CN109477363A - 钻具接头辅助 - Google Patents

Abstract

一种钻具接头辅助系统，包括：用于对管接头进行上扣或卸扣的一个或多个铁钻工；用于所述一个或多个铁钻工中的每一个的可编程逻辑控制器；与所述一个或多个铁钻工中的每一个相关联的至少一个相机；计算竖立高度的计算机；以及一个或多个用户输入装置。每个可编程逻辑控制器仅控制一个铁钻工。所述计算机包括处理器、存储器和显示来自所述至少一个相机的图像的一个或多个监视器。所述可编程逻辑控制器、所述相机、所述监视器、所述用户输入装置和所述计算机通过网络连接。

Description

钻具接头辅助

背景技术

本文件基于2016年6月13日提交的美国临时申请序列号62/349297的优先权并要求其优先权，该临时申请通过引用整体并入本文。

石油和天然气工业中使用钻井来勘探地下地层，并且生产烃类液体和烃类气体。钻井可包括对管件进行上扣或组装，以及/或者卸扣或拆卸。可以在井上方的钻机钻台上完成管件的上扣和卸扣，并且上扣和卸扣可以是下钻和起钻的一部分。另外，管件作业可包括例如在鼠洞上方对钻杆立根进行上扣或卸扣，以加快钻井操作。钻杆立根是钻杆或钻铤的两段或三段单根或节段，其在起下钻操作期间保持螺纹连接在一起。组装和拆卸管件可以在操作员的控制下通过铁钻工进行。在一些情况下，如在鼠洞上方工作时，可使用第二铁钻工。必须正确定位铁钻工以使其能够抓取正在上扣或卸扣的单根的下管和上管。不同单根的下管和上管在水平面的位置可在铁钻工的配合公差内保持稳定。相比之下，在每次操作之前可能需要调整铁钻工的垂直定位。下管在某个固定位置例如钻台上方的高度被称为竖立高度。该高度对于上扣或卸扣的每根单根可能不同。因此，操作员必须有办法确定该高度，以便正确定位铁钻工。在一些情况下，操作员的位置可能会妨碍直接观察竖立高度，包括因为铁钻工阻碍操作员的视线。在这种情况下，第二观察者可能需要将定位信息转告给操作员。这种方法可能效率低下。此外，需要额外人员靠近管件会增加井场的安全风险。

发明内容

提供本概述是为了介绍将在以下详细描述中进一步介绍的一些概念。本概述既不意在识别所要求保护主题的关键或必要特征，也不意在用来帮助限制所要求保护主题的范围。

在一个方面，本文公开的实施方案涉及。

在本公开的一个或多个实施方案中，一种钻具接头辅助系统可包括用于对管接头进行上扣或卸扣的一个或多个铁钻工；用于该一个或多个铁钻工中的每一个的可编程逻辑控制器，每个可编程逻辑控制器仅控制一个铁钻工；与该一个或多个铁钻工中的每一个相关联的至少一个相机；计算竖立高度的计算机，该计算机可包括处理器；存储器；显示来自该至少一个相机的图像的一个或多个监视器；以及一个或多个用户输入装置，其中可编程逻辑控制器、相机、监视器、用户输入装置和计算机通过网络连接。

在本公开的一个或多个实施方案中，一种定位方法可包括捕获要由第二对象操纵的第一对象的二维图像；结合瞄准线重叠来显示第一对象的所捕获的二维图像；根据用户输入来调整瞄准线重叠相对于所捕获的二维图像中的第一对象的位置；从瞄准线重叠的所调整的位置计算第一对象的参数；将参数发送到第二对象的控制系统；并且由控制系统基于第一对象的参数设置第二对象的位置。

根据以下的具体实施方式和所附权利要求，所要求保护主题的其他方面和优点将显而易见。

附图说明

图1是根据本公开的一个或多个实施方案的井场的示意图。

图2是根据本公开的一个或多个实施方案的钻杆的示意性侧视图。

图3是根据本公开的一个或多个实施方案的相对于井场处钻台的两段钻杆的示意性侧视图。

图4是根据本公开的一个或多个实施方案的铁钻工扭矩施加装置的透视图。

图5(A)和图5(B)是示出根据本公开的一个或多个实施方案的上部和下部钻杆长度的部分以及瞄准线重叠的操作员监视器的两个视图。

图6是根据本公开的一个或多个实施方案的用于精确设置对象的垂直位置的方法的流程图。

图7是根据本公开的一个或多个实施方案的钻具接头辅助系统的示意图。

图8.1和图8.2示出了根据一个或多个实施方案的计算系统。

具体实施方式

本公开的一个或多个实施方案涉及将两个对象诸如接合在一起形成钻具接头的两件管件一起上扣和/或卸扣。具体地讲，本公开的一个或多个实施方案涉及可用于辅助钻具接头形成或钻具接头拆卸的系统和方法。然而，该系统和方法也可意在应用于其他应用中的其他对象。

