專(zhuān)利名稱：煤層氣水平定向鉆進(jìn)深度隨鉆實(shí)時(shí)檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種煤層氣水平定向鉆進(jìn)深度隨鉆檢測(cè)裝置，特別是一種煤層氣水平定向鉆進(jìn)深度隨鉆實(shí)時(shí)檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法。
背景技術(shù)：
在煤層氣勘探與開(kāi)采過(guò)程中，鉆深是一個(gè)非常重要的參數(shù)。國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家普遍認(rèn)為鉆孔瓦斯流量和孔深是正相關(guān)的關(guān)系，鉆深可用于鉆孔軌跡擬合、鉆孔偏斜計(jì)算、儲(chǔ)層與儲(chǔ)量分析以及單井評(píng)價(jià)等。因此，鉆深對(duì)于煤層氣勘探與開(kāi)采具有重要的理論意義和現(xiàn)實(shí)價(jià)值。目前，各企業(yè)或高校研制的鉆參儀，因其設(shè)計(jì)目標(biāo)和功能要求不同，有一部分可以進(jìn)行鉆深檢測(cè)，但是卻無(wú)實(shí)時(shí)檢測(cè)鉆深的功能。而在具有鉆深檢測(cè)功能的鉆參儀中，基本上只適用于垂直鉆井或測(cè)井或沒(méi)注意到倒桿的計(jì)算，還沒(méi)有能夠真正實(shí)現(xiàn)煤層氣水平定向鉆進(jìn)鉆深隨鉆實(shí)時(shí)檢測(cè)的技術(shù)和儀器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供一種可實(shí)時(shí)檢測(cè)鉆深、并實(shí)現(xiàn)對(duì)鉆深數(shù)據(jù)進(jìn)行有效科學(xué)管理的一種煤層氣水平定向鉆進(jìn)深度隨鉆實(shí)時(shí)檢測(cè)的裝置。本發(fā)明的另一目的還在于提供一種煤層氣水平定向鉆進(jìn)深度隨鉆實(shí)時(shí)檢測(cè)的方法。本發(fā)明的煤層氣水平定向鉆進(jìn)深度隨鉆實(shí)時(shí)檢測(cè)的裝置，其結(jié)構(gòu)要點(diǎn)在于包括有兩組的通電線圈，及設(shè)置于通電線圈旁的磁阻傳感器，磁阻傳感器與通電線圈不連接，磁阻傳感器與調(diào)理電路相連，調(diào)理電路包括信號(hào)放大、信號(hào)濾波和取絕對(duì)值電路，通電線圈與電源相連，調(diào)理電路經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換電路與單片機(jī)系統(tǒng)相連，單片機(jī)系統(tǒng)與下位機(jī)存儲(chǔ)器相連， 通電線圈一組設(shè)置于水平的定向鉆機(jī)的前夾持器處，通電線圈的另一組則設(shè)置于水平定向鉆機(jī)的卸扣機(jī)構(gòu)處，且通電線圈設(shè)置于鉆桿與鉆桿接頭的運(yùn)行路線處，鉆桿與鉆桿接頭分別從兩組的通電線圈中通過(guò)，所述的煤層氣水平定向鉆進(jìn)深度隨鉆實(shí)時(shí)檢測(cè)的裝置還包括有上位機(jī)鉆深管理系統(tǒng)。所述的電源為12V電源。所述的上位機(jī)鉆深管理系統(tǒng)包括存儲(chǔ)器讀卡系統(tǒng)，鉆深的數(shù)值顯示和曲線顯示， 鉆深數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和回顯。