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矿用侧向电阻率视频成像测井仪

矿用侧向电阻率视频成像测井仪YZD18.5

 

 

前言

瓦斯、水灾、灾、粉尘、顶板冒落五大自然灾害仍然是威胁和制约矿井正常开采的主要因素,YZD18. 5矿用侧向电阻率视频成像测井仪为矿井钻探工程确定未知的地质条件奠定了一定的基础,矿井地质防探水工作中,普遍采用的“物探先行、钻探验证”,难以达到预期目的:一是物探技术的多解, 二是由于普遍的孔斜现象及难以判断层位,钻孔资料难以解释。《煤矿防治水规定》:“探放老空水、陷落柱和钻孔探放水时,探水钻孔成组设计,并在巷道前方的水平面和竖直面内呈扇形。钻孔终孔位置以满足平距3m为准,厚煤层内各孔终孔的垂距不得超过 1.5m 难以保证、难以验证;锚索孔孔径28-32mm,属于超小口径钻孔,没有测井仪器可以使用,以及其他类型钻探问题等。由于井下缺乏有效的钻孔信息获取手段,时常难以分析,甚至产生误判,从而造成严重的技术问题影响煤矿安全。

 

“YZD18. 5矿用侧向电阻率视频成像测井仪”是福建平潭旭坤实业有限公司、中国矿业大学(北京)、郑州大学、大同大学、山东科技大学、沈阳理工大学、长江大学工程地球物理研究中心等单位合作,采用多项专利技术,经过多年技术研发与数百个钻孔现场测井实验研制而成,在国内外率先开辟了矿山井下综合测井的技术先河。该项技处于国内外领先水平。

 

技术原理

成像测井仪的工作原理是按照现场的需求选择某一种合适的探测方法,选定探测方法后进行现场布置施工,按照施工方式在仪器上选择相应的探测方法,设置相关的工程参数 和探测参数。探测时,仪器在煤矿井下能够快速一次完成视频、自然伽马、电阻率、自然电位、激发电位12等数据采集,测斜(钻孔方位、倾斜度)、钻孔深度数据采集。地面数据分析,采用专门的数据分析软件,其岩性分析的方法核心是在可视化条件下同步查看GR曲线变化,来进行岩性、地层特征等分析解析。另外,也可以通过视频可以分析钻孔的岩层结构(分层岩性、岩石孔隙、裂隙发育情况、出水点特征、顶板离层情况等);由数据自动生成钻孔定向剖面图、钻孔平而轨迹图,并按照设定比例尺生成钻孔柱状图进行 CAD图形输出。

 

系统特点

 双核设计,提高系统运行速度;

 双屏设计,同步采集钻孔视频、钻孔深度、视电阻率和自然电位等数据;

 应用光电隔离技术,实现模拟与数字完全隔开;

 釆用专用模拟-数字抗干扰设计和专用滤波模块;

 软件可实现钻孔孔斜计算、定量分析揭露地层的分层、岩性、含水性及孔壁结构特征;

 形成钻孔岩性柱状图、孔斜剖面图、孔斜平面图、地质预测剖面图;

 探测效率高,施工方便。

 

应用领域

探放水钻孔、瓦斯抽放孔、各类工程钻孔等各种孔径钻孔探测;

适用于包括垂直孔存内的任意倾斜角度钻孔;

探测采空区、出水原因、地层异常、顶板支护、断层、陷落柱等问题。

 

解决方案

钻孔分析仪主要依靠窥视、自然伽码、电阻率、自然电位、激发电位12、轨迹等方法 对钻孔进行测井,主要应用于:

1地质超前探孔:钻孔轨迹、钻孔柱状、钻孔视频

2瓦斯抽放孔:钻孔轨迹、钻孔视频

3探放水孔:钻孔轨迹、出水层位、钻孔视频、钻孔柱状

4构造探煤孔:钻孔轨迹、煤层位置及厚度、钻孔视频、钻孔柱状

5锚索孔:钻孔轨迹、钻孔视频、钻孔柱状

 

仪器构成

技术指标

防爆类型

矿用本质安全型设备,防爆标志为ExibIMb

 

视频5英寸真彩液晶显示,参数2. 8英寸真彩液晶显示

 

规范标准

《煤炭地球物理测井规范》DZ/T0080-2010 须达到乙级孔质量标准

 

钻孔轨迹

钻孔方位角:测量范围:0360° 测量精度:±1°

 

钻孔倾角:测量范围:-90°+90° 测量精度:±0.1°

 

工具面角测量范围:0360 ° 测量精度:±0.1°

 

钻孔深度:自动连续测量,深度0200米;孔深误差:<=0.5%

 

探测孔径

28 mm ~ 110mm

 

孔中视频

分辨率1280*960 存储容量:32G

 

钻孔孔斜

连续测量,采集数据15/秒;数据采集存储容量:8G

 

