受控定向孔鉆進用自動導航系統的分析研究

湯鳳林，趙榮欣，周 欣，段隆臣，Чихоткин В.Ф.

（1.上海市建筑科學研究院有限公司，上海 200032；2.中國地質大學（武漢）工程學院，湖北 武漢 430074；3.湖北省地震局，湖北 武漢 430064）

1 概述

鉆探工程中，特別是在復雜地質條件下的深部分支孔定向鉆進中，為了提高鉆探效率、保證鉆孔質量、提高技術經濟指標，需要及時掌握孔底實時位置（孔深）、頂角、方位角，以及造斜器具在孔底的安裝角度等，為此需要使用遙測系統［1-20］。遙測系統一般包括有：最大限度接近孔底的一組傳感器，動力供給裝置，從孔底到地面信息的獲得、傳送和接收系統，處理所得信息以便解決檢測、控制鉆進過程的計算機所需的信息系統等。

為了從孔底向地面傳送信息，需要不同的聯系通道。聯系通道有多種，有聲波聯系通道、水力聯系通道、電磁（無桿）聯系通道、有桿聯系通道、組合聯系通道等。但是目前使用較多的是水力聯系通道和電磁聯系通道以及二者的組合［1-2］。

水力聯系通道中，利用的是活閥運動產生的鉆井液壓力脈沖。水力脈沖傳感器裝在鉆桿柱內部。水力脈沖壓力與時間的關系P=f（t），見圖1。活閥壓向鉆桿柱內正向沖洗液，產生壓力正脈沖，用代碼1 表示，表示壓力提高（見圖1a），如果鉆井液定期通過活閥進入鉆桿外空間，則產生負脈沖，用代碼0表示，表示壓力降低（見圖1b）［7-9］。

圖1 水力脈沖壓力與時間的關系P=f(t)通道信號代碼Fig.1 Hydraulic pulse pressure as a function of time P=f(t)and code of communication signal

也可使用依靠改變壓力脈沖相位傳送信息的回轉型脈沖發生器（見圖2）。壓力脈沖是靠具有一定轉速的葉片回轉得到的，相位轉換是利用葉片2 向左或向右回轉得到的。……