[發明專利]一種煤礦井下防爆型陀螺測斜儀及其使用方法

有效

• 申請號: 202010333609.6
• 申請日: 2020-04-24
• 公開（公告）號: CN111502635B
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發明（設計）人: 楊俊哲;谷麗東;王爾林;汪凱斌;郭愛軍;龐乃勇;李雄偉;朱永剛
• 申請（專利權）人: 神華神東煤炭集團有限責任公司;中煤科工集團西安研究院有限公司
• 主分類號: E21B47/022
• 分類號: E21B47/022;E21B47/00
• 代理公司: 北京邦信陽專利商標代理有限公司 11012
• 代理人: 黃澤雄

本發明提供一種煤礦井下防爆型陀螺測斜儀及其使用方法，測斜儀中，鉆孔探測組件跟隨鉆桿進入鉆孔底部，水壓/振動傳感器檢測鉆孔水壓值/鉆桿振動值后發送至鉆孔探測組件中的控制器；控制器在鉆孔水壓值/鉆桿振動值小于設定水壓閾值/振動閾值時控制姿態傳感器啟動；姿態傳感器啟動后檢測前端鉆桿的姿態數據發送至控制器；控制器將姿態數據和姿態數據的接收時間進行關聯，測量完成起出鉆孔探測組件后發送至同步機；同步機根據鉆桿數量和單根鉆桿的長度確定鉆孔探測組件的深度，根據連續時間段內姿態和深度的變化規律得到鉆孔軌跡。以上方案不受鉆孔附近鐵磁物質造成的磁干擾或鉆孔鐵磁套管的影響，使用條件不受限制。

技術領域

本發明屬于礦井鉆孔測量領域，具體涉及一種煤礦井下防爆型陀螺測斜儀及其使用方法。

背景技術

在煤礦井下鉆孔測量中，目前使用的鉆孔測斜儀都是基于地磁測量的測斜儀，有常規存儲式鉆孔測斜儀、隨鉆存儲式鉆孔測斜儀及隨鉆測量系統等，用于各種鉆孔軌跡的測量。磁測斜儀測量得到的方位角為磁方位角，需要加上當地磁偏角才能獲得真方位角。這種磁測斜儀的缺點非常明顯，其對周圍鐵磁物質造成的干擾無法消除，測量誤差大。為了減小鐵磁鉆具對磁測斜儀的影響，磁測斜儀殼體必須采用無磁材料，此外其前后均要加裝一定長度的無磁鉆具。這樣不但增大了磁測斜儀的成本同時增加了測斜儀發生孔內掉鉆、卡鉆的風險。此外，在周圍含鐵磁物質的鉆孔中或鐵套管鉆孔中磁測斜儀根本無法測量。

發明內容

本發明實施例旨在提供一種煤礦井下防爆型陀螺測斜儀及其使用方法，以解決現有技術中基于地磁測量的測斜儀受外界磁干擾影響導致測量結果不準確的技術問題。

為此，本發明提供一種煤礦井下防爆型陀螺測斜儀，包括鉆孔探測組件和同步機，其中：

所述鉆孔探測組件設置于前端鉆桿的頂端內部以跟隨鉆桿進入鉆孔底部，其包括姿態傳感器、水壓/振動傳感器和控制器；所述水壓/振動傳感器檢測鉆孔水壓值/鉆桿振動值后發送至所述控制器；所述控制器在鉆孔水壓值/鉆桿振動值小于設定水壓閾值/振動閾值時控制所述姿態傳感器啟動；所述姿態傳感器啟動后檢測所述前端鉆桿的姿態數據發送至所述控制器；所述控制器將所述姿態數據和所述姿態數據的接收時間關聯后發送至所述同步機；

所述同步機接收所述控制器發送的所述姿態數據和接收時間，根據鉆桿數量和單根鉆桿的長度確定所述鉆孔探測組件的深度，根據所述接收時間確定相同時間節點的姿態數據和深度，根據連續時間段內姿態和深度的變化規律得到鉆孔軌跡。

可選地，上述的煤礦井下防爆型陀螺測斜儀中：

所述姿態傳感器包括MEMS陀螺儀和MEMS加速度傳感器；

所述姿態傳感器根據所述控制器的控制信號啟動所述MEMS陀螺儀和所述MEMS加速度傳感器，根據所述MEMS陀螺儀和述MEMS加速度傳感器的檢測結果得到所述所述前端鉆桿的姿態數據。

可選地，上述的煤礦井下防爆型陀螺測斜儀中：

所述姿態傳感器還包括伺服電機，所述伺服電機的被控端接收所述控制器的控制信號；所述伺服電機根據所述控制器的控制信號驅動所述MEMS陀螺儀移動至四個不同檢測位置，所述MEMS陀螺儀根據四個檢測位置檢測地球自轉角速度分量，進而確定前端鉆桿所處方位角；

所述姿態傳感器中所述MEMS加速度傳感器為三個，三個所述MEMS加速度傳感器相互正交，根據三個相互正交的所述MEMS加速度傳感器檢測地球重力場分量，進而確定前端鉆桿所處傾角及工具面角。

可選地，上述的煤礦井下防爆型陀螺測斜儀中：

所述同步機配置有顯示屏，所述同步機通過均角全距法獲得姿態數據和深度隨時間變化的軌跡曲線并通過所述顯示屏顯示所述軌跡曲線。

可選地，上述的煤礦井下防爆型陀螺測斜儀中：