礦用側向電阻率視頻成像測井儀

礦用側向電阻率視頻成像測井儀儀器簡介

1.1 技術原理

礦用側向電阻率視頻成像測井儀的工作原理是按照現場的需求選擇某一種合適的探測方法，選定探測方法后進行現場布置施工，按照施工方式在儀器上選擇相應的探測方法，設置相關的工程參數和探測參數。探測時，儀器在煤礦井下能夠快速一次完成視頻、自然伽馬、電阻率、自然電位、激發電位1、2等數據采集，測斜(鉆孔方位、傾斜度)、鉆孔深度數據采集。地面數據分析，采用專門的數據分析軟件，其巖性分析的方法核心是在可視化條件下同步查看GR曲線變化，來進行巖性、地層特征等分析解析。另外，也可以通過視頻可以分析鉆孔的巖層結構(分層巖性、巖石孔隙、裂隙發育情況、出水點特征、頂板離層情況等)；由數據自動生成鉆孔定向剖面圖、鉆孔平面軌跡圖、并按照設定比例尺生成鉆孔柱狀圖進行CAD圖形輸出。

1.2 系統特點

（1）雙核設計，提高系統運行速度；

（2）雙屏設計，同步采集鉆孔視頻、鉆孔深度、視電阻率和自然電位等數據；

（3）應用光電隔離技術，實現模擬與數字隔開；

（4）采用專用模擬-數字抗干擾設計和專用濾波模塊；

（5）軟件可實現鉆孔孔斜計算、定量分析揭露地層的分層、巖性、含水性及孔壁結構特征；

（6）形成鉆孔巖性柱狀圖、孔斜剖面圖、孔斜平面圖、地質預測剖面圖；

（7）探測效率高，施工方便。

1.3 應用領域

（1）探放水鉆孔、瓦斯抽放孔、地質超前探孔、構造探煤孔、錨索孔等各類工程鉆孔等各種孔徑鉆孔探測；

（2）適用于包括垂直孔在內的任意傾斜角度鉆孔；

（3）探測采空區、出水原因、地層異常、頂板支護、斷層、陷落柱等問題。

1.4 儀器測量成果

礦用側向電阻率視頻成像測井儀主要依靠窺視、自然伽碼、電阻率、自然電位、激發電位1、2、軌跡等方法對鉆孔進行測井，主要成果體現:

（1）地質超前探孔：鉆孔軌跡、鉆孔柱狀、鉆孔視頻；

（2）瓦斯抽放孔：鉆孔軌跡、鉆孔視頻；

（3）探放水孔：鉆孔軌跡、出水層位、鉆孔視頻、鉆孔柱狀；

（4）構造探煤孔：鉆孔軌跡、煤層位置及厚度、鉆孔視頻、鉆孔柱狀；

（5）錨索孔：鉆孔軌跡、鉆孔視頻、鉆孔柱狀；
1.5 儀器構成

圖2-1儀器構成圖

礦用側向電阻率視頻成像測井儀儀器主要由探頭、主機控制箱，主機控制面板、推桿四部分構成。如圖 2-1 所示，硬件部分由：

（1）探頭由高分辨率攝像頭、自然伽瑪、電阻率、自然電位、激發電位1、2、鉆孔軌跡測量及控制單元構成，在測量大口徑鉆孔時，扶正器可保證探測時探頭位于鉆孔。

（2）主機控制部分由視頻采集控制單元、數據采集控制單元、電纜及繞線裝置等構成。

（3）深度計數模塊通過測量電纜的長度獲取探測深度。

（4）推桿每節長度 1.0m，互相可連接，末端與探頭連接。

1.6 技術指標

第二節 礦用側向電阻率視頻成像測井儀軟件分析系統簡介

2.1 分析系統簡介

軟件分析系統應用集高分辨率視頻、自然伽瑪射線、孔中電阻率、自然電位差、激發Ⅰ激發Ⅱ、軌跡測量于一體的鉆孔窺視與測井技術，軟件分析系統中包括：強度的數據管理功能、曲線深度校正，曲線預處理（高斯濾波/5點平滑/飛點處理等六種預處理手段），地質解釋中：視頻/曲線/和巖芯聯合分析功能，小巖體3D模型建立，多鉆孔地質對比分析功能，超前電阻率（可對近距離煤層進行分析含水性），構造參數分析功能，通過數學模型建立的多種曲線（描述巖層的層理、粒徑等）導電性、放射性等物理參數的探測研究，建立井下煤巖層物性庫。分析生成軌跡圖（軌跡柱狀、偏離分析、3D成像）、3D巖芯柱體圖、3D等值線圖、視電阻率等值線圖、構造流線預測矢量圖、單孔綜合測井解釋圖、地質剖面圖（砂泥水，強度分析圖）、鉆孔對比圖、底板等高線圖等研究成果，實現對煤巖層位、斷層、陷落柱、巖層富水性、老空區分布、頂板離層位置、頂板致裂效果、錨索孔、瓦斯抽放孔等信息的分析預測。為災害評估、方案設計、隱患排查、應急救援、精準開采提供可靠的技術支撐和決策依據，促進煤炭開采信息化和智能化水平，實現煤炭的安全高效精準開采。
2.2 鉆孔地質構造分析圖

