В геологоразведке и подземных буровых работах на угольных шахтах точное измерение и контроль траектории скважины всегда были «линией жизни» для обеспечения безопасности строительства и качества бурения. Долгое время традиционные методы измерения требовали остановки бурения, что не только снижало эффективность и приводило к значительному запаздыванию данных, но и из-за слабой помехоустойчивости и долгосрочной зависимости от импортного ключевого оборудования становилось узким местом, сдерживающим интеллектуальную модернизацию буровых работ в Китае.

Недавно эта «узкая» проблема получила значительный прорыв. Самостоятельно разработанный Китайским научно-исследовательским институтом угольной промышленности Сиань (China Coal Xi'an Research Institute) малогабаритный инклинометр для передачи внутри бурильной трубы диаметром Ф18 мм впервые был внедрен в промышленную эксплуатацию в Huaibei Mining Group. Все эксплуатационные показатели оборудования достигли или превысили уровень аналогичных зарубежных изделий, заполнив пробел в Китае в области малогабаритного оборудования для измерения траектории скважины при бурении внутри бурильной трубы.

Точное измерение и контроль: принцип «трех нет» меняет правила подземного бурения

Измерение и контроль траектории скважины являются ключевым звеном в таких работах, как управление метаном в угольных шахтах, разведка и откачка воды, геологоразведка. Отклонение траектории скважины может привести к браку скважины в легком случае или к серьезным авариям, таким как прорыв воды или выброс метана, в тяжелом. Однако традиционные методы измерения имеют три «врожденных недостатка»:

Низкая эффективность: измерение требует остановки бурения, подъема и спуска бурильной трубы, что отнимает много времени

Запаздывание данных: невозможность получения информации о траектории в реальном времени, решения под землей всегда «запаздывают»

Зависимость от импорта: ключевое оборудование долгое время зависело от зарубежных поставок, что не только дорого, но и создает риски для цепочки поставок

Представленный Китайским научно-исследовательским институтом угольной промышленности Сиань инклинометр для передачи внутри бурильной трубы предлагает новое решение, основанное на принципе «без извлечения, без прокладки кабеля, без специализации».

Основная конструктивная идея: оборудование использует интегрированную конструкцию передачи внутри бурильной трубы, объединяя высокоточный инерциальный измерительный блок, миниатюрный сенсорный модуль и технологию трехмерной реконструкции траектории в реальном времени, что позволяет размещать его непосредственно внутри бурильной трубы. Другими словами, измерительный прибор «плывет по течению» вместе с бурильной трубой, не требуя дополнительного канала и не прерывая процесс бурения для измерений.

Три основных преимущества:

Отсутствие остановки бурения: измерение выполняется без извлечения бурильной трубы, что избавляет персонал от частого подъема и спуска труб, экономя более 95% времени

Визуализация трехмерной траектории в реальном времени: поддержка интеллектуального предупреждения об отклонениях, операторы под землей могут в реальном времени отслеживать направление скважины

Устойчивость к сложным условиям: не требует дополнительной прокладки кабеля или специальных немагнитных бурильных труб, остается стабильным и надежным в сложных подземных условиях

Заполнение пробела в Китае: от «догоняющего» к «параллельному»

В области буровых работ технология измерения во время бурения (MWD) всегда была центром конкуренции за высокотехнологичное оборудование на международном уровне. Малогабаритное оборудование для измерения траектории, передаваемое внутри бурильной трубы, долгое время монополизировалось несколькими зарубежными производителями. Представленный Китайским научно-исследовательским институтом угольной промышленности Сиань инклинометр для передачи внутри бурильной трубы диаметром Ф18 мм по всем эксплуатационным показателям достиг или превысил уровень аналогичных зарубежных изделий.

Техническая сложность «малого диаметра»: диаметр Ф18 мм означает, что оборудование должно значительно уменьшить физические размеры, сохраняя при этом высокоточные инерциальные измерения и возможность передачи данных в реальном времени. За этим стоит системная интеграция миниатюрного сенсорного модуля, высокоточного инерциального измерительного блока и технологии трехмерной реконструкции траектории в реальном времени — каждый элемент является прорывом в ключевых технологиях.

Ускоренное внедрение по всем типам угля и регионам

В настоящее время оборудование прошло полевые испытания и демонстрационное внедрение в нескольких ключевых угольных районах по всей стране:

Обслуживаемые предприятия: Huaibei Mining Group, Guoneng Group, Jinneng Holding Group и другие крупные энергетические компании

Охваченные регионы: несколько угольных и неугольных шахт в Хуайбэе, Хэнани, Синьцзяне, Шаньси, Внутренней Монголии, Северо-Восточном Китае и других местах

Сценарии применения: измерение траектории различных скважин, включая скважины для дегазации метана, разведки и откачки воды, геологоразведочные скважины и т.д.

От Хуайбэя до Синьцзяна, от угольных до неугольных шахт — полномасштабная проверка оборудования полностью подтвердила его техническую зрелость и широкую отраслевую применимость.

Установка «глаз» для безопасной и эффективной добычи угля в шахтах

Успешная разработка инклинометра для передачи внутри бурильной трубы оценивается как «значительный технологический прогресс в области измерения скважин в подземных угольных шахтах». Его глубокое влияние проявляется на трех уровнях:

Во-первых, ценность безопасности: отклонение траектории скважины является важным источником скрытых факторов аварий в угольных шахтах. Точное измерение и контроль в реальном времени эквивалентны установке «навигационной системы» на каждую скважину — устранение «ложных и пустых скважин» в корне, предоставление точных данных для управления метаном и предотвращения водных аварий.

Во-вторых, ценность эффективности: экономия более 95% времени на измерения означает, что за тот же период можно выполнить больше буровых работ или использовать сэкономленное время для более детального геологического анализа — это ключевой шаг в переходе буровых работ от «грубого выполнения» к «точным операциям».

В-третьих, стратегическая ценность: заполнение пробела в Китае в области малогабаритного оборудования для измерения траектории скважины при бурении внутри бурильной трубы означает переход от «зависимости от импорта» к «самостоятельному контролю» в области ключевого бурового оборудования. С расширением внедрения оборудования в большем количестве шахт технология бурения угольных шахт в Китае ускоряет всестороннюю модернизацию в направлении высокой точности, высокой эффективности и высокой надежности.