油田管杆超声波长度测量系统的制作方法

本发明涉及一种测量系统，特别是一种油田管杆超声波长度测量系统。

背景技术：

在油田勘探开发过程中，对于各种管杆的测量要求非常严格，这关系到管杆下入到井中的深度准确性，深度错误将可能导致油井报废、井下事故等地质和工程方面的严重后果。

目前，在测量管杆作业时，主要采用钢卷尺或皮尺，由记录员、主丈量人、副丈量人、地面工共四人进行配合作业，这种作业方式有如下缺点：1.测量精度误差：测量工具(卷尺或皮尺)、测量方法、记录方法都会存在人为误差或错误。2.效率低下：人员效率、测量时效低下。

技术实现要素：

针对上述技术问题存在的不足，本发明的目的是提供一种油田管杆超声波长度测量系统。

一种油田管杆超声波长度测量系统，其特征在于：该测量系统包括，主控机、头部副机和尾部副机，所述的头部副机和尾部副机分别通过电缆与主控机连接，头部副机和尾部副机间隔设置在输送设备的两端，测量时，人工将管桥架上的管杆滚入输送设备的钩子上，由钩子将管杆举升至测量位置，等待管杆稳定不再抖动后，由头部副机和尾部副机的超声波测距传感器同时测量，所述头部副机的超声波测距传感器测出头部副机到管杆头之间的距离，尾部副机的超声波测距传感器测出尾部副机到管杆尾之间的距离，再由尾部副机的激光测距传感器测出头部副机与尾部副机之间的距离，测出的数据由头部副机和尾部副机分别通过串口方式传输给主控机，由主控机进行相应处理、读取数据后，计算出管杆的有效长度。

管杆的有效长度为：l＝a-t-w-s±z；

其中，a为头部副机与尾部副机之间距离的数值，t为头部副机到管杆头之间距离的数值，w为尾部副机到管杆尾之间距离的数值，s为管杆尾部公丝扣的长度数值，z为校正值(误差值)。

所述计算出的管杆有效长度并非管杆实际的物理长度，在实际生产作业中，由于管杆是一根一根串联入井，需要知道在井中下入管杆串的下井深度，即每根管杆的有效长度之和，在地面测量的每根管杆长度需与井内串联管杆的有效长度一致，因管杆在串联时，管杆尾端的公丝扣会旋入另一根管杆的母丝扣内，那么在测量出每根管杆的物理长度后，需减去管杆尾部公丝扣的长度。

在测量管杆长度时，因环境、设备、装配因素的影响，测量值会与标准值有很小的误差，偏小或偏大1-3mm，计算时，根据经验或测量对比校正来确定，进而消除上述因素影响的测量误差。

所述的头部副机由rs485电缆提供12v电源，头部副机包括，机箱以及装设在机箱内的超声波测距传感器和电路板，机箱由机架提供离地支撑，放置在待测管杆头部约1.5米左右的位置，超声波测距传感器与电路板电性连接，通过电路板上的rs485模块接收主控机发出的超声波指令，由电路板上的单片机在串口发现并中断指令后，控制超声波测距传感器发出声波，超声波测距传感器将测量的数据发送给电路板上的单片机，由单片机将超声波测距传感器测量的多个数据通过串口方式发送给主控机，由主控机读取数据。

所述的尾部副机由rs232电缆提供12v电源，尾部副机包括，机箱以及装设在机箱内的超声波测距传感器、激光测距传感器和电路板，机箱由机架提供离地支撑，放置在待测管杆尾部约1.5米左右的位置，超声波测距传感器和激光测距传感器分别与电路板电性连接，通过电路板上的rs232模块接收主控机发出的超声波指令，由电路板上的单片机在串口发现并中断指令后，控制超声波测距传感器发出声波，超声波测距传感器将测量的数据发送给电路板上的单片机，由单片机将超声波测距传感器测量的多个数据通过串口方式发送给主控机，由主控机读取数据。

通过电路板上的rs232模块接收主控机发出的激光指令，由电路板上的单片机在串口发现并中断指令后，控制激光测距传感器发出激光，激光测距传感器将测量的数据发送给电路板上的单片机，由单片机将激光测距传感器测量的多个数据通过串口方式发送给主控机，由主控机读取数据。

