一种水平定向钻机速度调节方法及系统

本发明涉及钻机速度调节，具体而言，涉及一种水平定向钻机速度调节方法及系统。

背景技术：

1、水平定向钻机主要是通过一种无需大面积挖掘的方法，在地下进行管道或电缆的敷设，从而避免地面破坏、减少环境影响、提高工程效率，并确保管道质量，这种技术在城市建设、基础设施建设和管道工程等领域广泛应用。

2、在水平定向钻机工作过程中，管道必须以正确的深度和方向被推入地下，以满足设计要求，速度调节可以确保管道的准确敷设。

3、水平定向钻机速度的合理调整可以有助于减少对环境的不良影响，过快的钻进速度可能引发振动和噪音，对周围的生态系统和社区造成干扰，通过减慢速度，可以降低这些影响，符合环境保护要求。

4、而人工控制速度存在精度不足、依赖操作员技能、反应时间较慢和难以提供详细数据等一系列缺点。因此，如何实现动态调节水平定向钻机的速度成为技术发展的新趋势。

技术实现思路

1、鉴于此，本发明提出了一种水平定向钻机速度调节方法及系统，主要是为了解决如何实现动态调节水平定向钻机的速度的问题。

2、一个方面，本发明提出了一种水平定向钻机速度调节方法，该方法包括：

3、获取水平定向钻机的预设数量历史完整钻孔周期内的历史钻孔数据；

4、其中，历史钻孔数据包括：历史钻头进给速度、历史钻头旋转速度；

5、基于历史钻孔数据计算得到历史钻头进给速度均值和历史钻头旋转速度均值，将历史钻头进给速度均值作为初始钻头进给速度，将历史钻头旋转速度均值作为初始钻头旋转速度；

6、基于历史钻孔数据判断是否对初始钻头进给速度和初始钻头旋转速度进行一次调整；

7、当确定是否对初始钻头进给速度和初始钻头旋转速度进行一次调整后，预设水平定向钻机运行调整周期时长，在每个水平定向钻机运行调整周期时长内开始时采集水平定向钻机的运行数据，根据运行数据判断是否对初始钻头进给速度和初始钻头旋转速度进行二次调整。

8、在本技术的一些实施例中，在基于历史钻孔数据判断是否对初始钻头进给速度和初始钻头旋转速度进行一次调整时，包括：

9、根据预设数量历史完整钻孔周期内的历史钻孔数据，对应计算各历史完整钻孔周期内的历史钻头进给速度与历史钻头旋转速度之间的比值，并根据各历史完整钻孔周期内的历史钻头进给速度与历史钻头旋转速度之间的比值计算均值得到第一速度比值ca；

10、将初始钻头进给速度均值记为aa，将初始钻头旋转速度均值记为ba；

11、根据初始钻头进给速度均值aa与初始钻头旋转速度均值ba计算比值得到第二速度比值cb，cb＝ba/aa；

12、计算第一速度比值ca与第二速度比值cb的速度比差值c；

13、预先设定速度比差值最高阈值cmax；

14、当∣c∣＞cmax时，判断需要对初始钻头进给速度和初始钻头旋转速度进行一次调整；

15、当∣c∣≤cmax时，判断不需要对初始钻头进给速度和初始钻头旋转速度进行一次调整，并将初始钻头进给速度均值aa作为一次调整钻头进给速度ab，将初始钻头旋转速度均值ba作为一次调整钻头旋转速度bb。

16、在本技术的一些实施例中，当判断需要对初始钻头进给速度和初始钻头旋转速度进行一次调整时，包括：

17、预先设定第一预设速度比差值阈值c1、第二预设速度比差值阈值c2、第三预设速度比差值阈值c3、第四预设速度比差值阈值c4，且c1＞c2＞c3＞c4＞cmax；预先设定第一预设调整系数c1、第二预设调整系数c2、第三预设调整系数c3、第四预设调整系数c4，且0.8＜c1＜c2＜0.9＜c3＜c4＜1；

