煤矿井下电磁随钻测量信号预测与增强策略

"煤矿井下电磁随钻测量水平钻进信号强度预测-论文" 这篇论文主要探讨了电磁随钻测量（EM-MWD）技术在煤矿井下水平钻进中遇到的信号强度衰减问题及其解决方案。EM-MWD是一种重要的地下钻探技术，用于实时监测钻井方向和地质参数，但其在层状地层中的应用受到信号传输距离的限制。作者通过深入研究，旨在优化信号强度，从而提高测量的准确性和可靠性。 论文首先采用了电磁波在层状介质中的传播理论，这是一种基于电磁场在不同介电常数和导电率的地层中传播的物理模型。为了解决信号强度预测问题，研究引入了二级离散复镜像法的插值算法，用于计算层状有耗介质中的电场分量。这种方法能够更精确地模拟信号在复杂地质环境中的传播情况。 接着，论文结合分段脉冲基函数和点匹配的矩量法来计算钻杆上的电流分布以及煤层内的电场分布。矩量法是一种数值方法，用于求解电磁场问题，能有效地处理不规则结构的边界条件。通过这种方式，研究人员能够计算出孔口的信号强度，这是评估EM-MWD系统性能的关键指标。 通过对由基本顶、直接顶、煤层、直接底和基本底构成的5层地质结构的分析，论文揭示了信号强度的影响因素。研究发现，信号强度与煤层和周围岩石的电阻率有关，两者先随着电阻率增加而增强，然后达到饱和。其中，煤层的电阻率对信号强度的影响最为显著。此外，论文还提出了几种提高信号强度的策略，包括将电极设置在钻杆同侧、增加下部钻杆长度、减少钻杆接头间的接触阻抗以及降低信号频率。 该研究的结果对于优化煤矿井下的EM-MWD系统设计和操作具有重要意义，有助于延长信号传输距离，提高钻井效率和安全性。对于实际的煤炭开采和地质探测工作，这些发现提供了有价值的指导，有助于解决深部钻探中的通信难题。 关键词：水平钻井、层状地层、电磁随钻测量、信号强度预测、矩量法 中图分类号：TD231 文献标识码：A 文章编号：1671-0959(2021)04-0141-06 Signal strength prediction of electromagnetic measurement-while-drilling during horizontal drilling in underground coal mine，是这篇论文的核心主题，它不仅关注了技术问题，而且提供了实用的解决策略，对提升煤矿井下钻探技术具有深远影响。