所述的主控机分为手动模式和自动模式，主控机包括，防爆机箱、单片机、液晶触屏、指示灯、扬声器、存储芯片、电路板、遥控模块及供电锂电池，所述的自动模式设定了管杆停稳的延迟时间，延迟时间到后再自动进行测量，测量时，由主控机的单片机向头部副机和尾部副机发出测量信号，通过头部副机和尾部副机对管杆进行测量操作，测量完成后通过主控机的单片机接收头部副机和尾部副机发送的测量数据，并将接收到的测量数据经过程序过滤和筛选处理后，保存在存储芯片中，同时将这些数据信息通过液晶触屏显示出来。

在自动模式下，头部副机的超声波测距传感器和尾部副机的超声波测距传感器在发现管杆时指示灯为黄灯，测量管杆完成后黄灯变绿，管杆离开后绿灯灭。

在自动模式下，当主控机的指示灯出现黄灯延迟5秒后，主控机的单片机程序监测到管杆未被测量去已经离开，出现错误操作后，黄灯立刻变成红灯，由扬声器发出提醒“出现错误，请注意！”

当主控机采用手动模式时，头部副机的超声波测距传感器和尾部副机的超声波测距传感器在发现管杆并且管杆稳定不在抖动时黄灯亮起，操作人员看到指示灯变黄，表示管杆已经停稳，然后按下遥控器，由遥控模块接收测量指令后，并通过主控机的单片机向头部副机和尾部副机发出测量信号，通过头部副机和尾部副机对管杆进行测量的操作，测量完成后黄灯变绿，提示管杆可以离开。

当主控机的指示灯出现黄灯后，等待操作人员测量时，主控机的单片机程序监测到管杆未被测量却已经离开，出现错误操作后，黄灯立刻变成红灯，由扬声器发出提醒“出现错误，请注意！”

在主控机上设有usb端口和充电端口。

所述的输送设备包括，机架主体、液压系统、控制系统，通过液压系统驱动钩子将管杆举升至测量位置，待测量完成后，将管杆翻转至v型输送槽内，通过控制系统驱动输送槽抬升前移，将管杆送至井口，然后通过修井机的大钩将管杆吊起送入井内。

本发明有测量准确、简便，即使管杆表面附着有黑色的密封脂或原油，也可以实现精准测量。利用输送设备和修井机实现自动化输送，提高修井生产率、降低劳动强度、提升作业安全性的目的。

附图说明

图1是本发明测量系统的结构示意图；

图2是本发明的整体拓扑图；

图3是本发明的输送设备与管桥架的侧视结构示意图。

图中：机架主体1、钩子2、输送槽3、管杆4、管桥架5。

具体实施方式

一种油田管杆超声波长度测量系统，其特征在于：该测量系统包括，主控机、头部副机和尾部副机，所述的头部副机和尾部副机分别通过电缆与主控机连接，头部副机和尾部副机间隔设置在输送设备的两端，测量时，人工将管桥架5上的管杆滚入输送设备的钩子2上，由钩子2将管杆4举升至测量位置，等待管杆4稳定不再抖动后，由头部副机和尾部副机的超声波测距传感器同时测量，所述头部副机的超声波测距传感器测出头部副机到管杆头之间的距离，尾部副机的超声波测距传感器测出尾部副机到管杆尾之间的距离，再由尾部副机的激光测距传感器测出头部副机与尾部副机之间的距离，测出的数据由头部副机和尾部副机分别通过串口方式传输给主控机，由主控机进行相应处理、读取数据后，计算出管杆4的有效长度。

管杆的有效长度为：l＝a-t-w-s±z；

其中，a为头部副机与尾部副机之间距离的数值，t为头部副机到管杆头之间距离的数值，w为尾部副机到管杆尾之间距离的数值，s为管杆尾部公丝扣的长度数值，z为校正值(误差值)。

所述计算出的管杆有效长度并非管杆实际的物理长度，在实际生产作业中，由于管杆是一根一根串联入井，需要知道在井中下入管杆串的下井深度，即每根管杆的有效长度之和，在地面测量的每根管杆长度需与井内串联管杆的有效长度一致，因管杆在串联时，管杆尾端的公丝扣会旋入另一根管杆的母丝扣内，那么在测量出每根管杆的物理长度后，需减去管杆尾部公丝扣的长度。

