专利名称：钻杆长度自动识别系统的制作方法
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。
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。
具体实施例方式本方法和体系在具体实施中包括三个步骤首先在钻杆母头卡口位置下方(图1)安装含有唯一序列号的IC芯片，为提高读 取芯片的效率，同一个钻杆可以安装1个或多个含有相同序列号的芯片，位置如图1右图， 芯片用保护箍(2)固定在钻杆上。由于钻杆母头处有用于固定的卡口(对称凹槽)(3)，因 此芯片的安装位置可以柑橘凹槽方位来确定，当卡紧装置卡住凹槽的时候，芯片的位置也 就相对确定了，这可以保证芯片读取装置和芯片距离最近而不偏离。钻杆出厂前厂家提供每根钻杆的序列号对应的钻杆长度，或在同一批钻杆使用 前，在前期准备工作中使用便携的IC卡读取设备读取每一根钻杆的序列号，同时对钻杆长 度进行人工丈量，建立钻杆序列号和对应的钻杆长度的数据库。在钻杆传送装置的卡瓦(图2)或顶驱式钻机的驱动头(图3)上加装感应式IC卡 读取设备，感应装置的位置与芯片位置对应，二者以钻头卡紧装置和卡口位置为参考。当芯 片感应读取设备安装在钻杆卡瓦装置(附图2)上时，感应模块装在卡瓦的固定座上，由于 此时并不使用钻头卡紧装置来避免钻杆旋转，芯片的相对位置无法固定，因此应多安装几 个感应模块来提高读取的速度和成功率。当芯片感应读取设备安装在顶驱装置(图3)上时，由于此时的钻杆被卡紧装置所固定(不能转动)，芯片的相对位置也就可以确定，因此 只需要一个感应读取装置(18)即可，但是该装置应由可以活动的旋转臂(19)来支撑，这样 在需要读取的时候将读取装置转动至芯片位置，不使用的时候旋转远离钻杆以防影响钻杆 的活动。无论感应式芯片读取装置安装在钻井设备的具体哪个位置，都将其与钻井控制系 统所在的电脑相连接，使钻井控制系统所在的电脑能在更换钻杆时通过感应钻杆芯片的方 法同步获得钻杆序列号。在钻井过程中，每增加或卸下一根钻杆时，只要读取设备感应到钻杆IC芯片，控 制软件就可以获得芯片中的钻杆序列号，然后从事先建立的数据表(图4)中找到该序列号 对应的钻杆长度数据，从而实现钻杆长度的自动识别。这一识别钻杆长度的过程不需要人 为参与，可以在更换钻杆的操作流程中同步完成。
权利要求
1.一种自动识别钻杆长度的方法和体系，其包括在钻杆母头卡口处加装一个或多个含有唯一序列号的芯片；在送钻杆设备的卡瓦部位 或钻机顶驱接头处增加芯片读取装置并将其与控制系统所在的电脑连接；事先根据生产厂 家提供的钻杆长度数据或通过人工丈量建立钻杆序列号和对应长度数值的数据表格。其特征在于通过在钻杆上加装含唯一序列号的芯片的方法，使钻井控制软件能够在 增加或减少钻杆时读取钻杆序列号，进而在事先建立的钻杆长度数据表中找到该序列号对 应的钻杆长度，从而间接实现对钻杆长度的自动识别。
2.如权利要求1所述，所建立的钻杆长度数据库中的内容包括但不限于钻杆的长度数 据，还可以包含钻杆的材料、累计使用时间等相关工程和管理方面的信息。
3.如权利要求1所述，每根钻杆上可以加装多个芯片，以提高设备读取芯片内序列号 的速度。
4.如权利要求1所述，感应式芯片读取装置的加装位置包括但不限于送钻杆设备的卡 瓦部位和钻机顶驱接头处。
全文摘要
本发明涉及一种自动识别钻杆长度的方法和体系，适用于施工过程中对每一根钻杆长度和钻具总长度有严格要求的钻井工程领域。其包括在钻杆上加装一个或多个含有唯一序列号的感应式IC芯片；在钻井设备上加装配套读取装置并与控制系统连接；在IC信息管理系统所在的电脑中建立钻杆序列号与其对应长度值的数据库。施工过程中每增加或卸下一根钻杆时电脑通过IC读取装置获得该钻杆的序列号，并从数据库中找到该序列号对应的长度数据，实现钻杆长度的自动识别，进而通过累计钻杆长度实现钻具总长度的自动识别。本发明可以将钻井工程中的人工校正钻杆长度或钻具总长度的过程以自动化方式实现，并提高该过程的效率和准确度。
文档编号E21B17/00GK102121352SQ20101000026
公开日2011年7月13日 申请日期2010年1月7日 优先权日2010年1月7日
发明者王海侨 申请人:王海侨