CN109807643A - 一种智能石油钻头生产系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种智能石油钻头生产系统，包括计算机控制装置及智能石油钻头生产装置，计算机控制装置与智能石油钻头生产装置通讯连接，计算机控制装置根据井下岩层信息设计智能石油钻头参数，并控制智能石油钻头生产装置生产智能石油钻头，井下岩层信息包括初始井下岩层信息及实时井下岩层信息，智能石油钻头生产装置生产的智能石油钻头包括钻头体及传感器组件，传感器组件用于采集实时井下岩层信息，并反馈至计算机控制装置。因此，本发明提供的智能石油钻头生产系统，能够生产出与实时井下岩层信息匹配的智能石油钻头，以提高钻井速度，降低石油钻井成本。

Description

一种智能石油钻头生产系统

技术领域

本申请涉及石油钻井技术领域，特别涉及一种智能石油钻头生产系统。

背景技术

在石油钻井过程中，石油钻头是破碎岩石的主要工具。石油钻头的合理选型，对石油钻井质量、钻探速度及钻井成本都产生巨大影响。

目前，石油钻头的设计和生产依然采用传统工厂制造模式，即在工厂制造出来后，再交付给钻井队使用。该石油钻头产品的使用寿命及各部件机械性能完全依靠制造工厂的生产经验来设计。这就容易出现生产出来的石油钻头与实际的井下岩层性质不匹配的情况，导致其寿命有限、钻进效果不理想等问题，最终造成资源浪费。

因此，需要提供一种能够生产出与实时井下岩层信息匹配的石油钻头的生产系统，以提高钻井速度，降低石油钻井成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种智能石油钻头生产系统，用于生产与实时井下岩层信息匹配的石油钻头。

本发明提供一种智能石油钻头生产系统，包括：

计算机控制装置及智能石油钻头生产装置，所述计算机控制装置与所述智能石油钻头生产装置通讯连接；

所述计算机控制装置根据井下岩层信息设计智能石油钻头参数，并控制所述智能石油钻头生产装置生产智能石油钻头；

所述井下岩层信息包括初始井下岩层信息及实时井下岩层信息；

所述智能石油钻头生产装置生产的所述智能石油钻头包括钻头体及传感器组件，所述传感器组件用于采集所述实时井下岩层信息，并反馈至所述计算机控制装置。

优选地，所述计算机控制装置包括信息处理模块、参数设计模块及智能控制模块；

所述信息处理模块接收所述井下岩层信息，并对接收的所述井下岩层信息进行处理；

所述参数设计模块根据所述信息处理模块的处理结果，设计所述智能石油钻头参数；

所述智能控制模块根据所述参数设计模块设计的所述智能石油钻头参数，控制所述智能石油钻头生产装置生产所述智能石油钻头。

优选地，所述计算机控制装置还包括市场分析模块，所述市场分析模块用于分析市场需求，制定生产计划。

优选地，所述计算机控制装置还包括业务交易模块，所述业务交易模块用于处理业务交易。

优选地，所述智能石油钻头生产装置包括3D打印模块、智能焊接模块、数控磨削机床模块及装配机器人模块。

优选地，所述智能石油钻头生产装置还包括质量检测模块，所述质量检测模块用于检测所述智能石油钻头的产品质量。

优选地，所述智能石油钻头生产装置还包括仓储模块，所述仓储模块用于存储原材料及刀具。

优选地，系统还包括集装箱，所述计算机控制装置及所述智能石油钻头生产装置均设置在所述集装箱内。

优选地，系统还包括汽车底盘，所述集装箱设置在所述汽车底盘上。

优选地，所述汽车底盘上还设置有调平减震装置及能源供给装置。

本发明提供的智能石油钻头生产系统，包括计算机控制装置及智能石油钻头生产装置，计算机控制装置与智能石油钻头生产装置通讯连接，计算机控制装置根据井下岩层信息设计智能石油钻头参数，并控制智能石油钻头生产装置生产智能石油钻头，其中井下岩层信息包括初始井下岩层信息及实时井下岩层信息，智能石油钻头生产装置生产的智能石油钻头包括钻头体及传感器组件，传感器组件用于采集实时井下岩层信息，并反馈至计算机控制装置。因此，本发明提供的智能石油钻头生产系统，能够生产出与实时井下岩层信息匹配的智能石油钻头，以提高钻井速度，降低石油钻井成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种智能石油钻头生产系统的系统框图；

图2为本发明实施例提供的一种智能石油钻头生产系统的计算机控制装置的结构图；

图3为本发明实施例提供的一种智能石油钻头生产系统的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种智能石油钻头生产系统的工作流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件上，它可以直接在另一个元件上或者间接设置在另一个元件上；当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，多个”、“若干个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本申请可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本申请所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本申请所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

