煤矿井下随钻测量技术是从石油钻井技术发展而来的，然而由于其施工环境、钻孔形式、施工目的等与石油钻井有所不同，所以对测量方法和传输技术的要求也有所差异。具体表现在以下5个方面:1)煤矿井下施工环境差。在煤矿井下进行瓦斯抽采钻孔施工要面对煤尘、瓦斯、湿气等环境，不但对施工人员作业活动造成不便，同时也对施工设备提出了防潮、防爆等要求。因此一般地面钻井使用的随钻测量系统从防爆性能要求上首先就不能满足井下施工的需要。
2)根据煤矿井下定向钻孔的布置形式和施工目的，随钻测量主要是以导向和钻孔轨迹描述为目的，将测量结果和钻孔轨迹提供给司钻人员，便于其随时对钻孔轨迹进行调控。因此这里提到的随钻测量主要是指姿态参数测量，一般不进行以勘探为目的的地层评价随钻测量(Formation evaluation While Drilling，简写为FEWD)，相对石油钻井随钻测量煤矿井下随钻测量对仪器的要求比较简单。
3)煤矿井下钻孔施工所用钻具的尺寸一般都比较小，钻杆直径最大89mm，这就决定了随钻测量装置的直径要小，以便装到钻杆中，并且不能影响冲洗液的流动随钻测量装置的长度要短，一般不能超过3m，便于在煤矿井下巷道中使用。此外，煤矿井下施工环境恶劣，钻进过程中没有类似石油钻井的缓冲、保护装置等，要求随钻测量仪器具有较强的抗震性能。
4)煤矿井下随钻测量一般用于瓦斯抽采孔、探放水孔和地质异常体勘探孔等施工，无论是施工成本，还是工艺复杂程度，都无法和石油钻井相提并论，因此，用于煤矿井下的随钻测量仪器成本不能太高，且要简单实用。
5)煤矿井下钻孔的布置形式以近水平孔为主，施工过程中一般都采用清水作为循环介质，且孔口一般不采用密封装置，钻进工艺和石油钻井有所不同，因此，关于随钻测量信号传输除考虑有线传输的适用性外，有必要探讨其他无线传输技术的可行性。
YHD2-随钻测量系统使用与维护
一、系统用途与工作原理
(一)系统用途
钻孔轨迹的控制是定向钻进技术的重要组成部分，为了实现对钻孔轨迹的准确控制，需要实时对钻孔几何参数进行精确测量和计算，随钻测量系统即为实现该功能的专用仪器，是实现定向钻进的基础和关键。
随钻测量系统主要用于煤矿井下近水平定向钻孔施工过程中的随钻监测，可随钻测量钻孔倾角、方位角及螺杆钻具工具面向角等主要参数，同时可实现钻孔参数、钻孔轨迹的即时显示，便于施钻人员随时了解钻孔施工情况，并及时调整螺杆钻具工具面方向和工艺参数，使钻孔尽可能地按照设计的轨迹延伸。
(二)系统工作原理
随钻测量系统主要由孔口监视器或防爆计算机、随钻测量探管、通缆式钻杆、通缆式送水器等组成。孔口监视器或防爆计算机是最主要的孔口仪器，也是系统的人机交互工具，通过其上安装的系统软件，可实现接收和解码测量探管发送的信号，显示钻孔轨迹及有关参数并对其计算处理，为司钻人员提供随钻监测和轨迹控制的平台。在采用螺杆钻具钻进过程中，随钻测量探管连接在螺杆钻具后面，负责采集钻孔倾角、方位角及螺杆钻具工具面向角等数据，并将数据通过信号传输通道发送给孔口仪器。通缆式钻杆和通缆式送水器组成了一个信号传输通道，负责孔内测量探管与孔口仪器间的信息交互。
(三)系统使用范围及环境条件
随钻测量系统主要适用于煤矿井下瓦斯抽采钻孔、放水孔、堵水孔、超前勘探孔等钻孔施工，同时可适用于地面勘探孔，煤层气开采水平分支井等钻孔施工。
系统能够正常工作的环境条件为:
1)环境温度为0～40℃
2)相对湿度不超过95%(25℃)
3)大气压为80kPa～106kPa
4)允许在甲烷和煤尘，无破坏绝缘的腐蚀性气体的场合中使用
5)在无剧烈振动、冲击，无漏水的地方使用。
二、系统规格与型号组成
目前，随钻测量系统主要有YHD1-1000、YHD1-1000(A)、YHD2-1000三种型号。随钻测量系统及各自产品型号命名均按MT/T154.2—1996煤矿用电器设备产品型号编制方法和管理办法进行。YHD1-1000随钻测量系统型号组成及其代表意义如下:
煤矿井下随钻测量定向钻进使用手册
YHD1-1000(A)随钻测量系统型号组成及其代表意义如下:
煤矿井下随钻测量定向钻进使用手册
YHD2-1000随钻测量系统型号组成及其代表意义如下:
煤矿井下随钻测量定向钻进使用手册
随钻测井的概述
一、YHD2-1000随钻测量系统概述
(一)特点
YHD2-1000随钻测量系统由YHD2-1000J矿用隔爆兼本安型计算机(以下简称计算机)、YHD2-1000P矿用本安型无线键盘(以下简称键盘)、YHD2-1000C矿用本安型存储器(以下简称存储器)、YHD2-1000Z信号中继器(以下简称中继器)和YHD2-1000T随钻测量探管(以下简称探管)、等组成。该系统的数据采集控制程序是在Windows环境下运行。显示部分采用了彩色液晶显示屏。测量数据轨迹图形显示十分直观。仪器实现了键盘无线操作，可以方便地控制和设置仪器各项功能，完成数据测量操作。仪器中的数据文件管理采用Windows中的文件管理方式，管理方便，实用性强。
