，外管两端接头两侧加工有螺纹及密封槽，右侧与伽马外管螺纹连接，左侧与外管两端接头螺纹连接，密封槽装有O型圈起到密封作用，外管两端接头左端与航空插头斜向座紧固螺钉连接，航空插头斜向座内部装有第一航空插头母头203，第一航空插头母头203右侧接线端利用两个第一高压插头半卡204顶紧，伽马短节右侧与左侧连接方式及防水结构相同。

扶正器结构如图5所示，包括第二航空插头母头301、第一扶正半月环302、中心轴303、第一扶正轴套304、扶正橡胶套305、内铜套306、第二扶正轴套307、第二扶正半月环308、第二航空插头公头309，橡胶套内部装有内铜套增加橡胶套的强度，橡胶套与内铜套注塑成一体，套在中心轴上，内铜套左侧与第一扶正轴套304右侧贴合，第一扶正轴套304的左侧与两个扶正半月环贴合，扶正半月环装在中心轴凹槽中利用橡胶圈固定，第二航空插头母头301用紧固螺钉固定在中心轴左端的台阶孔中，航空插头定位面与中心轴定位面平齐。

电池筒结构如图6所示，包括第二上下外管短节401、第二航插斜向座402、第三航空插头母头403、第二高压插头半卡404、第二外管两端接头405、第二轴向减震406、航空插头座407、第二径向减震O型圈408、电池母头端堵头409、电池主体410、电池筒外管411、电池公头端堵412、第二外管两端接头413、第三高压插头半卡414、第二航插正向座415、第三上下外管短节416，电池主体右端用紧固螺钉与电池公头端堵头连接，电池公头堵头外侧有一道凹槽，第二径向减震O型圈固定在凹槽中，电池主体左端用紧固螺钉与电池母头端堵头连接，电池母头端外侧有一道凹槽，第二径向减震O型圈固定在凹槽中，左侧用紧固螺钉与轴向减震连接，轴向减震用紧固螺钉与左侧的外管两端接头连接，外管两端接头两侧加工有螺纹及密封槽，右侧与电池筒外管螺纹连接，左侧与外管两端接头螺纹连接，外管两端接头与上下外管短节有密封槽结构，槽内装有O型圈起到密封作用，外管两端接头左端与航空插头斜向座紧固螺钉连接，航空插头斜向座内部装有航空插头母头，航空插头母头右侧接线端利用两个高压插头半卡顶紧，电池筒右侧与左侧连接方式及防水结构相同。

定向与发射短节结构如图7所示，包括第四上下外管短节501、第三航插斜向座502、第四航空插头母头503、第四高压插头半卡504、第三外管两端接头505、支撑座506、第三轴向减震507、测斜外管508、测斜花篮509、测斜花篮端盖510、第三外管两端接头511、短扶正半月环512、第四上下外管短节513、第二航插正向座514、第三航空插头公头515；

定向与发射短节内部装有测斜电路花篮，花篮固定电路板及传感器，电路板上集成有信号处理电路，花篮右端利用紧固螺钉与测斜花篮端盖连接，花篮左中右各有一道凹槽，径向减震O型圈固定在凹槽中，径向减震O型圈采用橡胶材料可以减少径向震动对短节内部元件及传感器的损坏，左侧用紧固螺钉固定在轴向减震上，轴向减震采用橡胶材料具有良好的弹性，可以减少轴向震动对短节内部元件及传感器造成的损坏，轴向减震左端利用紧固螺钉固定在外管两端接头上，外管两端接头两侧加工有螺纹及密封槽，右侧与定向发射短节外管螺纹连接，左侧与外管两端接头螺纹连接，外管两端接头与上下外管短节有密封槽结构，槽内装有O型圈起到密封作用，外管两端接头左端与航空插头斜向座紧固螺钉连接，航空插头斜向座内部装有航空插头母头，航空插头母头右侧接线端利用两个高压插头半卡顶紧，定向与发射短节右侧与左侧连接方式及防水结构相同。

