随钻测量系统——探管部分
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3
1.1 主要用途
主要用在煤矿巷道内的定向水平钻孔， 与孔口显示设备配合使用，实时显示钻进轨 迹数据，操作者可根据显示数据及时调整钻 孔轨迹方向，从而达到定向钻进的目的。
广泛应用于地矿、煤炭、石油、水利等 行业的定向钻进控制。
4
1.2 随钻测量系统原理图
送水器
钻杆
上无磁钻杆 测量探管 下无磁钻杆 螺杆钻具和钻头
个半月。
6
1.4 型号说明
YHD 1
1000
T
表示测量探管 表示千米钻进系统 第一次登记 表示定向钻进 表示本质安全型 表示仪表
7
2.工作原理及结构特征
2.1 测量短节部分 2.2 充电电池筒部分 2.3 结构特征
8
2.1 测量短节部分
1）测量短节电气部分包括三轴加速度传感器、三轴 磁传感器、数据采集与处理部分、微控制器电路、通讯 电路、电源电路。
5.2 地面测试
测量短节稳定不动后，连接孔口监视器或者通过地面 测试箱连接计算机（通讯螺钉为正极端子，接外筒螺钉为 负 极 端 子 ） ， 进 行 通 电 测 试 ， 数 据 显 示 稳 定 后 （ 大 约 20 秒），电池电压应大于11.5V，校验和应在0.99～1.01之间。 若电池电压低于11.5V，请更换电池重新测试。若校验和不 在0.99～1.01范围内，请更换测量短节。
通讯电缆
监视器
高压送水胶管
探管传送的数据中包含井斜、方位、工具面向角、 校验和、磁场强度、探管温度、探管电池电压等信息。
5
1.3 产品特点
1 测量准确，精度高
探管的关键部件－加速度传感器采用高精度加速度传感器，具有线性度高、
重复性好等特点，磁传感器采用传统磁通门传感器，保证探管测量准确可靠。
2 实时传送测量数据，指导钻进
25
5.1 连接测量短节和充电电池筒
安装前准备工作：安装减震块： 将减震块按照图所示，放在充电电池筒铣出的平面上，减震块
的孔与平面上的螺纹孔正对，用5×100的一字螺丝刀加盘头螺钉拧 紧。两组共10个减震块。 减震块仅在第一次 使用时安装，以后每次 只检查磨损情况，如有 较大磨损，更换即可。
26
5.1 连接测量短节和充电电池筒
电池参数：
项目
指标
电池种类
镍氢可充电电池
充放电次数 大于500次
输出电压
DC12V
工作时间
大于60天（待机与采集时间之比大于 10：1）
16
3.2 技术指标及认证
工作环境：
项目 工作温度 抗振动值
指标 0～40℃ 20Hz，3g，半正弦
抗冲击性能
50g，11ms
耐水压
12Mpa
17
4.总体结构
4.1 探管特点 4.2 孔内仪器 4.3 地面设备 4.4 安装工具 4.5 配件
2）加速度传感器测量重力分量。磁传感器测量磁方 位。
3）数据采集与处理电路将加速度计信号，磁通门信 号，温度传感器信号，电池电压信号经过A/D转换电路， 传输给微控制器，微控制器根据当前的工作方式以规定 的通讯协议通过中心通缆式钻杆传输给孔口监视器。
9
2.2 充电电池筒部分
充电电池筒工作原理 电池采用镍氢电池，充分利用了镍氢电池容量大、
放电稳定的特点，保证测量短节可靠稳定的工作，增加 的限流及反向保护装置在短路或反向充电状态下不会过 热和产生火花。
10
2.3 结构特征
1）测量短节和充电电池筒的壳体和支架全部采用无 磁铜加工，在没有磁干扰的前提下，保证在井下使用时 至少能够承受12MPa的压力和冲刷。
2）所有电气部分均用密封胶密封，在增加可靠性的 同时还起到减震的作用。
根据孔口监视器指令，实时传送测量数据给孔口监视器，通过孔口监视器
的显示指导钻进。
3 通讯距离远
通过调整传输速率、提高传输能力、提高优化算法等方法，保证信号可靠
地长距离传输。
4 平均功耗小
探管不工作时自动进入待机状态，降低功耗，从而增加探管在井下的工作
时间。
5 反复充电，多次使用，工作时间长
采用大容量镍氢电池，可反复充电使用，每充一次电，连续工作时间约一
煤炭科学研究总院西安研究院
井下千米定向钻进装备与工艺
随钻测量系统——探管部分
宋wenku.baidu.com播
2011年1月16日
1
目录
1.概述 2.工作原理及结构特征 3.技术特性 4.总体结构 5.组装操作说明与注意事项 6.井下操作流程 7.故障分析与排除
2
1.概述
1.1 主要用途 1.2 随钻测量系统原理图 1.3 产品特点 1.4 型号说明
13
3.2 技术指标及认证
认证： 防爆类型：ExibI本质安全型。 防护等级：IP54。
14
3.2 技术指标及认证
测量参数：
项目 倾角 方位角 工具面向角
测量范围 ±90° 0～360° 0～360°
