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叶宰江
华东石油工程有限公司定向井公司 212000
摘要：在矿井联系测量中用陀螺仪定向来确定井下起始边的坐标方位角，以减少起始边方位角的误差对最终点位的影响。本文结合多年的工作经验，介绍了JDT-5A型陀螺连续测斜定向仪的组成，以及使用维护方面的事项。
关键词：陀螺连续测斜定向仪；组成；故障分析；
【引 言】在冻结孔、注浆孔、瓦斯排放孔等工程施工中，由于对钻孔偏斜要求非常高，常规测斜仪无法满足施工要求。JDT-5A型陀螺测斜定向仪是专门为冻结孔钻孔施工以及大倾角工程孔施工定向而设计的。测斜时不用提钻具，具有高精度连续测斜、高精度纠偏定向、在仪器内部设计了两套相互独立的计算机数据处理系统，在测斜数据处理系统中，采用了适应于冻结孔测量的动态测量传感器和定轴性能极强的高速运转电机。
一、JDT-5A型陀螺连续测斜定向仪组成
JDT-5A型陀螺连续测斜定向仪由陀螺仪专用电源箱、地面数据处理箱、PP40打印机、测斜井下仪、测斜井下仪探管、定向仪、定向仪探管、测井绞车、绞车控制器、探管扶正器等部分组成。
二、JDT-5A型陀螺连续测斜定向仪使用维护
1、工作原理
在地面仪和井下仪正常的工作状态下，测斜井下仪在钻杆内或冻结管内下放测斜时，倾斜传感器根据冻结孔在施工中的倾斜角度输出相应的信号，其幅度经过井下仪电器部分放大输出至地面仪再经过地面数据处理箱把从井下仪输出的电信号通过内部电路转换成数据信号推动数码显示管显示并输出至打印机。其测斜原理和侧向原理是依靠安装在井下传感器的两个（x向y向）敏感倾角度传感原件，组成了仪器的测量坐标系，按照数学直角坐标系的规律即可得出钻孔在任意处的倾斜度和倾斜方向。定向系统的的原理主要是依靠陀螺仪的定轴性与高精度方位传感器，组成了一个能够反映仪器外体相对于定向轴转动的测量系统，当定向仪外探管的入靴槽下放至螺杆钻具的入靴键后，然后旋转钻具到所设计的纠偏定向角度。
2、检修
（1）、根据地面仪电源箱的电流表和电压表的工作状态来判断故障。第一、地面仪的电流表比正常工作电流小或启动按钮按下井下仪不启动。电压表比正常工作电压高。根据故障情况判断是陀螺马达没有工作，重点检查陀螺马达上的游丝是否断路及相应三相供电线路中是否有一相开路，另外还有测井绞车滑环、测井绞车电缆、井下仪上的线路输入部分等是否开路。第二、地面仪的电流表比正常工作电流大或电压表比正常工作电压低。根据故障情况判断：是三相供电线路相间短路或一相对地短路。重点检查测井绞车滑环及测井电缆、井下仪线路输入部分。另外还有地面仪的电流表比正常工作电流大但是电压表是正常的工作电压，其可能是陀螺马达使用寿命要到期（陀螺马达噪音大）。第三、地面仪启动正常，工作时电流表显示不修正：根据故障情况判断是修正电路工作不正常，重点检查修正电路及相应的连线及插头部分。修正电路包括修正线圈、红外发射管、红外接收管、12伏直流继电器、井下仪的直流12伏和直流2.8伏供电等。
（2）、根据地面仪面板摆幅指示器的状态来判断故障。第一、摆幅指示器显示不正常：井下仪在不启动的情况下、故障一般是井下仪软连开路、滑环开路、测井电缆开路、地面仪数据处理箱和地面仪电源箱之间的3芯连线开路等。第二、摆幅指示器显示不正常：井下仪启动正常、一般情况下是陀螺仪专用电源箱至地面仪面板数据处理箱的信号线有开路的地方，另外是井下仪上的正负15伏工作直流供电出现问题。第三、地面仪数码显示管始终有干扰信号：根据故障判断是地轮的信号输出部分有干扰。主要是地轮计数器的插座之间进水造成。
