CN217681709U - 一种矿用电磁波无线随钻测量探管 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种矿用电磁波无线随钻测量探管，属于随钻测量探管的技术领域，包括发射短节、电池短节和测量短节；发射短节包括三同轴航空插头、发射骨架、发射外筒、发射电路板、发射前接头和第一航空插座；电池短节包括第一航空插头、第一弹簧电缆、电池骨架、保护板、电池组、电池外筒、电池前接头和第二航空插座；测量短节包括第二航空插头、第二弹簧电缆、测量骨架、测量电路板、电源电路板、磁通门电路板、3组磁通门传感器、测量外筒和测量前接头。本实用新型只需配备普通钻杆使用，可实现无线传输，结构科学合理，方便实用，操作和维护简单。

Description

一种矿用电磁波无线随钻测量探管

技术领域

本实用新型属于随钻测量探管的技术领域，具体公开了一种矿用电磁波无线随钻测量探管。

背景技术

现有技术中，在煤矿井下通常采用履带式全液压定向钻机配备有线随钻测量系统实现定向钻孔，其原理为：安装在孔底的有线随钻测量探管对倾角、方位角和工具面向角等参数进行测量，位于定向钻机上的防爆电脑通过通缆钻杆与孔底有线随钻测量探管连接，实现供电和数据传输，防爆电脑可实时显示测量的数据及轨迹曲线等信息，为钻井工程师调整钻具方向提供依据，实现定向钻孔，从而为抽采瓦斯和探放水等提供有效钻孔。

但有线随钻测量探管必须配备专用通缆钻杆，在使用过程中存在如下问题：1）与普通钻杆相比，专用通缆钻杆的成本是普通钻杆的3～5倍；2）专用通缆钻杆由于结构复杂，其寿命远远低于普通钻杆；3）专用通缆钻杆两端接头管壁比普通钻杆薄，抗扭内里弱，在卡钻、塌孔的情况下比普通钻杆更容易掉钻；4）专用通缆钻杆由于有缆芯的存在，在使用大排量泥浆泵对松软煤层洗孔时，易遇阻憋压。

实用新型内容

本实用新型的目的是要解决现有技术中有线随钻测量探管配备专用通缆钻杆造成的成本高、寿命低、抗扭能力差、易憋压断等问题，而提供一种结构科学合理，方便实用，安装维护简单，可靠性好的矿用电磁波无线随钻测量探管，可配备普通钻杆实现定向钻进。

为实现上述目的，本实用新型提供一种矿用电磁波无线随钻测量探管，包括发射短节、电池短节和测量短节；

发射短节包括三同轴航空插头、发射骨架、发射外筒、发射电路板、发射前接头和第一航空插座；发射骨架包括依次连接的发射骨架后圆柱、发射骨架连接板和发射骨架前圆柱，发射骨架前圆柱和发射骨架后圆柱与发射外筒的内壁相接；发射骨架前圆柱和发射骨架后圆柱上设置有中心孔，发射骨架后圆柱的中心孔由后到前依次为探管插孔、三同轴航空插头插孔和电缆孔；三同轴航空插头的前端插接在三同轴航空插头插孔内，后端位于探管插孔内；发射电路板固定在发射骨架连接板上，电缆穿过电缆孔连接发射电路板和三同轴航空插头；发射电路板上装有发射模块、发射MCU和电源模块；发射MCU控制发射模块实现对测量短节测量数据的无线电磁波传输功能；电源模块通过从电池短节引入电源并为发射模块、发射MCU和发射电路板提供合适的电源；发射前接头为圆柱状，设置有中心孔，后端插接在发射外筒内；第一航空插座的后端插接在发射前接头的中心孔内，电缆穿过发射前接头和发射骨架前圆柱的中心孔连接第一航空插座和发射电路板；