请参考图1，本发明实施例提供的一种智能石油钻头生产系统的系统框图。该生产系统包括：

计算机控制装置100及智能石油钻头生产装置200；

计算机控制装置100与智能石油钻头生产装置200通讯连接；

计算机控制装置100根据井下岩层信息设计智能石油钻头参数，并控制智能石油钻头生产装置200生产智能石油钻头；

其中，井下岩层信息包括初始井下岩层信息及实时井下岩层信息；

智能石油钻头生产装置200生产的智能石油钻头包括钻头体及传感器组件，传感器组件用于采集实时井下岩层信息，并反馈至计算机控制装置100。

本发明实施例中，在计算机控制装置100中输入的初始井下岩层信息由钻井队提供，包括本井历史钻井记录及该地区邻近同地层的井的钻井记录等。计算机控制装置100根据初始井下岩层信息设计相匹配的智能石油钻头参数，智能石油钻头生产装置200根据设计的智能石油钻头参数生产智能石油钻头。本系统生产的智能石油钻头是一种智能的PDC(Polycrystalline Diamond Compact，聚晶金刚石复合片)钻头，包括PDC钻头体及微型传感器组件，其中微型传感器组件分布在PDC钻头体的PDC齿及冠部表面。具体来说，微型传感器组件可以包括加速度传感器、温度传感器、压力传感器及LWD(Logging While Drilling，随井测钻)无线随钻测量仪等，本领域的技术人员可以根据实际情况灵活选用，在此不做具体限定。智能石油钻头在进行钻井工作时，微型传感器组件实时采集井下岩层信息，并将采集到的实时井下岩层信息反馈至计算机控制装置100。计算机控制装置100判断反馈回的实时井下岩层信息与当前设计的智能石油钻头参数是否匹配，如果认为匹配，则与客户完成交易；如果认为不匹配，则计算机控制装置100根据实时井下岩层信息重新设计智能石油钻头参数，并再次控制智能石油钻头生产装置200生产相匹配的智能石油钻头。

本发明实施例提供的智能石油钻头生产系统，包括计算机控制装置100及智能石油钻头生产装置200，计算机控制装置100与智能石油钻头生产装置200通讯连接，计算机控制装置100根据井下岩层信息设计智能石油钻头参数，并控制智能石油钻头生产装置200生产智能石油钻头，其中井下岩层信息包括初始井下岩层信息及实时井下岩层信息，智能石油钻头生产装置200生产的智能石油钻头包括钻头体及传感器组件，传感器组件用于采集实时井下岩层信息，并反馈至计算机控制装置。因此，本发明提供的智能石油钻头生产系统，能够生产出与实时井下岩层信息匹配的智能石油钻头，以提高钻井速度，降低石油钻井成本。

具体的，请参考图2，图2为本发明实施例提供的一种智能石油钻头生产系统的计算机控制装置的结构图。本发明实施例中，计算机控制装置100包括信息处理模块101、参数设计模块102及智能控制模块103；信息处理模块101用于接收井下岩层信息，并对接收的井下岩层信息进行处理；参数设计模块102根据信息处理模块101的处理结果，设计智能石油钻头参数；智能控制模块103根据参数设计模块102设计的智能石油钻头参数，控制智能石油钻头生产装置200生产智能石油钻头。

本发明实施例中，信息处理模块101接收输入的初始井下岩层信息，经过处理后，由参数设计模块102设计相匹配的智能石油钻头参数，并由智能控制模块103控制智能石油钻头生产装置200生产出智能石油钻头。智能石油钻头在钻井过程中，实时采集井下岩层信息，并反馈回采集到的实时井下岩层信息。信息处理模块101接收反馈回的实时井下岩层信息，并判断是否与当前设计的智能石油钻头参数相匹配，如果认为匹配，则与客户完成交易；如果认为不匹配，则参数设计模块102根据实时井下岩层信息重新设计智能石油钻头参数，并由智能控制模块103再次控制智能石油钻头生产装置200生产相匹配的智能石油钻头。

继续参考图2所示的实施例，本发明的一些实施例中，计算机控制装置100还包括市场分析模块104，市场分析模块104用于分析市场需求，制定生产计划。具体的，市场分析模块104使用人工智能算法通过寻找区域互通模式，综合社会经济和宏观经济因素、天气模式、政治因素及消费者行为等模式来分析市场需求，制定生产计划，从而帮助制造商适应不断变化的市场需求，优化资源配置、库存控制、能源消耗和原材料供给。

