CN111912396A - 一种井架地锚坑定位装置及定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种井架地锚坑定位装置及定位方法，属于油气田井下作业技术领域。一种井架地锚坑定位装置包括控制器，电缆线，测量平台，微型电机二，微型电机三，支腿架，中心轴杆，可移动平台；其中，所述的测量平台包括激光发射器，陀螺仪，微型电机一。所述的控制器通过所述的电缆线分别与所述的微型电机一、微型电机二、微型电机三相连接，测量平台通过控制器输入的角度指令和距离指令对地锚坑进行精确调节定位。本发明设备简单，易于操作，使用方便，可以广泛用于石油现场井架地锚坑的精确定位。

Description

一种井架地锚坑定位装置及定位方法

技术领域

本发明属于油气田井下作业技术领域，特别涉及一种井架地锚坑定位装置及定位方法。

背景技术

石油勘探开发过程中，钻井、修井、试油等作业都需要使用井架，为防止井架在施工过程中发生倾斜而影响井口安全作业，现场使用的井架都是依靠前后左右对称的钢丝绳进行固定，钢丝绳的一端固定在井架顶部，另一端固定在地锚上。如果井架地锚坑分布不对称，那么左右两边各道钢丝绳的受力就不均匀，井架在施工过程中就会向左或向右倾斜，井架发生侧斜，游动滑车偏离井口，会致使管柱偏磨封井器，无法正常起下钻，严重时甚至导致井架倾覆事故的发生，威胁井口作业人员和设备的安全。因此，地锚坑位置的确定至关重要。

目前，石油勘探开发现场在确定地锚坑位置时，通常以井口为中心确定一条井场中心线直线，把整个井场地锚坑的位置分成井场中心线对称的前后两部分，然后将前后井场地锚坑中点固定在井场中心线上，再用尺子量出各个地锚坑到井口中心的距离，以及到井场中心线的距离，使所有的地锚坑均匀、对称地分布在井场中心线的两侧。该现有地锚坑位置确定方法至少需要两名操作人员，而且测量耗时长，由于受作业现场地面平整度以及设备物资摆放遮挡的影响，现有的测量工具，通常是米尺，根本无法精确的确定地锚坑的距离和方位，达不到井架地锚坑的规范标准要求。

发明内容

本发明旨在针对上述问题，提出一种井架地锚坑定位装置及定位方法，以实现方便、快速、精确的确定地锚坑位置，进而保证现场井架的安全。

本发明的技术方案在于：一种井架地锚坑定位装置，包括支腿架，该支腿架上固定安装有微型电机三；可移动平台，该可移动平台上固定安装有微型电机二，所述的可移动平台与中心轴杆上端固定连接，所述的中心轴杆下端与所述的微型电机三连接；测量平台，所述的测量平台包括激光发射器，陀螺仪，微型电机一，所述的测量平台底部与微型电机二连接，所述的微型电机一与所述的激光发射器相连接；控制器，所述的控制器通过电缆线分别与所述的微型电机一、微型电机二、微型电机三相连接。

所述的微型电机一驱动所述的激光发射器,所述的微型电机二驱动所述的测量平台均围绕与中心轴杆垂直的中心轴转动，且二者的转动中心轴相互垂直。

所述的微型电机二驱动所述的测量平台的转动范围为180度。

所述的微型电机三可驱动所述的中心轴杆升降运动,也可驱动所述的中心轴杆围绕中心轴做360度转动。

所述的控制器可充电式设计，壳体预留充电接口。

所述的激光发射器采用十字星投射。

一种井架地锚坑定位方法，使用如上所述的井架地锚坑定位装置，定义如下：井场中心线是井架的中心与井口中心的连线，井架的中心垂直井场中心线方向的左侧为前半井场场地，右侧后半井场场地，具体步骤如下：

1）安装井架地锚坑定位装置；

将所述的井架地锚坑定位装置安装在在井口的位置；

2）通过陀螺仪调节激光发射器处于水平状态；

将所述的井架地锚坑定位装置开机，通过控制器调动微型电机二提供动力，驱动所述的测量平台转动，通过控制器调动微型电机二提供动力，驱动所述的激光发射器转动所述的激光发射器，同时参考所述的陀螺仪，调节所述的激光发射器处于水平状态；

