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1、(10)授权公告号 CN 204024639 U(45)授权公告日 2014.12.17CN204024639U(21)申请号 201320889279.4(22)申请日 2013.12.31E21B 47/04(2012.01)G06M 1/272(2006.01)(73)专利权人镇江海贝信息科技有限公司地址 212021 江苏省镇江市民营开发区润兴路16号专利权人镇江安达煤矿专用设备有限公司镇江泰利丰电子有限公司(72)发明人徐文浩 李绍鹏 徐澍 刑苏宁刘建芳 黄晶 王潇 邹作佳(74)专利代理机构南京经纬专利商标代理有限公司 32200代理人楼高潮(54) 实用新型名称钻井机钻井杆数计数。
2、装置(57) 摘要本实用新型公开了一种钻井机钻井杆数计数装置，装置包括进给压力传感器、退出压力传感器、第一运算放大器、第二运算放大器、第一A/D采样芯片、第二A/D采样芯片、装置主芯片、控制按钮、LED显示器，所述进给压力传感器与第一运算放大器相连，第一运算放大器与第一A/D采样芯片相连，所述第一A/D采样芯片与装置主芯片相连，所述退出压力传感器与第二运算放大器相连，所述第二运算放大器与第二A/D采样芯片相连，所述第二A/D采样芯片与装置主芯片相连，所述控制按钮、LED显示器分别与装置主芯片相连。本实用新型解决钻井深度监控的技术问题，保证人工作业的安全。(51)Int.Cl.(ESM)同样的发。
3、明创造已同日申请发明专利 权利要求书1页 说明书4页 附图1页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)实用新型专利权利要求书1页 说明书4页 附图1页(10)授权公告号 CN 204024639 UCN 204024639 U1/1页21.一种钻井机钻井杆数计数装置，其特征在于，包括进给压力传感器(1)、退出压力传感器(2)、第一运算放大器(3)、第二运算放大器(4)、第一A/D采样芯片(5)、第二A/D采样芯片(6)、装置主芯片(7)、控制按钮(8)、LED显示器(9)，所述进给压力传感器(1)与第一运算放大器(3)相连，第一运算放大器(3)与第一A/D采样芯片(5)相连，所述第一A/D。
4、采样芯片(5)与装置主芯片(7)相连，所述退出压力传感器(2)与第二运算放大器(4)相连，所述第二运算放大器(4)与第二A/D采样芯片(6)相连，所述第二A/D采样芯片(6)与装置主芯片(7)相连，所述控制按钮(8)、LED显示器(9)分别与装置主芯片(7)相连。权 利 要 求 书CN 204024639 U1/4页3钻井机钻井杆数计数装置技术领域0001 本实用新型涉及一种钻井机，尤其涉及一种钻井机钻井杆数计数装置及计数方法，属于地质勘探设备技术领域。背景技术0002 煤炭，石油开采前，都会对土层进行分析，预判含水部分、含瓦斯部分等地质情况。在人工下井作业前，会用钻井机对预判有含水、含瓦斯部。
5、分等的土层进行实际钻探，如果探测到水、瓦斯等影响人工作业安全的因素，应立即进行排水排气处理，降低人工作业危险。0003 在实际钻井作业时，由于钻机操作人员的疏忽或者责任心不强，可能会出现钻井深度不够的现象，从而导致未能探测到应该探测的位置，这样会给人工作业埋下安全隐患。0004 针对上述情况，为了保证人工作业的安全，必须对钻井深度进行监控。现有技术对钻井深度监测的工序主要有：采用国外仪器进行高精度的深度监测，或者使用较细的钢管重新钻入待测量的钻井，通过钢管长度来计算大致的深度这两种方式。但是，第一种方式设备成本过高，且在一般的钻井过程中不需要过高的精度，第二种方式工序复杂，容易出现因钻井部分坍。
6、塌导致钢管测量深度偏差的问题。0005 因此开发一种钻井机钻井杆数计数装置，能在钻井的同时有效的记录钻井机钻井过程，并通过软件分析计算出钻井过程使用的钻杆个数，以保证钻井探测作业的完整完成，具有十分重要意义。实用新型内容0006 本实用新型的目的在于提供一种钻井机钻井杆数计数装置，解决钻井深度监控的技术问题，保证人工作业的安全。0007 本实用新型的目的通过以下技术方案予以实现：0008 一种钻井机钻井杆数计数装置，包括进给压力传感器1、退出压力传感器2、第一运算放大器3、第二运算放大器4、第一A/D采样芯片5、第二A/D采样芯片6、装置主芯片7、控制按钮8、LED显示器9，所述进给压力传感器。
