定向钻穿越施工监测系统及监测方法技术方案

本发明专利技术公开了一种定向钻穿越施工监测系统及监测方法，涉及定向钻施工技术领域。该监测系统包括多个传感器，采集模块和服务器；多个传感器包括均设置在动力头上的第一传感器和第二传感器，第一传感器用于识别动力头是否连接钻杆；第二传感器用于测定在默认动力头始终连接钻杆的条件下动力头带动钻杆产生的位移；采集模块用于接收多个传感器获取的信息，并将信息发送给服务器；服务器用于接收采集模块发送的信息，筛选出动力头连接钻杆时的位移信息，得到钻杆实际的位移。本发明专利技术所提供的检测系统，可随时检测钻杆位移数据，无需大量人工作业，避免由于工人操作造成的数据误差。同时所记录的数据具有连续性，时效性和科学性。

Directional Drilling Crossing Construction Monitoring System and Method

The invention discloses a directional drilling crossing construction monitoring system and a monitoring method, which relates to the field of directional drilling construction technology. The monitoring system includes multiple sensors, acquisition modules and servers; multiple sensors include the first sensor and the second sensor, which are all installed on the power head. The first sensor is used to identify whether the power head is connected to the drill pipe or not; and the second sensor is used to determine the power head driving under the condition that the default power head is always connected to the drill pipe. Drill pipe displacement; acquisition module is used to receive information obtained by multiple sensors and send it to the server; server is used to receive information sent by acquisition module, screen out the displacement information when the power head connects to the drill pipe, and get the actual displacement of the drill pipe. The detection system provided by the invention can detect the displacement data of the drill pipe at any time without a lot of manual work, and avoid the data error caused by the operation of workers. At the same time, the recorded data are of continuity, timeliness and scientificity.