孔中测井

(三条以上曲线)

自然伽马:技术范围:本底〜65535Cps

统计起伏:< 10%

灵敏度:400Cp/uSv

 

电阻率:测量范围:02kΩ.m测量误差:1%

 

自然电位:测量范围:-1000mv+1000mv测量误差:1%

 

激发电位12测量范围:-500mv+500mv测量误差:1%

 

测井数据处理

功能:通过曲线深度校正,曲线预处理,视频/曲线/和岩芯联合分析功能,小岩体3D模型建立功能,多钻孔地质对比分析功能,导电性、放射性等物理参数的探测,建立井下煤岩层物性库。

 

成果:分析生成轨迹图(轨迹柱状、偏离分析、3D成像)、3D岩芯柱体图、3D等值线图、视电阻率等值线图、构造流线预测矢量图、单孔综合测井解释图、地质剖面图(砂泥水,强度分析图)、钻孔对比图 、底板等高线图等研究成果。

 

 

 

 

 

软件分析系统

分析系统简介

软件分析系统应用集高分辨率视频、自然伽玛射线、孔中阻率、自然电位差、激发I激发 II、轨迹测量于一体的钻孔窥视与测井技术,软件分析系统中包括:强度的数据管理功能、曲线深度校正,曲线预处理(高斯滤波/5点平滑/飞点处理等六种预处理手段),地质解释中:视频/曲线/和岩芯联合分析功能,小岩体3D模型建立,多钻孔地质对比分析功能,超前电阻率(可对近距离煤层进行分析含水性),构造参数分析功能,通过数学模型建立的多种曲线(描述岩层的层理、粒径等)导电性、放射性等物理参数的探测研究,建立井下煤岩层物性库。分析生成轨迹图 (轨迹柱状、偏离分析、3D成像)、3D岩芯柱体图、3D等值线图、视电阻率等值线图、构造流线预测矢量图、单孔综合测井解释图、地质剖面图(砂泥水,强度分析图)、钻孔对比图、底板等高线图等研究成果,实现对煤岩层位、断层、陷落柱、岩层富水性、老空区分布、顶板离层位置、 顶板致裂效果、锚索孔、瓦斯抽放孔等信息的分析预测。为灾害评估、方案设计、隐患排查、应急救援、精准开采提可靠的技术支撑和决策依据,促进煤炭开采信息化和智能化水平,实现煤炭的安全高效

 

钻孔地质构造分析图

钻孔 8301地质构分析图

3D柱状图

钻孔轨迹图

钻孔综合柱状图

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

应用实例(一)

现场施工

平煤股份十二矿己15-31020工作面切眼低位瓦斯治理巷:

探测位置:十二矿第二瓦斯治理巷切眼的补17孔、478710个钻孔

探测目的:明确上部己16-17煤层、己15煤层的层位及厚度变化情况,达到上部己15-3 1020切眼掘进的巷道透明化

探测结果

探测结果:十二矿第二瓦斯治理巷切眼的补17孔、478710个钻孔完成了测井 工作,经过数据分析、层位划分、柱状图等工作形成己15-31020切眼己15煤层及下部己16-17 层成果剖面图;己15煤层在切1测量点向下70m范围内厚度为4. 2-4. 7m,3至机巷口煤层厚 度为3. 2-3. 8m ;16-17煤层厚度为1. 8-3. 0m,普遍存在夹石干,夹肝厚度为0. 4-0. 9m

煤层探测刨面图

岩性与水文地质柱状图

1 15382. 3号锚索之间钻孔(距注浆孔0.4米)分析柱状图

2 154112号锚索之间钻孔(距注浆孔0.8米)分析柱状图

3 154212号锚索之间钻孔(距注浆孔1.6米)分析柱状图

4 16234号锚索孔(未注浆)分析柱状图

 

 

应用实例(二)

现场施工

在黑龙江龙煤鹤岗矿业有限责任公司某矿釆用矿用侧向电阻率视频成像测井技术,对 峻德煤矿瓦斯抽放孔进行了探测。

本次探测钻孔,孔内情况良好,共探测82.5米。

探测结果

1 本次探测钻孔,探测82. 51m基本是沿仰角70°进行施工,与前期施工设计63°发生 偏离。钻孔实测轨迹在34m44m53m57m发生偏离,发生偏离位置基本处于软硬岩层分界 面。