7、1与第一运算放大器3相连，第一运算放大器3与第一A/D采样芯片5相连，所述第一A/D采样芯片5与装置主芯片7相连，所述退出压力传感器2与第二运算放大器4相连，所述第二运算放大器4与第二A/D采样芯片6相连，所述第二A/D采样芯片6与装置主芯片7相连，所述控制按钮8、LED显示器9分别与装置主芯片7相连。0009 与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：解决了钻井深度监控的技术问题，保证人工作业的安全。并且设备成本低，工序简单。附图说明0010 图1是本实用新型的电路图。说 明 书CN 204024639 U2/4页4具体实施方式0011 下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。001。
8、2 如图1所示，本实用新型钻井机钻井杆数计数装置，包括进给压力传感器1、退出压力传感器2、第一运算放大器3、第二运算放大器4、第一A/D采样芯片5、第二A/D采样芯片6、装置主芯片7、控制按钮8、LED显示器9，所述进给压力传感器1与第一运算放大器3相连，第一运算放大器3与第一A/D采样芯片5相连，所述第一A/D采样芯片5与装置主芯片7相连，所述退出压力传感器2与第二运算放大器4相连，所述第二运算放大器4与第二A/D采样芯片6相连，所述第二A/D采样芯片6与装置主芯片7相连，所述控制按钮8、LED显示器9分别与装置主芯片7相连。0013 本实用新型采用在钻井机液压泵两个相对的进油口分别加装进给。
9、压力传感器1、退出压力传感器2，并通过对两端采集来的压力数值进行软件系统分析，完成用数字量化钻井过程，通过量化的数字量分析钻井机实际钻入的杆数和退出的杆数，以达到在钻井的同时记录钻井机状态，在完成钻井后计算钻机钻井过程中使用的钻杆杆数，确保正确完成钻进探测任务。0014 将液压泵两个相对进油口的压力值分别定义为PA、PB。PA对应钻井机钻入钻杆时液压泵加压的一端的压力值，PB对应钻井机退出钻杆时液压泵加压的一端的压力值。0015 本实用新型对压力传感器的采样频率是0.1S一次，可以随实际情况进行修改，不限制为0.1S采样频率。软件系统会将0.1S时的PA、PB值进行保存。0016 钻井操作时可。
10、以分为：1、空闲，2、空载进给，3、空载退出，4、空载快进，5、空载快退，6、有载进给，7、有载退出。0017 空闲时，PA、PB相等或者趋近于零。0018 空载进给时，PAPB，且PA最大值为1mpa，PB趋近于零。0019 空载退出时，PBPA，且PB最大值为1mpa，PA趋近于零。0020 空载快进时，PAPB，且PA最大值为1mpa，PA，PB都有值。0021 空载快退时，PBPA，且PB最大值为1mpa，PA，PB都有值。0022 有载进给时，PAPB，且PA最小值远远大于1mpa，PB趋近于零。0023 有载退出时，PBPA，且PB最小值远远大于1mpa，PA趋近于零。0024 一。
11、个理想的钻井钻入过程为：有载进给直至一根钻杆钻入完成后，空载退出，空闲(装杆过程)如此往复。0025 一个理想的钻井退出过程为：空载进给，有载退出直至一根钻杆退出完成后，空闲(取杆过程)如此往复。0026 实际中，由于特殊情况如：因为岩层的不同会导致钻头异常进退；人为操作钻井机进退等，使得原本理想的钻井钻入(退出)过程出现异常的钻井过程，如在理想的一次完整有载进给中，会出现多次有载进给、空载退出、空闲等过程。这些过程组成了实际工作中一次完整的有载进给。0027 本实用新型定义钻井机运作状态持续时间大于5S为一次有效操作。小于5S的状态为非有效操作，不用于计算钻杆运算。0028 软件通过钻井过程。
12、PA、PB的相对关系和阀值，记录钻井机钻井过程。通过对有效操作的分析，过滤非有效操作，整合整个操作过程，得出进、退杆根数。说 明 书CN 204024639 U3/4页50029 本实用新型钻井机钻井杆数计数方法的具体步骤：0030 在开始钻井时打开计数装置。0031 装置主芯片控制A/D采样芯片以0.1S间隔采集两个压力传感器数据，并保存进相应的寄存器。由于电压数值以0.1秒间隔进行保存，即就寄存器中每个电压值所表示的时间为0.1S，该时间以下定义为单位时间。0032 钻井完成后，点击计数装置计数开始按钮，该按钮向装置主芯片发送开始处理数据信号。0033 装置主芯片收到开始处理数据信号后，主。