现在将参考附图详细描述本公开的实施方案。为了一致性，各个附图中的相同元件可以由相同的附图标记表示。此外，在以下对本公开的实施方案的详细描述中，阐述了许多具体细节，以便提供对所要求保护的主题的更彻底的理解。然而，对于本领域普通技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践本文公开的实施方案。在其他情况下，没有详细描述众所周知的特征以避免不必要的复杂化描述。另外，对于本领域普通技术人员显而易见的是，在不脱离本公开的范围的情况下，附图中呈现的元件的比例可以变化。

在本公开中，应用以下定义。

除非另有明确说明，否则术语“或”应理解为“包含性的或”。在“包含性的或”的定义下，表达“A或B”被理解为“单独的A、单独的B，或者A和B两者。”同类似地，“A、B或C”被理解为“单独的A、单独的B、单独的C、A和B两者、A和C两者、B和C两者，或者A和B和C。”

铁钻工是用于连接和断开钻机上的钻杆、套管等的节段的设备。铁钻工可以是液压驱动的。铁钻工可以夹紧钻杆的底部长度并且可以转动钻杆的顶部长度以连接或断开钻杆节段，从而对钻具接头进行上扣和卸扣。

操作员是控制铁钻工的操作的人员。操作员可以是司钻、副司钻或参与钻井操作的其他人员。

管件是与任何类型的油田管道诸如钻杆、钻铤、短节、套管、生产油管、管线等有关的通用术语。除非另有明确说明，使用一种类型的管件描述的实例和实施方案应理解为适用于其他类型的管件。管接头是两个管件的连接。在一些情况下，这可以通过螺纹连接完成。

顶驱是一种转动钻柱并且悬挂在大钩上的装置。

上扣是通过组装包含在每个钻具和管件任一端的螺纹连接来连接钻具或管件。可正确识别螺纹钻具接头，然后将其加扭到正确的值以在不损坏钻具或管件主体的情况下确保可靠钻具管柱。

卸扣是旋松钻柱部件，所述钻柱部件通过各种被称为连接件(包括钻具接头和其他螺纹连接件)的螺纹型件联接。

二维(2D)图像指的是具有两个空间维度的图像。在按时间进行的视频流或一系列图像的情况下，时间不被视为图像或图像流的维度。

图1是根据本公开的一个或多个实施方案的井场1的示意图。井场1也可以称为钻井单元或钻机。虽然图1给出了陆基钻机，但本公开也适用于海洋钻机，包括自升式钻机、半潜式钻机、钻井船等。

井场1可包括竖立在钻台3上方的井架2。井场1可包括起重装置，诸如安装到井架2的天车4和游车5。天车4和游车5被示出为通过缆线6互连，缆线由绞车7驱动以控制游车5的向上和向下运动。绞车7可以配置成自动操作以控制钻井期间钻柱下放或释放到井筒11中的速率。井筒也可称为钻孔。

游车5可以承载大钩8，顶驱9悬挂在大钩上。顶驱9支撑井筒11中的钻柱10。在一些实施方案中，转盘和方钻杆可用于替代顶驱9转动钻柱10。根据一个或多个实施方案，钻柱10的纵向端部可包括井底钻具组合(BHA)18。井底钻具组合(BHA)18可包括钻柱部件16，诸如随钻测量(MWD)和随钻测井(LWD)工具、震击器、振动工具、井下马达等，以及井下工具13。井下工具13的实例包括钻头、扩孔器、射孔枪、磨鞋、固井工具等。BHA 18还可包括马达17，例如导向钻井马达。井筒11的壁可任选地衬有通过水泥接合就位的套管柱(未示出)。在这种情况下，套管柱(未示出)可在钻至给定深度时下入井筒11。然而，为了将套管(未示出)下入井筒11，可将包括BHA 18在内的钻柱10起出井眼，然后在下入井眼的套管柱完成后重新下入井眼，以便钻取井筒11的下一阶段。

钻柱10可包括连续油管、电缆或互连钻杆15的节段(例如，钻杆、钻铤、过渡或加重钻杆等)。在钻柱包括分段管件的情况下，可以使用上扣装置14将一个管件的钻具接头连接到另一个管件的钻具接头。例如，上扣装置14可包括用于施加扭矩的动力大钳或铁钻工，以用于将一根管件的公扣接头与配合管件的母扣接头连接在一起。上扣装置14还可在将钻柱10从井筒11中起出时用于卸扣。上扣装置也可用于将套管柱(未示出)下入井筒11。因此，本公开的实施方案同样适用于将套管柱接合在一起。

在一个或多个实施方案中，互连钻杆15的节段可以看起来像图2中示意性地示出的钻杆230。每个钻杆230在一端具有内螺纹母扣接头235，且在另一端具有外螺纹公扣接头240。通过将一个钻杆节段的母扣接头235连接到另一个钻杆节段的相邻公扣接头240来组成钻杆。

图3是根据本公开的一个或多个实施方案在303钻台上方组装钻杆345、350的示意性侧视图。钻杆可装配成下部钻杆节段350的母扣接头335朝上，且上部钻杆节段345的公扣接头340朝下。下部钻杆节段350顶部在钻台303上方的高度定义为竖立高度360。可以相对于钻台303以外的参考来定义竖立高度。此外，可以设想可在井筒上方以及邻近的鼠洞等中接合钻杆连接。