2 本次探测钻孔岩性由上至下分别为:砂质泥岩,黑灰色,岩层伪厚约为15. 19mo 质粉砂岩,黑灰色,岩层伪厚约19. 25mo煤层,暗煤,煤层伪厚约0. 53mo炭质泥岩,黑 色,岩层伪厚约1.49mo泥质粉砂岩,黑灰色,岩层伪厚约5.6mo炭质泥岩,黑色,岩层伪 厚约2.07m煤层,暗煤,煤层伪厚约0. 79mo砂质泥岩,灰色,岩层伪厚约5. 4m细砂 岩,灰白色,岩层伪厚约0.63mo泥岩,黑灰色,岩层伪厚约2. 17mo煤层,暗煤,煤层伪 厚约0. 53mo炭质泥岩,黑色,岩层伪厚约3. 6mo煤层,喑煤,煤层伪煤厚约0. 58m细砂 ,灰白色,岩层伪厚约0.79m煤层,暗煤,煤层伪厚约0. 59mo细砂岩,灰白色,岩层 伪厚约16. 77mo砂质泥岩,灰色,岩层伪厚约2. 17mo细砂岩,灰白色,岩层伪厚约 1.45m砂质泥岩,灰色,岩层伪厚约2. 86mo

钻孔轨迹图

红色为钻孔施工设计,黑色为钻孔实测轨迹

图一为倾角方向

图二为水平方向

探测视频截图

1钻孔开口处视频截图

2 56. 45m处塌孔

钻孔综合柱状图

应用实例(三)

现场施工

河南平宝煤业有限公司:平潭旭坤实业有限公司利用上述“YZD18. 5矿用侧向电阻率视 频成像测井仪”,主要对委托方所属矿井的井下锚索孔进行探测分析,来判定注浆效果, 也为下一步注浆计划提供科学依据。

探测结果

1 本次探测钻孔4,15382. 3号锚索之间钻孔(距注浆孔0. 4米)、1541排]、2号锚 索之间钻孔(距注浆孔0. 8米)、154212号锚索之间钻孔(距注浆孔1.6米)、16234号锚索孔(未注浆),通过视频、GR曲线、视电阻率曲线、自然电位曲线综合分析1538 2. 3号锚索之间钻孔(距注浆孔0. 40.38米位置有明显空隙,可能是由于打孔是冲孔压 力过大造成的;154112号锚索之间钻孔(距注浆孔0. 8米)、154212号锚索之间钻 孔(距注浆孔16米)注浆效果明显,无明显裂隙。

2 根据仪器探测的钻孔轨迹、视频显示的裂隙情况,巷道顶板向上0. 30. 45米范围 内的裂隙较大,巷道顶板向上3.04. 1米的砂质泥岩层与中、细砂岩层接触层位间裂隙空 隙较小,中、细砂岩层内裂隙很少出现。

3 未注浆区域和注浆区域对比来看,注浆锚索孔16米范围内效果明显。

典型视频截图

15382. 3号锚索之间钻孔(距注浆孔0. 4米)视频截图

1  0. 38m,裂隙注浆未完好

2  3. 23m,裂隙注浆完好

16234号锚索孔(未注浆)视频截图

3 0. 46m,裂隙较大

4 3. 67m,裂隙较大

钻孔综合柱状图

应用实例(四)

现场施工

黑龙江龙煤双鸭山矿业有限责任公司某矿:采用矿用侧向电阻率视频成像测井技术,对

集贤煤矿巷道超前探钻孔进行了探测。本次探测钻孔,孔内情况良好,共探测60. 5米。

探测结果

K来次探测钻孔,探测60. 5m基木是沿仰角3。进行施工,与前期施工设计3。基木吻 合。

2、本次探测钻孔岩性由上至下分别为:砂质泥岩,黑灰色,岩层伪厚约为12.33m 砂岩,灰白色,岩层伪厚约2.75m砂质泥岩,灰色,岩层伪厚约为2.38m泥岩,灰色, 岩层伪厚约4.5m砂质泥岩,灰色,岩层伪厚约为3.17m细砂岩,灰白色,岩层伪厚约 1.06m砂质泥岩,灰色,岩层伪厚约为1.06m细砂岩,灰白色,岩层伪厚约1.27m砂质 泥岩,灰色,岩层伪厚约为6.98m细砂岩,灰白色,岩层伪厚约6.25m泥质粉砂岩,灰 色,岩层伪厚约3.59m砂质泥岩,灰色,岩层伪厚约7.2m泥质粉砂岩,灰色,岩层伪厚 5. 13mo砂质泥岩,灰色,岩层伪厚约2. 59m

 

钻孔倾角柱状图、钻孔轨迹图

典型视频截图

1  11m处视频截图

2 58m处视频截图

应用实例(五)

现场施工

平煤股份某矿庚20 - 3 1 0 3 0工作面

开孔位置位于庚20- 3 1 0 3 0工作面机巷J2测量点向里73米处,钻孔角度84度。 探测目的:己16-17煤层的层位及岩层变化情况

 

探测结果

探测结果:己16-17煤层位于孔口向里66. 03-66. 64m处,厚度为0. 63米,岩层变化情况 如下图。

钻孔综合柱状图

 

 

 

 

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