电池短节包括第一航空插头、第一弹簧电缆、电池骨架、保护板、电池组、电池外筒、电池前接头和第二航空插座；电池骨架包括电池骨架后圆柱和电池骨架前安装板，电池骨架后圆柱与电池外筒的内壁相接；电池骨架后圆柱上设置有中心孔，中心孔由后到前依次为发射前接头插孔、第一弹簧电缆孔和电缆孔；第一航空插头固定在发射前接头插孔和第一弹簧电缆孔之间；第一弹簧电缆位于第一弹簧电缆孔内，前端与第一航空插头连接；保护板固定在电池骨架前安装板上，电缆穿过电缆孔连接第一弹簧电缆的后端和保护板；电池组安装在电池外筒内，通过电缆与保护板连接；电池前接头为圆柱状，设置有中心孔，后端插接在发射外筒内；第二航空插座的后端插接在电池前接头的中心孔内，电缆穿过电池前接头的中心孔连接第二航空插座和电池组；

测量短节包括第二航空插头、第二弹簧电缆、测量骨架、测量电路板、电源电路板、磁通门电路板、3组磁通门传感器、测量外筒和测量前接头；测量骨架包括依次连接的测量骨架后圆柱、测量骨架连接板和测量骨架前圆柱，测量骨架前圆柱和测量骨架后圆柱与测量外筒的内壁相接；测量骨架前圆柱和测量骨架后圆柱上设置有中心孔，测量骨架后圆柱的中心孔由后到前依次为电池前接头插孔、第二弹簧电缆孔和电缆孔；第二航空插头固定在电池前接头插孔和第二弹簧电缆孔之间；第二弹簧电缆位于第二弹簧电缆孔内，前端与第二航空插头连接；测量电路板、电源电路板、磁通门电路板分别固定在测量骨架连接板上，电缆穿过电缆孔连接第二弹簧电缆的后端和测量电路板、电源电路板、磁通门电路板；3组磁通门传感器固定在测量骨架前圆柱上，通过电缆与磁通门电路板电连接；测量电路板上装有三轴加速度传感器和测量MCU；电源电路板从电池短节引入电源并为测量电路板、磁通门电路板和3组磁通门传感器提供合适的电源；测量MCU控制三轴加速度传感器、磁通门电路板及3组磁通门传感器，实现对倾角、方位角和工具面向角的测量；测量前接头为圆柱状，后端插接在测量外筒内；

发射前接头的前端与发射前接头插孔插接，第一航空插头与第一航空插座插接；电池前接头的前端与电池前接头插孔插接，第二航空插头与第二航空插座插接。

进一步地，发射前接头、电池前接头和测量前接头上均套设有扶正器。

进一步地，三同轴航空插头通过螺纹与发射骨架连接；发射电路板通过螺钉固定在发射骨架上；发射外筒与发射骨架和发射前接头分别通过螺纹连接，连接处均装有O形圈；第一航空插座通过螺纹与发射前接头连接。

进一步地，保护板通过螺钉固定在电池骨架上；电池外筒与电池骨架和电池前接头分别通过螺纹连接，连接处均装有O形圈；第二航空插座通过螺纹与电池前接头连接。

进一步地，测量电路板、电源电路板、磁通门电路板分别通过螺钉固定在测量骨架上；测量外筒与测量骨架和测量前接头分别通过螺纹连接，连接处均装有O形圈。

进一步地，电池组为容量＞5Ah，电源电压＞15V的镍氢电池组或锂电池组，为可充电或非可充电圆柱形电池。

进一步地，扶正器由腈橡胶、氟橡胶或硅橡胶制成；发射骨架、发射外筒、发射前接头、电池骨架、电池外筒、电池前接头、测量骨架、测量外筒和测量前接头由铜合金或不锈钢等无磁金属制成。

进一步地，航空插头和航空插座为6～10芯，弹簧电缆为6～10芯。

本实用新型具有以下有益效果。

⑴、上述矿用电磁波无线随钻测量探管只需配备普通钻杆使用，可实现无线传输，可大大降低配备有专用通缆钻杆的有线随钻测量探管成本高、寿命低、抗扭能力差、易憋压断等问题的出现。

