一种随钻监测系统监测参数实时校准系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及工程地质勘察领域，尤其涉及一种随钻监测系统监测参数实时校准系统及方法；该系统包括设置在钻机上的用于获取随钻监测参数的随钻监测系统，与钻机的钻具连接的用于获取校准参数的校准装置，以及与所述随钻监测系统和所述校准装置连接的数据采集处理装置，可实时接收随钻监测参数和校准装置采集得到的校准参数，并按照本发明专利技术的校准方法进行数据自动处理，直接计算获得各项监测参数的修正系数。本发明专利技术在工程勘察现场随钻监测前，对随钻监测系统获取的随钻参数的准确性进行实时校准和修正，提高随钻监测数据的可靠性，利用随钻监测参数进行准确的岩土物理力学参数反演，满足了智能化钻探技术要求，提高了勘探效率。提高了勘探效率。提高了勘探效率。

【技术实现步骤摘要】
一种随钻监测系统监测参数实时校准系统及方法


[0001]本专利技术涉及工程地质勘察领域，尤其涉及一种随钻监测系统监测参数实时校准系统及方法。

技术介绍

[0002]随着人工智能技术发展，勘探逐渐向智能化、精细化、数字化方面发展，随钻监测系统是智能勘探领域常用的监测设备，目前已开展应用的随钻监测系统一般采用理论公式间接计算钻机实际输出的钻压、扭矩等钻进参数，计算过程中根据经验确定钻机回转系统的机械传动效率，设备使用前仅仅对使用的传感器等元器件进行专业检测，未有对随钻监测系统间接计算获取的钻进参数进行校准的装置和校准方法。
[0003]专利CN1218114C中公开了钻孔过程监测系统，包括对冲击回转式钻机钻孔过程独立、自动、连续和实时测量和记录的仪器和方法，专利CN101476462B中公开了一种用于工程地质钻探的随钻测量系统，在钻机上安装扭矩、油压、转速以及位移测量装置，将钻探过程中的力学信息以数字方式随钻记录下来，实现数字化以及无线控制和无线通讯，但上述随钻系统监测一般是通过建议改装钻机方法，在钻机的传动轴、液压油管和卡盘上安装轴力、压力、扭矩传感器等设备元器件，进行钻进过程参数监测，并未对随钻参数进行校准。
[0004]由于工程勘察环境的复杂性，钻机被搬运频繁，长期进行露天作业，设备零部件等磨损严重，难以通过经验获取其真实的机械传动效率，另外传感器的工作状态一般仅能利用专用设备在特定产所进行严格的率定，难以在远离市区的野外环境下对其进行检测，这些都严重影响随钻监测参数的准确性。因此，亟需一种随钻监测系统监测参数实时校准系统及方法来解决上述问题，提高随钻监测数据的可靠性。

