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什么是自动化定向钻探技术?有哪些特征?

提问者认为标题已经详细的描述了问题的所有要点,
所以没有再添加更多内容。

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匿名 提出于2020-07-22 10:22
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  自动化定向钻探技术是通过运用自动控制技术、传感器技术、导向钻进技术、随钻测量技术、远程监控技术、高效传输与通讯技术等,实现煤矿井下坑道自动化定向钻进和远程控制,尽量减少和降低施工人员的数量和人为干预程度,以达到降低工人劳动强度和安全施工风险、提高钻孔施工效率和质量的目的。

       它高度集成了自动化定向钻机、旋转导向钻进系统、地质导向钻进系统、随钻测量工具、随钻测井工具、冲洗液循环自动控制系统等装备。由于我国煤层赋存地质条件复杂多样,各煤矿区对坑道钻探的需求也不尽相同,因此需要针对不同煤矿区煤层条件及矿井实际情况进行分层次、分阶段和分目标逐步推进自动化定向钻探技术向纵深发展,该技术应具有以下技术内涵与特征:

  (1)自动化定向钻机集成控制。

  煤矿井下自动化定向钻机是实现自动化定向钻进的核心装备,通过自动化控制技术与电液比例控制技术、传感器检测技术、网络通讯技术、可视化监测技术、防爆控制设计技术的深度融合和高效集成,实现井下自动装卸钻杆、自动钻进、自主调节、远程控制等功能,同时能满足爆炸性气体环境、封闭受限空间作业环境和复杂多样地质环境下作业要求。自动化定向钻机将在防突、探放水和防冲钻孔施工中发挥关键作用,可将施工人员从危险作业环境和繁重劳动中解放出来。

  (2)多参数随钻测量信息融合。

  随钻测量工具、随钻测井工具主要用于实时采集钻孔轨迹参数、地质参数、工程参数,轨迹参数包括倾角、方位角和工具面向角,主要是为实现钻孔轨迹空间定位;地质参数包括自然伽马、电阻率、声波、岩性密度等,主要是为地层评价提供依据;工程参数包括孔底钻压、扭矩、钻头转速、外环空压力、温度等,主要是为反映孔底钻具的实际受力情况,然后通过数据传输通道将随钻测量信息上传至孔口防爆计算机处理分析,判断孔底钻具状态和钻遇地层特征,为钻孔轨迹精确调控提供依据,为地层快速评价提供参考,保证钻孔轨迹在煤层或目标岩层中有效延伸,提高目标地层钻遇率,同时也提升钻进的安全性能。

  (3)基于预定轨迹的高精度导向钻进技术。

  结合煤矿井下旋转导向钻进与地质导向钻进的优势进行钻孔轨迹的高精度导向控制是自动化定向钻进的显著特征。旋转导向钻进可实现钻孔轨迹的随钻测量和控制,能够在钻杆柱旋转状态下连续和实时调控钻孔轨迹,确保实钻轨迹与预定轨迹在偏差范围内,具有钻进效率高、轨迹平滑、延伸能力强、孔内清洁度高的优势,可满足井下超长和超大直径定向钻孔施工需要。地质导向钻进可实现地质参数的实时测量与地层评价,它是以随钻测量地质信息为基础,通过不断修正和精确控制钻孔轨迹命中目标,实现最优化导向钻进。

  (4)冲洗液循环自动处理系统。

  根据钻孔施工工艺和钻遇地层的不同,实时采集钻孔返渣中的固相含量、密度、黏度等参数,然后通过自动控制系统调整和改变离心机的运行参数,确保离心机始终处于最优化工作状态,经处理后的冲洗液能满足井下正常钻进需要,从而减少冲洗液的消耗量,尤其在北方干旱缺水的煤矿区,发展冲洗液循环自动控制系统具有重要意义。此外,煤矿井下定向钻进技术在水敏性或破碎性地层中适应性差,利用冲洗液循环自动处理系统可建立控压主动护壁模式,解决近水平定向钻孔无液柱压力条件下复杂地层孔壁失稳难题。

参考文献:《煤矿井下智能化定向钻探发展路径与关键技术分析》

发布于 2020-07-22 10:25
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