（3）、地面仪通电后地面数据处理箱在测斜功能状态下，其面部状态指示灯全亮。根据故障情况判断：或是地面仪5伏供电电压低，或是由于地面仪的内部测斜数据部分电路板插头和插座之间虚接造成，或是多功能转换开关（三连九刀）损坏。
（4）、地面仪通电后地面数据处理箱在定向状态下：数码显示管及功能状态指示灯正常，但是深度计数不正常。根据故障情况判断：或是地面仪定向部分15伏供电电压低。或是地轮计数器的霍尔元件损坏。或是地轮计数器至地面仪之间的信号线有开路的。
（5）、地面仪通电后地面数据处理箱工作在定向状态下：数码显示管及功能状态指示灯显示亮度弱。根据故障情况判断：主要是地面仪电源箱整流输出的5伏直流电压低，重点检查5伏的整流桥，三端稳压集成电路等。
（6）、地面仪工作在测斜状态通电后井下仪启动正常但是无测斜信号输出。根据故障情况判断：1是倾斜传感器的初级焊点开路，2是倾斜传感器支架上对应初级的铜刷由于长时间工作磨损严重。
（7）、PP40打印机：9伏直流供电正常打印机不打印。根据故障情况判断：或是地面仪数据处理箱内的Z80-PIO损坏，或是打印机内部的三端稳压集成块损坏，打印机时常自动走纸，主要是有干扰信号进去，造成打印机误动作。干扰源一般情况下是220伏50HZ的3相交流电，解决办法是换接另外2相220伏50HZ的电源。
（8）、仪器的调校步骤。井下仪机械部分放入效验台：一通过24芯效验线联接。二调整固定丝固定井下仪机械部分。三通电启动井下仪器。四调整底部的三个可调整丝使井下仪机械部分水平。五放入百分表凋零并固定。六进行零位及精度的调整。另外平时通过打印机打印出的数据来判断故障：在井下仪没启动的情况下，用段测档，打出的数据x、y应是都为零。如果不是零，说明信号输入线路有开路的地方。
三、故障案例分析
1、故障统计：
今年海蓝仪器在现场使用共出现13次无信号，5次测斜数据异常或不解码。经提钻检查后统计为：探管坏4次，扶正器绝缘被击穿1次，电池没电1次，电池筒损坏2次，驱动头损坏3次，脱键3次，砂卡4次。
2、故障分析：
（1）、探管损坏及电池没电是无法预防的。
（2）、扶正器被击穿及电池筒损坏经提钻检查后发现是针与孔接触问题造成。原因分析为针与孔接触面积较小，容易在井下受到震动影响而接触不良。或者因长期接触不良造成接触点温度过高而击穿绝缘。
（3）、驱动头损坏主要表现为活塞及耐磨套被刺坏。这种情况都是在正常钻进过程中出现。分析原因主要是活塞在井下工作时，活塞密封圈被刺坏。然后泥浆对活塞本体及耐磨套进行冲刷造成损坏，使驱动头不工作造成仪器无信号。
（4）、脱键造成的原因是，井队没有按照现场指令书要求在入井钻具中接入浮阀，且下钻速度过快，使井内泥浆导流入钻具内，从而顶出仪器坐键位置。其中两次顶出使仪器卡在钻铤水眼内。
（5）、砂卡造成无信号后经提钻检查发现驱动头活塞被卡死不工作，且砂卡都是在下钻中途测试过程中，分析原因有几个方面：浮阀可能存在问题，在下钻速度过快的情况下使井内砂子进入仪器造成砂卡，或者泥浆中的砂子在中途测试时进入活塞密封圈造成活塞卡死。
3、处理方案：
（1）、严格按设备的使用要求对现场仪器进行地面检测。
（2）、保证入井泥浆的清洁。开泵必须带滤网，仪器入井必须有浮阀且完好状态。
（3）、在下钻过程中严格控制下钻速度且多次中途测试，特殊情况下可加密测试仪器。
四、结束语
高精度的导线过程控制和陀螺定向作为坚强边，强制平差分段导线，从各个环节减小测量误差，最终实现高精度控制之目的，从而广泛应用于井上下控制测量和大型贯通工程，深受测量者欢迎，精准的完成各类矿区大型测量工程。
参考文献：
[1]孙允武.陀螺仪在竖井定向测量的应用[J]。吉林水利。2007。7（2）：37- 38。
[2]张学庄.提高陀螺经纬仪定向效率的方法[J]。测绘工程。2006。15（1）：1-5.
