随钻测量系统——探管部分

5.2 地面测试
测量短节稳定不动后，连接孔口监视器或者通过地面
测试箱连接计算机（通讯螺钉为正极端子，接外筒螺钉为
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11.5V，校验和应在0.99～1.01之间。 若电池电压低于 11.5V，请更换电池重新测试。若校验和不 在0.99～1.01范围内，请更换测量短节。
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3.2 技术指标及认证
认证： 防爆类型：ExibI本质安全型。
防护等级：IP54。
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3.2 技术指标及认证
测量参数：
项目 倾角 方位角 工具面向角 测量范围 ±90° 0～360° 0～360° 允许误差 ±0.2° ±1.5° ±1.5° / 倾角：±30° 倾角：±30° 限制条件
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4.3 地面设备
地面充电器
地面测试箱
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4.4 安装工具
375（15〞）活扳手
专用工具
30-32 呆扳手
一字螺丝刀
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4.4 安装工具
T型扳手 支撑架
平头镊子
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4.5 配件
O型圈 减震块 仪器丝扣油
注：O型圈共有两种规格，其中 20×2.65探管通讯端用， 24.3×3.55探管电池端用。
充电：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，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10～18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。 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18~22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12～18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。 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。 36
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2.2 充电电池筒部分
充电电池筒工作原理
电池采用镍氢电池，充分利用了镍氢电池容量大、
放电稳定的特点，保证测量短节可靠稳定的工作，增加 的限流及反向保护装置在短路或反向充电状态下不会过 热和产生火花。
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2.3 结构特征
1）测量短节和充电电池筒的壳体和支架全部采用无 磁铜加工，在没有磁干扰的前提下，保证在井下使用时 至少能够承受12MPa的压力和冲刷。 2）所有电气部分均用密封胶密封，在增加可靠性的 同时还起到减震的作用。 3）固定组件的设计充分保证了井下长时间使用时由 于振动过大而造成的松扣现象。
煤炭科学研究总院西安研究院
井下千米定向钻进装备与工艺
随钻测量系统——探管部分
宋昱播
2011年1月16日
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目录
1.概述 2.工作原理及结构特征 3.技术特性 4.总体结构 5.组装操作说明与注意事项 6.井下操作流程 7.故障分析与排除
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1.概述
1.1 主要用途 1.2 随钻测量系统原理图
1.3 产品特点 1.4 型号说明
高压送水胶管
通讯电缆
监视器
探管传送的数据中包含井斜、方位、工具面向角、 校验和、磁场强度、探管温度、探管电池电压等信息。
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1.3 产品特点
1 测量准确，精度高 探管的关键部件－加速度传感器采用高精度加速度传感器，具有线性度高、 重复性好等特点，磁传感器采用传统磁通门传感器，保证探管测量准确可靠。 2 实时传送测量数据，指导钻进 根据孔口监视器指令，实时传送测量数据给孔口监视器，通过孔口监视器 的显示指导钻进。 3 通讯距离远 通过调整传输速率、提高传输能力、提高优化算法等方法，保证信号可靠 地长距离传输。 4 平均功耗小 探管不工作时自动进入待机状态，降低功耗，从而增加探管在井下的工作 时间。 5 反复充电，多次使用，工作时间长 采用大容量镍氢电池，可反复充电使用，每充一次电，连续工作时间约一 个半月。 6
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5.3 探管与探管外管的装配
一个人将探管（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，待固定套到无磁钻杆的端面处，另一个人从 无磁钻杆的另一端装上T型扳手（不用拧紧）。 继续推动探管，另一个人提着T型扳手并适当转动，保证固定套 的两侧圆弧进到无磁钻杆的圆弧槽中。 拆下T型扳手。
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7.故障分析与排除
故障现象 故障分析 故障处理
充电电池筒没电
通讯链路未连接好 不通讯 通讯的信号线与地短路
更换充电电池筒
检查并重新连接 检查短路点并排除
测量短节故障
孔口监视器故障 测量短节稳定 不动时校验和 不在0.99～1.01 之间 刚开始通讯时需要稳定10秒 左右 充电电池筒没电
送厂家维修
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1.1 主要用途
主要用在煤矿巷道内的定向水平钻孔， 与孔口显示设备配合使用，实时显示钻进轨 迹数据，操作者可根据显示数据及时调整钻 孔轨迹方向，从而达到定向钻进的目的。 广泛应用于地矿、煤炭、石油、水利等 行业的定向钻进控制。
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1.2 随钻测量系统原理图
送水器
钻杆
上无磁钻杆
测量探管
下无磁钻杆
螺杆钻具和钻头
1-T型扳手 2-探管 3-无磁钻杆 4-固定套 29
5.3 探管与探管外管的装配
将锁紧母装到探管的固定端，用专用工具旋动锁紧母，将探 管拉紧。
注意：安装锁紧母时专用工具的位置见下图示。
此时，可以随时下井工作。
1-专用工具 2-锁紧母 3-无磁钻杆 4-探管 5-固定套
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5.3 探管与探管外管的拆卸
