Вагин Антон Владимирович – магистр по направлению "Приборостроение" (2020), аспирант, ассистент кафедры электроакустики и ультразвуковой техники
ул. Профессора Попова, д. 5 Ф, Санкт-Петербург, 197022
Anton V. Vagin, Master in Instrument Engineering (2020), Postgraduate Student, Assistant of the Department of Electroacoustics and Ultrasonic Engineering
5 F, Professor Popov St., St Petersburg 197022
Воротынцева Алена Сергеевна – магистрант кафедры электроакустики и ультразвуковой техники
ул. Профессора Попова, д. 5 Ф, Санкт-Петербург, 197022
Alena S. Vorotyntseva, Master's student of the Department of Electroacoustics and Ultrasonic Engineering
5 F, Professor Popov St., St Petersburg 197022
Введение. Наклонно-направленное бурение к настоящему времени можно считать традиционным способом бестраншейной прокладки подземных коммуникаций, разведки твердых полезных ископаемых, проведения геологоразведочных работ в обеспечение инженерно-геологических задач промышленности. Для этих целей используется устройство наклонно-направленного бурения с высокоточным комплексом определения координат буровой головки для соответствия текущей трассы бурения заданной проектной. Проблема получения точных координат (глубина, зенит, азимут) буровой головки является одной из приоритетных задач при бестраншейном бурении. Авторами ранее рассмотрен акустический способ мониторинга положения буровой головки в устройстве наклонно-направленного бурения. В настоящей статье рассматривается радиолокационный комплекс мониторинга положения буровой головки с поверхности земли с неподвижными маяками-ответчиками. Применение радиолокационного метода получения информации позволит усовершенствовать процесс бурения – высокая точность позиционирования, постоянный автоматический мониторинг положения, снижение временных и финансовых затрат.
Цель работы. Показать возможность построения радиолокационного комплекса получения информации о позиционировании буровой головки устройства наклонно-направленного бурения на основе маяков-ответчиков, распределенных на поверхности земли.
Материалы и методы. Исследование возможности построения радиолокационного комплекса мониторинга положения буровой головки устройства наклонно-направленного бурения с поверхности земли с неподвижными маяками-ответчиками основано на физических принципах, используемых в мобильных системах, т. е. определение местоположения зонда и его параметров по радиосигналам, излучаемым зондом в диапазоне частот, составляющем десятки килогерц, для максимального снижения влияния неоднородностей в грунте.
Результаты. Исследована возможность применения радиолокационного метода получения координат буровой головки при мониторинге ее положения в процессе проведения буровых работ. Рассмотрен принцип работы радиолокационного комплекса, определены схемы расположения маяков-ответчиков на поверхности земли и относительно буровой головки, описана технология обеспечения буровых работ при таком методе, а также отличительные особенности.
Заключение. В статье предложен вариант определения координат буровой головки и автоматического мониторинга ее положения в реальном времени. Предлагаемый вариант построения высокоточного радиолокационного комплекса передачи информации может быть использован при проектировании и модернизации техники наклонно-направленного бурения.
Introduction. Directional drilling is a conventional method for trenchless installation of underground communications, exploration of solid minerals, and geological exploration. These tasks can be implemented using a directional drilling installation equipped with a high-precision unit for determining the drilling head coordinates to match the current and specified drilling routes. The problem of obtaining precise coordinates (depth, zenith, azimuth) of the drilling head is a priority task in trenchless drilling. We previously considered an acoustic method for monitoring the drilling head position in a directional drilling device. In this work, we consider a radar complex for monitoring the drilling head position from the surface of the earth with fixed transponder beacons. The radar method for obtaining such information allows the drilling process to be optimized by increasing the positioning accuracy, providing for constant automatic position monitoring, as well as reducing the time and financial costs.
Aim. To demonstrate the possibility of constructing a radar complex for obtaining information about positioning of the drilling head of a directional drilling installation based on transponder beacons distributed on the surface of the earth.
Materials and methods. The study was based on the physical principles used in mobile systems, i.e., determining the location of the probe and its parameters using radio signals emitted by the probe in the frequency range of tens of kHz, to minimize the influence of soil inhomogeneities.
Results. The possibility of using the radar method for obtaining the drilling head coordinates when monitoring its position during drilling operations was studied. The operational principle of such a radar complex was considered; the schemes of positioning transponder beacons on the surface of the earth and relative to the drilling head were developed; a technology for supporting drilling operations using this method was described.
Conclusion. We propose an approach to determining the drilling head coordinates and their automatic monitoring in real time. The proposed approach to constructing a high-precision radar information transmission complex can be used in the design and modernization of directional drilling equipment.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.