本发明属于煤矿井下随钻测井技术领域，具体涉及煤矿井下随钻测井探管电源控制方法及系统。
背景技术：
煤矿井下随钻测井技术既能用于指导近水平钻进施工，又能对复杂地层进行地层评价，在煤矿井下瓦斯抽采、小型地质异常体探测及防治水等工程施工中有着广泛的应用前景。煤矿井下随钻测井技术是在钻孔钻进施工的同时采用专门的测井探管对钻孔周围地层物理参数进行测量，并用实时数据传输装置将测量数据传输到孔外，这些实测数据为钻探施工人员准确划分已钻地层岩性、调整钻孔轨迹提供了依据，保证钻具沿目的层钻进并始终处于最佳位置，从而达到高效抽放瓦斯、探测地质异常体及有效治水的要求。
中煤科工集团西安研究院有限公司研制的煤矿井下随钻测井系统包含钻孔轨迹、自然伽马等参数，而系统中各孔中测量探管均采用电池组供电，电池组及其本安保护电路封装于独立电池舱内。受仪器应用空间环境及煤矿井下使用的防爆类电气设备相关规定限制，探管自身尺寸(长度及外径)、采用电池组容量必须限定在一定范围内。煤矿井下随钻测井系统在正常使用时，孔中各测量探管随钻具一同送入孔中随钻测量，钻孔轨迹是根据每一测点(一般一根钻杆测量一次为一个测点)实测数据及开孔位置信息累计计算求得，而其他测井参数均为实时连续测量。在整个随钻测井过程中，所有测量单元均一直供电，孔中测井探管工作时间短。后期为延长仪器工作时间，满足实际生产需要，研发人员在测井探管中增加了智能电源管理单元，借助在钻进施工时所加的钻井液压力来控制智能电源管理单元，即打钻时智能电源管理单元控制孔中各探管断电，停钻测量时，孔外水泵泄压智能电源管理单元控制各测量探管上电，这种办法虽然在一定程度上延长了测井探管的供电时间，但随钻过程中所有测井探管供电均切断，仅能测量相隔钻杆长度的测点的数据，有效测量数据少，不利于钻进结束后对测井数据进行综合解释与处理，影响对地层岩性识别与地质剖面建立。
综上所述，目前采用的智能电源管理单元虽然在一定程度上延长了探管的供电时间，但是在钻进过程中伽马测井探管的伽马探测器频繁启停，存在测井数据不连续、不可靠的问题，且未能解决长时间停钻的耗电问题。
技术实现要素：
为解决上述问题，本发明提供了一种煤矿井下随钻测井探管电源控制方法及系统，解决目前的电源管理系统存在测井数据不连续、不可靠的问题，且未能解决长时间停钻的耗电问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：
煤矿井下随钻测井探管电源控制方法，该控制方法包括以下过程：
监测随钻测井探管的振动；
若监测到的振动不大于预设的振动阈值，且持续时间t<t1，测井碳管的伽马探测单元和测斜单元均保持前一时刻的状态；若持续时间t1≤t<t2，执行a过程；若持续时间t2≤t<t3，执行b过程；若该振动状态持续时间t≥t3，执行c过程；
若监测到的振动大于预设的振动阈值，且持续时间t<t1，测井碳管的伽马探测单元和测斜单元均保持前一时刻的状态；若持续时间t≥t3，执行b过程；
其中，t1＝10s；t3＝30min；t2的设置大小能够使测斜单元至少完成三次有效的测量，且t1<t2<t3；
a过程：测斜单元和伽马探测单元均供电；
b过程：测斜单元不供电，伽马探测单元供电；
c过程：测斜单元和伽马探测单元均不供电。
优选的，所述的t2＝60s。
本发明还公开了煤矿井下随钻测井探管电源控制系统，包括：
振动监测模块，用于监测随钻测井探管的振动；
状态判断模块，用于判断监测随钻测井探管的振动值是否大于阈值以及持续时间处于t<t1、t1≤t<t2、t2≤t<t3或t≥t3；
测斜单元与伽马探测单元供电控制模块，用于根据状态判断模块判断出振动不大于预设振动阈值且持续时间t<t1时，控制测斜单元和伽马探测单元保持前一时刻的状态，
或根据状态判断模块判断出振动不大于预设振动阈值且持续时间t1≤t<t2时，控制测斜单元和伽马探测单元均供电，
或根据状态判断模块判断出振动不大于预设振动阈值且持续时间t2≤t<t3时，控制测斜单元不供电、伽马探测单元供电，
或根据状态判断模块判断出振动不大于预设振动阈值且持续时间t≥t3时，控制测斜单元和伽马探测单元均不供电，
或根据状态判断模块判断出振动大于预设振动阈值且持续时间t<t1时，控制测斜单元和伽马探测单元保持前一时刻的状态，
或根据状态判断模块判断出振动大于预设振动阈值且持续时间t≥t3时，控制测斜单元不供电、伽马探测单元供电；