13、芯片中的软件开始分析数据，具体步骤如下：0034 合并连续相同状态，数字量化钻井动作过程：0035 设置状态寄存器数组，该数组用于保存：状态，状态持续时间，该状态前后5秒PA、PB平均电压，该状态前后25秒PA、PB平均电压，该状态前后50秒PA、PB平均电压，钻机运作过程标志。0036 遍历保存PA、PB值的寄存器并对PA、PB大小进行比较：0037 将当前的比较结果保存与下一组比较结果相比较0038 当结果一样时，计数器加1。0039 当结果不同时：0040 1.计算之前状态保持时间：状态保持时间计数器个数*单位时间；0041 2.计算保存该状态前后5秒PA、PB平均电压，该状态前后25秒。
14、PA、PB平均电压，该状态前后50秒PA、PB平均电压；0042 计算方式：S秒平均电压(S*单位时间中压力值的总和)/S*单位时间。0043 3.保存当前状态：0044 当状态持续为PAPB时，状态中存入“1”。0045 当状态持续为PAPB时，状态中存入“-1”。0046 当状态持续为PAPB，或者PAPB0时，状态中存入“0”。0047 通过时间阀值过滤钻井非有效动作：0048 遍历状态寄存器数组，读取状态，状态持续时间。0049 如果状态持续时间小于5S，从寄存器中删除该状态和状态相关信息。如果大于5S，则不做任何处理。0050 过滤空闲状态：0051 遍历状态寄存器数组，读取状态00。
15、52 如果状态为“0”，则从寄存器中删除该状态和状态相关信息。0053 重新对状态寄存器进行整合：0054 遍历状态寄存器数组，读取当前状态和下一状态0055 如当前状态和下一状态相同，则将状态持续时间相加，并合并平均电压值。0056 分析状态为钻机运作哪个过程：0057 遍历状态寄存器数组，读取状态，时间，平均值。0058 如果状态为进给状态，状态持续时间大于5S，且PA平均值大于1mpa，PB平均值小于1mpa，则属于正常有载进给，钻机运作过程标志设为“1”。说 明 书CN 204024639 U4/4页60059 如果状态持续时间大于5S，且PA平均值小于1mpa，PB平均值小于1mpa。
16、，则属于空载进给，钻机运作过程标志设为“2”。0060 如果状态持续时间大于5S，且PA平均值大于1mpa，PB平均值大于1mpa，则属于快速进给，钻机运作过程标志设为“3”。0061 如果状态为退出状态，状态持续时间大于5S，且PA平均值大于1mpa，PB平均值小于1mpa，则属于正常有载退出，钻机运作过程标志设为“4”。0062 如果状态持续时间大于5S，且PA平均值小于1mpa，PB平均值小于1mpa，则属于空载退出，钻机运作过程标志设为“5”。0063 如果状态持续时间大于5S，且PA平均值大于1mpa，PB平均值大于1mpa，则属于快速退出，钻机运作过程标志设为“6”。0064 整合。
17、完整操作过程：0065 遍历状态寄存器数组0066 通过状态的钻机运作过程标志判断状态是否属于完整操作过程：0067 读取第一个状态的钻机运作过程标志0068 如果钻机运作过程标志代表的状态持续时间大于给定的相应状态持续的最小时间，则该操作过程属于完整过程。0069 如果钻机运作过程标志代表的状态持续时间小于给定的相应状态持续的最小时间，则读取下两个状态持续时间，并用后一状态持续时间减去前一状态持续时间得到差值，将差值加入当前状态持续时间，如果加入后的当前状态持续时间大于给定的相应状态持续的最小时间，则重新保存该状态持续时间，并从寄存器中删除读取的在后状态及其相关信息。如果加入后任然不满足最小时间，则继续读取下两个状态持续时间完成直至条件满足。0070 计算钻杆杆数：0071 遍历状态寄存器数组0072 通过连续钻井机运作过程标志及其状态，计算进杆退杆个数：0073 连续钻井机运作过程标志及状态满足：0074 有载进给-空载退出，时进杆数加1。0075 空载进给-有载退出，时退杆数加10076 装置主芯片控制LED显示器显示软件分析计算钻杆个数结果。0077 除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围内。说 明 书CN 204024639 U1/1页7图1说 明 书 附 图CN 204024639 U。