本發(fā)明煤層氣水平定向鉆進(jìn)深度隨鉆實(shí)時(shí)檢測(cè)的方法，其特征在于包括有以下步驟在水平定向鉆機(jī)的前夾持器和卸扣機(jī)構(gòu)處分別安裝通電線圈，用電源對(duì)線圈供電從而產(chǎn)生磁場(chǎng)，在通電線圈旁各安設(shè)一個(gè)磁阻傳感器，傳感器與通電線圈不連接，當(dāng)鉆桿鉆進(jìn)時(shí)，鉆桿從兩個(gè)通電線圈中通過(guò)，當(dāng)鉆桿和鉆桿接頭分別通過(guò)兩個(gè)通電線圈時(shí)，將產(chǎn)生方向相同、大小不同的磁場(chǎng)，相應(yīng)磁阻傳感器檢測(cè)出磁場(chǎng)變化，根據(jù)兩個(gè)磁阻傳感器檢測(cè)出磁場(chǎng)變化的先后關(guān)系，判別進(jìn)桿和退桿，當(dāng)卸扣機(jī)構(gòu)處的磁阻傳感器先檢測(cè)到磁場(chǎng)變化時(shí)，可知鉆桿處于進(jìn)桿狀態(tài)，將進(jìn)桿接頭數(shù)加1后再將其與時(shí)間數(shù)據(jù)一起寫(xiě)入下位機(jī)存儲(chǔ)器里；當(dāng)前夾持器處的磁阻傳感器先檢測(cè)到磁場(chǎng)變化時(shí)，可知鉆桿處于退桿狀態(tài)，將退桿接頭數(shù)加1 后與時(shí)間數(shù)據(jù)一起寫(xiě)入下位機(jī)存儲(chǔ)器里，當(dāng)下一個(gè)鉆桿接頭通過(guò)時(shí)，重復(fù)以上判斷、計(jì)數(shù)及存儲(chǔ)過(guò)程，從而獲得整個(gè)鉆進(jìn)過(guò)程的所有鉆桿接頭數(shù)據(jù)；當(dāng)鉆進(jìn)結(jié)束后，將下位機(jī)存儲(chǔ)器通過(guò)上位機(jī)讀卡系統(tǒng)將所有鉆桿接頭數(shù)據(jù)傳輸至上位機(jī)，假定初始鉆進(jìn)深度是0m，則實(shí)時(shí)鉆深=鉆桿長(zhǎng)度X (進(jìn)桿接頭數(shù)-退桿接頭數(shù))；若初始鉆進(jìn)深度不為0，則實(shí)時(shí)鉆深=初始鉆深+鉆桿長(zhǎng)度X (進(jìn)桿接頭數(shù)-退桿接頭數(shù))，計(jì)算出每個(gè)時(shí)間點(diǎn)的鉆進(jìn)深度，同時(shí)將鉆深數(shù)據(jù)和對(duì)應(yīng)的時(shí)間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到上位機(jī)中。磁阻傳感器的差分電壓輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)調(diào)理電路(即放大、濾波和取絕對(duì)值電路) 處理后輸出正電壓信號(hào)，所述的下位機(jī)存儲(chǔ)器設(shè)定，以卸扣裝置處的磁阻傳感器和前夾持器的磁阻傳感器的差分電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理電路處理后得到的正電壓信號(hào)做為判斷依據(jù)，正電壓信號(hào)大于0. 6V時(shí)表示鉆桿接頭通過(guò)，小于為鉆桿通過(guò)。本發(fā)明的有益效果是可以實(shí)現(xiàn)煤層氣水平定向鉆進(jìn)深度的隨鉆實(shí)時(shí)檢測(cè)，并對(duì)鉆深數(shù)據(jù)科學(xué)管理，具有檢測(cè)精度高、體積小、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。圖1是本發(fā)明實(shí)施例的煤層氣水平定向鉆進(jìn)深度隨鉆實(shí)時(shí)檢測(cè)裝置系統(tǒng)原理圖。圖2是本發(fā)明實(shí)施例的煤層氣水平定向鉆進(jìn)深度隨鉆實(shí)時(shí)檢測(cè)裝置在水平定向鉆機(jī)上的系統(tǒng)安裝主視圖。圖3是本發(fā)明實(shí)施例的煤層氣水平定向鉆進(jìn)深度隨鉆實(shí)時(shí)檢測(cè)裝置在水平定向鉆機(jī)上的系統(tǒng)安裝局部俯視圖。圖4是圖3的局部放大圖。圖5是本發(fā)明實(shí)施例的煤層氣水平定向鉆進(jìn)深度隨鉆實(shí)時(shí)檢測(cè)裝置的硬件部分的調(diào)理電路。圖中1-鉆桿、2-前夾持器、3-卸扣機(jī)構(gòu)、4-鉆桿接頭、5-通電線圈A、6_磁阻傳感器A、7-通電線圈B、8-磁阻傳感器B、9-信號(hào)放大濾波部分、10-信號(hào)取絕對(duì)值部分。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的描述。