一种钻孔深度精确测量装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种钻孔深度精确测量装置及方法，通过测深轮与钻杆滚动接触而不断旋转时，计数器自动计量测深轮的转动圈数得出钻杆的下降距离，从而得到第一孔深；通过将测深绳随着钻杆不断钻进伸入钻孔的深处，测深绳上的刻度部读取钻杆在钻孔中的长度，得到第二孔深；通过称重模块称称量主动钻杆及多个附加钻杆在下杆时的拉力为G1，逐次测量钻进接杆后拉力值G1、G2,直至称重模块称量主动钻杆及多个附加钻杆在最深处时的拉力为G

【技术实现步骤摘要】
一种钻孔深度精确测量装置及方法


[0001]本专利技术涉及钻孔施工测量的
，尤其涉及一种钻孔深度精确测量装置及方法。

技术介绍

[0002]在诸如石油开采、煤炭采掘、建筑钻井、地质勘探等作业场合中，通常都需要使用钻机在地面上钻制得到所需深度的孔洞，具体而言是通过钻机驱动钻杆旋转，依靠钻杆在地下钻进形成孔洞。而如何准确获知当前钻孔的实际深度是尤为重要的。现有技术中，常规做法是通过人工监测钻机的往复次数，来统计钻进的钻杆数量进而得出钻孔深度，但这种方法一方面会导致作业人员长时间工作而出现疲劳，致使人力成本升高，出现人为统计误差而影响钻孔深度测量精度；另一方面也容易出现钻机卡杆的问题，造成实际钻孔深度的不确定性。
[0003]目前，在公布号为CN112240199A的专利技术专利“一种电子计米器测量钻孔深度的方法及装置”中，通过将计米器安装在地质钻机的卷扬轴轮上测量钻孔深度；在公布号为CN112228043A的专利技术专利“一种射频测量钻孔的方法及装置”中，通过在钻杆两端安装内嵌电子标签的金属卡扣，射频线圈感配合电子标签来累计相加钻杆长度得到钻孔深度值；在公布号为CN112682029A的专利技术专利“一种组合式测量钻孔深度的装置及方法”中，通过将计米器安装在地质钻机的卷扬轴轮上、在钻杆两端安装内嵌电子标签的金属卡扣，射频线圈感配合电子标签的组合来测量钻孔深度。然而，采用射频识别技术来测量钻孔深度的方法，对于钻杆卡扣的材料强度有较高要求，容易出现钻杆卡扣识别故障，导致测量结果出现误差；卷扬缆绳长度方向上的粗细、摩擦系数、牵引力等因素变化时会导致缆绳与测量轮打滑，影响测量精度。因此，亟需一种能够在此基础上，对孔深测量结果进行准确评估的装置及方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种钻孔深度精确测量装置及方法，旨在解决现有技术孔深测量数据真实性无法保证，劳动强度大，测量误差大、精度低的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种钻孔深度精确测量方法，其特征在于，包括如下步骤：
[0007]S1：在预定钻孔处安装钻机，在钻机上设置称重模块,在钻孔位置的地面安装钻深辅助指示装置,所述钻深辅助指示装置包括座体、接触测深机构和显示器，所述接触测深机构包括测深轮和计数器，所述测深轮设有轮槽，所述轮槽内绕装有测深绳，所述称重模块、所述计数器、所述显示器分别与控制中心电性连接；
[0008]S2：钻进加工，根据钻孔实时深度将所需数量的附加钻杆同轴安装至主动钻杆上，并使钻深辅助指示装置与主动钻杆以及各附加钻杆活动接触配合；钻进过程中，所述测深轮与钻杆滚动接触而不断旋转，所述计数器同时自动计量测深轮的转动圈数，通过测深轮
的周长乘以圈数即可换算得出钻杆的下降距离，并记录为第一孔深H1；
[0009]S3：将测深绳自由端的固定扣与主动钻杆或者附加钻杆连接固定，随着钻杆不断钻进伸入钻孔的深处，测深绳在轮槽中卷放出的长度同步发生改变，通过测深绳上的刻度部读取钻杆在钻孔中的长度，并记录为第二孔深H2；
[0010]S4：与此同时，受到与钻机钻进方向相反的拉力，并达到称重模块的阈值时，称重模块启动并记录测量拉力值G
i
；
[0011]在钻进开始时，称重模块称量主动钻杆及多个附加钻杆在下杆时的拉力为G1，逐次测量钻进接杆后拉力值G1、G2,直至称重模块称量主动钻杆及多个附加钻杆在最深处时的拉力为G
n
，根据所测量的拉力值G1、G2……
G
n
，并结合浮力系数、钻井与钻杆之间的摩擦系数、钻杆的重力系数、钻孔倾角修正系数，采用公式(1)计算主动钻杆及多个附加钻杆深入地面的第三孔深H3；
[0012][0013]公式(1)中，主动钻杆的进尺长度为L0,浮力系数k＝0.76，钻井与钻杆之间的摩擦系数为W
s
＝0.57,钻杆的重力系数g＝0.98N/m，钻孔倾角修正系数为c；
[0014]步骤六、根据第一孔深、第二孔深、第三孔深的测量值，采用公式(2)计算主动钻杆及多个附加钻杆深入地面的最终钻孔深度H:
[0015]H＝aH1+bH2+cH3
ꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0016]公式(2)中，a,b,c为根据经验值得出的H1、H2、H3的权重比例，其中a+b+c＝1。
[0017]进一步地，所述步骤S4中的所述阀值为钻进初始时，主动钻杆及多个附加钻杆的重量值G0；当称重模块的测得的重力大于阀值G0时开始测量。
