[发明专利]钻杆长度自动识别系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种钻井过程中钻杆长度同步自动识别的方法和体系，特别是，在更换钻杆时需要对钻具总长度进行人工校正的情况下。

本发明适用于钻井过程中对钻具总长度和钻井轨迹的精度要求较高、每加一根钻杆或卸一根钻杆(尤其是前者)都需要对本钻杆长度和当前钻具总长度进行校正的钻井工程。本系统可作为钻井控制系统的一个辅助部分，可代替人工校正钻杆长度的工作，从而在该节点上实现流程自动化，提高工作效率、减少工作量并可避免人工作业过程中的失误。

本发明涉及但不限于，通过在钻杆上加装感应式IC芯片并建立钻杆信息数据库的方法来实现对每根钻杆的长度等信息的自动识别。

背景技术

在钻井过程中，由于每根钻杆的长度都存在或可能存在一定差别，而钻井工程对钻具总长度的精确度要求非常高，因此长期以来对这一问题的解决办法是，钻井之前先按顺序摆放好钻杆，人工丈量出每根钻杆的长度，作出一个钻杆长度数据表，并计算出该顺序下每根钻杆对应的钻具累计长度，钻井时按照顺序依次接钻杆，当需要增加或卸下钻杆时，钻台工作人员通过对讲机等通讯设备告知控制室工作人员需要校正，后者按照当前钻杆的顺序找到钻杆的长度和对应的钻具累计长度，在钻井控制系统中进行人工校正，完成后再通知钻台工作人员继续进行下一步操作。

当前人工输入钻杆长度方法的缺陷是：每次钻井工作开始前都需要对钻杆进行排序、丈量、建立数据表；由于人工校正需要人工计算和输入，可能存在人为失误；过程繁琐、效率较低；大量钻杆必须按照顺序摆放，一旦顺序错误，则会引起钻杆序号和长度不对应的问题，导致输入的钻具总长度错误；钻井工作必须暂停来等待人工校正。

现在已经有利用超声波来测量钻杆长度的装置，测量精度较高，但是该方法需要特定的环境和辅助设备，实现过程较为复杂，对钻杆的状态和测试环境均有特定要求，主要用于新钻杆出厂前的长度确认，不适合钻井施工现场作业过程中的同步应用。

当前感应式IC芯片及其读取装置的小型化和相关的软硬件技术已经非常成熟并有广泛的应用(如公交卡、门禁卡等)，因此在钻杆上加装小型IC芯片不会改变整个钻杆的外形和结构，而小型化的读取装置可以方便的加装在钻机的一些特定位置上。

发明内容

本发明的目的是提供一种自动识别钻杆长度的方法和系统，使钻井过程中钻具每增加或卸下一根钻杆时，在不需要人为参与的情况下，系统自动识别出该钻杆的长度从而取代人工输入，实现流程自动化，提高工作效率和准确度。

本发明的进一步目的是，在钻杆上加装了含序列号的芯片之后，本专业的工程技术人员或工程管理人员可以利用本系统的数据库扩充每根钻杆序列号所对应的信息，包括工程和管理所需要的信息，如每根钻杆的材料、厂家、使用历史等，以此来实现对上述信息的自动识别和管理、应用。

与现有技术相比，本发明具有明显的优点和技术效果。

根据本发明，钻井过程中每增加或减少一根钻杆时所需要人工进行的钻杆长度确认和钻具总长度校正工作可以完全实现自动化，不仅提高了作业效率，也可以避免可能出现的人为失误。

根据本发明，每一根钻杆上安装含有唯一序列号的芯片，芯片本身只含有序列号信息，但是在数据库中每个序列号对应的信息可以随时扩充而不仅仅是钻杆长度。因此，该方法和体系还可以用于钻杆设备的其他技术信息或管理信息的自动识别。

附图说明

图1：芯片的安装位置示意图(左图：正视图；右图：俯视图)

图2：钻杆卡瓦上安装芯片感应装置示意图(上图：正视图；左下图：活动扣关闭状态俯视图；右下图：活动扣打开状态俯视图)

图3：钻机顶驱安装芯片感应装置示意图(左图：读取IC芯片时的状态正视图；右图：不读取IC芯片时的状态正视图)

图4：钻杆长度数据库示意图

1：含有唯一序列号的感应式IC芯片；2：将芯片固定在钻杆上的保护箍；3：钻杆固定卡口；4：钻杆头螺口；5：钻杆母头；6：钻杆母头外表面；7：钻杆；8：钻杆内孔；9：钻杆卡瓦活动扣；10：钻杆卡瓦活动扣转轴；11：钻杆卡瓦内表面；12：固定的IC感应芯片读取装置；13：钻杆卡瓦固定座；14：钻杆卡瓦活动扣保险销孔；15：钻杆卡瓦活动扣保险销；16：顶驱驱动头；17：顶驱钻杆接头；18：活动式IC感应芯片读取装置；19：活动臂；20：活动臂转轴；21：固定臂；22：钻杆序列号数据列；23：钻杆长度数据列；24：钻杆其他信息数据列。

具体实施方式

本方法和体系在具体实施中包括三个步骤：