煤礦瓦斯抽采鉆孔孔壁電阻率測量方法

李杰， 雷志鵬， 栗林波， 任瑞斌， 王飛宇， 向?qū)W藝

（1.太原理工大學(xué) 礦用智能電器技術(shù)國家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室，山西 太原 030024；2.太原理工大學(xué) 煤礦電氣設(shè)備與智能控制山西省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山西 太原 030024；3.山西金鼎高寶鉆探有限責(zé)任公司，山西 晉城 048000）

0 引言

瓦斯抽采作為一種在煤礦開采之前進(jìn)行的安全防護(hù)與資源利用手段，能夠有效減少煤礦事故和礦產(chǎn)資源浪費(fèi)，且對實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”具有重要意義[1]。煤礦水平定向千米鉆機(jī)是當(dāng)前瓦斯抽采中使用最為廣泛的設(shè)備，但現(xiàn)有鉆機(jī)的智能化程度較低[2-3]，鉆進(jìn)過程中對鉆孔狀態(tài)感知手段匱乏，加之鉆孔孔徑較小和煤層地質(zhì)復(fù)雜等原因，導(dǎo)致塌孔、壓鉆等事故無法避免，提高了鉆進(jìn)成本，影響了鉆進(jìn)效率。因此需要一種技術(shù)手段對鉆孔孔壁狀態(tài)進(jìn)行檢測，以達(dá)到預(yù)防鉆孔事故、提高鉆進(jìn)效率的目的[4]。

現(xiàn)有孔壁狀態(tài)檢測技術(shù)屬于隨鉆測井技術(shù)的一部分，在石油開采領(lǐng)域已有廣泛且較成熟的應(yīng)用。常見的測井方法有伽馬射線法、超聲波法和電阻率法等[5-6]。伽馬射線法是利用伽馬射線與介質(zhì)的作用研究地層的放射性，在測井中能夠得到精度較高的巖層數(shù)據(jù)，具有較強(qiáng)的介質(zhì)區(qū)分能力[7-8]。超聲波法主要用于繪制孔壁形狀，通過距離測算得到相應(yīng)的孔壁形態(tài)數(shù)據(jù)，檢測鉆孔是否存在塌陷及縮頸等情況[9-10]。電阻率法分為徑向和電磁2種類型[11]。徑向電阻率法適用于鉆孔內(nèi)未充滿導(dǎo)電鉆井液情況和高阻地層；……