允许误差 ±0.2° ±1.5° ±1.5°
限制条件 / 倾角：±30° 倾角：±30°
15
3.2 技术指标及认证
一字螺丝刀
22
4.4 安装工具
支撑架
T型扳手 平头镊子
23
4.5 配件
O型圈
减震块
仪器丝扣油
注：O型圈共有两种规格，其中 20×2.65探管通讯端用， 24.3×3.55探管电池端用。
24
5.组装操作说明
5.1 连接测量短节和充电电池筒 5.2 地面测试 5.3 探管与探管外管的装配与拆卸 5.4 充电电池筒充电 5.4 注意事项
先将充电电池筒平放在两个支撑架上，用平头镊子拉出航空插 头（保证弹簧导线自由拉长，无乱圈），插入到测量短节的航空插 座；然后将测量短节的外螺纹用手旋进充电电池筒中；最后用375 （15〞)的活扳手和30~32的开口扳手拧紧。
1-锁紧母 2-弹簧 3-活扳手口 4-呆板手口 5-螺钉 6-通讯螺钉 27
3）固定组件的设计充分保证了井下长时间使用时由 于振动过大而造成的松扣现象。
4）特殊的减震块设计保证仪器能够承受更大的振动。
11
3 技术特性
3.1 主要性能 3.2 技术指标及认证
12
3.1 主要性能
1）工作方式：具有待机方式和通讯方式（根据孔口监 视器的控制信号自动调整），在待机方式下消耗电量 最小。 2）自动节电功能：当数据传送到一定时间后，自动进 入待机工作方式。 3）传送数据全面：传送全部数据时除了倾角、方位角、 工具面数据时，还附带传送校验和、磁场强度、仪器 温度、仪器电池电压。其中：校验和是检测倾角是否 正常，磁场强度是检测磁传感器是否正常，仪器温度 是检测温度传感器是否正常，电池电压是判定仪器剩 余电量和剩余工作时间的依据。
18
4.1 探管特点
项目 外径 长度
质量 固定方式
41mm 1916mm
指标
小于11.5 KG
使用固定组件装在无磁钻杆中
19
4.2 孔内仪器
锁紧母
固定套
充电电池筒
测量短节 紧定螺钉 20
4.3 地面设备
地面充电器
地面测试箱
21
4.4 安装工具
专用工具
375（15〞）活扳手 30-32 呆扳手
1.1 主要用途
主要用在煤矿巷道内的定向水平钻孔， 与孔口显示设备配合使用，实时显示钻进轨 迹数据，操作者可根据显示数据及时调整钻 孔轨迹方向，从而达到定向钻进的目的。
广泛应用于地矿、煤炭、石油、水利等 行业的定向钻进控制。
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1.2 随钻测量系统原理图
送水器
钻杆
上无磁钻杆 测量探管 下无磁钻杆 螺杆钻具和钻头
个半月。
6
1.4 型号说明
YHD 1
1000
T
表示测量探管 表示千米钻进系统 第一次登记 表示定向钻进 表示本质安全型 表示仪表
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2.工作原理及结构特征
2.1 测量短节部分 2.2 充电电池筒部分 2.3 结构特征
8
2.1 测量短节部分
1）测量短节电气部分包括三轴加速度传感器、三轴 磁传感器、数据采集与处理部分、微控制器电路、通讯 电路、电源电路。
5.2 地面测试
测量短节稳定不动后，连接孔口监视器或者通过地面 测试箱连接计算机（通讯螺钉为正极端子，接外筒螺钉为 负 极 端 子 ） ， 进 行 通 电 测 试 ， 数 据 显 示 稳 定 后 （ 大 约 20 秒），电池电压应大于11.5V，校验和应在0.99～1.01之间。 若电池电压低于11.5V，请更换电池重新测试。若校验和不 在0.99～1.01范围内，请更换测量短节。
通讯电缆
监视器
高压送水胶管
探管传送的数据中包含井斜、方位、工具面向角、 校验和、磁场强度、探管温度、探管电池电压等信息。
5
1.3 产品特点
1 测量准确，精度高
探管的关键部件－加速度传感器采用高精度加速度传感器，具有线性度高、
重复性好等特点，磁传感器采用传统磁通门传感器，保证探管测量准确可靠。
2 实时传送测量数据，指导钻进
25
5.1 连接测量短节和充电电池筒
安装前准备工作：安装减震块： 将减震块按照图所示，放在充电电池筒铣出的平面上，减震块
的孔与平面上的螺纹孔正对，用5×100的一字螺丝刀加盘头螺钉拧 紧。两组共10个减震块。 减震块仅在第一次 使用时安装，以后每次 只检查磨损情况，如有 较大磨损，更换即可。
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5.1 连接测量短节和充电电池筒
电池参数：
项目
指标
电池种类
镍氢可充电电池
充放电次数 大于500次
输出电压
DC12V
工作时间
大于60天（待机与采集时间之比大于 10：1）
16