圖2-2鉆孔地質構造分析圖
2.3 3D柱狀圖


圖2-3 3D柱狀圖
2.4 鉆孔軌跡圖

圖2-4 三維軌跡圖

圖2-5 多鉆孔傾斜軌跡對比圖
2.5 鉆孔綜合柱狀圖

圖2-6 鉆孔綜合柱狀圖

第三節 礦用側向電阻率視頻成像測井技術服務解決方案

3.1 各類鉆孔效果驗證

（1）服務內容：針對普遍存在的鉆孔孔斜現象，通過儀器探測可以準確確定鉆孔的平面、剖面位置、鉆孔深度及鉆孔層位，為驗證煤礦執行《煤礦防治水規程》提供技術檢驗手段與保障。

（2）適用范圍：各種煤礦地質條件下的各種鉆孔施工效果驗證，有利于煤礦井下日常鉆探工作的常態機制的完善和保障；適用于管理部門對各種鉆探工程的檢查驗收。

（3）技術特色：快速、準確、可靠、成本低廉。

3.2 礦井水害的綜合探測分析

（1）服務內容：針對鉆探、井巷工程新揭露的出水點，通過鉆孔視頻、巖性、孔斜分析、綜合地質分析等，迅速查明涌水水源。

（2）適用范圍：適用于各種新揭露的出水點的涌水水源的快速探測分析。

（3）技術特色：快速獲取準確鉆探資料、分析成果豐富、大幅減少鉆探工程投入。

3.3 采空區、斷層、陷落柱專項探測

（1）服務內容：針對采掘過程中遇到的各類技術難題，進行專項服務。比如在采空區探測鉆孔中，探測揭露采空區的范圍、冒落裂隙帶的裂隙發育情況。提供鉆孔視頻、揭露尺寸，根據多個鉆孔的孔斜計算圈定采空區的精確揭露范圍。針對井巷工程遇到的大、中型斷層、陷落柱的賦存狀態，可以共同設計探測方案，迅速予以查明。

（2）適用范圍：適用于受小煤窯老空區威脅的整合礦井、地質條件復雜礦井、及其他技術難題。

（3）技術特色：優化探測方案，迅速查明目標對象的技術參數，有效減少鉆探工程的投入。

3.4 常規化的井下各類測井探測與分析

（1）服務內容：由于普遍存在的孔斜現象及可能遇到的地質、水文異常情況，常常出現鉆探無法解釋的情況，可以通過本儀器的鉆孔測井，快速獲取鉆孔視頻、自然伽瑪、電阻率、自然電位、激發電位1、2、鉆孔軌跡數據，快速分析成果進行科學決策。

（2）適用范圍：適用于錨索孔、地質、探放水、瓦斯孔等的探測與分析。

（3）技術特色：優化探測方案，迅速查明目標對象的技術參數，有效減少鉆探工程的投入。

3.5 頂板巖層結構、“三帶”、探測與分析

（1）服務內容：①通過對頂板錨索鉆孔的探測，查明頂板的巖性結構、離層情況，獲取實測資料及圖件，查明驗證頂板“三帶”高度，為頂板支護提供技術依據；

②進在大量錨索孔探測的基礎上，可以煤層底板等高線圖為底圖，繪制煤層巖性結構分區圖、煤層直接頂板分類圖、采煤工作面基本頂分類圖；在此基礎上研究總結各類頂板的支護參數，掘進與回采設計的對應關系；以及這些圖紙相關的巖石力學基礎數據等。

（2）適用范圍：各類錨網支護礦井的井巷工程頂板異常區探測。

（3）技術特色：一方面，巖性結構定量化的詳細區分可以為相鄰地區掘進工作面錨網支護參數調整提供依據。另一方面，基于巖性結構的回采工作面頂板分類將對未開采地區的頂板類型，采用頂板巖性結構與頂板分類的對應關系進行預測，從而更好地指導生產。

3.6 利用瓦斯抽放孔提前探明回采面內部情況

（1）服務內容：①提前探明回采面內部煤層起伏、厚度變化情況；

②提前探明回采面內部的斷層、陷落柱、采空區等地質情況；

（2）適用范圍：高瓦斯礦井對瓦斯治理的同時提前探明回采面情況。

（3）技術特色：鉆孔多次利用，節約成本。

3.7 建立井下煤巖層物性庫

在廣泛采集井下鉆孔探測數據基礎上，利用分析生成軌跡圖（軌跡柱狀、偏離分析、3D成像）、3D巖芯柱體圖、3D等值線圖、視電阻率等值線圖、構造流線預測矢量圖、單孔綜合測井解釋圖、地質剖面圖（砂泥水，強度分析圖）、鉆孔對比圖、底板等高線圖等研究成果，建立礦井分區域“煤層頂底板巖性自然伽瑪、電阻率、自然電位、激發電位1、2、曲線基準模型”資料庫，用于快速地層巖性對比識別。