3）确定井场中心线和井架地锚坑定位装置中心轴杆高度；

通过控制器调动微型电机一提供动力，转动激光发射器，通过控制器调动微型电机三提供动力，自行调节中心轴杆转动，确定激光发射器的初始射出激光方位与井场中心线重合；

4）确定每一个地锚坑的方位；

计算出地锚坑和井口的连线与井场中心线的夹角A，通过控制器输出角度指令，调动微型电机一提供动力，自行转动激光发射器射出激光方位为地锚坑的方位，依次计算出每一道地锚坑和井口的连线与井场中心线的夹角，通过控制器输出角度指令，调动微型电机一提供动力，自行转动激光发射器射出激光方位为每一个地锚坑的方位；

5）确定每一个地锚坑的位置；

激光发射器射出激光方位为地锚坑的方位，通过控制器输出距离指令，激光发射器确定出地锚坑的精准位置，按照这一方法，通过微型电机三驱动所述的中心轴杆做水平面转动,依次确定前半井场场地，后半井场场地每一道地锚坑的位置。

本发明的技术效果在于：

1、本发明采用陀螺校准、激光测距定位，不受作业现场地面平整度以及设备物资摆放遮挡的影响，实现了井架地锚坑位置的精准定位，解决了现场工程技术人员确定井架地锚坑测位不精确的问题。2、本发明的实施仅需要通过单人单机操作，设备简单，易于操作，使用方便，降低了现场工程技术人员的劳动强度，解决了目前现场工程技术人员确定井架地锚坑耗时长的问题。

附图说明

图1为本发明井架地锚坑定位装置结构示意图。

图2为本发明井架地锚坑定位示意图。

图3为本发明井架地锚坑定位原理示意图。

附图标记：1-井架，2-井口，3-井场中心线，4-地锚坑，5-前半井场场地，6-后半井场场地，7-控制器，8-电缆线，9-激光发射器，10-陀螺仪，11-微型电机一，12-微型电机二，13-微型电机三，14-支腿，15-中心轴杆，16-可移动平台，17-测量平台。

具体实施方式

实施例1

为了克服现有采用米尺测量确定地锚坑位置时，测量耗时长且受作业现场地面平整度以及设备物资摆放遮挡的影响，无法精确的确定地锚坑的距离和方位，达不到井架地锚坑的规范标准要求的问题，本发明提供了如图1所示的一种井架地锚坑定位装置及定位方法，本发明通过采用微电机驱动、陀螺校准、激光测距定位的方式，仅需要通过单人单机操作，设备简单，易于操作，使用方便，降低了现场工程技术人员的劳动强度，实现了井架地锚坑位置的精准定位。

一种井架地锚坑定位装置，如图1所示：包括支腿架14，该支腿架14上固定安装有微型电机三13；可移动平台16，该可移动平台16上固定安装有微型电机二12，所述的可移动平台16与中心轴杆15上端固定连接，所述的中心轴杆15下端与所述的微型电机三13连接；测量平台，所述的测量平台包括激光发射器9，陀螺仪10，微型电机一11，所述的测量平台17底部与微型电机二12连接，所述的微型电机一11与所述的激光发射器9相连接；控制器7，所述的控制器7通过电缆线8分别与所述的微型电机一11、微型电机二12、微型电机三13相连接。

如图1所示，本发明通过微电机11、微电机12、微电机13驱动、配合陀螺10校准、采用激光发射器9发射激光进行地锚坑的测距定位，整个过程由控制器7自动控制，仅需要通过单人单机操作，设备简单，易于操作，降低了现场工程技术人员的劳动强度，实现了井架地锚坑位置的精准定位。

优选地，所述的微型电机一11驱动所述的激光发射器9,所述的微型电机二12驱动所述的测量平台17均围绕与中心轴杆15垂直的中心轴转动，且二者的转动中心轴相互垂直，微型电机一11驱动所述的激光发射器9的转动范围为90度，所述的微型电机二12驱动所述的测量平台17的转动范围为180度。

实际使用时,通过所述的微型电机一11、微型电机二12转动中心轴相互垂直，即可快速的实现激光发射器9的水平面调节，改变了传统需要人工利用支架进行水平调节的方式，快速、便捷，自动化程度高。通过调整微型电机一11驱动激光发射器9，可以大角度的调整激光仰角，便于调整激光方位，方便测量。

优选地，所述的微型电机三13可驱动所述的中心轴杆15升降运动,也可驱动所述的中心轴杆15围绕中心轴做360度转动。

实际使用时,通过微型电机二13驱动带动中心轴杆15升降运动，便于测量平台的激光发射器9的初始射出激光方位与井场中心线3重合，从而快速确定测量基准；通过微型电机二13驱动中心轴杆15围绕中心轴做水平面360度转动，可以方便激光器在井口四周投射自动测量，无需人工转动定位装置。