进一步地，本发明的一些实施例中，计算机控制装置100还可以包括业务交易模块105，业务交易模块105用于处理业务交易。具体来说，业务交易模块105接收客户订单，创建生产订单，在产品交付后向客户开具发票。使每笔交易之间完美连接，最大限度地减少人员配置并缩短交易周期。可选的，还可以包括客户服务模块，客户服务模块从现场收集客户的即时反馈，并通过数据分析和探索提供解决方案。这种及时反馈将大大缩短沟通时间，降低因不正确决策造成的成本损失，并提高产品优化的效率。

请参考图3，图3为本发明实施例提供的一种智能石油钻头生产系统的结构示意图。本发明实施例中，智能石油钻头生产装置200包括3D打印模块201、智能焊接模块202、数控磨削机床模块203及装配机器人模块204。具体的，3D打印模块201包括3D打印机，3D打印机根据计算机控制装置100设计的智能石油钻头参数，打印成型智能石油钻头；智能焊接模块202包括加热炉及焊接机器人，加热炉为焊接机器人提供焊接所需温度，焊接机器人根据计算机控制装置的控制指令完成智能石油钻头的焊接作业；数控磨削机床模块203完成智能石油钻头的打磨作业；最后由装配机器人模块204完成智能石油钻头的装配作业。

请继续参考图3所示的实施例，本发明的一些实施例中，智能石油钻头生产装置200还包括质量检测模块205，质量检测模块205用于检测生产出的智能石油钻头的产品质量。具体来说，质量检测模块205采用机器视觉工具，通过工业智能相机扫描产品的轮廓，确认产品的尺寸和位置精度，并将检查结果上传至系统进行进一步的数据分析。系统通过在样本图像上训练和学习来发现产品中的微观缺陷，并将收集的检查结果与客户的规格进行比较，然后生成检查报告。如果发现不合格，立即发出警报，并通过AI算法探索大数据，以提出解决问题的可行解决方案。

进一步地，本发明的一些实施例中，智能石油钻头生产装置200还包括仓储模块206，仓储模块206用于存储原材料及刀具。具体的，仓储模块206包括原材料存储库及刀具存储库，分别用于存储原材料及相关刀具。可选的，仓储模块206还可以包括成品存储库，用于存储生产的智能石油钻头成品。

如图3所示，本发明的一些实施例中，智能石油钻头生产系统还可以包括集装箱300，计算机控制装置100及智能石油钻头生产装置200均设置在集装箱300内。整个智能石油钻头生产系统采用集成式设计，所有部件均集成在集装箱300内。根据客户需要，可以将该智能石油钻头生产系统整体移动到客户钻井区域，直接在目标地点生产智能石油钻头。生产出的智能石油钻头在钻井过程中实时采集井下岩层信息，当计算机控制装置接收到的实时井下岩层信息与初始井下岩层信息不符时，可以重新设计智能石油钻头参数，并及时控制智能石油钻头生产装置生产相匹配的智能石油钻头，从而缩短石油钻头产品的交货期，提高生产的灵活性。

本发明实施例中，还可以设置云数据模块，云数据模块利用物联网技术，与云端服务器建立通信。在实际的钻井作业中，可以在钻井区域同时布置多个智能石油钻头生产系统。每个智能石油钻头生产系统生产出的智能石油钻头在钻井过程中，采集到的实时井下岩层信息由云数据模块分别上传至云端服务器。同时每个智能石油钻头生产系统通过云数据模块，可以获得其他智能石油钻头采集的实时井下岩层信息，帮助计算机控制装置100设计出与实际井下岩层性质更加匹配的石油钻头产品。

进一步地，本发明的一些实施例中，智能石油钻头生产系统还可以包括汽车底盘400，集装箱300设置在汽车底盘400上。可选地，汽车底盘400上还可以设置调平减震装置500及能源供给装置600。当制造商接到客户的石油钻头订单后，驱车将智能石油钻头生产系统带至客户钻井区域。到达指定地点后，选择一块平整区域，使用调平减震装置500将平台调整至水平位置，由能源供给装置600提供系统的能源供应，开始智能石油钻头的生产。可选地，系统还可以设置独立的电源装置，将智能石油钻头生产系统展开后独立于集装箱300之外，避免振动、电磁等因素对生产设备的影响，由电源装置为所有设备提供不间断电力，可自行发电、整流、配电，也可接入市电后整流、配电。另外，系统还可以设置空调装置，为系统提供调温、除湿、除尘等功能。