⑵、上述矿用电磁波无线随钻测量探管结构科学合理，方便实用，操作和维护简单。

附图说明

图1 为矿用电磁波无线随钻测量探管的组成图；

图2 为发射短节的结构示意图；

图3 为电池短节的结构示意图；

图4 为测量短节的结构示意图。

上述图中：1—发射短节；2—电池短节；3—测量短节；4—三同轴航空插头；5—发射骨架；6—发射外筒；7—发射模块；8—发射电路板；9—发射MCU；10—电源模块；11—发射前接头；12—扶正器；13—第一航空插座；14—第一航空插头；15—第一弹簧导线；16—电池骨架；17—保护板；18—电池外筒；19—电池组；20—电池前接头；21—第二航空插座；22—第二航空插头；23—第二弹簧电缆；24—测量骨架；25—测量电路板；26—电源电路板；27—磁通门电路板；28—磁通门传感器；29—测量外筒；30—测量前接头；31—三轴加速度传感器；32—测量MCU。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实施例提供一种矿用电磁波无线随钻测量探管，其组成及结构如图1～图4所示，包括发射短节1、电池短节2和测量短节3，内部通过航空插头和航空插座实现电连接，外部通过螺纹连接，连接处装有O形圈密封。

发射短节1包括三同轴航空插头4、发射骨架5、发射外筒6、发射电路板8、发射前接头11和第一航空插座13；发射骨架5包括依次连接的发射骨架后圆柱、发射骨架连接板和发射骨架前圆柱，发射骨架前圆柱和发射骨架后圆柱与发射外筒6的内壁相接；发射骨架前圆柱和发射骨架后圆柱上设置有中心孔，发射骨架后圆柱的中心孔由后到前依次为探管插孔、三同轴航空插头插孔和电缆孔；三同轴航空插头4的前端插接在三同轴航空插头插孔内，后端位于探管插孔内；发射电路板8固定在发射骨架连接板上，电缆穿过电缆孔连接发射电路板8和三同轴航空插头4；发射电路板8上装有发射模块7、发射MCU9和电源模块10；发射MCU9控制发射模块7实现对测量短节3测量数据的无线电磁波传输功能；电源模块10通过从电池短节2引入电源并为发射模块7、发射MCU9和发射电路板8提供合适的电源；发射前接头11为圆柱状，设置有中心孔，后端插接在发射外筒6内；第一航空插座13的后端插接在发射前接头11的中心孔内，电缆穿过发射前接头11和发射骨架前圆柱的中心孔连接第一航空插座13和发射电路板8；发射前接头11上套设有扶正器12。

进一步地，三同轴航空插头4通过螺纹与发射骨架5连接；发射电路板8通过螺钉固定在发射骨架5上；发射外筒6与发射骨架5和发射前接头11分别通过螺纹连接，连接处均装有O形圈实现密封；第一航空插座13通过螺纹与发射前接头11连接。

电池短节2包括第一航空插头14、第一弹簧电缆15、电池骨架16、保护板17、电池组19、电池外筒18、电池前接头20和第二航空插座21；电池骨架16包括电池骨架后圆柱和电池骨架前安装板，电池骨架后圆柱与电池外筒18的内壁相接；电池骨架16后圆柱上设置有中心孔，中心孔由后到前依次为发射前接头插孔、第一弹簧电缆孔和电缆孔；第一航空插头14固定在发射前接头插孔和第一弹簧电缆孔之间；第一弹簧电缆15位于第一弹簧电缆孔内，前端与第一航空插头14连接；保护板17固定在电池骨架前安装板上，电缆穿过电缆孔连接第一弹簧电缆15的后端和保护板17；电池组19安装在电池外筒18内，通过电缆与保护板17连接；电池前接头20为圆柱状，设置有中心孔，后端插接在发射外筒18内；第二航空插座21的后端插接在电池前接头20的中心孔内，电缆穿过电池前接头20的中心孔连接第二航空插座21和电池组19；电池前接头20上套设有扶正器12。

进一步地，保护板17通过螺钉固定在电池骨架16上；电池外筒18与电池骨架16和电池前接头20分别通过螺纹连接，连接处均装有O形圈实现密封；第二航空插座21通过螺纹与电池前接头20连接；电池组19为容量＞5Ah，电源电压＞15V的镍氢电池组可充电电池组成。