[3]孙建国.陀螺仪在矿山测量中的应用[J]。青海科技。2010。5（1）：39-41。
华东石油工程有限公司定向井公司 212000
摘要：在矿井联系测量中用陀螺仪定向来确定井下起始边的坐标方位角，以减少起始边方位角的误差对最终点位的影响。本文结合多年的工作经验，介绍了JDT-5A型陀螺连续测斜定向仪的组成，以及使用维护方面的事项。
关键词：陀螺连续测斜定向仪；组成；故障分析；
【引 言】在冻结孔、注浆孔、瓦斯排放孔等工程施工中，由于对钻孔偏斜要求非常高，常规测斜仪无法满足施工要求。JDT-5A型陀螺测斜定向仪是专门为冻结孔钻孔施工以及大倾角工程孔施工定向而设计的。测斜时不用提钻具，具有高精度连续测斜、高精度纠偏定向、在仪器内部设计了两套相互独立的计算机数据处理系统，在测斜数据处理系统中，采用了适应于冻结孔测量的动态测量传感器和定轴性能极强的高速运转电机。
一、JDT-5A型陀螺连续测斜定向仪组成
JDT-5A型陀螺连续测斜定向仪由陀螺仪专用电源箱、地面数据处理箱、PP40打印机、测斜井下仪、测斜井下仪探管、定向仪、定向仪探管、测井绞车、绞车控制器、探管扶正器等部分组成。
二、JDT-5A型陀螺连续测斜定向仪使用维护
1、工作原理
在地面仪和井下仪正常的工作状态下，测斜井下仪在钻杆内或冻结管内下放测斜时，倾斜传感器根据冻结孔在施工中的倾斜角度输出相应的信号，其幅度经过井下仪电器部分放大输出至地面仪再经过地面数据处理箱把从井下仪输出的电信号通过内部电路转换成数据信号推动数码显示管显示并输出至打印机。其测斜原理和侧向原理是依靠安装在井下传感器的两个（x向y向）敏感倾角度传感原件，组成了仪器的测量坐标系，按照数学直角坐标系的规律即可得出钻孔在任意处的倾斜度和倾斜方向。定向系统的的原理主要是依靠陀螺仪的定轴性与高精度方位传感器，组成了一个能够反映仪器外体相对于定向轴转动的测量系统，当定向仪外探管的入靴槽下放至螺杆钻具的入靴键后，然后旋转钻具到所设计的纠偏定向角度。
2、检修
（1）、根据地面仪电源箱的电流表和电压表的工作状态来判断故障。第一、地面仪的电流表比正常工作电流小或启动按钮按下井下仪不启动。电压表比正常工作电压高。根据故障情况判断是陀螺马达没有工作，重点检查陀螺马达上的游丝是否断路及相应三相供电线路中是否有一相开路，另外还有测井绞车滑环、测井绞车电缆、井下仪上的线路输入部分等是否开路。第二、地面仪的电流表比正常工作电流大或电压表比正常工作电压低。根据故障情况判断：是三相供电线路相间短路或一相对地短路。重点检查测井绞车滑环及测井电缆、井下仪线路输入部分。另外还有地面仪的电流表比正常工作电流大但是电压表是正常的工作电压，其可能是陀螺马达使用寿命要到期（陀螺马达噪音大）。第三、地面仪启动正常，工作时电流表显示不修正：根据故障情况判断是修正电路工作不正常，重点检查修正电路及相应的连线及插头部分。修正电路包括修正线圈、红外发射管、红外接收管、12伏直流继电器、井下仪的直流12伏和直流2.8伏供电等。
（2）、根据地面仪面板摆幅指示器的状态来判断故障。第一、摆幅指示器显示不正常：井下仪在不启动的情况下、故障一般是井下仪软连开路、滑环开路、测井电缆开路、地面仪数据处理箱和地面仪电源箱之间的3芯连线开路等。第二、摆幅指示器显示不正常：井下仪启动正常、一般情况下是陀螺仪专用电源箱至地面仪面板数据处理箱的信号线有开路的地方，另外是井下仪上的正负15伏工作直流供电出现问题。第三、地面仪数码显示管始终有干扰信号：根据故障判断是地轮的信号输出部分有干扰。主要是地轮计数器的插座之间进水造成。
（3）、地面仪通电后地面数据处理箱在测斜功能状态下，其面部状态指示灯全亮。根据故障情况判断：或是地面仪5伏供电电压低，或是由于地面仪的内部测斜数据部分电路板插头和插座之间虚接造成，或是多功能转换开关（三连九刀）损坏。