在一些实施方案中，定位铁钻工以对图3所示的接头进行上扣或类似地对接头进行卸扣。该定位可以由操作员执行。在一些情况下，操作员可能无法观察到铁钻工的位置，具体地讲，铁钻工相对于竖立高度的高度。操作员无法观察正确定位铁钻工所需的参照可能是由于操作员的位置和/或居间对象造成的。在一些情况下，铁钻工本身可能会阻碍操作员的视线。在一些情况下，可定位第二人员以向操作员提供引导。这种方法效率低，因为其要求多人完成一人即可完成的工作，在人员之间传递数据时引入不精确性，并且通过将至少一人置于井场处的重型、强力设备附近而增加了安全隐患。

在本公开的一个或多个实施方案中，提供了一种系统，以允许操作员在没有直接的个人视线的情况下，相对于钻杆345、350正确定位铁钻工(图3中未示出)。参考图7，示意图中描绘了钻具接头辅助系统700。钻具接头辅助系统700的部件可以使用网络进行通信，这将在下面更详细地描述。系统部件之间的连接可以是直接的或间接的。钻具接头辅助系统700包括至少一个可编程逻辑控制器(PLC)731、733。在一些情况下，每个要控制的铁钻工RN1、RN2可能有一个PLC 731、733。PLC 731、733可以向铁钻工RN1、RN2发送命令并且从铁钻工接收数据。另外，PLC 731、733可以与计算机741通信。在一些其他实施方案中，可由PLC731、733控制除铁钻工以外的设备。

在一个或多个实施方案中，钻具接头辅助系统700可包括用于记录2D图像的一个或多个相机765、767。虽然钻具辅助系统700可以以每个铁钻工单个相机来操作，但在一些实施方案中，可以将多于一个相机与每个铁钻工作相关联，从而在主相机765出现故障或失效时，任何附加相机可用于特定铁钻工RN1。然而，即使存在多个相机，在一些实施方案中，钻具接头辅助系统700和与系统700相关联的方法可以仅使用一个相机765来提供必要的2D图像数据。

再次参考图3，在一个或多个实施方案中，相机365可用于记录其中可对管件进行上扣或卸扣的区域的一个或多个2D图像。相机365可以定位在各种位置；示出了两个实例365a、365b。相机365可以定位成提供可允许确定竖立高度360的信息。在一个或多个实施方案中，相机365以固定的位置和取向牢固地安装在井场，以提供一致的视场(FOV)。相机365可以是能够提供数字2D图像的任何相机。在一些实施方案中，相机365可以是IP相机。IP相机是一种能够提供数码摄像机功能的相机。其可以提供2D图像作为在不同时间拍摄的快照或连续视频流。IP相机可以通过网络诸如局域网(LAN)或互联网发送和接收数据。在一些实施方案中，相机可以使用超文本传输协议(HTTP)759发送或接收数据。在一个或多个实施方案中，相机365可以是工业级IP相机。在一些实施方案中，相机365可以具有可选镜头，其可以提供在井场放置相机365的灵活性。相机可以置于保护外壳中。在一些实施方案中，保护外壳可以是防爆外壳，例如ATEX外壳。

在一些实施方案中，可以校准相机及其捕获的2D图像。该校准可以允许将2D图像中的像素位置转换为井场处的空间位置。在一些实施方案中，该位置可以是钻台上方的竖立高度。可以以毫米为单位记录空间位置。当存在多个相机时，可以选择目标进行校准。该目标可以是鼠洞、井口中心等。可以使用已知尺寸的对象来执行校准。获取校准图像。在一些情况下，可以在校准图像中使用一张A4纸作为已知尺寸的对象；但是，可以使用任何已知尺寸的对象。可以给出命令定格图像以防止参考对象在校准期间的移动。顶部参考线可以移动到参考对象例如A4纸的顶部。底部参考线可以移动到参考对象的底部。基准参考线可以移动到铁钻工的零位置。在一个或多个实施方案中，该零位置可以是钻机钻台等。参考对象的高度可以由用户输入。校准可能需要大约5分钟。在一些实施方案中，仅在相机上使用机械变焦以避免对2D图像进行去校准。在一些实施方案中，校准可考虑图像的任何失真，例如镜头引起的图像失真。在一个或多个实施方案中，只有2D图像的中心部分是感兴趣的。在一些实施方案中，精确到+/-5mm的校准可能是足够的。

在一个或多个实施方案中，上部钻杆节段345和下部钻杆节段350可以由铁钻工保持和操纵(图3中未示出)。图4提供了铁钻工的扭矩控制装置470的透视图。扭矩控制装置470可用于向一个或多个管件施加扭矩。扭矩控制装置470可包括辊475。在对接头进行上扣或卸扣的过程中，辊475可用于相对于第二管件夹持和旋转一个管件。