测量短节包括第二航空插头22、第二弹簧电缆23、测量骨架24、测量电路板25、电源电路板26、磁通门电路板27、3组磁通门传感器28、测量外筒29和测量前接头30；测量骨架24包括依次连接的测量骨架后圆柱、测量骨架连接板和测量骨架前圆柱，测量骨架前圆柱和测量骨架后圆柱与测量外筒29的内壁相接；测量骨架前圆柱和测量骨架后圆柱上设置有中心孔，测量骨架后圆柱的中心孔由后到前依次为电池前接头插孔、第二弹簧电缆孔和电缆孔；第二航空插头22固定在电池前接头插孔和第二弹簧电缆孔之间；第二弹簧电缆23位于第二弹簧电缆孔内，前端与第二航空插头22连接；测量电路板25、电源电路板26、磁通门电路板27分别固定在测量骨架连接板上，电缆穿过电缆孔连接第二弹簧电缆23的后端和测量电路板25、电源电路板26、磁通门电路板27；3组磁通门传感器28固定在测量骨架前圆柱上，通过电缆与磁通门电路板27电连接；测量电路板25上装有三轴加速度传感器31和测量MCU32；电源电路板26从电池短节2引入电源并为测量电路板25、磁通门电路板27和3组磁通门传感器31提供合适的电源；测量MCU32控制三轴加速度传感器31、磁通门电路板27及3组磁通门传感器28，实现对倾角、方位角和工具面向角的测量；测量前接头30为圆柱状，后端插接在测量外筒29内，测量前接头30上套设有扶正器12。

进一步地，测量电路板25、电源电路板26、磁通门电路板27分别通过螺钉固定在测量骨架24上；测量外筒29与测量骨架24和测量前接头30分别通过螺纹连接，连接处均装有O形圈。本实施例中，扶正器12材料为丁腈橡胶，发射骨架、发射外筒、发射前接头、电池骨架、电池外筒、电池前接头、测量骨架、测量外筒和测量前接头为铜合金。

本实施例中，航空插头、航空插座为8芯，弹簧电缆为8芯。

上述矿用电磁波无磁随钻测量探管只需配备普通钻杆使用，可实现无线传输，可大大降低配备有专用通缆钻杆的有线随钻测量探管成本高、寿命低、抗扭能力差、易憋压断等问题的出现，其结构科学合理，方便实用，操作和维护简单。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种矿用电磁波无线随钻测量探管，包括发射短节、电池短节和测量短节；其特征在于，发射短节包括三同轴航空插头、发射骨架、发射外筒、发射电路板、发射前接头和第一航空插座；