(二)产品防爆类型
YHD2-1000随钻测量系统的计算机为矿用隔爆兼本质安全型设备，防爆标志为“Exd［ib］I”。YHD2-1000随钻测量系统配备的键盘为煤矿用本质安全型设备，防爆标志为“ExibI”。YHD2-1000随钻测量系统配备的存储器为煤矿用本质安全型设备，防爆标志为“ExibI”。YHD2-1000随钻测量系统配备的中继器为煤矿用本质安全型设备，防爆标志为“ExibI”。YHD2-1000随钻测量系统的随钻测量探管为煤矿用本质安全型设备，防爆标志为“ExibI”。
(三)外形尺寸及质量
1.YHD2-1000J矿用隔爆兼本安型计算机
1)外形尺寸:380mm×318mm×129mm(长×宽×高)
2)质量:约38kg。
2.YHD2-1000P矿用本安型无线键盘
1)外形尺寸:386mm×143mm×21.5mm(长×宽×高)
2)质量:不大于5kg。
3.YHD2-1000C矿用本安型存储器
1)外形尺寸:30mm×108mm(直径×长度)
2)质量:约1kg。
4.YHD2-1000Z信号中继器
1)外形尺寸:41mm×635mm(直径×长度)
2)质量:小于5kg。
5.YHD2-1000T随钻测量探管
1)外形尺寸:35mm×1200mm(直径×长度)
2)质量:小于6.5kg。
二、YHD2-1000随钻测量系统组成、原理与技术特性
(一)系统组成
YHD2-1000随钻测量系统由计算机、键盘、存储器、YHD2-1000Z中继器和YHD2-1000T探管五部分组成，如图6-50所示。中继器和探管地面充电器严禁在井下使用。
图6-50 YHD2-1000随钻测量系统组成示意图
1.YHD2-1000J矿用隔爆兼本安型计算机
计算机包括硬件和软件两大部分，硬件部分采用不低于C/M1GHz处理器、分辨率不小于1024×768的彩色液晶显示屏、不低于1G的内存卡和60G硬盘等。软件安装Windows XP操作系统软件。供电电压为交流127V，输入视在功率不大于50VA，频率为50Hz。计算机设置有1路USB总线口和一路与YHD2-1000T随钻测量探管或者探管模拟器连接的传输口，在爆炸性气体环境中能完成工业控制微机的一切功能。计算机实物如图6-51所示。
图6-51 YHD2-1000J矿用隔爆兼本安型计算机实物图
2.YHD2-1000P矿用本安型无线键盘
YHD2-1000随钻测量系统使用的键盘为无线键盘，面板分为按键区和触摸板两个部分。该键盘采用两节1.5V普通干电池供电，使用时电流不大于150mA，电压峰峰值为3～10V。无线传输方式为电磁波，平均传输速率为1.5Mbps，传输距离不小于2m。键盘实物如图6-52所示。
图6-52 YHD2-1000P矿用本安型无线键盘实物图
3.YHD2-1000C矿用本安型存储器
存储器由防爆外壳和密封于其内的存储器卡组成，通过一个5芯航空插头与计算机连接，实现数据导入或导出计算机。存储器卡大小为2G，平均传输速率为1.5Mbps。存储器实物如图6-53所示。
图6-53 YHD2-1000C矿用本安型存储器实物图
4.YHD2-1000Z信号中继器
中继器主要用于在煤矿巷道内定向水平钻孔的施工，与计算机和测量探管配合使用，将传输过程中衰减的信号通过放大处理后传递给计算机，钻井工程师根据显示数据及时调整钻孔轨迹方向，从而达到有效抽采瓦斯的目的。中继器可以增加系统的信号传输距离，增强信号传输能力。中继器实物如图6-54所示。
图6-54 YHD2-1000Z中继器实物图
5.YHD2-1000T随钻测量测量探管
探管由测量短节和充电电池筒组成，如图6-55所示。
图6-55 YHD2-1000T随钻测量探管示意图
(二)系统原理
YHD2-1000随钻测量系统由计算机、键盘、存储器、中继器和探管等组成。在采用螺杆钻具钻进过程中，将探管连接在螺杆钻具后面，探管将采集到的钻孔倾角、方位角、螺杆钻具工具面向角等数据通过通缆式钻杆、中继器和通缆式送水器传送到计算机，通过系统软件的分析处理，在计算机显示器上显示钻孔参数、设计轨迹、实钻轨迹等信息，通过系统软件可实现系统分析、数据测量、数据处理并以数字量形式进行显示、存贮、通信、处理分析成图等功能。
计算机由井下电源供电，供电电压为交流127V，具有可靠性高、干扰小、使用和维护方便等诸多优点。
系统采用无线键盘实现人机交互，由于采用无线方式，只要在使用范围内即可与计算机进行信号交互，省去了电缆连接，安放位置更灵活。