其中，t1＝10s；t3＝30min；t2的设置大小能够使测斜单元至少完成三次有效的测量，且t1<t2<t3。
优选的，所述的t2＝60s。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明的控制方法解决了现有的随钻过程中测井探管供电均切断使得有效测量数据少的问题，可有效保证测井过程中有效数据的采集量，解决数据不连续的问题；同时本发明方法还可以延长同一组电池组的孔中供电时间，避免因电池供电时间不足所产生的随钻测井过程中提钻换电池的无效工作。
(2)本发明的控制系统集成度高、功耗很小，不会额外增加电路功耗和电路板尺寸，可工业化批量应用。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
图1是本发明实施例1所示的控制流程示意图。
图2是本发明实施例2所示的控制电路结构示意图。
以下结合附图和具体实施方式对本发明的具体内容作进一步详细解释说明。
具体实施方式
一般，煤矿井下随钻测井探管包括伽马探测单元和用于测量随钻测井探管姿态的测斜单元。伽马探测单元包括伽马探测器、高压电源电路和信号调理电路，伽马探测单元用于探测所钻地层自然伽马放射性射线的强度，并将该物理信息通过信号调理电路转换成标准的电压脉冲信号输入单片机mcu进行脉冲计数。测斜单元为测斜传感器，用于完成随钻测井探管姿态测量，其测量结果经rs485总线上传于单片机mcu进行解析存储，其电路结构图如图2所示。
本发明的方法和系统用于对随钻测井探管中的伽马探测单元和测斜单元的供电过程进行控制。通过本发明控制方法和系统，保证测井过程中有效数据的采集量，延长了同一组电池组的孔中供电时间，避免因电池供电时间不足所产生的随钻测井过程中提钻换电池的无效工作。
以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。
实施例1
如图1所示本实施例公开的一种煤矿井下随钻测井探管电源的控制方法的流程图。首先，对随钻测井探管初次上电，保证测斜单元与伽马探测单元均正常工作，然后进行以下控制过程：
监测随钻测井探管的振动；
若监测到的振动不大于预设的振动阈值，且持续时间t<t1，测井碳管的伽马探测单元和测斜单元均保持前一时刻的状态(即休眠或者供电)；若持续时间t1≤t<t2，执行a过程；若持续时间t2≤t<t3，执行b过程；若该振动状态持续时间t≥t3，执行c过程。
若监测到的振动大于预设的振动阈值，该状态持续时间t<t1，执行c过程；该振动状态持续时间t≥t3，执行b过程；
a过程：测斜单元和伽马探测单元都工作；并保存测斜数据与伽马计数数据；
b过程：测斜单元不工作，伽马探测单元正常工作，保存伽马计数数据；
c过程：测斜单元不工作，伽马探测单元不工作，均不保存数据。
其中，t1为抗扰动时间，其设置标准为大于非人为操作引起的无效振动或人为调整钻杆等引起的短振动的持续时间以及各种非正常测量需要的短停钻的时间，非正常测量是指没有在事先设置的测量探点进行的停钻测量；本实施例t1＝10s；
t2的大小能够使测斜单元至少完成三次有效测量；其中，测斜单元数据采样周期与伽马探测单元的数据采样周期设置一样；伽马探测单元的数据采样周期依据现场实际钻进条件进行配置，一般在6s、10s、16s等几个常用时间选取，本实施例中t2＝60s；通过该过程的设置可有效保证测井过程中有效数据的采集量，解决数据不连续的问题；
t3为测井探管长时间停钻门限时间，其设置标准为要能排除绝大多数短时间的正常生产作业活动，又能在钻机故障、停电检修等长时间停钻时尽可能及时切断探管各测量单元电源，本实施例t3＝30min。
需要说明的是，本实施例的时间点t1、t2、t3等的具体数值设置也可以根据实际工况需要进行调整，并不局限于本实施例。
振动阈值根据实际工况确定，本实施例中振动阈值通过振动加速度的阈值限定，振动加速度阈值设置为2g；
本实施例通过设置振动阈值和不同阶段的振动时间，通过判断振动值与振动时间的是否大于振动阈值和振动时间阈值来控制随钻测井探管电源，通过该控制过程可以延长同一组电池组的钻机中供电时间，避免因电池供电时间不足所产生的随钻测井过程中提钻换电池的无效工作；同时也保证测井过程中有效数据的采集量。
实施例2
本实施例公开了煤矿井下随钻测井探管电源控制系统，该系统包括以下模块：
振动监测模块，用于监测随钻测井探管的振动；