在测量管杆长度时，因环境、设备、装配因素的影响，测量值会与标准值有很小的误差，偏小或偏大1-3mm，计算时，根据经验或测量对比校正来确定，进而消除上述因素影响的测量误差。

所述的头部副机由rs485电缆提供12v电源，头部副机包括，机箱以及装设在机箱内的超声波测距传感器和电路板，机箱由机架提供离地支撑，放置在待测管杆头部约1.5米左右的位置，超声波测距传感器与电路板电性连接，通过电路板上的rs485模块接收主控机发出的超声波指令，由电路板上的单片机在串口发现并中断指令后，控制超声波测距传感器发出声波，超声波测距传感器将测量的数据发送给电路板上的单片机，由单片机将超声波测距传感器测量的多个数据通过串口方式发送给主控机，由主控机读取数据。

所述的尾部副机由rs232电缆提供12v电源，尾部副机包括，机箱以及装设在机箱内的超声波测距传感器、激光测距传感器和电路板，机箱由机架提供离地支撑，放置在待测管杆尾部约1.5米左右的位置，超声波测距传感器和激光测距传感器分别与电路板电性连接，通过电路板上的rs232模块接收主控机发出的超声波指令，由电路板上的单片机在串口发现并中断指令后，控制超声波测距传感器发出声波，超声波测距传感器将测量的数据发送给电路板上的单片机，由单片机将超声波测距传感器测量的多个数据通过串口方式发送给主控机，由主控机读取数据。

通过电路板上的rs232模块接收主控机发出的激光指令，由电路板上的单片机在串口发现并中断指令后，控制激光测距传感器发出激光，激光测距传感器将测量的数据发送给电路板上的单片机，由单片机将激光测距传感器测量的多个数据通过串口方式发送给主控机，由主控机读取数据。

所述的主控机分为手动模式和自动模式，主控机包括，防爆机箱、单片机、液晶触屏、指示灯、扬声器、存储芯片、电路板、遥控模块及供电锂电池，所述的自动模式设定了管杆停稳的延迟时间，延迟时间到后再自动进行测量，测量时，由主控机的单片机向头部副机和尾部副机发出测量信号，通过头部副机和尾部副机对管杆进行测量操作，测量完成后通过主控机的单片机接收头部副机和尾部副机发送的测量数据，并将接收到的测量数据经过程序过滤和筛选处理后，保存在存储芯片中，同时将这些数据信息通过液晶触屏显示出来。

在自动模式下，头部副机的超声波测距传感器和尾部副机的超声波测距传感器在发现管杆时指示灯为黄灯，测量管杆完成后黄灯变绿，管杆离开后绿灯灭。

在自动模式下，当主控机的指示灯出现黄灯延迟5秒后，主控机的单片机程序监测到管杆未被测量去已经离开，出现错误操作后，黄灯立刻变成红灯，由扬声器发出提醒“出现错误，请注意！”

当主控机采用手动模式时，头部副机的超声波测距传感器和尾部副机的超声波测距传感器在发现管杆并且管杆稳定不在抖动时黄灯亮起，操作人员看到指示灯变黄，表示管杆已经停稳，然后按下遥控器，由遥控模块接收测量指令后，并通过主控机的单片机向头部副机和尾部副机发出测量信号，通过头部副机和尾部副机对管杆进行测量的操作，测量完成后黄灯变绿，提示管杆可以离开。

当主控机的指示灯出现黄灯后，等待操作人员测量时，主控机的单片机程序监测到管杆未被测量却已经离开，出现错误操作后，黄灯立刻变成红灯，由扬声器发出提醒“出现错误，请注意！”

在主控机上设有usb端口和充电端口。

所述的输送设备包括，机架主体1、液压系统、控制系统，通过液压系统驱动钩子2将管杆4举升至测量位置，待测量完成后，将管杆4翻转至v型输送槽3内，通过控制系统驱动输送槽3抬升前移，将管杆4送至井口，然后通过修井机的大钩将管杆4吊起送入井内。