一种钻机有效钻进数据自动采集方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种钻机有效钻进数据自动采集方法及系统，所述方法包括：分析钻机钻孔的各个子过程；基于所搭建的钻机随钻测量系统，实现对钻机钻孔各子过程随钻参数阈值的确定；若随钻参数在正常工作范围内变化，则判断为有效钻进数据，并将有效钻进数据进行存储并输出；反之则直接剔除；本发明专利技术提出的方案，可以根据预定逻辑程序将无效数据自动剔除，只保存有效钻进数据，从而有效提高钻机有效钻进数据的采集，提高采集效率，降低人工劳动强度。降低人工劳动强度。降低人工劳动强度。

【技术实现步骤摘要】
一种钻机有效钻进数据自动采集方法及系统


[0001]本专利技术属于钻机有效钻进数据采集
，具体涉及一种钻机有效钻进数据自动采集方法及系统。

技术介绍

[0002]随钻测量技术指钻机在钻进的同时连续不断地测量有关钻孔或钻头的信息并将其记录的技术的简称；其中，随钻测量记录的参数(随钻参数)一般包括时间、钻进深度、钻进速度、钻杆轴压、回转力矩、回转速度、冲洗介质流量、冲洗介质压力等。
[0003]随钻测量技术让钻头长上了“眼睛”，可实时“看”到孔内正在发生的情况，在岩土界面识别、岩体质量评价、爆破参数优化、矿体轮廓圈定、地下结构支护、超前地质勘探等方面应用效果较好。虽然国内随钻测量技术研究刚处于起步阶段，但不能小觑随钻测量的作用，随钻测量数据恰恰能够有效、全面、即时的描述岩体力学参数和结构特性；相比于现有的岩芯钻探或地球物理测井等方法，该随钻测量技术不仅可以节省大量的人力物力成本，而且可以在不影响现场生产的前提下帮助工程师根据实时数据做出敏捷、高效的设计决策。
[0004]由于钻机钻孔过程涉及到多个子过程，其中接卸杆、吹孔、空转等非钻进过程产生的随钻测量数据对岩体参数分析没有用处；因此，若想利用随钻参数表征岩体性质，首要前提是获取有效的随钻测量数据随钻孔深度变化曲线。目前国内外随钻测量系统所采集的随钻测量数据一般是钻机钻孔全过程参数变化曲线，而不是有效钻孔过程参数变化曲线；采用的方案一般是工程技术人员在获得全过程参数变化曲线后，再用手动剔除的方法剔除无效数据，进而获得纯钻进随钻测量数据；但是，随钻测量数据量庞大，这种方法不仅效率低、费时费力，而且出错概率极高，有必要寻求一种新的方法自动采集有效随钻测量数据。
[0005]基于上述随钻测量数据获取中存在的技术问题，尚未有相关的解决方案；因此迫切需要寻求有效方案以解决上述问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是针对上述技术中存在的不足之处，提出一种钻机有效钻进数据自动采集方法及系统，旨在解决现有随钻测量数据获取难度大、效率低、出错率高的问题之一。
[0007]本专利技术提供一种钻机有效钻进数据自动采集方法，所述采集方法包括以下过程：
[0008]S1：分析钻机钻孔的各个子过程；
[0009]S2：基于搭建的钻机随钻测量系统，实现对钻机钻孔各个子过程随钻参数阈值的确定；该阈值为钻机从某一工作状态向非工作状态变化并趋于稳定状态时的最大值或最小值；
[0010]S3：将确定的阈值作为正常工作值；采集并计算随钻参数；
[0011]S4：比较随钻参数，判断随钻参数是否均在正常工作范围内变化；
[0012]S5：若随钻参数在正常工作范围内变化，则判断为有效钻进数据，并将有效钻进数据进行存储并输出；若随钻参数非在正常工作范围内变化，则判断为无效钻进数据，并将无效钻进数据直接剔除。
[0013]进一步地，随钻参数包括钻进深度；在S4步骤中包括：
