反井钻导孔偏离量测量方法研究
发布时间：2021-01-13 04:21
本文提出了一种基于磁场基本原理测量反井钻导孔偏离方向及偏移量的新技术。即在反井钻导孔偏离出渣洞时,在导孔内放置人工磁源装置作为干扰源,重新构建该区域的空间磁场,利用磁场测量仪测量放置人工磁源装置前后周围环境的磁场强度值,再通过数学算法计算导孔内部人工磁源装置的空间位置坐标,从而确定导孔偏离方向及偏离量。现场试验表明,一定范围内测量精度可以满足施工需要。
【文章来源】：吉林水利. 2020,(11)
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
局部圆柱坐标系下的圆柱形磁体
在图2所示的局部坐标系（p-xyz）下，也就是磁体的中心位于原点，磁体产生的磁场在空间中任意一点q(xi,yi,zi）产生的磁场的矢量为Bi=(Bxi,Byi,Bzi）。磁体产生的磁场的两个分量如方程（1）所示，采用极坐标，也就是用两个参数ρ和y表达了磁场的分布。可以将极坐标的表达式拆分成空间坐标xyz的表达式，将ρ用x和y来表达。则磁体在空间任意一点q(xi,yi,zi）产生的磁场强度在xyz方向的三个分量如公式（2）所示：现在将磁场的分布从局部坐标系xyz换算到整体坐标系XYZ下。首先将整体坐标系通过对三个坐标轴进行扭转，直至三个坐标轴平行于局部坐标系的坐标轴。然后再进行三个坐标轴方向的平移，最后和局部坐标系重合。首先，考虑欧拉转换中的三个角度α∈[0,2π]，β∈[0,2π]，andγ∈[0,2π]，XYZ轴满足右手准则。从XYZ坐标系换算后到xyz坐标系下，坐标换算用的角度转换矩阵为：
地磁场的大小BE是用磁力仪在摆放磁体前所测得的，磁倾角θ可根据试验场地的经纬度根据相关资料查询，属于已知量，系数k可由由磁体的制作参数计算得出，也属于已知量，这样任意一点Qi(Xi,Yi,Zi）的总磁场，BTi就是磁体的坐标（XM,YM,ZM）和转向（α，β，γ）的函数，也就是所求解的参数。一般为了定位磁体的位置和转向，至少需要6个测量点。方程（6）是一个关于六个参数（三个坐标和三个转向）的高阶非线性函数，为了求解这六个未知参数，通过采用计算总磁场BTi(C）和测量总磁场BTi(M）的误差作为目标函数来进行非线性优化求解。如在n个测量点处Qi(Xi,Yi,Zi)(i=1,2，…，n）有N个测量总磁场BTi(M)(i=1,2，…，n），在每个测量点处，计算总磁场BTi(C)=BTi可以通过方程（4-6）计算所得。因此，计算总磁场BTi(C）和测量总磁场BTi(M）误差的平方和开平方（SRSS),J(Xm,Ym,Zm，α，β，γ）可以表达为：
【参考文献】：
期刊论文
[1]反井钻机导孔偏斜机理分析[J]. 于见水,王新,李维远. 科学技术与工程. 2016(02)
[2]斜井反井钻导孔施工孔斜控制与纠偏技术[J]. 曹琳,文丽萍. 西北水电. 2014(02)
[3]反井钻机钻进竖井深孔偏斜控制技术[J]. 孙建荣,刘志强,何昊,张广宇. 煤炭工程. 2008(09)
[4]反井钻井偏斜控制技术[J]. 龚建宇. 煤炭科学技术. 2003(07)
[5]反井钻井井孔偏斜机理的研究[J]. 刘金国. 煤炭科学技术. 1996(02)
本文编号：2974205
【文章来源】：吉林水利. 2020,(11)
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
局部圆柱坐标系下的圆柱形磁体
在图2所示的局部坐标系（p-xyz）下，也就是磁体的中心位于原点，磁体产生的磁场在空间中任意一点q(xi,yi,zi）产生的磁场的矢量为Bi=(Bxi,Byi,Bzi）。磁体产生的磁场的两个分量如方程（1）所示，采用极坐标，也就是用两个参数ρ和y表达了磁场的分布。可以将极坐标的表达式拆分成空间坐标xyz的表达式，将ρ用x和y来表达。则磁体在空间任意一点q(xi,yi,zi）产生的磁场强度在xyz方向的三个分量如公式（2）所示：现在将磁场的分布从局部坐标系xyz换算到整体坐标系XYZ下。首先将整体坐标系通过对三个坐标轴进行扭转，直至三个坐标轴平行于局部坐标系的坐标轴。然后再进行三个坐标轴方向的平移，最后和局部坐标系重合。首先，考虑欧拉转换中的三个角度α∈[0,2π]，β∈[0,2π]，andγ∈[0,2π]，XYZ轴满足右手准则。从XYZ坐标系换算后到xyz坐标系下，坐标换算用的角度转换矩阵为：
地磁场的大小BE是用磁力仪在摆放磁体前所测得的，磁倾角θ可根据试验场地的经纬度根据相关资料查询，属于已知量，系数k可由由磁体的制作参数计算得出，也属于已知量，这样任意一点Qi(Xi,Yi,Zi）的总磁场，BTi就是磁体的坐标（XM,YM,ZM）和转向（α，β，γ）的函数，也就是所求解的参数。一般为了定位磁体的位置和转向，至少需要6个测量点。方程（6）是一个关于六个参数（三个坐标和三个转向）的高阶非线性函数，为了求解这六个未知参数，通过采用计算总磁场BTi(C）和测量总磁场BTi(M）的误差作为目标函数来进行非线性优化求解。如在n个测量点处Qi(Xi,Yi,Zi)(i=1,2，…，n）有N个测量总磁场BTi(M)(i=1,2，…，n），在每个测量点处，计算总磁场BTi(C)=BTi可以通过方程（4-6）计算所得。因此，计算总磁场BTi(C）和测量总磁场BTi(M）误差的平方和开平方（SRSS),J(Xm,Ym,Zm，α，β，γ）可以表达为：
【参考文献】：
期刊论文
[1]反井钻机导孔偏斜机理分析[J]. 于见水,王新,李维远. 科学技术与工程. 2016(02)
[2]斜井反井钻导孔施工孔斜控制与纠偏技术[J]. 曹琳,文丽萍. 西北水电. 2014(02)
[3]反井钻机钻进竖井深孔偏斜控制技术[J]. 孙建荣,刘志强,何昊,张广宇. 煤炭工程. 2008(09)
[4]反井钻井偏斜控制技术[J]. 龚建宇. 煤炭科学技术. 2003(07)
[5]反井钻井井孔偏斜机理的研究[J]. 刘金国. 煤炭科学技术. 1996(02)
本文编号：2974205
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/shuiwenshuili/2974205.html