【技术实现步骤摘要】
定向钻穿越施工监测系统及监测方法
本专利技术涉及定向钻施工
，特别涉及一种定向钻穿越施工监测系统及方法。
技术介绍
为了便于油、气的综合利用，需要在油、气生产区与油、气消费区之间铺设输送油、气的运输管线。在运输管线铺设过程中可能遇到河流、公路等障碍，此时为了避免线路绕行造成造价过高的情况，一般选择穿越施工，即将管线从河流或公路等下方穿过铺设。通常采用定向钻进行穿越施工。施工时首先钻出导向孔，具体地，先在定向钻钻机的动力头上连接一根钻杆，钻机将钻杆打入地下。待钻杆的末端要进入地下时，停止钻机，拆卸钻杆与动力头的连接，动力头反向运转，增大动力头和已打入地下的钻杆末端之间的距离，之后在动力头和打入地下的钻杆末端之间连接另外一根钻杆。再次启动动力系统，钻机通过动力头推进新连接的钻杆继续进行钻孔，直至将新连接的钻杆同样打入地下，循环这一操作直至钻出完整的导向孔。通常在导向孔阶段，为了掌握施工进展、分析施工状态，需要记录工况信息，尤其是记录钻杆进尺。钻赶进尺为钻机控制钻杆移动的距离，是反映穿越工程进展的关键指标。现有技术中，在施工时需要采用多根钻杆，且通常使用的钻杆长度基本一致，为9.6m左右。因此在记录钻机进尺时，一般通过已打入地下的钻杆数量与钻杆长度的乘积来代表钻机进尺，具体操作时需要工作人员记录下所使用的钻杆数量。在实现本专利技术的过程中，专利技术人发现现有技术至少存在以下问题：通过现有技术所得到的钻机进尺不能如实反映工程进展。首先，由于施工中所采用的钻杆数量较多，仅靠人工记录工作量较大，极易出现漏记、重记现象。其次，每个钻杆的长度有一定误差，当使用大量钻杆时会导致累计误差明显，同样影响了钻机进尺数据的准确性。最后，所得到的钻机进尺仅能反应钻杆完全进入地下的距离，当一根钻杆一部分位于地下、一部分位于地上时，无法准确统计钻杆进尺，使得钻杆进尺数据缺乏连续性和时效性。
技术实现思路
为了解决现有技术中所获取的钻机进尺不能如实反映工程进展的问题，本专利技术实施例提供了一种定向钻穿越施工监测系统及其监测方法，具体技术方案如下：第一方面，本专利技术实施例提供一种定向钻穿越施工监测系统，包括多个传感器，采集模块和服务器；其中，所述多个传感器包括均设置在钻机的动力头上的第一传感器和第二传感器，所述第一传感器用于识别所述动力头是否连接钻杆，生成所述动力头与所述钻杆的连接状态信息，并发送给所述采集模块；所述第二传感器用于测定在默认所述动力头始终连接所述钻杆的条件下所述动力头带动所述钻杆产生的位移，生成位移信息并发送给所述采集模块；所述采集模块用于接收所述多个传感器发送的信息，并将所述信息发送给所述服务器；所述服务器包括接收单元、筛选单元和存储单元，所述接收单元用于接收所述采集模块发送的信息；所述筛选单元用于根据所述动力头与所述钻杆的连接状态信息，筛选出所述动力头连接所述钻杆时所述第二传感器获取的所述位移信息；所述存储单元用于存储所述筛选单元筛选出的所述位移信息。可选地，所述传感器还包括设置在控制系统中的第三传感器和第四传感器；所述第三传感器用于测定钻机对所述钻杆施加的拉力或推力，生成所述拉力或推力信息，并发送给所述采集模块；所述第四传感器用于测定所述钻机对所述钻杆施加的扭矩，生成所述扭矩信息，并发送给所述采集模块。可选地，所述采集模块还用于接收所述第三传感器和所述第四传感器发送的信息，并将接受的信息发送给所述服务器，所述服务器的所述接收单元还用于接收所述采集模块发送的信息，并发送给所述存储单元；所述服务器的所述存储单元还用于接收并存储所述接收单元发送的信息。可选地，所述传感器还包括设置在泥浆系统中的第五传感器和第六传感器；所述第五传感器用于测定所述泥浆系统泵入所述钻杆的泥浆流量，生成泥浆流量信息，并发送给所述采集模块；所述第六传感器用于测定所述泥浆系统的泥浆泵入压力，生成泥浆压力信息，并发送给所述采集模块。可选地，所述采集模块还用于接收所述第五传感器和所述第六传感器发送的信息，并发送给所述服务器；所述服务器的所述接收单元还用于接收所述采集模块发送的信息，并发送给所述存储单元；所述服务器的所述存储单元还用于接收并存储所述接收单元发送的信息。可选地，所述监测系统还包括设置在控制系统中的第一档位监测模块和第二档位监测模块，以及档位采集模块；其中，所述第一档位监测模块用于识别所述钻机的拉力或推力档位，生成钻机拉力或推力档位信息，并发送给所述档位采集模块；所述第二档位监测模块用于识别所述钻机的扭矩档位，生成钻机扭矩档位信息，并发送给所述档位采集模块；所述档位采集模块用于接收所述钻机拉力或推力档位信息和所述钻机扭矩档位信息，并发送至服务器。可选地，所述服务器的所述接收单元还用于接收所述档位采集模块发送的信息，并发送给所述存储单元；所述服务器的所述存储单元还用于接收并存储所述接收单元发送的信息。第二方面，本专利技术实施例提供一种定向钻穿越施工监测方法，包括：接收采集模块发送的信息，所述信息包括由第一传感器识别动力头与钻杆的连接状态信息，以及由第二传感器测定的在默认所述动力头始终连接所述钻杆的条件下所述动力头带动所述钻杆产生的位移信息,所述第一传感器和第二传感器设置在所述动力头上；根据所述动力头与所述钻杆连接状态信息筛选所述动力头连接所述钻杆时所述第二传感器获取的所述位移信息；存储筛选出的所述位移信息。可选地，所述方法还包括：接收到的采集模块发送的信息，所述信息包括由第三传感器测定的拉力或推力信息，第四传感器测定的扭矩信息，第五传感器测定的泥浆流量信息以及第六传感器测定的泥浆压力信息；存储所述拉力或推力数据，所述钻杆扭矩数据，所述泥浆流量和所述泥浆压力。可选地，所述方法还包括：接收档位采集模块发送的信息，所述信息包括由第一档位监测模块识别的所述钻机拉力或推力档位信息，以及由第二档位监测模块识别的所述钻机扭矩档位信息；存储所述钻机的拉力或推力档位和所述钻机的扭矩档位。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：由于定向钻在使用时存在动力头不连接钻杆，但动力头依然工作的情况，因此设置用于测定在默认动力头始终连接钻杆的条件下钻杆位移的第二传感器，以及用于判断动力头与钻杆连接情况的第一传感器。进而通过服务器中筛选单元排除动力头不连接钻杆时的无效位移信息,筛选出动力头连接钻杆时的钻杆位移信息并进行存储,得到钻杆实际的位移。本专利技术实施例所提供的监测系统，可随时检测钻杆位移数据，无需大量人工作业，避免由于工人操作造成的数据误差。同时所记录的数据具有连续性，时效性和科学性，更为客观地反映定向钻穿越施工的进展程度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例一提供的定向钻穿越施工监测系统示意图；图2是本专利技术实施例二提供的定向钻穿越施工监测方法流程图。附图中标记分别为：1.第一传感器；2.第二传感器；3.第三传感器；4.第四传感器；5.第五传感器；6.第六传感器；7.第一档位检测模块；8.第二档位检测模块；9.采集模块；10.档位采集模块；11.服务器。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种定向钻穿越施工监测系统，其特征在于，包括多个传感器，采集模块和服务器；其中，所述多个传感器包括均设置在钻机的动力头上的第一传感器和第二传感器，所述第一传感器用于识别所述动力头是否连接钻杆，生成所述动力头与所述钻杆的连接状态信息，并发送给所述采集模块；所述第二传感器用于测定在默认所述动力头始终连接所述钻杆的条件下所述动力头带动所述钻杆产生的位移，生成位移信息并发送给所述采集模块；所述采集模块用于接收所述多个传感器发送的信息，并将所述信息发送给所述服务器；所述服务器包括接收单元、筛选单元和存储单元，所述接收单元用于接收所述采集模块发送的信息；所述筛选单元用于根据所述动力头与所述钻杆的连接状态信息，筛选出所述动力头连接所述钻杆时所述第二传感器获取的所述位移信息；所述存储单元用于存储所述筛选单元筛选出的所述位移信息。

