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概述了钻孔雷达的主要应用领域和在探测地下孔洞、地下裂缝等方面的优势, 并介绍了相关技术在国内外的发展现状, 同时对钻孔雷达天线设计的难点和特殊性进行了说明。文中介绍了天线的自行设计实例, 同时用实验中测量的驻波比VSWR等参数分析了天线的匹配特性, 并构建了三维天线模型, 将设计实例中的天线基于时域有限差分法对其方向性能进行仿真, 其方向性优于标准值。在设计的水槽实验中测试本天线架构的钻孔雷达系统, 获得了满意的测量数据。分析检验了整个系统和天线的工作状况, 实验表明天线主要性能满足设计和工程应用要求, 可应用于实际勘探; 并对采用本天线的钻孔雷达系统的探测能力和应用前景进行了评估, 钻孔雷达系统在花岗岩、石灰岩等岩层中的探测距离可到几十米至100 m。 相似文献
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受高瓦斯/承压奥灰水威胁的工作面开采前,一般采取定向钻进技术在工作面底板开展压裂或注浆工程保障开采安全。利用底板定向钻孔开展孔中探测工作,可更加精细揭露工作面内隐伏构造,还可实现“一孔多用”。为解决定向钻孔内的探测问题,提出一种在水平定向钻孔中进行直流电阻率法探查的方法。定向钻孔施工完毕后,退出定向钻孔施工的通缆钻杆,送入内平钻杆,将孔中高密度电缆通过钻杆尾端特制水便送入钻孔,使孔中电缆平铺于钻孔中,在定向钻孔水平段,进行孔内直流电阻率法径向探测。在理论上通过数值模拟研究层状介质下单孔测量工作模式的接收信号衰减规律、视电阻率曲线变化特征、顶底板岩性对测量结果的影响等,并采用单孔测量数据对孔旁异常范围进行反演定位。数值模拟研究表明,孔中电阻率探测方法对隐伏的异常体有良好的探测效果。通过在陕西韩城某矿井下实际煤层底板探测试验,对研究区2个定向抽采钻孔孔中探测数据进行处理,反演结果异常区与工作面内隐伏小断层位置吻合,验证了定向钻孔中电缆布置的可行性和定向钻孔内通过孔内径向和孔间透视探测隐伏构造的可靠性。 相似文献
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传统的测井仪器探测深度基本在3 m以内, 大多也没有方位分辨能力, 无法实现油气井周围较大范围地层结构与构造的成像, 故不能解决隐蔽构造与油气储层的探测问题。针对上述问题, 将地表地质雷达成像技术移植到测井中, 研发了雷达成像测井仪。为提高雷达成像测井仪探测深度、方位分辨率和下井深度, 采用纳秒脉冲源与定向接收天线对井周地层进行探测和成像, 在增大探测距离的同时, 兼顾了分辨率; 采用磁环和光耦对脉冲板做隔离, 有效地压制了噪声; 通过在电路外增加保温瓶和优选耐高温元器件提高了仪器的耐高温性能; 最后利用模型井对仪器进行了测试和标定, 并在3口油井中进行了现场应用。改进后的雷达成像测井仪下井深度可达6 000 m, 最大探测深度可达12 m, 能够对井周5 m以外孔洞、裂缝进行定位和成像, 大大地拓宽了测井技术的横向预测能力。测试与应用结果表明:该仪器能够耐受油井下的高温高压环境, 探测深度大且分辨率高, 对钻孔周围地层界面、裂缝和孔洞构造成像效果较好。 相似文献
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高密度电法在水平定向钻穿越孔壁稳定性检测中的应用 总被引：1，自引：0，他引：1
《地质科技情报》2016,(2)
为探索中粗砂地层水平定向钻穿越成孔性能,对采用密度电法探测水平定向钻钻孔坍塌的可行性进行了研究,并通过室内模拟试验对穿越过程中的孔形变化进行实时监测。同时,通过对比分析法对测试数据进行了定性分析,结果表明采用高密度电法能够很好地测量充满泥浆钻孔中发生的坍塌,并能通过断面等值线图推断塌孔的位置。 相似文献
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钻孔雷达是探地雷达的一种。传统的钻孔雷达可以确定目标地质体的深度,却无法判定目标地质体的精确方位;定向钻孔雷达不仅可以确定目标地质体的深度,还可以精确地确定目标地质体的方位。本文研究的定向钻孔雷达包括1个发射天线和4个接收天线。本研究通过增加移动窗口,进行窗口内的方位识别计算来实现残差法的改进。传统的残差法只能对一个目标进行方位识别;改进后的残差法可对井眼周围任意多个目标进行方位识别,并且利用4个接收天线所接收到波形的不同来确定目标地质体的精确方位,并开发了三维成像算法。最终利用模型得到合成数据,求得方位角,结合方位角进行三维成像,三维成像结果中井眼的正东方向和正南方向都有一个明显的异常,与原模型吻合良好。 相似文献