再次参考图7，在一个或多个实施方案中，钻具接头辅助系统700可包括计算机741。计算机741可包括一个或多个处理器、存储器、数据存储装置等。在一个或多个实施方案中，计算机可以运行钻具接头辅助应用程序软件。计算机741可以以各种方式(包括通过无线或有线连接)与其他装置通信。另外，计算机741可以连接到一个或多个监视器737、739。在一些实施方案中，计算机741和监视器737、739之间的连接751可以经由数字视频接口(DVI)、高清晰多媒体接口(HDMI)等。

在一个或多个实施方案中，来自相机365的2D图像可以被单独捕获或者可以是连续视频流的一部分。在任一情况下，2D图像可以显示在监视器737、739上，其中操作员可以通过图形用户界面对其进行查看。图5(A)和图5(B)示出了在监视器上显示在图形用户界面中的2D图像的示意图。图5(A)示出了上部钻杆节段545的公扣接头540和下部钻杆节段550的母扣接头535。在图形用户界面中还提供了瞄准线重叠542。在一些实施方案中，瞄准线重叠可以是彩色线，例如红线。瞄准线重叠542的初始位置可以是图形用户界面上的任何位置。在一些实施方案中，瞄准线重叠542的初始位置可以在图形用户界面的中线附近。在一些实施方案中，瞄准线重叠542可以被设置成最小化操作员对重叠的所需调整。图5(B)示出了在监视器上显示在图5(A)的图形用户界面中的相同2D图像。在图5(B)中，然而，操作员已将瞄准线重叠542调整到钻具接头的位置，例如调整到下部钻杆节段550的顶部(这相当于在图3中参考的竖立高度)。瞄准线重叠542可以由任何用户输入装置747、749(包括键盘、鼠标、触控板、操纵杆、触摸屏等)调整。一旦操作员对瞄准线重叠542的位置感到满意，操作员即可使用相同或不同的用户输入装置747、749来确认该位置。确认操作包括单击按钮一次或多次、轻触触控板或触摸屏一次或多次、按下按键例如键盘上的<Enter>键等。

重新参考图7，现在，在一个或多个实施方案中，钻具接头辅助系统700的部件使用网络进行通信。网络可以包括网络环(network ring)。网络环可以在井场的骨干网上运行。在一些实施方案中，网络环可以作为虚拟局域网(VLAN)操作。网络可以包括控制网络(C-NET、Control-Net)和信息网络(I-NET、AUX-NET)。相机765、767可以使用HTTP 759等与网络通信。在一些实施方案中，PLC 731、733可以使用西门子S7/TCP通信协议、用户数据报协议/互联网协议(UDP/IP)等与网络通信。在一个或多个实施方案中，网络环729可以使用UDP/IP、S7/TCP、HTTP等与以太网交换机743通信。在一些实施方案中，用户输入装置747、749可以使用Modbus TCP、UDP发送/接收、S7TCP协议等与以太网交换机743通信。

参考图6，在一个或多个实施方案中，钻具接头辅助方法600可包括多个阶段678至688，以实线框示出。另外，在一些实施方案中，可以作为该方法的一部分执行以虚线框示出的可选阶段670至676。为简单起见，可选步骤将结合在演示中，但是在一些实施方案中，可以省略这些步骤。

在一些实施方案中，控制系统被设置为自动程序(auto sequence)670，并且进入672校正步骤，例如拍摄钻具接头的快照。拍摄快照被理解为捕获图像的一种方式。可以在坐放卡瓦(即管件不移动)和铁钻工夹紧管件以开始上扣或卸扣之间的任何时间拍摄快照。在一个或多个实施方案中，可以刚好在铁钻工从停放位置延伸到目标例如井口中心、鼠洞等之前拍摄快照。在一些实施方案中，控制系统可以是用于控制铁钻工的PLC。在一些实施方案中，可以由PLC控制除了铁钻工以外的装置。

捕获命令例如“拍摄快照”从PLC发送674并且由计算机检测676。在一些实施方案中，使用UDP/IP多播协议发送捕获命令。计算机可以使用Applicom PC网络接口(PCNI)驱动程序软件接收捕获命令，然后将捕获命令传递给钻具接头辅助应用程序(驻留在例如计算机上)。在一个或多个实施方案中，计算机可以从与铁钻工相关联的相机接收一系列2D图像快照或2D视频流。2D图像快照可以是JPEG格式。在一些实施方案中，视频流可以是MJPEG格式。在一个或多个实施方案中，可以例如通过处理视频卡的开源库诸如AForge(特别是Aforge.dll或AForge.video.dll)将2D图像数据从相机传输到计算机中的相机接口。然后，钻具接头辅助应用程序可以在678处从相机捕获第一对象的2D图像。在一个或多个实施方案中，第一对象可以是进行上扣和卸扣的钻具接头。然后可以在监视器上的图形用户界面内显示第一对象的2D图像，其中图像以及瞄准线重叠可以由操作员在680处观察到。然后，在682处，提供用户输入的操作员可以调整瞄准线重叠的位置，使得瞄准线重叠与第一对象的特定特征对齐。在一些实施方案中，当第一对象是钻具接头时，瞄准线重叠可与下管的顶部对齐。在一些实施方案中，操作员可以使用用户输入装置调整瞄准线重叠。用户输入装置可以是键盘、鼠标、触控板、操纵杆，触摸屏等。当操作员对瞄准线重叠的位置感到满意时，可以使用相同的用户输入装置或不同的用户输入装置来确认位置。确认操作可包括单击按钮一次或多次、轻触触控板或触摸屏一次或多次、按下按键例如键盘上的<Enter>键等。在一些实施方案中，用户输入装置可以使用Applicom PCNI驱动程序与钻具接头辅助应用程序通信。在一些实施方案中，Applicom PCNI驱动程序可以使用Applicom API DLL或Applicom DB与钻具接头辅助软件通信。在684处，瞄准线重叠的调整位置可以与相机校准数据一起用于计算参数。在一些实施方案中，例如当使用铁钻工对管件进行上扣或卸扣时，该参数可以是竖立高度。