存储器用于将定向钻孔的设计轨迹导入到计算机中，同时将钻探数据导出井下计算机并导入地面计算机中，方便了钻探数据的查阅和处理。
随钻测量中继器的两端接口，充分考虑了与钻杆的兼容性，可以在任意位置与钻杆连接，且具有通讯距离远、安装简单、充电方便和工作时间长等特点。
随钻测量探管单元是由传感器、数据采集电路、数据通讯电路、电池供电电路等组成，由系统控制加电工作，10分钟内如无操作，系统自动休眠，延长了探管的井下工作时间。
(三)产品技术特性
YHD2-1000随钻测量系统主要技术参数见表6-8。
表6-8 YHD2-1000随钻测量系统主要技术参数
续表
(四)工作时间
计算机在井下供电正常的情况下可连续工作不小于20小时。
键盘在井下连续工作时间不小于15天。
中继器在充足电后，连续工作时间不小于15天。
随钻测量探管在充足电后，连续工作时间不小于15天。
三、YHD2-1000随钻测量系统的组装、连接与使用
(一)中继器安装
1.安装前准备
将中继器两端的护帽拆下，然后按照图6-56所示将延长杆拧到中继器的输出头上。
图6-56 安装延长杆示意图
2.装入专用钻杆
按照图6-57所示，将中继器从图示的左侧装入专用钻杆，待延长杆伸出专用钻杆时，用手轻拉延长杆，使地线引出套三个凸台的端面与专用钻杆的圆台端面接触。
3.安装拉紧母
按照图5-58所示，用一个安装工具卡住地线引出套的三个凸台将拉紧母穿过延长杆放入专用钻杆内然后用另一个安装工具穿过延长杆旋动拉紧母，使拉紧母三个凸台的端面卡在专用钻杆的圆台端面，拧紧。在拉紧母内加适量222螺纹紧固胶。
图6-57 装入专用钻杆示意图
图6-58 安装拉紧母示意图
4.取出安装工具
将延长杆拧下并取出，将两端的安装工具取出，取出工具后的结构如图6-59所示。此时，中继器可以进行充电或下井工作(已充满电)。
图6-59 取出安装工具示意图
(二)探管的组装与调试
系统安装前首先要对探管进行组装和调试，探管的组装和调试工作都在地面进行，组装并调试合格的探管方可下井并和其他组件连接组成随钻测量系统进行随钻测量。YHD2-1000T探管组装和调试的具体步骤如下:
1.组装前准备工作
(1)安装扶正器
按照图6-60所示，将扶正器安装到测量短节的圆柱面上。每次使用时检查扶正器磨损情况，如有较大磨损，及时更换。
(2)连接测量短节与充电电池筒
按照图6-61所示，先将充电电池筒和测量短节平放在两个支撑架上，用镊子拉出航空插头(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(注意:手要抓住航空插头的滚花处，航空插头上的红点与插座上的红点对准)，插入后检查是否连接牢靠然后将测量短节与充电电池筒连接最后用两把开口扳手将连接螺纹拧紧。
图6-60 安装扶正器示意图
图6-61 连接测量短节和充电电池筒
(3)组装前测试
将充电电池筒和测量短节两端护帽拆掉，用一字螺丝刀装上螺钉和通讯螺钉然后将锁紧母拧在充电电池筒弹簧处的外螺纹上(保证弹簧与锁紧母导通，不必拧紧)。
测量短节稳定不动后，连接系统计算机或者通过地面测试箱连接普通计算机(通讯螺钉为正极端子，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6V，校验和应在0.99～1.01之间。若电池电压低于6V，需更换电池重新测试。若校验和不在0.99～1.01范围内，则需更换测量短节。
2.探管组装
(1)安装固定套
用一字螺丝刀拆下测试时用的两个通讯螺钉，并拧下锁紧母。按照图6-62，将固定套装到探管通讯端的相应位置，然后用两个紧定螺钉固定。
图6-62 安装固定套示意图
(2)安装仪器
将探管(带固定套)从右侧(带两个圆弧槽的一侧)装到无磁钻杆中，推动探管，待固定套接近无磁钻杆的端面处，从无磁钻杆的另一端装上延长杆(不必拧紧)，拉动探管并适当转动，保证固定套的两侧圆弧进到无磁钻杆的圆弧槽中(如图6-63)，然后拆下延长杆。
(3)安装限位环、锁紧母
用延长杆顶住探管通讯端，防止探管退出，然后使用防转工具将限位环装到固定端，并插入键槽内使用T型套筒扳手拧紧锁紧母，使限位环与无磁钻杆相应平面紧密接触，保证探管在钻杆内不会有窜动，如图6-64所示。此时，随钻测量探管可以随时下井工作。
图6-63 安装仪器示意图
图6-64 安装限位环、锁紧母示意图
3.系统连接与使用
组装调试好的探管和中继器与防爆计算机等连接在一起形成随钻测量系统，该系统与定向钻机、孔底马达和钻头配套在一起，用于满足水平定向钻进的测量和控制。系统的连接如图6-65所示。YHD2-1000T探管的使用方法与YHD1-1000T探管的使用方法基本相同，均可完成工具面修正、探管测量及工具面调整等工作，可参照YHD1-1000T探管进行操作和使用，区别在于两者配套使用的孔口仪器和相应的测量软件不同。