（4）、地面仪通电后地面数据处理箱在定向状态下：数码显示管及功能状态指示灯正常，但是深度计数不正常。根据故障情况判断：或是地面仪定向部分15伏供电电压低。或是地轮计数器的霍尔元件损坏。或是地轮计数器至地面仪之间的信号线有开路的。
（5）、地面仪通电后地面数据处理箱工作在定向状态下：数码显示管及功能状态指示灯显示亮度弱。根据故障情况判断：主要是地面仪电源箱整流输出的5伏直流电压低，重点检查5伏的整流桥，三端稳压集成电路等。
（6）、地面仪工作在测斜状态通电后井下仪启动正常但是无测斜信号输出。根据故障情况判断：1是倾斜传感器的初级焊点开路，2是倾斜传感器支架上对应初级的铜刷由于长时间工作磨损严重。
（7）、PP40打印机：9伏直流供电正常打印机不打印。根据故障情况判断：或是地面仪数据处理箱内的Z80-PIO损坏，或是打印机内部的三端稳压集成块损坏，打印机时常自动走纸，主要是有干扰信号进去，造成打印机误动作。干扰源一般情况下是220伏50HZ的3相交流电，解决办法是换接另外2相220伏50HZ的电源。
（8）、仪器的调校步骤。井下仪机械部分放入效验台：一通过24芯效验线联接。二调整固定丝固定井下仪机械部分。三通电启动井下仪器。四调整底部的三个可调整丝使井下仪机械部分水平。五放入百分表凋零并固定。六进行零位及精度的调整。另外平时通过打印机打印出的数据来判断故障：在井下仪没启动的情况下，用段测档，打出的数据x、y应是都为零。如果不是零，说明信号输入线路有开路的地方。
三、故障案例分析
1、故障统计：
今年海蓝仪器在现场使用共出现13次无信号，5次测斜数据异常或不解码。经提钻检查后统计为：探管坏4次，扶正器绝缘被击穿1次，电池没电1次，电池筒损坏2次，驱动头损坏3次，脱键3次，砂卡4次。
2、故障分析：
（1）、探管损坏及电池没电是无法预防的。
（2）、扶正器被击穿及电池筒损坏经提钻检查后发现是针与孔接触问题造成。原因分析为针与孔接触面积较小，容易在井下受到震动影响而接触不良。或者因长期接触不良造成接触点温度过高而击穿绝缘。
（3）、驱动头损坏主要表现为活塞及耐磨套被刺坏。这种情况都是在正常钻进过程中出现。分析原因主要是活塞在井下工作时，活塞密封圈被刺坏。然后泥浆对活塞本体及耐磨套进行冲刷造成损坏，使驱动头不工作造成仪器无信号。
（4）、脱键造成的原因是，井队没有按照现场指令书要求在入井钻具中接入浮阀，且下钻速度过快，使井内泥浆导流入钻具内，从而顶出仪器坐键位置。其中两次顶出使仪器卡在钻铤水眼内。
（5）、砂卡造成无信号后经提钻检查发现驱动头活塞被卡死不工作，且砂卡都是在下钻中途测试过程中，分析原因有几个方面：浮阀可能存在问题，在下钻速度过快的情况下使井内砂子进入仪器造成砂卡，或者泥浆中的砂子在中途测试时进入活塞密封圈造成活塞卡死。
3、处理方案：
（1）、严格按设备的使用要求对现场仪器进行地面检测。
（2）、保证入井泥浆的清洁。开泵必须带滤网，仪器入井必须有浮阀且完好状态。
（3）、在下钻过程中严格控制下钻速度且多次中途测试，特殊情况下可加密测试仪器。
四、结束语
高精度的导线过程控制和陀螺定向作为坚强边，强制平差分段导线，从各个环节减小测量误差，最终实现高精度控制之目的，从而广泛应用于井上下控制测量和大型贯通工程，深受测量者欢迎，精准的完成各类矿区大型测量工程。
参考文献：
[1]孙允武.陀螺仪在竖井定向测量的应用[J]。吉林水利。2007。7（2）：37- 38。
[2]张学庄.提高陀螺经纬仪定向效率的方法[J]。测绘工程。2006。15（1）：1-5.
[3]孙建国.陀螺仪在矿山测量中的应用[J]。青海科技。2010。5（1）：39-41。