[0014]S41：优先比较编码器前后两次采样的数字信号；若编码器后一次编码器采样的数值大于前一次采样的数值，则初次判断为正常钻进过程；若编码器后一次采样的数值小于或等于前一次采样的数值，则直接剔除数据。
[0015]进一步地，随钻参数包括钻进深度；在S4步骤中：通过采样钻进深度来判断是否属于钻进过程；当采样钻进深度大于零时，则初次判断为钻进过程；当采样钻进深度小于或等于零时，则判断为非钻进过程，直接剔除数据。
[0016]进一步地，随钻参数还包括钻杆轴压、回转力矩、冲洗介质流量以及冲洗介质压力；在S4步骤中还包括：在判断后一次采样的钻进深度大于前一次采样的钻进深度时，进入下一步判断；判断过程包括：
[0017]S42：判断采样的钻杆轴压是否在正常工作范围内变化；
[0018]S43：判断采样的回转力矩是否在正常工作范围内变化；
[0019]S44：判断采样的冲洗介质流量是否在正常工作范围内变化；
[0020]S45：判断采样的冲洗介质压力是否在正常工作范围内变化；
[0021]只有当上述S42至S45均满足在正常工作范围内变化时，才判断随钻参数为有效钻进数据。
[0022]进一步地，S42步骤中：判断钻杆轴压在正常工作范围内变化包括：采集到的钻杆轴压为F，在正常钻进时钻杆轴压的阈值为F0和F1，若F0＜F＜F1，则说明该钻杆轴压为F为有效数据，否则为无效。
[0023]进一步地，S43步骤中：判断回转力矩在正常工作范围内变化包括：采集到的回转力矩为T，在正常钻进时回转力矩的阈值为T0和T1，若T0＜T＜T1，则说明该回转力矩为T为有效数据，否则为无效。
[0024]进一步地，S44步骤中：判断冲洗介质流量在正常工作范围内变化包括：采集的冲洗介质流量为Q，在正常钻进时冲洗介质流量的阈值为Q0和Q1，若Q0＜Q＜Q1，则说明该冲洗介质流量为Q为有效数据，否则为无效。
[0025]进一步地，S45步骤中：判断冲洗介质压力在正常工作范围内变化包括：采集的冲洗介质压力为P，在正常钻进时冲洗介质压力的阈值为P0和P1，若P0＜P＜P1，则说明该冲洗介质压力为P为有效数据，否则为无效。
[0026]相应地，本专利技术还提供一种钻机有效钻进数据自动采集系统，所述采集系统包括传感器、数据采集卡、工控机以及存储设备；其中，工控机内含有LabVI EW程序开发环境；
[0027]传感器用于采集钻机钻孔过程中的随钻参数；
[0028]数据采集卡用于将传感器的电流、电压或数字信号转换为相应压力、流量的随钻信号，并传输至工控机；
[0029]工控机用于获取随钻参数，并通过LabVI EW程序开发环境来分析随钻参数是否在正常工作范围内变化，并判断随钻参数是否为有效钻进数据；
[0030]若随钻参数在正常工作范围内变化，则判断为有效钻进数据，并将有效钻进数据
存储在存储设备内；
[0031]若随钻参数非在正常工作范围内变化，则判断为无效钻进数据，并将无效钻进数据直接剔除。
[0032]进一步地，随钻参数包括钻进深度，所述钻进深度通过编码器前后两次采集的数字信号的差值来表示；若编码器后一次采样的数值大于前一次采样的数值，则初次判断为正常钻进过程；若编码器后一次采样的数值小于或等于前一次采样的数值，则直接剔除数据。
[0033]进一步地，随钻参数包括钻进深度；LabVI EW程序开发环境通过分析采样钻进深度来判断是否属于钻进过程；当采样钻进深度大于零时，则初次判断为钻进过程；当采样钻进深度小于或等于零时，则判断为非钻进过程，直接剔除数据。