在686处，可以将参数发送到第二对象的控制系统。在一些实施方案中，控制系统可以是PLC。在一些实施方案中，第二对象可以是铁钻工。在688处，控制系统基于该参数设置第二对象的位置。

在一个或多个实施方案中，可以在计算参数之前执行使用校准图像进行校准的步骤。上面已经提供了关于校准的细节。

本公开的钻具接头辅助系统和方法提供了若干优点。该系统允许操作员从远程安全位置精确地定位设备，通常是重型设备，例如铁钻工。其不需要第二人员通过向操作员传递视觉信息来辅助定位过程。这两个优点都提高了操作重型设备的人员的安全性。另外，不需要3D传感器及其现有的计算成本和对功能强大的计算机的需求。仅需要单个获取2D图像的相机。此外，该系统简单且稳健，几乎没有要求且几乎不需要任何假设。本公开中不需要的假设包括：1)两个管件都存在于视场中，2)要进行上扣或卸扣的管件与FOV中的其他对象之间的距离足够大或形状足够地不同，以使其能够与管件区分开，3)数据的直方图分析，4)对象具有不同的颜色以用于分割，因为本公开不需要分割，5)钻台是平的，6)鼠洞周围的区域是平坦的，7)管件是圆柱形的，8)FOV的下部和上部仅包含未加套钻杆，9)假设关于钻杆的加套和未加套部分之间的半径差异的任何事。

钻具接头辅助系统可以与多个铁钻工一起使用。所述多个铁钻工的每一个可具有多个相机，作为该一个或多个相机的一部分失效或故障时的冗余。然而，钻具接头辅助系统仅利用该多个相机中的其中一个，该相机提供二维图像。有利地，钻具接头辅助系统不使用任何三维传感器，其中三维指的是三个空间维度。由于不使用三维传感器，系统需要的设备更少、设备成本更低、网络带宽更少、计算能力也更少，所有这些都为系统节省了成本，提高了效率。

实施方案可以在计算系统上实施。可以使用移动、桌面、服务器、路由器、交换机、嵌入式装置或其他类型硬件的任何组合。例如，如图8.1中所示，计算系统(800)可包括一个或多个计算机处理器(802)、非持久性存储装置(804)(例如，易失性存储器诸如随机存取存储器(RAM)、高速缓存存储器)、持久性存储装置(806)(例如，硬盘、光盘驱动器诸如光盘(CD)驱动器或数字通用光盘(DVD)驱动器、闪存存储器等)、通信接口(812)(例如，蓝牙接口、红外接口、网络接口、光学接口等)以及许多其他元件和功能。

一个或多个计算机处理器(802)可以是用于处理指令的集成电路。例如，一个或多个计算机处理器可以是处理器的一个或多个核或微核。计算系统(800)还可包括一个或多个输入装置(810)，诸如触摸屏、键盘、鼠标、传声器、触控板、电子笔或任何其他类型的输入装置。

通信接口(812)可包括集成电路，以用于将计算系统(800)连接到网络(未示出)(例如，局域网(LAN)、广域网(WAN)，诸如互联网、移动网络或任何其他类型的网络)和/或连接到另一个装置，诸如另一个计算装置。

此外，计算系统(800)可包括一个或多个输出装置(807)，诸如屏幕(例如，液晶显示器(LCD)、等离子显示器、触摸屏、阴极射线管(CRT)监视器、投影仪或其他显示装置)、打印机、外部存储器或任何其他输出装置。输出装置中的一个或多个可以与一个或多个输入装置相同或不同。一个或多个输入和输出装置可以本地或远程连接到一个或多个计算机处理器(802)、非持久性存储装置(804)和持久性存储装置(806)。存在许多不同类型的计算系统，并且上述一个或多个输入和输出装置可以采用其他形式。

采用计算机可读程序代码形式用于执行本公开的实施方案的软件指令可以全部或部分地、临时或持久性地存储在非暂态计算机可读介质上，诸如CD、DVD、存储装置、软盘、磁带、闪存存储器、物理存储器或任何其他计算机可读存储介质。具体地讲，软件指令可对应于计算机可读程序代码，所述程序代码被配置为在由一个或多个处理器执行时执行本公开的一个或多个实施方案。