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保德煤矿大盘区工作面采前瓦斯超前治理模式要求井下定向长钻孔能够沿煤层钻进3 000 m以上,针对现有技术装备在超长定向钻孔施工中存在滑动钻进困难、进水水路压耗大、有线随钻测量信号传输距离受限、冲洗液无法循环利用等问题,开发了煤矿井下基于螺杆马达水力加压和超长钻具正反扭转给进的滑动钻进减阻工艺、基于回转钻进倾角控制和侧钻分支的复合钻进轨迹控制技术,设计了低压耗进水水路系统、泥浆脉冲无线随钻测量系统和冲洗液净化循环系统,结合保德煤矿生产需要,完成了主孔深度3 353 m、孔径120 mm的顺煤层超长贯通定向孔。钻进效果表明:滑动钻进减阻工艺有效降低了给进力,显著提高了深孔滑动定向钻进能力;基于复合钻进的轨迹控制技术,保证了钻孔轨迹沿煤层定向延伸,并提高了钻进能力和钻进效率;泥浆脉冲无线随钻测量信号长距离传输稳定可靠,克服了有线随钻测量信号传输的局限性;井下冲洗液净化循环系统净化效果良好,实现了井下定向钻进冲洗液循环利用。研究成果对支撑煤矿大区域瓦斯超前治理、以孔代巷工程、水害防治及地质勘探等技术进步具有重要意义。 相似文献
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点状不良地质体钻孔雷达响应特征的形状效应正演分析 总被引：1，自引：0，他引：1
针对钻孔地质雷达探测工作中常见的空洞、岩溶和地下埋藏物等点状不良地质体,利用时域有限差分数值模拟方法,对岩土体内不同形状和不同埋深的目标地质体进行了雷达响应正演模型研究,并分析了这些模型的实际分辨能力和应用条件。结果表明,对于不同的探测任务,应根据感兴趣目标体的几何尺寸、分辨率要求等来选择合适的天线频率;不同几何形状的点状不良地质体所呈现的雷达剖面形式各异,且雷达反射信号强弱也不同;同一频率天线其探测分辨能力随空洞埋藏深度而变化,同一埋深下,天线频率越高,高度分辨能力效果越好。研究结果可为钻孔雷达用于岩体工程勘察、灾害隐患探测提供模拟图像认知和数据判读支持 相似文献
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以顺煤层超长定向钻孔组覆盖整个工作面,对矿井大盘区瓦斯进行采前预抽是区域瓦斯治理的新模式。从大盘区瓦斯抽采顺煤层超长定向钻孔施工工艺出发,介绍了顺煤层超长定向钻孔成孔的几大关键技术,包括钻孔递进式轨迹延伸技术、复合钻进轨迹控制技术、水力加压减阻钻进技术、正反扭转减阻钻进技术及复合侧钻分支技术等。还介绍了顺煤层超长定向钻孔施工的主要配套装备,包括ZDY15000LD大功率定向钻机、BLY460/13泥浆泵车、YHD3-3000泥浆脉冲测量系统、无缆大通孔钻杆、水力加压螺杆马达等。利用该技术与装备在保德矿二盘区进行了工程示范应用,应用结果表明,该套工艺技术与装备具备施工长度超过3 300 m顺煤层超长定向钻孔能力。最后对瓦斯抽采效果进行了分析,结果显示超长定向钻孔抽采周期长,抽采量高,可以对大盘区瓦斯进行超前综合治理。 相似文献
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研制了一款基于PNI磁感式传感器和SCAl00T加速度传感器的矿用全空间钻孔测斜仪。详细论述了系统的总体结构、测量原理及传感器的电路设计;同时分析了系统的误差及其来源,给出了误差补偿模型及其补偿、标定的方法。实验结果表明:该钻孔测斜仪具有体积小、精度高、可靠性高等特点,满足工程的需要。 相似文献
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时间域有限差分法(FDTD)对井中雷达的数值模拟 总被引：3，自引：4，他引：3
为了进一步认识雷达的探测性能，用数值模拟的方法来研究各种地质条件下雷达的信号反应。时间域的麦克斯韦差分方程可以用一系列的差分方程来表达，这个过程叫做时间域有限差分法(FDTD)。该方法可以有效地计算三维空间中电磁场的时间域信号。引入了可包含局部小网格的技术，计算精度和效率都得到了提高，同时，作为发射和接收的偶极子天线的模拟方法也得到了充分的考虑。计算了充水裂缝和一种矿体的井中雷达信号响应。结果表明，井中雷达可以用于探测地下充水裂缝和矿体。 相似文献