图6-65 YHD2-1000随钻测量系统的连接
4.撤收
钻进工作完成后，若电池电量不足，需将探管从无磁钻杆中取出并更换充电电池筒，方法及步骤如下。
(1)拆卸锁紧母
按照图6-66所示，将无磁钻杆水平放置在支撑架上，用专用防转工具卡住限位环，固定住防转工具，同时逆时针转动T型套筒扳手，拆下锁紧母然后用防转工具将限位环取出。
图6-66 拆卸锁紧母示意图
(2)取出仪器
从无磁钻杆一端(带两个圆弧槽)将探管取出。
(3)更换充电电池筒
将探管水平放置在支撑架上，用两把开口扳手将充电电池筒卸下拔下充电电池筒端的航空插头，然后给充电电池筒两端拧上护帽，并将充满电的充电电池筒换上。
(4)更换扶正器
如果扶正器磨损严重或损坏，需更换新的扶正器。
(三)随钻测量系统安全操作注意事项
为了获得良好的测量效果、防止由于使用不慎而造成设备损坏，操作人员应注意以下事项:
1)操作人员初次使用前，必须仔细阅读使用说明书，严格按照《YHD2-1000随钻测量系统使用说明书》进行操作。
2)随钻测量系统属精密仪器，在施工过程中要尽量避开可能淋水的地方，防止水和煤灰进入仪器的插头或插座中，若不慎进入应及时清理、晾干后使用。
3)系统本安关联产品不得随意改变配置，否则会改变产品的本安性能。
4)探管属精密部件，施工时必须正确安装和使用，应轻拿轻放，不得磕碰，避免跌落，以免损坏。
5)防爆计算机的壳体不得随意打开，否则会损害防爆性能，如出现故障，请及时与厂家联系。设备维修时，不得改变本安电路和与本安电路有关元器件的电气参数、规格和型号。
6)下井前须认真检查仪器能否正常工作，计算机、中继器和探管等部件每次用完需清理干净。
7)在使用前，确定该产品的关联设备或配接设备是否符合规定要求，并正确接线。
8)防爆计算机面板为特制钢化玻璃，避免重物敲击或尖锐物品刮磨。
9)在不使用仪器时，应将仪器存放在0～+40℃，干燥、无易燃、易爆物和无腐蚀性气体的房间内。仪器长期不用时要每隔3～4个月接通电源检查并充电一次。
四、YHD2-1000随钻测量系统系统软件的使用及操作
(一)准备工作
在采用该系统进行钻孔施工时，需要按照以下步骤做好前期准备工作:
1)按照中继器和探管的组装方法将仪器组装完毕并在地面调试好。
2)按照图6-65所示依次连接主要部件。
3)开启计算机的电源，检查计算机能否正常工作。若工作正常，进入系统操作主界面，可开钻并进行随钻测量。
(二)系统操作的主要步骤
1.系统设置
在进行数据采集前应检查系统设置项是否正确或满足施工要求。系统设置包括每次孔深增长值、串行口设置、曲线参数设置和轨迹计算方法设置等。
(1)每次孔深增长值设置
数据采集间隔为两个采集点之间的孔深。单击“文件”/“确定孔深每次增长值”进入设置界面(图6-67)。系统默认的数据采集间隔为6m，可以调整为大于3小于99的任意数值。
(2)串行口设置
用于设置串口，系统默认为串口1。单击“系统配置”/“设置串口号”，选择相应的串口，如图6-68所示。
图6-67 数据采集间隔设置对话框
图6-68 串行口设置对话框
(3)曲线参数设置
用于设置各曲线颜色、宽度、线型及网格参数等。单击“系统配置”/“设置曲线参数”，如图6-69所示，进行相应的设置。
图6-69 曲线参数设置对话框
(4)轨迹计算方法设置
用于钻孔轨迹的计算方法，默认采用平均角法。单击“系统配置”/“确定轨迹计算方法”，如图6-70所示，进行相应的设置。
图6-70 轨迹计算方法设置对话框
2.建立新孔
系统采用多叉树数据文件存储方式，按施工钻场、主孔号和分支孔号将数据分级存储，保存时包括3级文件夹和多个文件。其命名规则为第1级文件夹名称为施工钻场，在该文件夹下的文件中保存钻场的相应信息第2级文件夹的名称为主孔号，在该文件夹下的文件中保存主孔的设计信息、分支孔信息和实钻数据第3级文件夹的名称为分支孔号，在该文件夹下的文件中保存分支孔设计信息和实钻信息。
(1)新建钻场
若已经建立了钻场，则此步骤可以跳过。
单击“新建钻场”后出现一个如图6-71所示对话框，进入新建钻场界面。首先光标焦点在钻场编号上，输入完成后，按“TAB”键进入钻场描述，再按“TAB”键光标移动“新建”键，按回车键可以完成新建。
图6-71 新建钻场对话框
(2)新建主孔
单击“新建主孔”后出现一个如图6-72所示的对话框，进入新建主孔界面。首先在“已存在的钻场”中选择钻场其次输入主孔编号(注意:不要与已存在的主孔编号相同)，输入完成后孔号会更新然后输入开孔参数和辅助参数等所有参数最后按下“新建”键，完成主孔新建工作。
(3)新建分支孔