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5.4 充电电池筒充电
将充电电池筒右侧护帽去掉后放在支撑架上，将用 平头镊子拉出航空插头（保证弹簧导线自由拉长，无乱 圈），插入HK25-14A地面充电器的航空插座内，并保 证充电电池筒尽量靠近地面充电器，按《YHD1-1000T 随钻测量探管使用说明书》给充电电池筒充放电。
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5.5 注意事项
请检查孔口监视器 请等待10秒再观察 更换充电电池筒
测量短节故障
送厂家维修
请降低排量或停泵测量
振动过大 开钻测量时倾 角数据跳动过 大（大于0.3°） 测量短节故障
送厂家维修
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谢谢！
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5.1 连接测量短节和充电电池筒
先将充电电池筒平放在两个支撑架上，用平头镊子拉出航空插 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；然后将测量短节的外螺纹用手旋进充电电池筒中；最后用375 （15〞)的活扳手和30~32的开口扳手拧紧。
1-锁紧母 2-弹簧 3-活扳手口 4-呆板手口 5-螺钉 6-通讯螺钉 27
6.下井操作流程
1）在井上组装探管，并进行地面测试，确定探管工作正常，电池筒
电压足够；
2）在井下将探管与探管外管装配在一起，装配完成后，要测试通讯 是否正常； 3）修正工具面：按钻进要求连接钻具（通常由里向外依次为钻头、 螺杆马达、下无磁钻杆、探管外管），然后将信号引入孔口监视器， 启动软件并让探管开始发送数据，转动钻具使得螺杆马达弯头方向 朝上，先将工具面修正值清零，待显示数据稳定后（工具面显示值 跳动不超过 0.5°），进行修正，此时工具面显示值应在 0°±1°， 表明修正成功。 4）定向钻进 ——测量数据 ——根据需要调整工具面向角 ——继续钻 进。
1.4 型号说明
Y H D 1 1000 T
表示测量探管 表示千米钻进系统 第一次登记 表示定向钻进 表示本质安全型 表示仪表
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2.工作原理及结构特征
2.1 测量短节部分
2.2 充电电池筒部分
2.3 结构特征
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2.1 测量短节部分
1）测量短节电气部分包括三轴加速度传感器、三轴 磁传感器、数据采集与处理部分、微控制器电路、通讯 电路、电源电路。 2）加速度传感器测量重力分量。磁传感器测量磁方 位。 3）数据采集与处理电路将加速度计信号，磁通门信 号，温度传感器信号，电池电压信号经过A/D转换电路， 传输给微控制器，微控制器根据当前的工作方式以规定 的通讯协议通过中心通缆式钻杆传输给孔口监视器。
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指 标
4.总体结构
4.1 探管特点 4.2 孔内仪器 4.3 地面设备 4.4 安装工具
4.5 配件
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4.1 探管特点
项 目 指 标
外径
长度 质量 固定方式
41mm
1916mm 小于11.5 KG 使用固定组件装在无磁钻杆中
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4.2 孔内仪器
充电电池筒
测量短节 锁紧母 固定套 紧定螺钉
将无磁钻杆水平放置在支撑架上，用专用工具防转筒卡住测量 探管固定头的凹槽，逆时针旋动专用工具拆装筒，松开锁紧母；然 后退出防转筒，用拆装筒将锁紧母卸开并取出。
1-专用工具防转筒 2-专用工具拆装筒 3-锁紧母 4-无磁钻杆 5-探管 6-固定套 31
5.3 探管与探管外管的拆卸
取出仪器：百度文库
一个人用手顶住探管的通讯端，另一个人将T型扳手拧在充电 电池筒的外螺纹，然后向探管通讯端推动T型扳手，将探管推出无 磁钻杆。
探管组装和拆卸在地面安全场所进行。
严禁在煤矿井下对充电电池筒充电，充电必须在地
面安全场所进行。 每次安装前检查通讯端和电池连接端的O形圈是否 磨损或划痕，如有损坏，及时更换。 每次安装前在测量短节外螺纹和两处O形圈上涂仪
器丝扣油。
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5.5 注意事项
插拔充电电池筒的航空插头时要小心操作，安装前要
4）特殊的减震块设计保证仪器能够承受更大的振动。
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3 技术特性
3.1 主要性能 3.2 技术指标及认证
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3.1 主要性能
1）工作方式：具有待机方式和通讯方式（根据孔口监 视器的控制信号自动调整），在待机方式下消耗电量 最小。 2）自动节电功能：当数据传送到一定时间后，自动进 入待机工作方式。 3）传送数据全面：传送全部数据时除了倾角、方位角、 工具面数据时，还附带传送校验和、磁场强度、仪器 温度、仪器电池电压。其中：校验和是检测倾角是否 正常，磁场强度是检测磁传感器是否正常，仪器温度 是检测温度传感器是否正常，电池电压是判定仪器剩 余电量和剩余工作时间的依据。
3.2 技术指标及认证
电池参数：
项目 电池种类 充放电次数 输出电压 工作时间 镍氢可充电电池 大于500次 DC12V 大于60天（待机与采集时间之比大于 10：1）
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指标
3.2 技术指标及认证
工作环境：
项 目 工作温度 抗振动值 抗冲击性能 耐水压 0～40℃ 20Hz，3g，半正弦 50g，11ms 12Mpa
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5.组装操作说明
5.1 连接测量短节和充电电池筒 5.2 地面测试 5.3 探管与探管外管的装配与拆卸 5.4 充电电池筒充电 5.4 注意事项
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5.1 连接测量短节和充电电池筒
安装前准备工作：安装减震块： 将减震块按照图所示，放在充电电池筒铣出的平面上，减震块 的孔与平面上的螺纹孔正对，用5×100 的一字螺丝刀加盘头螺钉拧 紧。两组共10个减震块。 减震块仅在第一次 使用时安装，以后每次 只检查磨损情况，如有 较大磨损，更换即可。
检查是否有乱圈，如有乱圈要理顺再连接测量短节。
运输过程中一定要佩戴护帽。 充电电池筒与地面充电器连接时：先插航空插头，再 开电源；断开连接时：先关电源，后拔航空插头。 测量短节要避免磕碰以免损坏高精度传感器。
从探管外管中拆卸缩紧母时一定要按要求规范操作。
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5.5 注意事项
地面充电器使用注意：