[0018]进一步地，所述称重模块在测量时，停止钻进或提升5
‑
15s，待数据稳定后取值。
[0019]进一步地，停止钻进或提升的时间为10s。
[0020]进一步地，提供一种钻孔深度精确测量装置，包括：
[0021]钻机；
[0022]主动钻杆，可插设于地面内；
[0023]多个附加钻杆，沿竖直方向设于所述主动钻杆下端，用于插设至地面内；
[0024]钻深辅助指示装置，在钻孔位置的地面安装有钻深辅助指示装置，所述钻深辅助指示装置包括座体、接触测深机构和显示器，所述接触测深机构包括测深轮和计数器，所述测深轮转动设置于所述座体上，且所述测深轮与主动钻杆以及各附加钻杆滚动接触，所述计数器与所述测深轮相对设置，且所述计数器与所述显示器电性连接；
[0025]称重模块，线性连接在所述钻机上并与控制中心电连接，其中，所述称重模块具有一测量阈值，当受到所述钻机的反向拉力到达所述测量阈值时，称重模块开始测量；
[0026]控制中心，所述称重模块、所述计数器、所述显示器分别与控制中心电性连接，所述控制中心用于测量及存储所述称重模块、所述计数器的数据信息，并进行逻辑运算。
[0027]进一步地，所述钻深辅助指示装置包括座体、接触测深机构和显示器，所述座体用于设置在钻孔孔口处，且座体开设有与钻孔孔口相通的过孔，所述接触测深机构设置于所述座体，且所述接触测深机构与所述显示器电性连接。
[0028]进一步地，所述座体包括转动组件和至少两个分体座，至少两个所述分体座通过
所述转动组件活动连接，以使所述过孔的孔径可调。
[0029]进一步地，所述转动组件包括第一转动臂、第二转动臂和阻尼环，所述第一转动臂与所述第二转动臂的其中之一设有转孔，所述第一转动臂与所述第二转动臂的其中另一设有转轴，所述转轴转动设置于所述转孔内，所述阻尼环套设于所述转轴与所述转孔之间。
[0030]进一步地，所述接触测深机构包括测深轮和计数器，所述测深轮转动设置于所述座体上，且所述测深轮与主动钻杆以及各附加钻杆滚动接触，所述计数器与所述测深轮相对设置，且所述计数器与所述显示器电性连接。
[0031]进一步地，所述测深轮设有轮槽，所述轮槽内绕装有测深绳，所述测深绳的自由端设有固定扣，所述固定扣用于与主动钻杆或者附加钻杆连接固定，所述测深绳的固定端固设于所述轮槽内本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钻孔深度精确测量方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：在预定钻孔处安装钻机，在钻机上设置称重模块，在钻孔位置的地面安装钻深辅助指示装置，所述钻深辅助指示装置包括座体、接触测深机构和显示器，所述接触测深机构包括测深轮和计数器，所述测深轮设有轮槽，所述轮槽内绕装有测深绳，所述称重模块、所述计数器、所述显示器分别与控制中心电性连接；S2：钻进加工，根据钻孔实时深度将所需数量的附加钻杆同轴安装至主动钻杆上，并使钻深辅助指示装置与主动钻杆以及各附加钻杆活动接触配合；钻进过程中，所述测深轮与钻杆滚动接触而不断旋转，所述计数器同时自动计量测深轮的转动圈数，通过测深轮的周长乘以圈数即可换算得出钻杆的下降距离，并记录为第一孔深H1；S3：将测深绳自由端的固定扣与主动钻杆或者附加钻杆连接固定，随着钻杆不断钻进伸入钻孔的深处，测深绳在轮槽中卷放出的长度同步发生改变，通过测深绳上的刻度部读取钻杆在钻孔中的长度，并记录为第二孔深H2；S4：与此同时，受到与钻机钻进方向相反的拉力，并达到称重模块的阈值时，称重模块启动并记录测量拉力值G
i
；在钻进开始时，称重模块称量主动钻杆及多个附加钻杆在下杆时的拉力为G1，逐次测量钻进接杆后拉力值G1、G2，直至称重模块称量主动钻杆及多个附加钻杆在最深处时的拉力为G
n
，根据所测量的拉力值G1、G2……
G
n
，并结合浮力系数、钻井与钻杆之间的摩擦系数、钻杆的重力系数、钻孔倾角修正系数，采用公式(1)计算主动钻杆及多个附加钻杆深入地面的第三孔深H3；公式(1)中，主动钻杆的进尺长度为L0，浮力系数k＝0.76，钻井与钻杆之间的摩擦系数为W
s
＝0.57，钻杆的重力系数g＝0.98N/m，钻孔倾角修正系数为c；步骤六、根据第一孔深、第二孔深、第三孔深的测量值，采用公式(2)计算主动钻杆及多个附加钻杆深入地面的最终钻孔深度H：H＝aH1+bH2+cH3
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(2)公式(2)中，a，b，c为根据经验值得出的H1、H2、H3的权重比例，其中a+b+c＝1。2.根据权利要求1所述的钻孔深度精确测量方法，其特征在于，所述步骤S4中的所述阀值为钻进初始时，主动钻杆及多个附加钻杆的重量值G0；当称重模块的测得的重力大于阀值G0时开始测量。3.根据权利要求2所述的钻孔深度精确测量方法，其特征在于，所述称重模块在测量时，停止钻进或提升5
‑
15s，待数据稳定后取值。4....

【专利技术属性】
技术研发人员：练裕锋，刘思波，谢明杰，黄礼贵，姚醒，
申请(专利权)人：深圳市城安物联科技有限公司，
类型：发明
国别省市：