单击“新建分支孔”后出现一个对话框如图6-73所示，进入新建分支孔界面。首先在“已存在的钻场”中选择分支孔所在的钻场其次在“此钻场下的所有主孔”下拉框中选择父孔所在的分支孔编号再次在“此钻孔下的所有分支孔(含主孔)”下拉框选择分支孔的父孔然后确定分支点:在父孔数据中点击对应孔深的行，则“分支孔数据”框中显示分支点数据再输入分支孔孔号，注意不要与以前孔重名最后按下“新建”键，完成新建分支孔。
(4)输入设计轨迹
当新建主孔和分支孔成功后，会弹出6-74所示对话框，用于输入设计轨迹参数，也可通过点击“文件”/“修改设计轨迹”打开该显示界面，界面的标题栏中显示孔号。设计轨迹参数包括孔深、设计倾角、设计方位、顶板相对标高和底板相对标高。输入设计轨迹有两种方式，一是人工编辑，二是Excel编辑。
图6-72 新建主孔对话框
图6-73 新建分支孔对话框
图6-74 设计轨迹输入对话框
1)人工编辑。点击“增加一行”，弹出如图6-75所示对话框，用于在末尾增加一行(孔深为上一行的孔深+单步增量，其他数据同上一行)。输入相应的设计参数按“确定”即可。
点击“增加多行”，弹出如图6-76所示对话框，用于在末尾插入多行，输入孔深起点和终点以及起点数据，可生成多行数据。按照单步增量生成多行数据，多行中倾角、方位一致，顶板、底板根据倾角值自动生成。输入相应的设计参数按“确定”即可。
2)Excel编辑。Excel编辑可通过Excel表格的强大功能来完成，操作之前先选择“Excel编辑有效”，然后按照以下步骤实现数据输入。
图6-75 增加一行输入对话框
图6-76 增加多行输入对话框
点击“打开Excel”键，将打开一个Excel表格，如图6-77所示，原先的设计内容会显示在表格上
图6-77 打开Excel表格显示界面
在Excel表格上编辑设计轨迹，或者将设计好的钻孔参数复制到该Excel表格中
点击“刷新表格”按钮，从而导入Excel表格，刷新设计轨迹界面，如图6-78所示。
图6-78 导入设计轨迹后显示界面
点击“关闭Excel”，关闭Excel表格
点击“确认”，完成设计轨迹输入。
3.数据采集
(1)修正工具面
为了方便定向孔施工我们将螺杆钻具弯角摆正使其位于正上方，并以其位置定为工具面0°，然后修正工具面。具体操作步骤如下:单击“修正工具面”进入修正工具面显示对话框，如图6-79所示。在该对话框中工具面值显示值为实时显示的当前工具面值。待该数据稳定后单击“修正工具面”，工具面显示值变为0，工具面修正值变为修正工具面前的工具面显示值。按“确认”键完成修正工具面并退出该显示界面。
“修正值清零”按钮通常在试验室内检测探管精度时使用。“修正值输入”按钮通常在防爆计算机损坏且探管已在孔内无法进行修正时，将原先的修正值输入。
(2)调整工具面
钻探施工中，为了按照设计轨迹进行定向钻进，必须根据孔内情况不断调整螺杆钻具工具面朝向，以控制钻进方向。
单击“调整工具面”进入显示对话框，如图6-80所示。在该界面中实时显示当前的工具面值，转动钻杆，工具面值跟随变化，当工具面显示值达到想要调整到的工具面值后，工具面调整结束，单击“退出”，开始钻进。
图6-79 修正工具面显示对话框
图6-80 调整工具面对话框
(3)读数据
在读数据前应先确认数据采集间隔及孔口参数设置是否正确。单击“测量”进入显示对话框，如图6-81所示。孔深为当前孔最后一点孔深加上每次孔深增长值，并可通过“增加”和“减小”按钮修改。检查参考数据是否在正常范围内并选择测点位置，待数据稳定后且校验和在0.99～1.01之间时，单击“保存”即可将本次测量数据保存到当前钻孔数据文件和数据表格中，同时此操作界面消失，如果单击“退出”将不保存当前数据。
4.钻孔数据表格和轨迹显示
采集到的数据将会在表格中显示出来，并绘制出平面图，以方便技术人员进行对比观察，有效控制钻孔轨迹。
(1)钻孔数据表格显示
数据表格显示界面如图6-82所示，位于软件主界面的左上部，显示了钻孔的孔深、倾角、方位、工具面、水平位移、左右位移、上下位移、左右偏差、上下偏差、地层信息、距顶板、距底板、电池电压、校验和、磁场强度、探管温度、测量时间和测量日期。可以通过拖动上下滑块或左右滑块查看所有数据。
图6-81 钻孔轨迹测量界面
图6-82 钻孔数据表格显示
(2)钻孔数据轨迹显示
1)当前钻孔轨迹显示。钻孔数据轨迹显示界面如图6-83所示，位于软件主界面的下部，通过本软件可以在平面图中显示孔深-左右、孔深-上下、设计轨迹、煤层顶板轨迹和底板轨迹，更为直观。可以通过工具栏上的“孔深-左右”或“孔深-上下”切换轨迹显示界面，并可通过“水平缩放”、“垂直缩放”、“同步缩放”、“图形移到”和“适应视图”调整图形显示范围和显示大小。
图6-83 当前钻孔轨迹显示界面
