[發(fā)明專利]一種煤礦井下鉆孔深度計量方法

在審

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• 申請日: 2020-03-12
• 公開（公告）號: CN111322060A
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發(fā)明（設計）人: 王信文;燕斌;田小超;劉京科;樊依林;劉耀波;代晨昱
• 申請（專利權）人: 中煤科工集團西安研究院有限公司
• 主分類號: E21B47/04
• 分類號: E21B47/04
• 代理公司: 北京天奇智新知識產(chǎn)權代理有限公司 11340
• 代理人: 李振文

本發(fā)明涉及一種計量方法及系統(tǒng)，屬于煤礦開采技術領域，具體是涉及一種煤礦井下鉆孔深度計量方法及系統(tǒng)。本發(fā)明既對鉆孔深度待計量位置的鉆具姿態(tài)參數(shù)進行利用(主要是傾角和對應測量時間)；同時也對當前位置測點處鉆井液靜壓力進行測量。鉆井液靜壓力測量是利用送水泵壓力已卸，但送水器尚未卸下的這一時間段內，測量鉆桿內鉆井液形成的靜壓力，該時刻鉆井液靜壓力只和當前位置與傳感器所在水平面的高度有關，從而通過計算求得該測點位置的高差，結合所測姿態(tài)信息中的傾角，推出對應的孔深增量，并進行累加計算得到當前位置孔深。

技術領域

本發(fā)明涉及一種計量方法及系統(tǒng)，屬于煤礦開采技術領域，具體是涉及一種煤礦井下鉆孔深度計量方法及系統(tǒng)。

背景技術

鉆孔軌跡決定主要包含三個姿態(tài)參數(shù)和一個鉆孔深度的信息；鉆孔姿態(tài)的三個參數(shù)(傾角、工具面向角、方位角)通常采用一個三軸加速度傳感器和一個三軸磁性傳感器來解算；然而鉆孔深度通常采用人工計數(shù)鉆桿的方法，該方法會造成以下不利的因素：1)計數(shù)效率的低下；2)易造成疲勞，給鉆孔深度計量造成誤差；3)易造成計量深度不準確，影響鉆孔軌跡使其與設計軌跡存在偏差，無法到達目的層，導致瓦斯抽采有空白帶，形成瓦斯聚積，帶來潛在危害。

針對以上人工計數(shù)方法存在的問題，現(xiàn)有技術對鉆孔深度的計量方法改進主要有以下幾種：

1)利用鉆場視頻監(jiān)控系統(tǒng)，計量鉆桿深度信息；

2)敲擊鉆孔中鉆桿的尾部激發(fā)出沖擊波,通過檢測鉆桿回波來計算鉆桿長度；

3)鉆孔孔口位置激發(fā)出聲波,通過聲波在鉆孔空氣柱內的回波來計算鉆孔中鉆桿長度，從而實現(xiàn)鉆孔深度的測量；

對于上述改進方法，鉆場視頻監(jiān)控系統(tǒng)統(tǒng)計鉆桿深度方法需要配備專人在特定時間進行監(jiān)測統(tǒng)計，其局限性大，費時、費力；敲擊孔中鉆桿尾部的沖擊波方法和孔外激發(fā)聲波的方法均屬彈性波回波測距原理，該方法易受鉆場外界環(huán)境影響，應用效果并不理想。

發(fā)明內容

以下給出一個或多個方面的簡要概述以提供對這些方面的基本理解。此概述不是所有構想到的方面的詳盡綜覽，并且既非旨在指認出所有方面的關鍵性或決定性要素亦非試圖界定任何或所有方面的范圍。其唯一的目的是要以簡化形式給出一個或多個方面的一些概念以為稍后給出的更加詳細的描述之序。

本發(fā)明的目的是解決目前現(xiàn)有的鉆孔深度計量方法應用效果不理想及使用不便的問題。本發(fā)明既對鉆孔深度待計量位置的鉆具姿態(tài)參數(shù)進行利用(主要是傾角和對應測量時間)；同時也對當前位置測點處鉆井液壓力進行測量。鉆井液壓力測量是利用送水泵壓力已卸，但送水器尚未卸下的這一時間段內，測量鉆桿內鉆井液形成的靜壓力，該時刻鉆井液靜壓力只和當前位置與傳感器所在水平面的高度有關，從而通過計算求得該測點位置的高差，結合所測姿態(tài)信息中的傾角，推出對應的孔深增量，并進行累加計算得到當前位置孔深。

為解決上述問題，本發(fā)明的方案是：

一種煤礦井下鉆孔深度計量方法，包括：

于各測點位置分別測量關閉送水泵并且尚未卸下送水器時鉆桿內剩余鉆井液的靜液柱壓力F，基于所述靜液柱壓力F計算各測點位置對應高程H；

基于相鄰兩測點的高程差ΔH以及相鄰兩測點中的后一測點的軌跡切線與水平面最小夾角θ_B來計算相鄰兩測點間的相對鉆孔深度ΔL。

優(yōu)選的，上述的一種煤礦井下鉆孔深度計量方法，基于下式計算各測點位置對應高程：

其中，k＝ρgS為常數(shù)；

式中，S為液面面積,單位m²；ρ為鉆井液密度；g為重力加速度。

優(yōu)選的，上述的一種煤礦井下鉆孔深度計量方法，基于下式計算相鄰測點的相對鉆孔深度：