[发明专利]一种钻孔深度精确测量装置及方法

说明书

本发明涉及一种钻孔深度精确测量装置及方法，通过测深轮与钻杆滚动接触而不断旋转时，计数器自动计量测深轮的转动圈数得出钻杆的下降距离，从而得到第一孔深；通过将测深绳随着钻杆不断钻进伸入钻孔的深处，测深绳上的刻度部读取钻杆在钻孔中的长度，得到第二孔深；通过称重模块称称量主动钻杆及多个附加钻杆在下杆时的拉力为G1，逐次测量钻进接杆后拉力值G₁、G₂,直至称重模块称量主动钻杆及多个附加钻杆在最深处时的拉力为G_n，根据所测量的拉力值计算第三孔深H3。然后通过对第一孔深、第二孔深和第三孔深的测量值的拟合来校准测量的实际孔深，避免在测量及校准过程中，出现操作失误而产生影响测量精度的问题。

技术领域

本发明涉及钻孔施工测量的技术领域，尤其涉及一种钻孔深度精确测量装置及方法。

背景技术

在诸如石油开采、煤炭采掘、建筑钻井、地质勘探等作业场合中，通常都需要使用钻机在地面上钻制得到所需深度的孔洞，具体而言是通过钻机驱动钻杆旋转，依靠钻杆在地下钻进形成孔洞。而如何准确获知当前钻孔的实际深度是尤为重要的。现有技术中，常规做法是通过人工监测钻机的往复次数，来统计钻进的钻杆数量进而得出钻孔深度，但这种方法一方面会导致作业人员长时间工作而出现疲劳，致使人力成本升高，出现人为统计误差而影响钻孔深度测量精度；另一方面也容易出现钻机卡杆的问题，造成实际钻孔深度的不确定性。

目前，在公布号为CN112240199A的发明专利“一种电子计米器测量钻孔深度的方法及装置”中，通过将计米器安装在地质钻机的卷扬轴轮上测量钻孔深度；在公布号为CN112228043A的发明专利“一种射频测量钻孔的方法及装置”中，通过在钻杆两端安装内嵌电子标签的金属卡扣，射频线圈感配合电子标签来累计相加钻杆长度得到钻孔深度值；在公布号为CN112682029A的发明专利“一种组合式测量钻孔深度的装置及方法”中，通过将计米器安装在地质钻机的卷扬轴轮上、在钻杆两端安装内嵌电子标签的金属卡扣，射频线圈感配合电子标签的组合来测量钻孔深度。然而，采用射频识别技术来测量钻孔深度的方法，对于钻杆卡扣的材料强度有较高要求，容易出现钻杆卡扣识别故障，导致测量结果出现误差；卷扬缆绳长度方向上的粗细、摩擦系数、牵引力等因素变化时会导致缆绳与测量轮打滑，影响测量精度。因此，亟需一种能够在此基础上，对孔深测量结果进行准确评估的装置及方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钻孔深度精确测量装置及方法，旨在解决现有技术孔深测量数据真实性无法保证，劳动强度大，测量误差大、精度低的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种钻孔深度精确测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：在预定钻孔处安装钻机，在钻机上设置称重模块,在钻孔位置的地面安装钻深辅助指示装置,所述钻深辅助指示装置包括座体、接触测深机构和显示器，所述接触测深机构包括测深轮和计数器，所述测深轮设有轮槽，所述轮槽内绕装有测深绳，所述称重模块、所述计数器、所述显示器分别与控制中心电性连接；

S2：钻进加工，根据钻孔实时深度将所需数量的附加钻杆同轴安装至主动钻杆上，并使钻深辅助指示装置与主动钻杆以及各附加钻杆活动接触配合；钻进过程中，所述测深轮与钻杆滚动接触而不断旋转，所述计数器同时自动计量测深轮的转动圈数，通过测深轮的周长乘以圈数即可换算得出钻杆的下降距离，并记录为第一孔深H₁；

S3：将测深绳自由端的固定扣与主动钻杆或者附加钻杆连接固定，随着钻杆不断钻进伸入钻孔的深处，测深绳在轮槽中卷放出的长度同步发生改变，通过测深绳上的刻度部读取钻杆在钻孔中的长度，并记录为第二孔深H₂；

S4：与此同时，受到与钻机钻进方向相反的拉力，并达到称重模块的阈值时，称重模块启动并记录测量拉力值G_i；