18、当∣c∣≤c4时，选定第四预设调整系数c4对初始钻头进给速度均值aa进行调整，调整后的初始钻头进给速度均值为aa*c4；

19、当c4＜∣c∣≤c3时，选定第三预设调整系数c3对初始钻头进给速度均值aa进行调整，调整后的初始钻头进给速度均值为aa*c3；

20、当c3＜∣c∣≤c2时，选定第二预设调整系数c2对初始钻头进给速度均值aa进行调整，调整后的初始钻头进给速度均值为aa*c2；

21、当c2＜∣c∣≤c1时，选定第一预设调整系数c1对初始钻头进给速度均值aa进行调整，调整后的初始钻头进给速度均值为aa*c1；

22、在选定第i预设调整系数ci对初始钻头进给速度均值aa进行调整，i＝1，2，3，4，获得调整后的初始钻头进给速度均值为aa*ci后，将调整后的初始钻头进给速度均值aa*ci作为一次调整钻头进给速度ab；

23、根据第一速度比值ca与一次调整钻头进给速度ab计算一次调整钻头旋转速度bb，bb＝ca*ab。

24、在本技术的一些实施例中，在水平定向钻机运行调整周期时长内采集水平定向钻机的运行数据，根据运行数据判断是否对初始钻头进给速度和初始钻头旋转速度进行二次调整时，包括：

25、运行数据包括：水平定向钻机液压油系统的液压油温度、液压油压力、液压油流量；

26、获取水平定向钻机液压油系统的液压油流量f0，l/min；

27、预先设定液压油流量最高阈值fmax和液压油流量最低阈值fmin；

28、当f0＞fmax或f0＜fmin时，则判断对初始钻头进给速度和初始钻头旋转速度进行二次调整；

29、当fmax≥f0≥fmin时，则判断不对初始钻头进给速度和初始钻头旋转速度进行二次调整。

30、在本技术的一些实施例中，在判断对初始钻头进给速度和初始钻头旋转速度进行二次调整时，包括：

31、预先设定二次判断调整系数x0；

32、获取水平定向钻机液压油系统的液压油压力d0；

33、预先设定第一预设调液压油压力阈值d1、第二预设调液压油压力阈值d2、第三预设调液压油压力阈值d3、第四预设调液压油压力阈值d4，且d1＞d2＞d3＞d4；预先设定第一预设调整系数d1、第二预设调整系数d2、第三预设调整系数d3、第四预设调整系数d4，且1.1＞d1＞d2＞1＞d3＞d4＞0.9；

34、当d0≥d1时，选定第一预设调整系数d1对二次判断调整系数x0进行调整，调整后的二次判断调整系数为x0*d1；

35、当d1＞d0≥d2时，选定第二预设调整系数d2对二次判断调整系数x0进行调整，调整后的二次判断调整系数为x0*d2；

36、当d2＞d0≥d3时，选定第三预设调整系数d3对二次判断调整系数x0进行调整，调整后的二次判断调整系数为x0*d3；

37、当d3＞d0≥d4时，选定第四预设调整系数d4对二次判断调整系数x0进行调整，调整后的二次判断调整系数为x0*d4。

38、在本技术的一些实施例中，在选定第i预设调整系数di对二次判断调整系数x0进行调整，i＝1，2，3，4，获得调整后的二次判断调整系数为x0*di后，还包括：

39、获取水平定向钻机液压油系统的液压油温度e0；

40、预先设定第一预设液压油温度阈值e1、第二预设液压油温度阈值e2、第三预设液压油温度阈值e3、第四预设液压油温度阈值e4，且e1＞e2＞e3＞e4；预先设定第一预设调整系数e1、第二预设调整系数e2、第三预设调整系数e3、第四预设调整系数e4，且1.1＞e1＞e2＞1＞e3＞e4＞0.9；

41、当e0≥e1时，选定第一预设调整系数e1对调整后的二次判断调整系数x0*di进行二次调整，二次调整后的二次判断调整系数为x0*di*e1；

42、当e1＞e0≥e2时，选定第二预设调整系数e2对调整后的二次判断调整系数x0*di进行二次调整，二次调整后的二次判断调整系数为x0*di*e2；

43、当e2＞e0≥e3时，选定第三预设调整系数e3对调整后的二次判断调整系数x0*di进行二次调整，二次调整后的二次判断调整系数为x0*di*e3；

44、当e3＞e0≥e4时，选定第四预设调整系数e4对调整后的二次判断调整系数x0*di进行二次调整，二次调整后的二次判断调整系数为x0*di*e4。

45、在本技术的一些实施例中，在选定第i预设调整调整系数ei对调整后的二次判断调整系数x0*di进行二次调整，i＝1，2，3，4，获得二次调整后的二次判断调整系数为x0*di*ei后，还包括：