本发明较之目前随钻测量采用RS-485基于R线构建的分布式控制系统而言，基于CAN总线的分布式控制系统具有突出的可靠性、实时性和灵活性等优越性能。对主控单元模块采用CAN总线通信模式进行模块化设计，可以灵活实现功能扩展而无需在硬件或软件上进行修改。

本发明本质安全设计过程中的元器件选用原则是首选本安元器件，即元器件本身就是本安的，减少了非本安元器件(如电池)需额外增加相关电路设计的弊端，减少了电路功耗，降低了防爆设计难度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种煤矿井下电磁波随钻测井仪，其特征在于：包括井口设备和井下测量仪器，所述井下测量仪器采集井下数据并通过信道将数据传输至井口设备；

所述井下测量仪器包括无线电磁波发射单元、空间轨迹测量单元、地层参数测量单元、积水测量单元、积气测量单元、以及锂电池单元，所述锂电池单元用于为各个单元模块供电，所述空间轨迹测量单元、地层参数测量单元、积水测量单元、积气测量单元分别通过CAN总线连接无线电磁波发射单元；

所述井口设备包括无线电磁波接收单元、数据处理仪、深度测量装置、司钻显示器、以及计算机，所述数据处理仪分别连接无线电磁波接收单元、深度测量装置、司钻显示器、以及计算机。

2.根据权利要求1所述的一种煤矿井下电磁波随钻测井仪，其特征在于：所述空间轨迹测量单元还依次连接AD转换电路、滤波电路、多路信号选择电路，三轴加速度表还通过信号放大器连接多路信号选择电路，激励方波还通过功率放大器、三轴磁通门、带通滤波器、相敏检波器、积分滤波器连接多路信号选择电路。

3.根据权利要求1所述的一种煤矿井下电磁波随钻测井仪，其特征在于：所述地层参数测量单元还依次连接信号调理电路、闪烁探测器、以及高压电源模块。

4.根据权利要求1所述的一种煤矿井下电磁波随钻测井仪，其特征在于：所述信道包括钻柱、套管、钻井介质、以及地层。

5.根据权利要求1所述的一种煤矿井下电磁波随钻测井仪，其特征在于：所述井下测量仪器包括三个仪器短节和两个扶正器接头，伽马短节连接第一扶正器、第一扶正器连接电池筒，电池筒连接第二扶正器，第二扶正器连接定向与发射短节，伽马短节前端还连接钻杆，定向与发射短节连接绝缘钻杆和发射天线。

6.根据权利要求1所述的一种煤矿井下电磁波随钻测井仪，其特征在于：所述深度测量装置利用滚轮夹持器夹持钻杆，采用光电编码器计数原理，通过钻杆穿过夹持器时带动编码器计数轴转动，将计数脉冲传送到数据处理仪的I/O接口，数据处理仪通过计数、计算得到井下设备的实时深度。

7.根据权利要求1所述的一种煤矿井下电磁波随钻测井仪，其特征在于：所述空间轨迹测量单元包括处理器，处理器接收接受三轴重力加速度和三轴磁通门输出信号，通过建立空间坐标系解算出井斜角INC、方位角AZ、工具面角GTF，得到井下测量系统在孔中的空间姿态，以CAN总线的方式与电磁波发射单元进行通讯。

8.根据权利要求1所述的一种煤矿井下电磁波随钻测井仪，其特征在于：所述无线电磁波发射单元包括偶极子发射天线，采用绝缘端节将钻杆分成两部分，下部钻杆和上部钻杆组成了偶极子天线。

9.根据权利要求1所述的一种煤矿井下电磁波随钻测井仪，其特征在于：所述无线电磁波接收单元包括偶极子接受天线，通过在距离井口30米处打入接地电极，钻杆作为接受电极的方式，两者共同组成偶极子接受天线。

10.根据权利要求1所述的一种煤矿井下电磁波随钻测井仪，其特征在于：所述司钻显示器选用嵌入式主机蓝海微芯LJD-eWinA8-LH104T主板，与数据处理仪采用RS485通讯方式，其接口是采用平衡驱动器和差分，接收器的组合。

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