2)与当前钻孔相关的所有孔的实钻轨迹显示。点击工具栏上的“实钻浏览”弹出浏览主孔下所有孔的实钻轨迹对话框，如图6-84所示。该对话框左上为曲线显示部分(当前选择孔的颜色为曲线设置中实钻轨迹的颜色，其他孔的颜色为曲线设置中分支孔的颜色，圆点代表测量点，五角星为正在查看的点)中间为当前选择孔的孔号以及查看的测点数据下方的表格为选择的孔的实钻轨迹数据，底色为蓝色的表示正在查看的点右上为切换显示曲线类型和是否显示测点右中为此主孔下分支孔的二叉树结构。
可以通过点击实钻轨迹表格中的某一行或实钻曲线上的某一个测点查看该点的数据或轨迹。
图6-84 与当前钻孔相关的所有孔的实钻轨迹显示对话框
5.数据操作
采集到的钻孔数据保存在数据库中，便于分析研究系统设置数据的导入、导出功能和删除功能，给软件系统操作带来很大的方便，提高了工作效率。
(1)数据删除
1)删除钻场。点击“文件”/“删除钻场”弹出删除钻场对话框，如图6-85所示。点击想要删除的钻场对应的网格行，然后点击“删除”按钮删除。注意:删除时有两次确认，第一次输入密码(密码与进入系统配置菜单的密码相同)，第二次确定是否删除。
2)删除主孔。点击“文件”/“删除主孔”弹出删除主孔对话框，如图6-86所示。点击想要删除的主孔对应的网格行，然后点击“删除”按钮删除。
3)删除分支孔。点击“文件”/“删除分支孔”弹出删除分支孔对话框，如图6-87所示。点击钻场对应的网格行，然后点击下拉框中的主孔编号，再点击分支孔编号，最后点击“删除”按钮删除。
4)删除末尾。当发现钻孔数据错误时，可单击工具栏上的“删除末尾”将删除当前钻孔的最后一行数据。数据删除后将不能恢复。
图6-85 删除钻场对话框
图6-86 删除主孔对话框
图6-87 删除分支孔对话框
(2)数据导出及保存
可将当前钻孔、所在主孔或所有钻孔的钻探数据导出到Excel表格中，以方便用户查阅。
1)导出实钻数据。单击工具栏上的“导出实钻”或“文件”/“导出实钻”将弹出如图6-88所示的Excel表格，该表格显示了当前钻孔的钻探数据，选择保存位置和保存格式，填入文件名后单击“保存”即完成导出操作。
2)导出与当前孔有关的所有孔的实钻轨迹。单击“文件”/“导出与当前孔有关的所有孔的实钻轨迹”将弹出如图6-89所示的Excel表格，可将同一主孔下的所有孔(包括主孔和分支孔)的全部实钻轨迹数据导出到Excel表格中。按创建顺序，先是主孔，再是分支孔。
3)导出所有数据。单击“文件”/“导出所有数据”将弹出如图6-90所示的对话框，选择驱动器号，然后单击“导出”，会在该驱动器下新建一个文件夹，文件夹的名称为“导出+当前日期”，将系统下的钻场、主孔、分支孔的数据，包括设计轨迹、实钻轨迹、主孔信息、分支孔信息全部导出到该文件夹内。
图6-88 当前钻孔实钻数据导出界面
图6-89 与当前孔有关的所有孔的实钻轨迹导出界面
图6-90 所有数据导出对话框
(3)数据导入
单击“文件”/“导入所有数据”将弹出如图6-91所示的对话框，先选择驱动器，再选择数据存放的文件夹，点击“导入”按钮完成导入。
图6-91 所有数据导入对话框
五、YHD2-1000随钻测量系统电源及地面充电器的使用
(一)计算机电源
计算机的供电电源为127V交流电，由于煤矿井下提供了127V交流电，因此可直接接入井下防爆电柜中。
(二)键盘电源
键盘使用的是普通1.5V干电池，当电池电量不足时，可直接取出并更换新的电池。
(三)中继器地面充电器操作说明
1)在中继器输入头内拧上一个M5×75的螺钉。
2)将地面充电器红色夹子夹在M5×75的螺钉上黑色夹子夹在地线引出套的凸台上(已经装到专用钻杆上的中继器，将黑色夹子夹在专用钻杆外壁上)。
3)接通地面充电器电源，此时红灯常亮。
4)大约充电16小时，充电完毕，此时绿灯闪烁。关闭电源，取下两个夹子和M5×75的螺钉。此时，中继器可以下井使用。
(四)探管地面充电操作说明
1.探管电池筒充电操作步骤
(1)连接电池筒
将充电电池筒内的航空插头插入地面充电器后部的航空插座内。
(2)充电
打开地面充电器电源，功能显示区内“标准”指示灯亮，状态显示区内“涓流充电”指示灯亮，开始标准模式下的涓流充电。LED条状指示灯显示当前电池电量，数码管显示当前电池电压值。大约充电10～13小时后，充电完成，LED条状电量指示灯全亮，状态显示区内“充满”指示灯亮。
(3)放电
当电池筒搁置3～6个月没有使用时，使用前需要给电池筒放电。按下面板右侧的“放电”按钮，状态显示区内“放电”指示灯亮，开始标准模式下的放电。大约放电12～19个小时后，放电完成，地面充电器自动转为充电状态。大约充电10～13小时后，充电完成，LED条状电量指示灯全亮，状态显示区内“充满”指示灯亮。