技术实现思路

[0005]为了解决上述问题，一方面，本专利技术提供了一种随钻监测系统监测参数实时校准系统，包括设置在钻机上的用于获取监测参数的随钻监测系统，与钻机的钻具连接的用于获取校准参数的校准装置，以及与所述随钻监测系统和所述校准装置连接的数据采集处理装置。
[0006]进一步地，所述校准装置包括固定支架，设置在所述固定支架上的可沿竖直方向直线运动的第一移动支座和第二移动支座，设置在所述第一移动支座上的第二扭矩传感器，设置在所述固定支架底部的压力传感器，设置在所述第二移动支座上的法兰轴承，所述第二扭矩传感器的上端与所述钻机的钻具连接，下端设置在所述法兰轴承上方，所述法兰轴承位于所述压力传感器上方，所述第二扭矩传感器和所述压力传感器与所述数据采集处理装置连接。
[0007]进一步地，所述随钻监测系统包括分别与所述数据采集处理装置连接的给进压力传感器、回油压力传感器、第一扭矩传感器、立轴电感开关以及传动轴电感开关，所述给进压力传感器和所述回油压力传感器设置在所述钻机的给进油缸上，所述第一扭矩传感器设
置在所述钻机的变速箱传动轴上，所述立轴电感开关设置在所述钻机的卡盘上，所述传动轴电感开关设置在所述钻机的变速箱上。
[0008]进一步地，所述校准装置还包括第一联动圆盘，所述第一联动圆盘的上端和下端分别连接所述钻机的钻具和所述第二扭矩传感器。
[0009]进一步地，所述校准装置还包括第二联动圆盘，所述第二联动圆盘设置在所述法兰轴承的内环上，所述第二联动圆盘与所述第二扭矩传感器的底部连接。
[0010]进一步地，所述固定支架内设置有供所述第一移动支座和第二移动支座移动的滑轨。
[0011]进一步地，所述随钻监测系统还包括设置在所述钻机的立轴上的与所述立轴电感开关作用的第一磁铁，以及设置在所述钻机的传动轴上的与所述传动轴电感开关作用的第二磁铁。
[0012]进一步地，所述校准装置还包括调平螺丝和水平仪，所述调平螺丝和所述水平仪设置在所述固定支架上。
[0013]另一方面，本专利技术还提供了一种随钻监测系统监测参数实时校准方法，该方法包括以下步骤：
[0014]步骤一，对所述随钻监测系统获取的随钻监测参数进行处理，得到监测参数；
[0015]步骤二，获取校准装置测量得到的校准参数；
[0016]步骤三，分别建立各监测参数的修正系数与给进压力、回油压力、立轴转速之间的函数关系，得到各监测参数的修正系数，并计算得到各监测参数的修正值。
[0017]进一步地，所述监测参数包括监测钻压、立轴监测转速以及监测扭矩，校准参数包括校准钻压、立轴校准转速以及校准扭矩。
[0018]本专利技术由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下有益效果：
[0019]1.本专利技术提供的随钻监测系统监测参数实时校准系统及方法，在工程勘察现场随钻监测前，对随钻监测系统获取的随钻监测参数的准确性进行实时校准和修正，提高随钻监测数据的可靠性，利用校准和修正后的随钻监测参数进行准确的岩土物理力学参数反演，可满足智能化钻探技术要求，提高勘探效率；
[0020]2.本专利技术提供的随钻监测系统监测参数实时校准系统及方法，校准装置安装及拆卸便捷、校准效果可靠，能满足现场钻机搬运频繁、作业环境复杂等施工环境，可准确的获取钻机钻具输出的钻进参数；
[0021]3.本专利技术提供的随钻监测系统监测参数实时校准系统及方法，通过本专利技术校准方法校准修正后的随钻监测参数的准确度较高，提高了随钻监测在现场勘探应用时的可靠性，有利于随钻监测参数的深入研究。
附图说明
[0022]图1为本专利技术随钻监测系统监测参数实时校准系统的结构示意图；
[0023]图2为本专利技术随钻监测系统监测参数实时校准系统中校准装置的示意图；
[0024]图3为本专利技术随钻监测系统监测参数实时校准系统中校准装置的俯视图；
[0025]图4为本专利技术随钻监测系统监测参数实时校准方法中的BP网络模型结构。
[0026]1‑
随钻监测系统；11
‑
给进压力传感器；12
‑
回油压力传感器；13
‑
第一扭矩传感器；
14
‑
立轴电感开关；15
‑
传动轴电感开关；16
‑
第一磁铁；17
‑
第二磁铁；
[0027]2‑
校准装置；21
‑
固定支架；22
‑
第一移动支座；23
‑
第二移动支座；24
‑
第二扭矩传感器；25
‑
压力传感器；26
‑
法兰轴承；27
‑
第一联动圆盘；28
‑
第二联动圆盘；29
‑
滑轨；210
‑
调平螺丝；211
‑
水平仪；
[0028]3‑
数据采集处理显示仪；
[0029]4‑
钻机；41
‑
钻具；42
‑
柴油机；43
‑
泥浆泵；44
‑
给进油缸；45
‑
变速箱；46
‑
传动轴；47
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种随钻监测系统监测参数实时校准系统，其特征在于，包括设置在钻机上的用于获取监测参数的随钻监测系统，与钻机的钻具连接的用于获取校准参数的校准装置，以及与所述随钻监测系统和所述校准装置连接的数据采集处理装置。2.根据权利要求1所述的随钻监测系统监测参数实时校准系统，其特征在于，所述校准装置包括固定支架，设置在所述固定支架上的可沿竖直方向直线运动的第一移动支座和第二移动支座，设置在所述第一移动支座上的第二扭矩传感器，设置在所述固定支架底部的压力传感器，设置在所述第二移动支座上的法兰轴承，所述第二扭矩传感器的上端与所述钻机的钻具连接，下端设置在所述法兰轴承上方，所述法兰轴承位于所述压力传感器上方，所述第二扭矩传感器和所述压力传感器与所述数据采集处理装置连接。3.根据权利要求1所述的随钻监测系统监测参数实时校准系统，其特征在于，所述随钻监测系统包括分别与所述数据采集处理装置连接的给进压力传感器、回油压力传感器、第一扭矩传感器、立轴电感开关以及传动轴电感开关，所述给进压力传感器和所述回油压力传感器设置在所述钻机的给进油缸上，所述第一扭矩传感器设置在所述钻机的变速箱传动轴上，所述立轴电感开关设置在所述钻机的卡盘上，所述传动轴电感开关设置在所述钻机的变速箱上。4.根据权利要求2所述的随钻监测系统监测参数实时校准系统，其特征在于，所述校准装置还包括第一联动圆盘，所述第一联动圆盘的上端和下端分别连接所述钻机的钻具和...

【专利技术属性】
技术研发人员：张占荣，刘华吉，孙红林，李时亮，李东黎，赵晋乾，王亚飞，李炜，吕小宁，李鹏程，毛泽宇，吕俊磊，王卫国，陈锣增，岳建刚，肖凡，
申请(专利权)人：中铁第四勘察设计院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：