状态判断模块，用于判断监测随钻测井探管的振动值是否大于阈值以及持续时间处于t<t1、t1≤t<t2、t2≤t<t3或t≥t3；
测斜单元与伽马探测单元供电控制模块，用于根据状态判断模块判断出振动不大于预设振动阈值且持续时间t<t1时，控制测斜单元和伽马探测单元保持前一时刻的状态，
或根据状态判断模块判断出振动不大于预设振动阈值且持续时间为t1≤t<t2时，控制测斜单元和伽马探测单元均供电，
或根据状态判断模块判断出振动不大于预设振动阈值且持续时间t2≤t<t3时，控制测斜单元不供电、伽马探测单元供电，
或根据状态判断模块判断出振动不大于预设振动阈值且持续时间t≥t3时，控制测斜单元和伽马探测单元均不供电，
或根据状态判断模块判断出振动大于预设振动阈值且持续时间t<t1时，控制测斜单元和伽马探测单元保持前一时刻的状态，
或根据状态判断模块判断出振动大于预设振动阈值且持续时间t≥t3时，控制测斜单元不供电、伽马探测单元供电。
在伽马探测单元供电时，伽马探测单元工作，保存伽马计数数据；在测斜单元供电时，测斜单元工作，保存测斜数据。
本实施例的振动阈值设置为2g；t1＝10s，t2＝60s，t3＝30min，各个时间点的设置机理及其产生的效果同实施例1。
如图2所示为本实施例的控制系统的结构框图，其中状态判断模块为单片机mcu，其中电源电路1和电源电路2受单片机mcu输出的低电平命令控制切断测斜单元电源或伽马探测单元的电源。
在以上的描述中，除非另有明确的规定和限定，其中的“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是拆卸连接或成一体；可以是直接连接，也可以是间接连接等等。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术方案中的具体含义。
在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，只要其不违背本发明的思想，同样应当视其为本发明所公开的内容。
1.煤矿井下随钻测井探管电源控制方法，其特征在于，该控制方法包括以下过程：
监测随钻测井探管的振动；
若监测到的振动不大于预设的振动阈值，且持续时间t<t1，测井碳管的伽马探测单元和测斜单元均保持前一时刻的状态；若持续时间t1≤t<t2，执行a过程；若持续时间t2≤t<t3，执行b过程；若该振动状态持续时间t≥t3，执行c过程；
若监测到的振动大于预设的振动阈值，且持续时间t<t1，测井碳管的伽马探测单元和测斜单元均保持前一时刻的状态；若持续时间t≥t3，执行b过程；
其中，t1＝10s；t3＝30min；t2的设置大小能够使测斜单元至少完成三次有效的测量，且t1<t2<t3；
a过程：测斜单元和伽马探测单元均供电；
b过程：测斜单元不供电，伽马探测单元供电；
c过程：测斜单元和伽马探测单元均不供电。
2.如权利要求1所述的煤矿井下随钻测井探管电源控制方法，其特征在于，所述的t2＝60s。
3.煤矿井下随钻测井探管电源控制系统，其特征在于，包括：
振动监测模块，用于监测随钻测井探管的振动；
状态判断模块，用于判断监测随钻测井探管的振动值是否大于阈值以及持续时间处于t<t1、t1≤t<t2、t2≤t<t3或t≥t3；
测斜单元与伽马探测单元供电控制模块，用于根据状态判断模块判断出振动不大于预设振动阈值且持续时间t<t1时，控制测斜单元和伽马探测单元保持前一时刻的状态，
或根据状态判断模块判断出振动不大于预设振动阈值且持续时间t1≤t<t2时，控制测斜单元和伽马探测单元均供电，
或根据状态判断模块判断出振动不大于预设振动阈值且持续时间t2≤t<t3时，控制测斜单元不供电、伽马探测单元供电，
或根据状态判断模块判断出振动不大于预设振动阈值且持续时间t≥t3时，控制测斜单元和伽马探测单元均不供电，
或根据状态判断模块判断出振动大于预设振动阈值且持续时间t<t1时，控制测斜单元和伽马探测单元保持前一时刻的状态，
或根据状态判断模块判断出振动大于预设振动阈值且持续时间t≥t1时，控制测斜单元不供电、伽马探测单元供电；
其中，t1＝10s；t3＝30min；t2的设置大小能够使测斜单元至少完成三次有效的测量，且t1<t2<t3。
4.如权利要求3所述的煤矿井下随钻测井探管电源控制系统，其特征在于，所述的t2＝60s。
技术总结