3.2 技术指标及认证
工作环境：
项目 工作温度 抗振动值
指标 0～40℃ 20Hz，3g，半正弦
抗冲击性能
50g，11ms
耐水压
12Mpa
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4.总体结构
4.1 探管特点 4.2 孔内仪器 4.3 地面设备 4.4 安装工具 4.5 配件
2）加速度传感器测量重力分量。磁传感器测量磁方 位。
3）数据采集与处理电路将加速度计信号，磁通门信 号，温度传感器信号，电池电压信号经过A/D转换电路， 传输给微控制器，微控制器根据当前的工作方式以规定 的通讯协议通过中心通缆式钻杆传输给孔口监视器。
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2.2 充电电池筒部分
充电电池筒工作原理 电池采用镍氢电池，充分利用了镍氢电池容量大、
放电稳定的特点，保证测量短节可靠稳定的工作，增加 的限流及反向保护装置在短路或反向充电状态下不会过 热和产生火花。
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2.3 结构特征
1）测量短节和充电电池筒的壳体和支架全部采用无 磁铜加工，在没有磁干扰的前提下，保证在井下使用时 至少能够承受12MPa的压力和冲刷。
2）所有电气部分均用密封胶密封，在增加可靠性的 同时还起到减震的作用。
根据孔口监视器指令，实时传送测量数据给孔口监视器，通过孔口监视器
的显示指导钻进。
3 通讯距离远
通过调整传输速率、提高传输能力、提高优化算法等方法，保证信号可靠
地长距离传输。
4 平均功耗小
探管不工作时自动进入待机状态，降低功耗，从而增加探管在井下的工作
时间。
5 反复充电，多次使用，工作时间长
采用大容量镍氢电池，可反复充电使用，每充一次电，连续工作时间约一
煤炭科学研究总院西安研究院
井下千米定向钻进装备与工艺
随钻测量系统——探管部分
宋wenku.baidu.com播
2011年1月16日
1
目录
1.概述 2.工作原理及结构特征 3.技术特性 4.总体结构 5.组装操作说明与注意事项 6.井下操作流程 7.故障分析与排除
2
1.概述
1.1 主要用途 1.2 随钻测量系统原理图 1.3 产品特点 1.4 型号说明
13
3.2 技术指标及认证
认证： 防爆类型：ExibI本质安全型。 防护等级：IP54。
14
3.2 技术指标及认证
测量参数：
项目 倾角 方位角 工具面向角
测量范围 ±90° 0～360° 0～360°
允许误差 ±0.2° ±1.5° ±1.5°
限制条件 / 倾角：±30° 倾角：±30°
15
3.2 技术指标及认证
一字螺丝刀
22
4.4 安装工具
支撑架
T型扳手 平头镊子
23
4.5 配件
O型圈
减震块
仪器丝扣油
注：O型圈共有两种规格，其中 20×2.65探管通讯端用， 24.3×3.55探管电池端用。
24
5.组装操作说明
5.1 连接测量短节和充电电池筒 5.2 地面测试 5.3 探管与探管外管的装配与拆卸 5.4 充电电池筒充电 5.4 注意事项
先将充电电池筒平放在两个支撑架上，用平头镊子拉出航空插 头（保证弹簧导线自由拉长，无乱圈），插入到测量短节的航空插 座；然后将测量短节的外螺纹用手旋进充电电池筒中；最后用375 （15〞)的活扳手和30~32的开口扳手拧紧。
1-锁紧母 2-弹簧 3-活扳手口 4-呆板手口 5-螺钉 6-通讯螺钉 27
3）固定组件的设计充分保证了井下长时间使用时由 于振动过大而造成的松扣现象。
4）特殊的减震块设计保证仪器能够承受更大的振动。
11
3 技术特性
3.1 主要性能 3.2 技术指标及认证
12
3.1 主要性能
1）工作方式：具有待机方式和通讯方式（根据孔口监 视器的控制信号自动调整），在待机方式下消耗电量 最小。 2）自动节电功能：当数据传送到一定时间后，自动进 入待机工作方式。 3）传送数据全面：传送全部数据时除了倾角、方位角、 工具面数据时，还附带传送校验和、磁场强度、仪器 温度、仪器电池电压。其中：校验和是检测倾角是否 正常，磁场强度是检测磁传感器是否正常，仪器温度 是检测温度传感器是否正常，电池电压是判定仪器剩 余电量和剩余工作时间的依据。
18
4.1 探管特点
项目 外径 长度
质量 固定方式
41mm 1916mm
指标
小于11.5 KG
使用固定组件装在无磁钻杆中
19
4.2 孔内仪器
锁紧母
固定套
充电电池筒
测量短节 紧定螺钉 20
4.3 地面设备
地面充电器
地面测试箱
21
4.4 安装工具
专用工具
375（15〞）活扳手 30-32 呆扳手