[0034]进一步地，随钻参数还包括钻杆轴压、回转力矩、冲洗介质流量以及冲洗介质压力；LabVI EW程序开发环境在初次判断为在正常工作范围内变化时，LabVI EW程序开发环境分别通过分析钻杆轴压、回转力矩、冲洗介质流量以及冲洗介质压力是否均在正常工作范围内变化；只有钻杆轴压、回转力矩、冲洗介质流量以及冲洗介质本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钻机有效钻进数据自动采集方法，其特征在于，所述采集方法包括以下过程：S1：分析钻机钻孔的各个子过程；S2：基于搭建的钻机随钻测量系统，实现对钻机钻孔各个子过程随钻参数阈值的确定；所述阈值为钻机从某一工作状态向非工作状态变化并趋于稳定状态时的最大值或最小值；S3：将确定的所述阈值作为正常工作值；采集并计算所述随钻参数；S4：比较所述随钻参数，判断所述随钻参数是否均在正常工作范围内变化；S5：若所述随钻参数在正常工作范围内变化，则判断为有效钻进数据，并将有效钻进数据进行存储并输出；若所述随钻参数非在正常工作范围内变化，则判断为无效钻进数据，并将无效钻进数据直接剔除。2.根据权利要求1所述的钻机有效钻进数据自动采集方法，其特征在于，所述随钻参数包括钻进深度；在所述S4步骤中包括：S41：优先比较编码器前后两次采样的数字信号；若编码器后一次采样的数值大于前一次采样的数值，则初次判断为正常钻进过程；若编码器后一次采样的数值小于或等于前一次采样的数值，则直接剔除数据。3.根据权利要求1所述的钻机有效钻进数据自动采集方法，其特征在于，所述随钻参数包括钻进深度；在所述S4步骤中：通过采样的钻进深度来判断是否属于钻进过程；当采样钻进深度大于零时，则初次判断为钻进过程；当采样钻进深度小于或等于零时，则判断为非钻进过程，直接剔除数据。4.根据权利要求2所述的钻机有效钻进数据自动采集方法，其特征在于，所述随钻参数还包括钻杆轴压、回转力矩、冲洗介质流量以及冲洗介质压力；在所述S4步骤中还包括：在判断后一次采样的钻进深度大于前一次采样的钻进深度时，进入下一步判断；判断过程包括：S42：判断采样的钻杆轴压是否在正常工作范围内变化；S43：判断采样的回转力矩是否在正常工作范围内变化；S44：判断采样的冲洗介质流量是否在正常工作范围内变化；S45：判断采样的冲洗介质压力是否在正常工作范围内变化；只有当上述所述S42至所述S45均满足在正常工作范围内变化时，才判断所述随钻参数为有效钻进数据。5.根据权利要求4所述的钻机有效钻进数据自动采集方法，其特征在于，所述S42步骤中：判断钻杆轴压在正常工作范围内变化包括：采集到的钻杆轴压为F，在正常钻进时钻杆轴压的阈值为F0和F1，若F0＜F＜F1，则说明该钻杆轴压为F为有效数据，否则为无效；所述S43步骤中：判断回转力矩在正常工作范围内变化包括：采集到的回转力矩为T，在正常钻进时回转力矩的阈值为T0和T1，若T0＜T＜T1，则说明该回转力矩为T为有效数据，否则为无效；所述S44步骤中：判断冲洗介质流量在正常工作范围内变化包括：采集的冲洗介质流量为Q，在正常钻进时冲洗介质流量的阈值为Q0和Q1，若Q0＜Q＜Q1，则说明该冲洗介质流量为Q为有效数据，否则为无效；所述S45步骤中：判断冲洗介质压力在正常工作范围内变化包括：采集的冲洗介质压力为P，在正常钻进时冲洗介质压力的阈值为P0和P1，若P0＜P＜P1，则说明该冲洗介质压力为P
为有效数据，否则为无效。6.一种钻机有效钻进数据自动采集系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭大超，侯仕军，罗乃鑫，唐玲彪，杨巍，宫永吉，刘光硕，丁伟捷，梁书锋，刘殿书，田帅康，陆欣雨，谢科尧，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：发明
国别省市：