(4)激活
当电池筒搁置6个月以上没有使用时，使用前需要对电池筒进行激活。按下面板右侧的“激活”按钮，功能显示区内“激活”指示灯亮，状态显示区内“放电”指示灯亮，开始激活模式下的放电。激活的过程为:放电—充电—再放电—再充电，直至保证完全激活电池筒电量。激活成功后功能显示区信息变为“标准”，同时状态显示区内“充满”指示灯亮若激活不成功，故障显示“电池失效”。整个过程最长需要5天以上，因此建议用户尽量不要使用此项功能，应定期(每隔三个月)对电池筒进行一次充放电。
(5)撤收
关闭地面充电器电源，将航空插头卸下，装到附件箱中。充电电池筒装上护帽，随时准备下井使用。
2.地面充电器指示灯和按键说明
地面充电器上不同的指示灯对应不同的操作状态，其说明见表6-9。同时地面充电器上各按键的含义见表6-10。
表6-9 指示灯说明
表6-10 按键说明
六、YHD2-1000随钻测量系统故障分析与处理方法
(一)YHD2-1000J计算机故障分析及处理方法
YHD2-1000J计算机故障分析及处理方法见表6-11。
表6-11 计算机故障分析与排除
(二)YHD2-1000T探管测量短节故障分析与处理方法
YHD2-1000T探管测量短节故障分析与处理方法参见YHD1-1000T探管测量短节故障分析与处理方法。
(三)YHD2-1000T测量短节充电电池筒故障分析与处理方法
YHD2-1000T测量短节充电电池筒故障分析与处理方法见表6-12。
表6-12 探管充电电池筒故障分析与排除
(四)YHD2-1000Z中继器故障分析与处理方法
YHD2-1000Z中继器故障分析与处理方法见表6-13。
表6-13 中继器故障分析与排除
(五)中继器地面充电器故障分析与排除
中继器地面充电器故障分析与处理方法见表6-14。
表6-14 中继器地面充电器故障分析与排除
YHD1-(A)随钻测量系统使用与维护
随钻测井 在油气田勘探、开发过程中，钻井之后必须进行测井，以便了解地层的含油气情况。但是，测井资料的获取总是在钻井完工之后，用电缆将仪器放入井中进行测量，然而，在某些情况下，如井的斜度超过65度的大斜度井甚至水平井，用电缆很难将仪器放下去；此外，井壁状况不好易发生坍塌或堵塞也难取得测井资料。由于钻井过程中要用钻井液循环，带出钻碎的岩屑，钻井液滤液总要侵入地层。因此，钻完之后再测井，地层的各种参数与刚钻开地层时有所差别。于是人们在想，如果把测井仪器放在钻头上，让钻头长上“眼睛”，一边钻进一边就获取地层的各种资料，这就是随钻测井。这样不仅对任何状况的井，特别是水平井可以进行测井，而且利用测得的钻井参数和地层参数及时调整钻头轨迹，使之沿目的层方向钻进。由于随钻测井获得的地层参数是刚钻开的地层参数，它最接近地层的原始状态，用于对复杂地层的含油、气评价比一般电缆测井更有利。 随钻测井仪器放在钻铤内，除测量电阻率、声速、中子孔隙度、密度等常规测井和某些成像测井外，还测量钻压、扭矩、转速、环空压力，温度，化学成分等钻井参数。由于钻头钻进过程中环境恶劣，温度很高，压力极大，振动强烈，因此，随钻测井仪器的可靠性至今仍是商家最为重视的问题。
一、YHD1-1000(A)随钻测量系统概述
YHD1-1000(A)随钻测量系统是在YHD1-1000随钻测量系统的基础上发展起来的，两者测量原理相同，并采用了相同的测量短节，区别在于两种系统的数据采集处理仪器不同，YHD1-1000随钻测量系统采用的是孔口监视器，而YHD1-1000(A)随钻测量系统采用的是KJD31矿用隔爆兼本安型计算机。此外，由于孔口数据采集处理仪器不同，因此在系统测量软件显示分辨率及布局方面也有所差别，但软件的原理和框架基本相同。
因此本节主要对YHD1-1000(A)随钻测量系统的数据采集仪器和设备进行详细介绍，而YHD1-1000(A)随钻测量系统的测量探管的使用与维护可参考本章第二节YHD1-1000T随钻测量探管的使用说明及使用注意事项与维护，YHD1-1000(A)随钻测量系统测量软件的安装与使用也可参考本章第二节YHD1-1000随钻测量系统测量软件的相关介绍。
(一)特点
系统孔口仪器主要包括KJD31矿用隔爆兼本安型计算机(以下简称计算机)及其配接设备———KJS31矿用本安型计算机键盘(以下简称键盘)。计算机由稳压电源供电，具有可靠性高、干扰小、维护方便等许多新优点。该系统的数据采集控制程序是在Windows环境下运行。显示部分采用了彩色液晶显示屏，分辨率高，测量数据轨迹图形显示直观。仪器实现了键盘操作，可以方便地控制和设置仪器各项功能，完成数据测量操作过程。仪器中的数据文件管理采用Windows中的文件管理方式，可以方便地实现数据的存贮、删除、显示等功能，使仪器的实用性大大提高。
