【技术实现步骤摘要】
本技术涉及采矿工程及钻孔参数测量，尤其是一种基于振动的应力随钻测量装置。
技术介绍
1、随钻测量技术(mwd)是石油钻探和煤矿领域的一项关键技术，它允许在钻井过程中实时获取井下信息。
2、在石油钻探领域，mwd技术最初用于提供基本的钻井参数，如井深、方位和倾角等。当前mwd系统能够提供更加复杂的测量数据，包括地层的物性、孔隙度、渗透率和饱和度等。这些数据对于地质导向钻井和旋转导向钻井至关重要，支持了安全、高效、高产的钻井作业。在煤矿领域，mwd技术的应用主要集中在提高钻探效率和安全性方面。它可以实时获取钻头附近的井斜、方位、工具面等参数，这对于定向钻探至关重要。通过这些数据，可以精确控制钻孔轨迹，避免偏离目标区域，减少瓦斯抽采空白带，从而提高煤层气的抽采效率。
3、现有随钻测量技术主要针对以下参数进行测量：井斜、方位、仪器工具面、电阻率、声速、孔隙度、密度、钻压、扭矩、转速、环空压力、温度等。然而在振动的测量上现有的技术存在空缺，不能测量钻进过程中钻杆的振动响应。当前随钻测量仪器自身固有四个基本问题：测量(工程参数和地质参数等)、供电(井下大功率供电)、传输(高速实时上传)和温度(抗井下高温超高温极高温)。
4、现有技术中，关于应力随钻测量的测量装置大多采用外置的多种传感器测量，再使用人工方法进行分析计算。中国专利cn117738639a公开了一种矿用钻机随钻监测装置及煤体应力测定方法，数据监测系统包括拉绳位移传感器和扭矩转速传感器，拉绳传感器一端与动力头下方相连，一端与钻机支架相连，而实际钻
5、综上，目前应力随钻测量装置遇到的问题技术难题包括：第一，由于额外装置过多导致安装环境恶劣或难以按预想的方式安装；第二，在现有技术中，测量值需要进一步加工才能得到应力监测值，计算过程复杂低效。为此需要对现有的随钻测量装置及测量方法做进一步的改进。
技术实现思路
1、为了简化随钻测量设备及数据处理，保证监测的精度，提高应力监测的可靠性，本技术提供了一种基于振动的应力随钻测量装置，具体技术方案如下。
2、一种基于振动的应力随钻测量装置，包括钻机和测量钻杆，钻机连接并带动若干测量钻杆转动，所述测量钻杆的空腔内固定配置有若干个轴向加速度传感器、若干个径向加速度传感器、若干个侧向加速度传感器、数据采集器、电源和信号发射装置，所述电源配置在本节测量钻杆内供电，所述测量钻杆的空腔通过注胶密封，所述信号发射装置与计算机之间通过无线信号传输交互信息。
3、优选的是，所述计算机通过usb接口连接信号接收器，信号接收器接收来自各个信号发射装置的信号。
4、优选的是，所述测量钻杆的内部设置有多个传感器的卡槽，所述轴向加速度传感器设置在测量钻杆长度方向的中部，所述径向加速度传感器与轴向加速度传感器相邻设置，所述侧向加速度传感器配置在测量钻杆内的端部。
5、优选的是，所述轴向加速度传感器大于等于2个的，使用各轴向加速度传感器监测值的代数平均值作为该组轴向加速度传感器的加速度监测值。
6、优选的是，所述径向加速度传感器大于等于2个的，使用各径向加速度传感器监测值的代数平均值作为该组径向加速度传感器的加速度监测值。
7、优选的是，所述侧向加速度传感器大于等于2个的，使用各侧向加速度传感器监测值的代数平均值作为该组侧向加速度传感器的加速度监测值。
8、还优选的是，开始钻进后，数据采集器间隔1s对加速度进行采集，将测量得到的轴向加速度az、径向加速度ay、侧向加速度ax分别和当前时间戳打包成数据包传送给信号发射装置。
9、还优选的是，所述信号发射装置将数据包调制成无线信号并通过无线连接传输到信号接收装置，信号接收装置将无线信号解调还原成数据包并读取时间戳，按照时间戳的先后顺序将接收到的各数据包依次传输到计算机进行处理。
10、本技术提供的一种基于振动的应力随钻测量装置的有益效果是：
11、该装置及测量方法采用单根测量钻杆测量，利用无线连接方式连接配套计算机，使用时只需要将测量钻杆作为一节钻杆安装在钻机上，无需复杂的连接和布线；算法采用三向加速度测量的方式对钻进过程中产生的振动进行测量，将加速度信号通过无线信号发射器/接收器传输到计算机，解算出振动位移信号，通过振动信号计算钻机参数并反算煤体应力，能够对钻测数据进行即时分析和处理，提高了应力监测的可靠性。
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1.一种基于振动的应力随钻测量装置，包括钻机和测量钻杆，钻机连接并带动若干测量钻杆转动，其特征在于，所述测量钻杆的空腔内固定配置有若干个轴向加速度传感器、若干个径向加速度传感器、若干个侧向加速度传感器、数据采集器、电源和信号发射装置，所述电源配置在本节测量钻杆内供电，所述测量钻杆的空腔通过注胶密封，所述信号发射装置与计算机之间通过无线信号传输交互信息。
2.根据权利要求1所述的一种基于振动的应力随钻测量装置，其特征在于，所述计算机通过USB接口连接信号接收器，信号接收器接收来自各个信号发射装置的信号。
3.根据权利要求2所述的一种基于振动的应力随钻测量装置，其特征在于，所述测量钻杆的内部设置有多个传感器的卡槽，所述轴向加速度传感器设置在测量钻杆长度方向的中部，所述径向加速度传感器与轴向加速度传感器相邻设置，所述侧向加速度传感器配置在测量钻杆内的端部。
【技术特征摘要】
1.一种基于振动的应力随钻测量装置，包括钻机和测量钻杆，钻机连接并带动若干测量钻杆转动，其特征在于，所述测量钻杆的空腔内固定配置有若干个轴向加速度传感器、若干个径向加速度传感器、若干个侧向加速度传感器、数据采集器、电源和信号发射装置，所述电源配置在本节测量钻杆内供电，所述测量钻杆的空腔通过注胶密封，所述信号发射装置与计算机之间通过无线信号传输交互信息。
2.根据权利要求1所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：张闯，张广山，郝晓波，陈建崇，王博，姚新宇，杨雨默，赵丹锋，李成龙，高阳，董国庆，
申请(专利权)人：鄂尔多斯市昊华红庆梁矿业有限公司，
类型：新型
国别省市：
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