【技术特征摘要】
1.一种定向钻穿越施工监测系统，其特征在于，包括多个传感器，采集模块和服务器；其中，所述多个传感器包括均设置在钻机的动力头上的第一传感器和第二传感器，所述第一传感器用于识别所述动力头是否连接钻杆，生成所述动力头与所述钻杆的连接状态信息，并发送给所述采集模块；所述第二传感器用于测定在默认所述动力头始终连接所述钻杆的条件下所述动力头带动所述钻杆产生的位移，生成位移信息并发送给所述采集模块；所述采集模块用于接收所述多个传感器发送的信息，并将所述信息发送给所述服务器；所述服务器包括接收单元、筛选单元和存储单元，所述接收单元用于接收所述采集模块发送的信息；所述筛选单元用于根据所述动力头与所述钻杆的连接状态信息，筛选出所述动力头连接所述钻杆时所述第二传感器获取的所述位移信息；所述存储单元用于存储所述筛选单元筛选出的所述位移信息。2.根据权利要求1所述的定向钻穿越施工监测系统，其特征在于，所述传感器还包括设置在钻机上的第三传感器和第四传感器；所述第三传感器用于测定钻机对所述钻杆施加的拉力或推力，生成所述拉力或推力信息，并发送给所述采集模块；所述第四传感器用于测定所述钻机对所述钻杆施加的扭矩，生成所述扭矩信息，并发送给所述采集模块。3.根据权利要求2所述的定向钻穿越施工监测系统，其特征在于，所述采集模块还用于接收所述第三传感器和所述第四传感器发送的信息，并将接受的信息发送给所述服务器，所述服务器的所述接收单元还用于接收所述采集模块发送的信息，并发送给所述存储单元；所述服务器的所述存储单元还用于接收并存储所述接收单元发送的信息。4.根据权利要求1所述的定向钻穿越施工监测系统，其特征在于，所述传感器还包括设置在定向钻泥浆泵入装置上的第五传感器和第六传感器；所述第五传感器用于测定所述泥浆系统泵入所述钻杆的泥浆流量，生成泥浆流量信息，并发送给所述采集模块；所述第六传感器用于测定所述泥浆系统的泥浆泵入压力，生成泥浆压力信息，并发送给所述采集模块。5.根据权利要求4所述的定向钻穿越施工监测系统，其特征在于，所述采集模块还用于接收所述第五传感器和所述第六传感器发送的信息，并发送给所述服务...

【专利技术属性】
技术研发人员：周号，江勇，武涛，焦如义，刘艳利，刘厚平，张宝强，隋付东，张倩，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团公司，中国石油管道局工程有限公司，中国石油天然气管道科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11