46、将二次调整后的二次判断调整系数x0*di*ei作为二次判断最终调整系数xa；

47、预先设定第一预设二次判断最终调整系数阈值x1、第二预设二次判断最终调整系数阈值x2、第三预设二次判断最终调整系数阈值x3、第四预设二次判断最终调整系数阈值x4，且x1＞x2＞x3＞x4；预先设定第一预设调整系数x1、第二预设调整系数x2、第三预设调整系数x3、第四预设调整系数x4，且0.9＜x1＜x2＜1＜x3＜x4＜1.1；

48、当xa≥x1时，选定第一预设调整系数x1对一次调整钻头进给速度ab进行调整，调整后的一次调整钻头进给速度为ab*x1；

49、当x1＞xa≥x2时，选定第二预设调整系数x2对一次调整钻头进给速度ab进行调整，调整后的一次调整钻头进给速度为ab*x2；

50、当x2＞xa≥x3时，选定第三预设调整系数x3对一次调整钻头进给速度ab进行调整，调整后的一次调整钻头进给速度为ab*x4；

51、当x3＞xa≥x4时，选定第四预设调整系数x4对一次调整钻头进给速度ab进行调整，调整后的一次调整钻头进给速度为ab*x4。

52、在本技术的一些实施例中，在选定第i预设调整系数xi对一次调整钻头进给速度ab进行调整，i＝1，2，3，4，获得调整后的一次调整钻头进给速度为ab*xi后，还包括：

53、将调整后的一次调整钻头进给速度ab*xi作为二次调整钻头进给速度ac；

54、根据第一速度比值ca与二次调整钻头进给速度ac计算二次调整钻头旋转速度bc，bc＝ca*ac。

55、另一个方面，本发明提出了一种水平定向钻机速度调节系统，该系统包括：

56、采集单元，用于获取水平定向钻机的预设数量历史完整钻孔周期内的历史钻孔数据；

57、其中，历史钻孔数据包括：历史钻头进给速度、历史钻头旋转速度；

58、处理单元，用于基于历史钻孔数据计算得到历史钻头进给速度均值和历史钻头旋转速度均值，将历史钻头进给速度均值作为初始钻头进给速度，将历史钻头旋转速度均值作为初始钻头旋转速度；

59、调整单元，用于基于历史钻孔数据判断是否对初始钻头进给速度和初始钻头旋转速度进行一次调整；

60、当确定是否对初始钻头进给速度和初始钻头旋转速度进行一次调整后，预设水平定向钻机运行调整周期时长，在每个水平定向钻机运行调整周期时长内开始时采集水平定向钻机的运行数据，根据运行数据判断是否对初始钻头进给速度和初始钻头旋转速度进行二次调整。

61、在本技术的一些实施例中，运行数据包括：水平定向钻机液压油系统的液压油温度、液压油压力、液压油流量。

62、与现有技术相比，本发明存在以下有益效果：本发明首先通过在历史完整钻孔周期内，持续采集水平定向钻机的运行数据，包括历史钻头进给速度和历史钻头旋转速度，基于历史钻孔数据，计算历史钻头进给速度和历史钻头旋转速度的均值，用作初始钻头进给速度和初始钻头旋转速度，同时根据历史数据的评估结果，决定是否需要进行一次性的调整，预设水平定向钻机的运行调整周期时长，即每隔多长时间进行一次速度调整，可以根据工程需求和地质条件来设定，在每个运行调整周期内开始时采集水平定向钻机的运行数据，通过运行数据判断是否需要进行二次性的速度调整。本发明通过持续记录和分析运行数据，有助于建立更准确的工程记录、质量控制和后续分析，提高工程的可追溯性和质量管理水平，通过实现速度动态调节，水平定向钻机可以更好地适应不同地质条件和工程需求，提高工程效率、质量和安全性，降低成本，同时提供更多数据支持，以确保工程的成功完成。