图8.1中的计算系统(800)可连接到网络或作为网络的一部分。例如，如图8.2中所示，网络(820)可以包括多个节点(例如，节点X(822)、节点Y(824))。每个节点可对应于计算系统，诸如图8.1中所示的计算系统，或者组合的一组节点可对应于图8.1所示的计算系统。例如，本公开的实施方案可以在连接到其他节点的分布式系统的节点上实施。又如，本公开的实施方案可以在具有多个节点的分布式计算系统上实施，其中本公开的每个部分可以位于分布式计算系统内的不同节点上。此外，前述计算系统(800)的一个或多个元件可以位于远程位置并且通过网络连接到其他元件。

尽管未在图8.2中示出，但节点可以对应于服务器机箱中的刀片，所述刀片经由背板连接到其他节点。又如，该节点可以对应于数据中心中的服务器。又如，该节点可以对应于计算机处理器或具有共享存储器和/或资源的计算机处理器的微核。

网络(820)中的节点(例如，节点X(822)、节点Y(824))可被配置用于为客户端装置提供服务(826)。例如，节点可以是云计算系统的一部分。节点可包括用于从客户端装置接收请求(826)并将响应传输到客户端装置(826)的功能。客户端装置(826)可以是计算系统，诸如图8.1中所示的计算系统。此外，客户端装置(826)可以包括和/或执行本公开的一个或多个实施方案的全部或一部分。

图8.1和图8.2中描述的计算系统或计算系统组可包括用于执行本文公开的各种操作的功能。例如，一个或多个计算系统可以在相同或不同系统上的进程之间执行通信。采用某种形式的有源或无源通信的各种机制可以促进相同装置上的进程之间的数据交换。代表这些进程间通信的实例包括但不限于文件、信号、套接字、消息队列、管道、信号量、共享存储器、消息传递和存储器映射文件的实施方式。以下提供关于几个这些非限制性实例的进一步细节。

基于客户端-服务器联网模型，套接字可以充当接口或通信信道端点，从而实现相同装置上进程之间的双向数据传输。首先，遵循客户端-服务器联网模型，服务器进程(例如，提供数据的进程)可以创建第一套接字对象。然后，服务器进程绑定第一套接字对象，从而将第一套接字对象与唯一的名称和/或地址相关联。在创建并绑定第一套接字对象之后，服务器进程然后等待并侦听来自一个或多个客户端进程(例如，搜索数据的进程)的传入连接请求。此时，当客户端进程希望从服务器进程获取数据时，客户端进程通过创建第二套接字对象开始。然后，客户端进程继续下去以生成连接请求，该连接请求包括至少第二套接字对象和与第一套接字对象相关联的唯一名称和/或地址。然后，客户端进程将连接请求传输到服务器进程。根据可用性，服务器进程可以接受连接请求，与客户端进程建立通信信道；或者忙于处理其他操作的服务器进程可将连接请求排入缓冲区，直到服务器进程准备就绪。建立的连接通知客户端进程可以开始通信。作为响应，客户端进程可以生成数据请求，该指定客户端进程希望获取的数据。随后将数据请求传输到服务器进程。在接收到数据请求时，服务器进程分析该请求并收集请求的数据。最后，服务器进程则生成包括至少请求的数据的回复，并且将回复传输到客户端进程。数据可以更常见地作为数据报或字符流(例如，字节)传输。

共享存储器指的是虚拟存储器空间的分配，以便使数据可以通过多个进程传送和/或访问的机制实体化。在实施共享存储器时，初始化进程首先在持久性或非持久性存储装置中创建可共享段。创建后，初始化进程则加载可共享段，随后将可共享段映射到与初始化进程相关联的地址空间。加载之后，初始化进程继续下去以识别并授予一个或多个授权进程访问许可，所述授权进程还可以向可共享段写入和从可共享段读取数据。由一个进程对可共享段中的数据做出的改变可立即影响其他进程，所述其他进程也链接到可共享段。此外，当授权进程中的一个访问可共享段时，该可共享段映射到授权进程的地址空间。通常，一个授权进程可以在任何给定时间加载除初始化进程之外的可共享段。

在不脱离本公开的范围的情况下，可以使用其他技术在进程之间共享数据，诸如本申请中描述的各种数据。这些进程可以是相同或不同应用程序的一部分，并且可以在相同或不同的计算系统上执行。

代替或除了在进程之间共享数据，执行本公开的一个或多个实施方案的计算系统可以包括从用户接收数据的功能。例如，在一个或多个实施方案中，用户可以经由用户装置上的图形用户界面(GUI)提交数据。用户可以通过选择一个或多个图形用户界面小组件，或者使用触控板、键盘、鼠标或任何其他输入装置将文本和其他数据插入图形用户界面小组件，从而经由图形用户界面提交数据。响应于选择特定项，可以通过计算机处理器从持久性或非持久性存储装置获取关于该特定项的信息。在用户选择该项时，响应于用户的选择，可以在用户装置上显示获取的关于该特定项的数据的内容。

