钻孔深度测量仪在方位伽马测井中的应用

钻孔深度测量仪在方位伽马测井中的应用

WANG Lan

【摘要】为了满足煤矿井下随钻方位伽马测井在顺煤层钻进地质导向的应用需求,设计开发了矿用钻孔深度测量仪,为随钻方位伽马测井的数据资料解释提供精确深度数据支持.从组成、工作原理、结构设计、现场试验等几个方面介绍了钻孔深度测量仪在随钻方位伽马测井中的应用情况.通过在地面勘探孔及煤矿井下实钻孔中的试验,表明钻孔深度测量仪测量的深度数据稳定、可靠,可以满足煤矿井下方位伽马测井对钻孔深度测量的需求.%To meet the practical demand of the azimuth gamma logging tool while drilling in the geological guidance of the drilling along the seam in the ground mine, a drilling depth measuring equipment for coal mine was designed and developed, it could provide the accurate depth data of the borehole to support the azimuth gamma logging data interpretation. This paper introduces the application of depth measuring equipment in azimuth gamma logging while drilling from the aspects of composition, working principle, physical design and field test. Through the test of the exploration hole on the ground and the drilling in coal mine underground, it shows that the measurement data of the depth measuring equipment is stable, reliable and could meet requirement of the azimuth gamma logging while drilling in coal mine underground.

【期刊名称】《煤矿安全》

【年(卷),期】2019(050)006

【总页数】4页(P107-110)

【关键词】勘探钻孔;随钻测井;深度测量;钻孔深度;方位伽马

【作者】WANG Lan

【作者单位】China Coal Technology & Engineering Group Xi’an Research Institute, Xi’an 710077, China

【正文语种】中文

【中图分类】TD679

地质导向技术是集定向测量、导向工具、地层地质参数测量、随钻实时解释等一体化的测量控制技术。地质导向钻井技术的应用体现了随钻测井资料的重要工程价值[1]。方位伽马测井参数是随钻测井资料解释中的重要参数之一。在煤矿井下，为使钻孔轨迹尽可能处于煤层之中，达到高效抽采瓦斯和顺煤层探测地质异常体的要求[2-3]，需要将随钻方位伽马测井仪和定向钻进所用的随钻测量(MWD)系统结合在一起，完成对煤层、顶板及底板的岩性区分、判断位置及距离，指导井下钻机实时调整钻进参数，实现煤矿井下的地质导向钻进[4]。因此，随钻测井对于指导煤层气抽采钻孔的合理布置、提高煤层气的抽采效率、保障煤炭资源安全高效开采等至关重要[5]。方位伽马测量原理是根据伽马传感器接收到的底层伽马射线强度，判断地层中放射性元素的相对含量，从而判断地层岩性[6]。借助方位伽马测井资料可以解释煤层、区分岩性、确定岩石泥质含量、确定煤层厚度以及计算煤层灰分[7]。在随钻方位伽马测井中，钻孔深度数据是一项必不可少的测量参数，测井曲线深度的准确性是保证测井解释结果可靠的前提[8]。目前，在深度测量方面，煤炭行业尚没有有效便捷的手段和方法来对钻孔深度进行检测和施工验收[9-12]。现有的煤矿井下长钻孔深度测量方法只能粗略计算出整个钻孔的深度，测量的最小分

辨率为单根钻杆长度，不满足方位伽马测井对深度的精细要求。

介绍的钻孔深度测量仪（简称深度测量仪）是基于光电编码器原理，通过计算钻杆的位移量来测量钻孔深度。与目前市场上已有的钻孔深度测量装置相比，该深度测量仪最小测量距离可精确到厘米，满足随钻测井对深度精确测量的要求；另外，仪器内部的时钟可为每条深度数据提供实时的测量时间，从而实现与自然伽马测量数据的匹配。该深度测量仪在实验室测试结果良好，取得防爆证后，作为矿用电磁波随钻方位伽马测井系统的一部分，又在秦皇岛抚宁一矿整合区以及黄玉川煤矿进行了现场试验，取得了满意的试验效果。

1 测井系统组成及工作原理

矿用电磁波随钻方位伽马测井系统分为孔口设备和孔中设备2部分，孔口设备包括本安型孔口控制器（含电磁波无线收发装置和随钻测井监控软件）、矿用隔爆兼本安型电源和深度测量仪；孔中设备包括测斜探管、方位伽马测井探管、电磁波无线传输探管、绝缘短节及电池管。电磁波随钻伽马测井系统组成框图如图1。

图1 电磁波随钻方位伽马测井系统组成框图

深度测量仪探头安装在钻机夹持器前方，钻杆位移带动编码器计数轴转动，将位移量转换为计数脉冲，经过控制电路的转换、计算，最终将钻孔深度数据传输到孔口控制器中。孔口控制器通过专用电缆与深度测量仪相连接，完成对深度测量仪的供电、控制、数据传输及存储。由于采用孔口隔爆电源供电，因此深度测量仪的工作时间不受供电时间限制。在进行随钻测井的过程中，孔中的测斜探管、伽马测井探管分别将测得的信息经过信号处理后，通过RS485总线传送给无线传输探管，孔中的主控电路对信号进行调制、放大，再通过无线电磁波传输的方式将测井信号传输到孔口，孔口控制器中的电磁波无线收发装置对信号进行解调、放大后，将得到的数据通过RS232接口传输到工控机中。每次随钻测井监控软件接收完测斜数据和方位伽马测井数据后，会读取1次深度数据，并将前后2个测点之间的所有深