[发明专利]一种钻进偏移传感修正系统及方法

说明书

本发明提供一种钻进偏移传感修正系统及方法，包括定位模块、压力传感模块和载荷施加装置。所述的定位模块包括多个，布置在钻杆的上端平面圆周和中心处、钻杆中端平面的圆周处、钻头处。所述的压力传感模块包括多个，布置在钻头的齿圈上、钻头最底部接触岩石的牙齿内侧。所述的载荷施加装置位于钻杆的顶部。由操作中控根据定位模块和压力传感模块的检测参数计算得到钻杆回正所需要的应力分量，对微调液压装置进行动态施压。本发明利用定位模块监测钻机钻进偏移方位角，通过荷载装置对偏移进行修正，能够有效监测钻孔偏移角度，并对钻头钻进方向及时修正，节省了用回填材料填充偏斜的时间，有效降低钻孔成本，提高钻孔质量。

技术领域

本发明涉及矿山机械技术领域，特别涉及一种钻进偏移传感修正系统及方法。

钻孔机械多用于矿山打孔、油田打井、地质探矿等大型工程，由于钻探过程中会遇到不同节理发育和种类的岩石，钻进介质的不均匀性会导致钻头钻进破岩过程中发生横向与纵向的振幅和位移，随着钻进深度的增大，钻头的偏移将无法控制，对孔壁造成破坏，影响成孔质量和钻孔效率以及后续爆破的装药量。目前，现场施工验孔时偏移角度超过2°就会影响成孔质量，超过5°会形成废孔，重新钻孔则会增加钻孔成本。本发明装置能够有效监测钻孔偏移角度，并对钻头钻进方向及时修正，节省了用回填材料填充偏斜的时间，有效降低钻孔成本，提高钻孔质量。

发明内容

为了解决背景技术提出的技术问题，本发明提供一种钻进偏移传感修正系统及方法，利用定位模块监测钻机钻进偏移方位角，通过荷载装置对偏移进行修正，能够有效监测钻孔偏移角度，并对钻头钻进方向及时修正，节省了用回填材料填充偏斜的时间，有效降低钻孔成本，提高钻孔质量。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种钻进偏移传感修正系统，所述的修正系统安装在钻机的钻杆和钻头上，包括定位模块、压力传感模块和载荷施加装置。

所述的定位模块包括多个，布置在钻杆的上端平面圆周和中心处，还布置在钻杆中端平面的圆周处，还布置在钻头处。

所述的压力传感模块包括多个，布置在钻头的齿圈上；还布置在钻头最底部接触岩石的牙齿内侧。

所述的载荷施加装置位于钻杆的顶部。

所述的定位模块、压力传感模块和载荷施加装置均钻机操作中控连接，由操作中控根据定位模块和压力传感模块的检测参数计算得到钻杆回正所需要的应力分量，对微调液压装置进行动态施压。

进一步地，所述的载荷施加装置包括微调液压装置、载荷接收点，微调液压装置与载荷接收点均包括多个，均匀分布在钻杆的最上端圆周处，载荷接收点与钻杆的上端平面圆周处的定位模块的位置对应，每个微调液压装置上端与载荷接收点连接，并通过载荷接收点与钻机操作中控连接，接收钻机操作中控下发的载荷信号。

一种钻进偏移传感修正方法，包括如下步骤：

步骤一、在钻机的钻杆上端平面圆周和中心处、钻杆中端平面的圆周处和钻头处分别布置定位模块；

步骤二、在钻头的齿圈上、钻头最底部接触岩石的牙齿内侧分别布置压力传感模块；

步骤三、在钻杆的顶部布置载荷施加装置；

步骤四、以钻杆上端平面中心的定位模块为原点，以钻杆上端圆周处的定位模块所确定的平面为x轴与y轴平面，与其垂直的轴为z轴，建立三维坐标系；

步骤五、在三维坐标系中划分单元网格；

步骤六、根据钻杆中端平面的圆周处的定位模块确定钻杆中端在三维坐标系的坐标位置；

步骤七、根据钻头处的定位模块确定钻头在三维坐标系的坐标位置；

步骤八、基于应力平衡原理，由于钻进是一个动态过程，坐标轴的原点不动，根据定位模块确定钻杆和钻头偏移xyz方向角度；