一種煤層氣水平定向鉆進(jìn)深度隨鉆實(shí)時(shí)檢測(cè)的裝置，包括有兩組的通電線圈，及設(shè)置于通電線圈旁的磁阻傳感器，磁阻傳感器與通電線圈不連接，磁阻傳感器與調(diào)理電路相連，通電線圈與電源相連，調(diào)理電路經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換電路與單片機(jī)系統(tǒng)相連，單片機(jī)系統(tǒng)與下位機(jī)存儲(chǔ)器相連，通電線圈一組設(shè)置于水平的定向鉆機(jī)的前夾持器處，通電線圈的另一組則設(shè)置于水平定向鉆機(jī)的卸扣機(jī)構(gòu)處，且通電線圈設(shè)置于鉆桿與鉆桿接頭的運(yùn)行路線處，鉆桿與鉆桿接頭分別從兩組的通電線圈中通過(guò)，所述的煤層氣水平定向鉆進(jìn)深度隨鉆實(shí)時(shí)檢測(cè)的裝置還包括有上位機(jī)鉆深管理系統(tǒng)，所述的電源為12V電源。所述的上位機(jī)鉆深管理系統(tǒng)包括存儲(chǔ)器讀卡系統(tǒng)，鉆深的數(shù)值顯示和曲線顯示，鉆深數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和回顯。
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上述的檢測(cè)裝置的檢測(cè)方法，如圖1、圖2和圖3所示，鉆桿1通過(guò)卸扣裝置3處的通電線圈B7和前夾持器2處的通電線圈A5時(shí)，相應(yīng)的磁阻傳感器B8和磁阻傳感器A6 的差分電壓輸出信號(hào)經(jīng)放大后約為0. 5V，鉆桿接頭4通過(guò)卸扣裝置3處的通電線圈B7和前夾持器2處的通電線圈A5時(shí)，相應(yīng)的磁阻傳感器B8和磁阻傳感器A6的差分電壓輸出信號(hào)經(jīng)9和10放大、濾波和取絕對(duì)值后約為0. 7V。單片機(jī)芯片程序設(shè)定輸出信號(hào)大于0. 6V 時(shí)表示鉆桿接頭4通過(guò)，否則為鉆桿1通過(guò)。當(dāng)鉆機(jī)處于進(jìn)桿狀態(tài)時(shí)，鉆桿接頭4先通過(guò)卸扣裝置3處的通電線圈B7，磁阻傳感器B8輸出發(fā)生變化，再通過(guò)前夾持器2處的通電線圈 A5，磁阻傳感器A6的輸出發(fā)生同樣的變化，單片機(jī)芯片程序根據(jù)兩個(gè)磁阻傳感器輸出信號(hào)變化的先后順序，判斷鉆機(jī)此時(shí)處于進(jìn)桿狀態(tài)，將進(jìn)桿接頭數(shù)加1后再將其與時(shí)間數(shù)據(jù)一起寫(xiě)入下位機(jī)存儲(chǔ)器里。當(dāng)鉆機(jī)處于退桿狀態(tài)時(shí)，鉆桿接頭4先通過(guò)前夾持器2處的通電線圈A5，磁阻傳感器A6輸出發(fā)生變化，再通過(guò)卸扣裝置3處的通電線圈B7，磁阻傳感器B8輸出發(fā)生變化， 單片機(jī)芯片程序根據(jù)兩個(gè)磁阻傳感器輸出信號(hào)變化的先后順序，判斷鉆機(jī)此時(shí)處于退桿狀態(tài)，將退桿接頭數(shù)加1后再將其與時(shí)間數(shù)據(jù)一起寫(xiě)入下位機(jī)存儲(chǔ)器里。當(dāng)下一個(gè)鉆桿接頭通過(guò)時(shí)，重復(fù)以上判斷、計(jì)數(shù)及存儲(chǔ)過(guò)程，從而獲得整個(gè)鉆進(jìn)過(guò)程的所有鉆桿接頭數(shù)據(jù)。運(yùn)用LabVIEWS. 20開(kāi)發(fā)上位機(jī)鉆深管理系統(tǒng)，鉆深管理系統(tǒng)包括存儲(chǔ)器讀卡系統(tǒng)、鉆深的數(shù)值顯示和曲線顯示、鉆深數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和回顯。待鉆進(jìn)結(jié)束后，將下位機(jī)存儲(chǔ)器帶到地面上并通過(guò)上位機(jī)讀卡系統(tǒng)將鉆桿接頭數(shù)據(jù)傳輸至上位機(jī)，并將所有鉆桿接頭數(shù)換算成鉆進(jìn)深度。