又如，可以将获取关于该特定项的数据的请求发送到服务器，该服务器通过网络可操作地连接到用户装置。例如，用户可以在用户装置的网页客户端内选择统一资源定位符(URL)链接，从而发起将超文本传输协议(HTTP)或其他协议请求发送到与该URL相关联的网络主机。响应于该请求，服务器可以提取关于该特定选择项的数据，并且将数据发送到发起该请求的装置。一旦用户装置已经接收到关于该特定项的数据，响应于用户的选择，可以在用户装置上显示关于该特定项的接收数据的内容。继续上述实例，选择URL链接后从服务器接收的数据可以提供超文本标记语言(HTML)的网页，该网页可以由网页客户端呈现并显示在用户装置上。

一旦诸如通过使用上述技术或从存储装置获取数据，计算系统在执行本公开的一个或多个实施方案时，可以从获取的数据中提取一个或多个数据项。例如，可以由图8.1中的计算系统(800)如下执行提取。首先，确定数据的组织模式(例如，语法、模式、布局)，其可以基于以下中的一者或多者：位置(例如，位或列位置、数据流中的第N个标记等)、属性(其中属性与一个或多个值相关联)或分级/树结构(由不同细节等级诸如嵌套数据包报头或嵌套文档部分的节点层构成)。然后，在组织模式的上下文中，将未处理的原始数据符号流解析为标记流(或分层结构)(其中每个标记可具有相关联的标记“类型”)。

然后，使用提取标准从标记流或结构中提取一个或多个数据项，其中根据组织模式处理提取标准以提取一个或多个标记(或来自分层结构的节点)。对于基于位置的数据，提取由提取标准识别的一个或多个位置处的一个或多个标记。对于基于属性/值的数据，提取与满足提取标准的一个或多个属性相关联的一个或多个标记和/或一个或多个节点。对于分级/分层数据，提取与匹配提取标准的一个或多个节点相关联的一个或多个标记。提取标准可以像标识符字符串一样简单，或者可以是呈现给结构化数据存储库的查询(其中数据存储库可以根据数据库模式或数据格式(诸如XML)组织)。

提取的数据可以用于计算系统作进一步处理。例如，在执行本公开的一个或多个实施方案时，图8.1的计算系统可执行数据比较。数据比较可用于比较两个或更多个数据值(例如，A、B)。例如，一个或多个实施方案可确定A>B、A＝B、A！＝B还是A<B等。可通过将A、B和指定与比较相关的运算的操作码提交到算术逻辑单元(ALU)(即，对两个数据值执行算术和/或逐位逻辑运算的电路)来执行比较。ALU输出运算的数值结果以及/或者与该数值结果相关的一个或多个状态标志。例如，状态标志可以指示数值结果是正数、负数还是零等。通过选择适当的操作码然后读取数值结果和/或状态标志，可以执行比较。例如，为了确定是否A>B，可以从A中减去B(即A-B)，并且可以读取状态标志以确定结果是否为正(即，如果A>B，则A-B>0)。在一个或多个实施方案中，B可以被认为是阈值，并且如使用ALU确定的，如果A＝B或如果A >B，则A被视为满足阈值。在本公开的一个或多个实施方案中，A和B可以是向量，并且将A与B进行比较包括将向量A的第一元素与向量B的第一元素进行比较，将向量A的第二元素与向量B的第二元素进行比较，等。在一个或多个实施方案中，如果A和B是字符串，则可以比较字符串的二进制值。

图8.1中的计算系统可以实施和/或连接到数据存储库。例如，一种类型的数据存储库是数据库。数据库是为便于数据检索、修改、重新组织和删除而配置的信息集合。数据库管理系统(DBMS)是一种为用户提供定义、创建、查询、更新或管理数据库的界面的软件应用程序。

用户或软件应用程序可以向DBMS提交语句或查询。然后，DBMS解译该语句。该语句可以是用于请求信息的选择语句、更新语句、创建语句、删除语句等。此外，该语句可以包括指定数据或数据容器(数据库、表格、记录、列、视图等)的参数、一个或多个标识符、条件(比较运算符)、函数(例如，join、full join、count、average等)、排序(例如，升序、降序)或其他。DBMS可以执行该语句。例如，DBMS可以访问存储器缓冲区、参考或索引文件，以便读取、写入、删除或其任何组合，以响应于该语句。DBMS可以从持久性或非持久性存储装置加载数据并执行计算以响应于查询。DBMS可以将一个或多个结果返回用户或软件应用程序。

图8.1的计算系统可包括用于呈现原始和/或处理数据(诸如比较和其他处理的结果)的功能。例如，呈现数据可以通过各种呈现方法来完成。具体地讲，可以通过计算装置所提供的用户界面呈现数据。用户界面可以包括在显示装置(诸如计算机监视器或手持式计算机装置上的触摸屏)上显示信息的GUI。GUI可包括各种GUI小组件，其用于组织显示哪些数据以及如何向用户呈现数据。此外，GUI可以直接向用户呈现数据，例如通过文本呈现为实际数据值的数据，或者由计算装置呈现为数据的可视化表示，诸如通过使数据模型可视化。