(二)产品防爆类型
YHD1-1000(A)随钻测量系统的计算机为矿用隔爆兼本安型设备，防爆标志为“Exd［ib］I”。
YHD1-1000(A)随钻测量系统配备的键盘为本质安全型设备，防爆标志为“ExibI”。
YHD1-1000(A)随钻测量系统的随钻测量探管为煤矿用本质安全型设备，防爆标志为“ExibI”。
(三)外形尺寸及质量
1.KJD31型计算机
1)外形尺寸:470mm×541mm×156mm(长×宽×高)
2)质量:约50kg。
2.KJS31矿用本安型计算机键盘
1)外形尺寸:412mm×151.6mm×37mm(长×宽×高)
2)质量:约5.1kg。
二、YHD1-1000(A)随钻测量系统组成与技术特性
(一)YHD1-1000(A)随钻测量系统组成
YHD1-1000(A)随钻测量系统主要由YHD1-1000T随钻测量探管、KJD31矿用隔爆兼本安型计算机、KJS31矿用本安型计算机键盘、通缆式钻杆、通缆式送水器和随钻测量探管电池筒专用充电器等部分组成，KJD31矿用隔爆兼本安型计算机利用井下电源进行工作。该系统与定向钻机、螺杆钻具和钻头配套在一起，用于井下近水平定向钻孔钻进施工。系统的连接如图6-46所示。
图6-46 YHD1-1000(A)随钻测量系统连接示意图
(二)YHD1-1000(A)随钻测量系统技术参数
YHD1-1000(A)随钻测量系统技术参数见表6-6。
表6-6 YHD1-1000(A)随钻测量系统技术参数
三、KJD31矿用隔爆兼本安型计算机
(一)KJD31矿用隔爆兼本安型计算机组成
KJD31型计算机包括硬件和软件两大部分，硬件主要由主控板、彩色LCD液晶屏、信号接收板等组成。计算机实时监测从各接口采集到的信息，发出相应的控制命令，控制探管的启/停。交流电源供电经保险管进入AC/DC转换器，AC/DC输出稳定的电流电压供主控板工作。主控板是计算机的核心单元，采用嵌入式计算机为管理控制核心，具有硬实时能力、内核小、引导速度快、深层次中断处理、确定的控制性以及低成本等诸多优点，支持LCD、USB、键盘和鼠标等。计算机采用15吋彩色液晶显示屏，分辨率支持1024×768，既可显示图像又可显示数据。信号接口板是计算机对外信息交换的通道，具有如下本安接口:1路RS485接口、2路USB总线口和1路本安电源输出接口。软件预装WindowsXP操作系统软件。在爆炸性气体环境中能完成工业控制微机的一切功能。
KJD31矿用隔爆兼本安型计算机实物如图6-47所示。该计算机结构紧凑，正面箱盖镶嵌液晶显示屏，与箱体直接采用螺丝固定，安装简单，计算机只有一个腔体，与各个设备连接的电缆直接引入腔体，接在对应位置上。
图6-47 KJD31矿用隔爆兼本安型计算机与键盘实物图
(二)KJD31型矿用隔爆兼本安型计算机的连接及使用
在采用该系统进行钻孔施工时，需要按照以下步骤做好前期准备工作:
1)组装探管并在地面调试好，地面调试仪器连接如图6-11所示，检查仪器是否工作正常
2)若仪器调试正常，设备下井，依次连接各部件，如图6-48所示。
图6-48 YHD1-1000(A)随钻测量系统地面调试仪器连接示意图
3)开启计算机的电源，检查计算机是否工作正常。若工作正常，进入系统操作主界面，开钻并进行随钻测量。
(三)KJD31型计算机常见故障及处理
KJD31型计算机常见故障及处理方法见表6-7。
表6-7 KJD31型计算机常见故障及处理方法
四、YHD1-1000(A)随钻测量软件功能及操作
YHD1-1000(A)随钻测量系统的设计软件与YHD1-1000随钻测量系统设计软件完全相同，其测量软件与YHD1-1000随钻测量软件功能基本相同，区别在于主界面进行了改进，同时显示分辨率有了很大的提高，为1024×768，更加便于操作和查看。主界面如图6-49所示，主要包括:主功能键区、数据栏、工具面显示窗口、图形区以及图形操作按钮区。
软件操作主界面顶部为功能按钮区，通过这些功能按钮的切换，可以完成系统的各种设定功能。
主界面的上部为数据列表区，该区显示了随钻测量的所有重要数据，依次为:当前测点的序号、孔深、钻孔编号、倾角、方位角、方位差、深度坐标、上下位移、左右位移、工具面等信息。
主界面的下部为图形显示区，该区显示了钻孔设计和实钻空间轨迹。
主界面右上部设置有一个表盘，用于显示当前测点的工具面向角角度值。
图6-49 随钻测量软件主界面
YHD1-1000(A)随钻测量系统测量软件的安装和使用均可参考YHD1-1000随钻测量系统测量软件的安装和使用。
以上就是关于煤矿井下钻孔轨迹随钻测量的特点及要求是什么？全部的内容，如果了解更多相关内容，可以关注我们，你们的支持是我们更新的动力！