发射骨架包括依次连接的发射骨架后圆柱、发射骨架连接板和发射骨架前圆柱，发射骨架前圆柱和发射骨架后圆柱与发射外筒的内壁相接；

发射骨架前圆柱和发射骨架后圆柱上设置有中心孔，发射骨架后圆柱的中心孔由后到前依次为探管插孔、三同轴航空插头插孔和电缆孔；

三同轴航空插头的前端插接在三同轴航空插头插孔内，后端位于探管插孔内；

发射电路板固定在发射骨架连接板上，电缆穿过电缆孔连接发射电路板和三同轴航空插头；

发射电路板上装有发射模块、发射MCU和电源模块；

发射MCU控制发射模块实现对测量短节测量数据的无线电磁波传输功能；

电源模块通过从电池短节引入电源并为发射模块、发射MCU和发射电路板提供合适的电源；

发射前接头为圆柱状，设置有中心孔，后端插接在发射外筒内；

第一航空插座的后端插接在发射前接头的中心孔内，电缆穿过发射前接头和发射骨架前圆柱的中心孔连接第一航空插座和发射电路板；

电池短节包括第一航空插头、第一弹簧电缆、电池骨架、保护板、电池组、电池外筒、电池前接头和第二航空插座；

电池骨架包括电池骨架后圆柱和电池骨架前安装板，电池骨架后圆柱与电池外筒的内壁相接；

电池骨架后圆柱上设置有中心孔，中心孔由后到前依次为发射前接头插孔、第一弹簧电缆孔和电缆孔；

第一航空插头固定在发射前接头插孔和第一弹簧电缆孔之间；

第一弹簧电缆位于第一弹簧电缆孔内，前端与第一航空插头连接；

保护板固定在电池骨架前安装板上，电缆穿过电缆孔连接第一弹簧电缆的后端和保护板；

电池组安装在电池外筒内，通过电缆与保护板连接；

电池前接头为圆柱状，设置有中心孔，后端插接在发射外筒内；

第二航空插座的后端插接在电池前接头的中心孔内，电缆穿过电池前接头的中心孔连接第二航空插座和电池组；

测量短节包括第二航空插头、第二弹簧电缆、测量骨架、测量电路板、电源电路板、磁通门电路板、3组磁通门传感器、测量外筒和测量前接头；

测量骨架包括依次连接的测量骨架后圆柱、测量骨架连接板和测量骨架前圆柱，测量骨架前圆柱和测量骨架后圆柱与测量外筒的内壁相接；

测量骨架前圆柱和测量骨架后圆柱上设置有中心孔，测量骨架后圆柱的中心孔由后到前依次为电池前接头插孔、第二弹簧电缆孔和电缆孔；

第二航空插头固定在电池前接头插孔和第二弹簧电缆孔之间；

第二弹簧电缆位于第二弹簧电缆孔内，前端与第二航空插头连接；

测量电路板、电源电路板、磁通门电路板分别固定在测量骨架连接板上，电缆穿过电缆孔连接第二弹簧电缆的后端和测量电路板、电源电路板、磁通门电路板；

3组磁通门传感器固定在测量骨架前圆柱上，通过电缆与磁通门电路板电连接；

测量电路板上装有三轴加速度传感器和测量MCU；

电源电路板从电池短节引入电源并为测量电路板、磁通门电路板和3组磁通门传感器提供合适的电源；

测量MCU控制三轴加速度传感器、磁通门电路板及3组磁通门传感器，实现对倾角、方位角和工具面向角的测量；

测量前接头为圆柱状，后端插接在测量外筒内；

发射前接头的前端与发射前接头插孔插接，第一航空插头与第一航空插座插接；

电池前接头的前端与电池前接头插孔插接，第二航空插头与第二航空插座插接。

2.根据权利要求1所述的矿用电磁波无线随钻测量探管，其特征在于，发射前接头、电池前接头和测量前接头上均套设有扶正器。

3.根据权利要求2所述的矿用电磁波无线随钻测量探管，其特征在于，三同轴航空插头通过螺纹与发射骨架连接；

发射电路板通过螺钉固定在发射骨架上；

发射外筒与发射骨架和发射前接头分别通过螺纹连接，连接处均装有O形圈；

第一航空插座通过螺纹与发射前接头连接。

4.根据权利要求3所述的矿用电磁波无线随钻测量探管，其特征在于，保护板通过螺钉固定在电池骨架上；

电池外筒与电池骨架和电池前接头分别通过螺纹连接，连接处均装有O形圈；

第二航空插座通过螺纹与电池前接头连接。

5.根据权利要求4所述的矿用电磁波无线随钻测量探管，其特征在于，测量电路板、电源电路板、磁通门电路板分别通过螺钉固定在测量骨架上；

测量外筒与测量骨架和测量前接头分别通过螺纹连接，连接处均装有O形圈。

6.根据权利要求5所述的矿用电磁波无线随钻测量探管，其特征在于，电池组为容量＞5Ah，电源电压＞15V的镍氢电池组或锂电池组，为可充电或非可充电圆柱形电池。

7.根据权利要求6所述的矿用电磁波无线随钻测量探管，其特征在于，扶正器由腈橡胶、氟橡胶或硅橡胶制成；

发射骨架、发射外筒、发射前接头、电池骨架、电池外筒、电池前接头、测量骨架、测量外筒和测量前接头由无磁金属制成。

8.根据权利要求7所述的矿用电磁波无线随钻测量探管，其特征在于，航空插头和航空插座为6～10芯，弹簧电缆为6～10芯。

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