假定初始鉆進(jìn)深度是0m，則實(shí)時(shí)鉆深=鉆桿長(zhǎng)度X (進(jìn)桿接頭數(shù)-退桿接頭數(shù))；如果初始鉆深不為Om，則實(shí)時(shí)鉆深=初始鉆深+鉆桿長(zhǎng)度X (進(jìn)桿接頭數(shù)-退桿接頭數(shù))。計(jì)算出每個(gè)時(shí)間點(diǎn)的鉆進(jìn)深度，并通過(guò)數(shù)值和曲線兩種方式顯示實(shí)時(shí)鉆深，同時(shí)自動(dòng)將所有鉆深數(shù)據(jù)和對(duì)應(yīng)的時(shí)間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到上位機(jī)中，方便以后調(diào)用和查看。本實(shí)施例未述部分與現(xiàn)有技術(shù)相同。
權(quán)利要求
1.一種煤層氣水平定向鉆進(jìn)深度隨鉆實(shí)時(shí)檢測(cè)的裝置，其特征在于包括有兩組的通電線圈，及設(shè)置于通電線圈旁的磁阻傳感器，磁阻傳感器與通電線圈不連接，磁阻傳感器與調(diào)理電路相連，調(diào)理電路包括信號(hào)放大、信號(hào)濾波和取絕對(duì)值電路，通電線圈與電源相連， 調(diào)理電路經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換電路與單片機(jī)系統(tǒng)相連，單片機(jī)系統(tǒng)與下位機(jī)存儲(chǔ)器相連，通電線圈一組設(shè)置于水平的定向鉆機(jī)的前夾持器處，通電線圈的另一組則設(shè)置于水平定向鉆機(jī)的卸扣機(jī)構(gòu)處，且通電線圈設(shè)置于鉆桿與鉆桿接頭的運(yùn)行路線處，鉆桿與鉆桿接頭分別從兩組的通電線圈中通過(guò)，所述的煤層氣水平定向鉆進(jìn)深度隨鉆實(shí)時(shí)檢測(cè)的裝置還包括有上位機(jī)鉆深管理系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤層氣水平定向鉆進(jìn)深度隨鉆實(shí)時(shí)檢測(cè)的裝置，其特征在于所述的電源為12V電源。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的煤層氣水平定向鉆進(jìn)深度隨鉆實(shí)時(shí)檢測(cè)的裝置，其特征在于所述的上位機(jī)鉆深管理系統(tǒng)包括存儲(chǔ)器讀卡系統(tǒng)，鉆深的數(shù)值顯示和曲線顯示，鉆深數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和回顯。
4.一種煤層氣水平定向鉆進(jìn)深度隨鉆實(shí)時(shí)檢測(cè)的方法，其包括如下步驟在水平定向鉆機(jī)的前夾持器和卸扣機(jī)構(gòu)處分別安裝通電線圈，用電源對(duì)線圈供電從而產(chǎn)生磁場(chǎng)，在通電線圈旁各安設(shè)一個(gè)磁阻傳感器，傳感器與通電線圈不連接，當(dāng)鉆桿鉆進(jìn)時(shí)，鉆桿從兩個(gè)通電線圈中通過(guò)，當(dāng)鉆桿和鉆桿接頭分別通過(guò)兩個(gè)通電線圈時(shí)，將產(chǎn)生方向相同、大小不同的磁場(chǎng)，相應(yīng)磁阻傳感器檢測(cè)出磁場(chǎng)變化，根據(jù)兩個(gè)磁阻傳感器檢測(cè)出磁場(chǎng)變化的先后關(guān)系， 判別進(jìn)桿和退桿，當(dāng)卸扣機(jī)構(gòu)處的磁阻傳感器先檢測(cè)到磁場(chǎng)變化時(shí)，可知鉆桿處于進(jìn)桿狀態(tài)，將進(jìn)桿接頭數(shù)加1后再將其與時(shí)間數(shù)據(jù)一起寫(xiě)入下位機(jī)存儲(chǔ)器里；當(dāng)前夾持器處的磁阻傳感器先檢測(cè)到磁場(chǎng)變化時(shí)，可知鉆桿處于退桿狀態(tài)，將退桿接頭數(shù)加1后與時(shí)間數(shù)據(jù)一起寫(xiě)入下位機(jī)存儲(chǔ)器里，當(dāng)下一個(gè)鉆桿接頭通過(guò)時(shí)，重復(fù)以上判斷、計(jì)數(shù)及存儲(chǔ)過(guò)程，從而獲得整個(gè)鉆進(jìn)過(guò)程的所有鉆桿接頭數(shù)據(jù)；當(dāng)鉆進(jìn)結(jié)束后，將下位機(jī)存儲(chǔ)器通過(guò)上位機(jī)讀卡系統(tǒng)將所有鉆桿接頭數(shù)據(jù)傳輸至上位機(jī)，假定初始鉆進(jìn)深度是0m，則實(shí)時(shí)鉆深=鉆桿長(zhǎng)度X (進(jìn)桿接頭數(shù)-退桿接頭數(shù))；若初始鉆進(jìn)深度不為0，則實(shí)時(shí)鉆深=初始鉆深+鉆桿長(zhǎng)度X (進(jìn)桿接頭數(shù)-退桿接頭數(shù))，計(jì)算出每個(gè)時(shí)間點(diǎn)的鉆進(jìn)深度，同時(shí)將鉆深數(shù)據(jù)和對(duì)應(yīng)的時(shí)間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到上位機(jī)中。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的煤層氣水平定向鉆進(jìn)深度隨鉆實(shí)時(shí)檢測(cè)的方法磁阻傳感器的差分電壓輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)調(diào)理電路處理后輸出正電壓信號(hào)，所述的下位機(jī)存儲(chǔ)器設(shè)定，以卸扣裝置處的磁阻傳感器和前夾持器的磁阻傳感器的差分電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理電路處理后得到的正電壓信號(hào)做為判斷依據(jù)，正電壓信號(hào)大于0. 6V時(shí)表示鉆桿接頭通過(guò)，小于為鉆桿通過(guò)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種煤層氣水平定向鉆進(jìn)深度隨鉆實(shí)時(shí)檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法。其為在水平定向鉆機(jī)的前夾持器和卸扣裝置處分別安裝通電線圈，在線圈旁各安裝一個(gè)磁阻傳感器，磁阻傳感器與通電線圈沒(méi)有電氣連接。鉆進(jìn)時(shí)，根據(jù)相應(yīng)磁阻傳感器輸出信號(hào)的變化判別是否有鉆桿接頭通過(guò)，以及輸出信號(hào)變化的先后次序，判斷鉆機(jī)的進(jìn)桿或者退桿狀態(tài)。對(duì)鉆桿的接頭數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，將鉆桿接頭數(shù)和實(shí)時(shí)時(shí)間寫(xiě)入下位機(jī)存儲(chǔ)器。鉆進(jìn)結(jié)束后，將下位機(jī)存儲(chǔ)器通過(guò)上位機(jī)讀卡系統(tǒng)將鉆桿接頭數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)至可視化上位機(jī)鉆深數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于可以實(shí)現(xiàn)煤層氣水平定向鉆進(jìn)深度的隨鉆實(shí)時(shí)檢測(cè)，并對(duì)鉆深數(shù)據(jù)科學(xué)管理，具有檢測(cè)精度高、體積小、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)E21B47/04GK102174886SQ20111003891
公開(kāi)日2011年9月7日 申請(qǐng)日期2011年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月16日
發(fā)明者劉偉, 劉小浩, 文國(guó)軍, 李磊明 申請(qǐng)人:中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)