具体的智能石油钻头生产过程请参阅图4，图4为本发明实施例提供的一种智能石油钻头生产系统的工作流程图。本发明实施例提供的智能石油钻头生产系统，当接到客户订单后，将计算机控制装置100及智能石油钻头生产装置固定于集装箱300内，依靠汽车底盘400驱车将智能石油钻头生产系统带至客户钻井区域。到达指定地点后，选择一块平整区域，使用调平减震装置500将平台调整至水平位置，由能源供给装置600提供系统的能源供应，准备开始智能石油钻头的生产。首先在计算机控制装置100中输入由钻井队提供的初始井下岩层信息，计算机控制装置100中的信息处理模块101接收输入的初始井下岩层信息，经过处理后，由参数设计模块102设计出相匹配的智能石油钻头参数，并由智能控制模块103控制智能石油钻头生产装置200生产出智能石油钻头。具体的，智能石油钻头生产装置200中的3D打印模块201根据计算机控制装置100设计的智能石油钻头参数，打印成型智能石油钻头；智能焊接模块202中的加热炉为焊接机器人提供焊接所需温度，焊接机器人根据计算机控制装置100的控制指令完成智能石油钻头的焊接作业；数控磨削机床模块203完成智能石油钻头的打磨作业；装配机器人模块204完成智能石油钻头的装配作业；最后由质量检测模块205检测生产出的智能石油钻头的产品质量。智能石油钻头经检验合格后进行钻井操作，智能石油钻头在钻井过程中，实时采集井下岩层信息，并将采集到的实时井下岩层信息反馈至计算机控制装置100。信息处理模块101接收反馈回的实时井下岩层信息，并判断是否与当前设计的智能石油钻头参数相匹配，如果认为匹配，则与客户完成交易；如果认为不匹配，则参数设计模块102根据实时井下岩层信息重新设计智能石油钻头参数，并由智能控制模块103再次控制智能石油钻头生产装置200生产相匹配的智能石油钻头。因此，本发明提供的智能石油钻头生产系统，能够生产出与实时井下岩层信息匹配的智能石油钻头，以提高钻井速度，降低石油钻井成本，而且可以缩短石油钻头产品的交货期，提高生产的灵活性。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种智能石油钻头生产系统，其特征在于，包括：

计算机控制装置及智能石油钻头生产装置，所述计算机控制装置与所述智能石油钻头生产装置通讯连接；

所述计算机控制装置根据井下岩层信息设计智能石油钻头参数，并控制所述智能石油钻头生产装置生产智能石油钻头；

所述井下岩层信息包括初始井下岩层信息及实时井下岩层信息；

所述智能石油钻头生产装置生产的所述智能石油钻头包括钻头体及传感器组件，所述传感器组件用于采集所述实时井下岩层信息，并反馈至所述计算机控制装置。

2.根据权利要求1所述的智能石油钻头生产系统，其特征在于，所述计算机控制装置包括信息处理模块、参数设计模块及智能控制模块；

所述信息处理模块接收所述井下岩层信息，并对接收的所述井下岩层信息进行处理；

所述参数设计模块根据所述信息处理模块的处理结果，设计所述智能石油钻头参数；

所述智能控制模块根据所述参数设计模块设计的所述智能石油钻头参数，控制所述智能石油钻头生产装置生产所述智能石油钻头。

3.根据权利要求2所述的智能石油钻头生产系统，其特征在于，所述计算机控制装置还包括市场分析模块，所述市场分析模块用于分析市场需求，制定生产计划。

4.根据权利要求2所述的智能石油钻头生产系统，其特征在于，所述计算机控制装置还包括业务交易模块，所述业务交易模块用于处理业务交易。

5.根据权利要求1所述的智能石油钻头生产系统，其特征在于，所述智能石油钻头生产装置包括3D打印模块、智能焊接模块、数控磨削机床模块及装配机器人模块。

6.根据权利要求5所述的智能石油钻头生产系统，其特征在于，所述智能石油钻头生产装置还包括质量检测模块，所述质量检测模块用于检测所述智能石油钻头的产品质量。

7.根据权利要求5所述的智能石油钻头生产系统，其特征在于，所述智能石油钻头生产装置还包括仓储模块，所述仓储模块用于存储原材料及刀具。

8.根据权利要求1至权利要求7任意一种所述的智能石油钻头生产系统，其特征在于，还包括集装箱，所述计算机控制装置及所述智能石油钻头生产装置均设置在所述集装箱内。

9.根据权利要求8所述的智能石油钻头生产系统，其特征在于，还包括汽车底盘，所述集装箱设置在所述汽车底盘上。

10.根据权利要求9所述的智能石油钻头生产系统，其特征在于，所述汽车底盘上还设置有调平减震装置及能源供给装置。