例如，GUI可以首先从软件应用程序获取请求在GUI中呈现特定的数据对象的通知。然后，GUI可以例如通过从数据对象内标识数据对象类型的数据属性获取数据，从而确定与特定数据对象相关联的数据对象类型。然后，GUI可以确定为显示该数据对象类型而指定的任何规则，例如，由软件框架针对该数据对象类指定的规则，或者根据GUI为呈现该数据对象类型而定义的任何本地参数。最后，GUI可以从特定数据对象获取数据值，并且根据该数据对象类型的指定规则在显示装置内呈现数据值的视觉表示。

还可以通过各种音频方法呈现数据。具体地讲，数据可以被呈现为音频格式并且通过可操作地连接到计算装置的一个或多个扬声器呈现为声音。

还可以通过触觉方法将数据呈现给用户。例如，触觉方法可以包括由计算系统生成的振动或其他物理信号。例如，可以使用由手持式计算机装置产生的振动将数据呈现给用户，该振动具有预定义的持续时间和振动强度以传送数据。

以上对功能的描述仅呈现了由图8.1的计算系统和图8.2的节点和/或客户端装置执行的功能的几个实例。可以使用本公开的一个或多个实施方案来执行其他功能。

虽然上文仅详细描述了几个示例性实施方案，但是本领域的技术人员将易于理解，在实质上不脱离本发明的情况下，可以在这些示例性实施方案中做出许多修改。因此，所有此类修改意在包括在如以下权利要求书所限定的本公开的范围内。在权利要求中，装置加功能条款意在涵盖本文描述的执行所述功能的结构，而不仅仅是结构等同物，还包括等同结构。因此，尽管钉子和螺钉可能不是结构等同物，因为钉子采用圆柱形表面来将木制零件固定在一起，而螺钉采用的是螺旋形表面，但是在紧固木制零件的环境下，钉子和螺钉可能是等同结构。本申请人的表达意图不是援引美国法典第35篇第112条第6段以对本文的任一项权利要求进行任何限制，除了某项权利要求明确地使用词语‘用于……的装置’连同相关功能的那些限制之外。

Claims (16)

1.一种钻具接头辅助系统，其包括：

用于对管接头进行上扣或卸扣的一个或多个铁钻工；

用于所述一个或多个铁钻工中的每一个的可编程逻辑控制器，每个可编程逻辑控制器仅控制一个铁钻工；

与所述一个或多个铁钻工中的每一个相关联的至少一个相机；

计算竖立高度的计算机，所述计算机包括：

处理器；

存储器；

显示来自所述至少一个相机的图像的一个或多个监视器；以及

一个或多个用户输入装置，

其中所述可编程逻辑控制器、所述相机、所述监视器、所述用户输入装置和所述计算机通过网络连接。

2.根据权利要求1所述的钻具接头辅助系统，其中所述至少一个相机包括单个相机。

3.根据权利要求1所述的钻具接头辅助系统，其中所述一个或多个监视器中的至少一个也是用户输入装置。

4.根据权利要求1所述的钻具接头辅助系统，其中所述一个或多个用户输入装置选自由键盘、操纵杆、鼠标、轨迹球、触摸屏和触控板组成的组。

5.根据权利要求1所述的钻具接头辅助系统，其中所述系统不包括三维传感器。

6.一种定位方法，其包括：

捕获要由第二对象操纵的第一对象的二维图像；

结合瞄准线重叠来显示所述第一对象的所捕获的二维图像；

根据用户输入来调整所述瞄准线重叠相对于所捕获的二维图像中的所述第一对象的位置；

从所述瞄准线重叠的所调整的位置计算所述第一对象的参数；

将所述参数发送到所述第二对象的控制系统；并且

由所述控制系统基于所述第一对象的所述参数设置所述第二对象的位置。

7.根据权利要求6所述的定位方法，其还包括：

将所述控制系统设置为自动程序；

进入捕获钻具接头的图像的校正步骤；

从所述控制系统向计算机发送命令以捕获二维图像；

用软件应用程序检测用于捕获所述二维图像的所述命令。

8.根据权利要求6所述的定位方法，其中所述控制系统包括可编程逻辑控制器。

9.根据权利要求6所述的定位方法，

其中所述控制系统控制铁钻工，

其中所述第一对象是管件，

其中所述第二对象是所述铁钻工，

其中调整所述瞄准线的所述位置将所述瞄准线置于钻具接头上方，并且

其中所述参数是竖立高度。

10.根据权利要求6所述的定位方法，其还包括使用校准图像进行校准，所述校准在计算参数之前执行。

11.根据权利要求6所述的定位方法，其还包括将多个图像从相机流式传输到所述计算机，

其中捕获所述二维图像包括捕获从所述相机流式传输的所述多个图像中的一个。

12.根据权利要求11所述的定位方法，其中从所述相机流式传输的所述多个图像是视频流。

13.根据权利要求6所述的定位方法，其中在所述二维图像中仅包括一个管件。

14.根据权利要求6所述的定位方法，其中在待上扣或卸扣的所述管件与所述二维图像中包括的其他对象之间不存在最小分隔距离。

15.根据权利要求6所述的定位方法，其还包括确认所述瞄准线的所述位置。

16.根据权利要求15所述的定位方法，其中使用选自由键盘、操纵杆、鼠标、轨迹球、触摸屏和触控板组成的组的一个或多个用户输入装置来执行确认。