优选地，所述的控制器7可充电式设计，壳体预留充电接口。

实际使用时，控制器自带电源，摆脱了野外现场对电源的要求，本发明井架地锚坑定位装置可以实现独立工作。

优选地，所述的激光发射器9采用十字星投射。

实际使用时，由于激光发射器9采用十字星投射，可以方便清楚的进行参考点的定位，本发明井架地锚坑定位装置使用更加方便快捷。

一种井架地锚坑定位方法，使用如上所述的井架地锚坑定位装置，如图2所示，定义如下：井场中心线3是井架1的中心与井口2中心的连线，井架1的中心垂直井场中心线3方向的左侧为前半井场场地5，右侧后半井场场地6，具体步骤如下：

1）安装井架地锚坑定位装置；

将所述的井架地锚坑定位装置安装在在井口2的位置；

2）通过陀螺仪10调节激光发射器9处于水平状态；

将所述的井架地锚坑定位装置开机，通过控制器7调动微型电机二12提供动力，驱动所述的测量平台17转动，通过控制器7调动微型电机二11提供动力，驱动所述的激光发射器9转动所述的激光发射器9，同时参考所述的陀螺仪10，调节所述的激光发射器9处于水平状态；

3）确定井场中心线3和井架地锚坑定位装置中心轴杆15高度；

通过控制器7调动微型电机一11提供动力，转动激光发射器9，通过控制器7调动微型电机三13提供动力，自行调节中心轴杆15转动，确定激光发射器9的初始射出激光方位与井场中心线3重合；

4）确定每一个地锚坑的方位；

计算出地锚坑4和井口2的连线与井场中心线3的夹角A，通过控制器7输出角度指令，调动微型电机一13提供动力，自行转动激光发射器9射出激光方位为地锚坑4的方位，依次计算出每一道地锚坑和井口2的连线与井场中心线3的夹角，通过控制器7输出角度指令，调动微型电机一13提供动力，自行转动激光发射器9射出激光方位为每一个地锚坑的方位；

5）确定每一个地锚坑的位置；

激光发射器9射出激光方位为地锚坑4的方位，通过控制器7输出距离指令，激光发射器9确定出地锚坑4的精准位置，具体测量原理如图3所示：图中B为激光投射仰角，B为发射器9距离地面的高度，可以通过微型电机三13驱动中心轴杆15升降调节；c为B为发射器9与所需地锚坑4的距离，可以通过微型电机一11转动激光发射器9改变激光投射仰角9来调节，c的长度可以直接由激光测出；a为井架地锚坑定位装置与所需地锚坑4的距离，可以由b和c的距离由勾股定理直接计算得到。按照上述方法，通过微型电机三13驱动所述的中心轴杆15做水平面转动,依次确定前半井场场地5，后半井场场地6每一道地锚坑的位置。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。

Claims (10)

1.一种井架地锚坑定位装置，其特征在于：包括

支腿架（14），该支腿架（14）上固定安装有微型电机三（13）；

可移动平台（16），该可移动平台（16）上固定安装有微型电机二（12），所述的可移动平台（16）与中心轴杆（15）上端固定连接，所述的中心轴杆（15）下端与所述的微型电机三（13）连接；

测量平台（17），所述的测量平台包括激光发射器（9），陀螺仪（10），微型电机一（11），所述的测量平台（17）底部与微型电机二（12）连接，所述的微型电机一（11）与所述的激光发射器（9）相连接；

控制器（7），所述的控制器（7）通过电缆线（8）分别与所述的微型电机一（11）、微型电机二（12）、微型电机三（13）相连接。

2.根据权利要求1所述一种井架地锚坑定位装置，其特征在于：所述的微型电机一（11）驱动所述的激光发射器（9）,所述的微型电机二（12）驱动所述的测量平台均围绕与中心轴杆（15）垂直的中心轴转动，且二者的转动中心轴相互垂直。

3.根据权利要求1所述一种井架地锚坑定位装置，其特征在于：所述的微型电机一（11）驱动所述的激光发射器（9）的转动范围为90度，所述的微型电机二（12）驱动所述的测量平台（17）的转动范围为180度。

4.根据权利要求1所述一种井架地锚坑定位装置，其特征在于：所述的微型电机三（13）可驱动所述的中心轴杆（15）升降运动,也可驱动所述的中心轴杆（15）围绕中心轴做360度转动。

5.根据权利要求1所述一种井架地锚坑定位装置，其特征在于：所述的控制器（7）可充电式设计，壳体预留充电接口，所述的激光发射器（9）采用十字星投射。

6.一种井架地锚坑定位方法，其特征在于：使用如权利要求1-5所述的任意井架地锚坑定位装置，定义如下：井场中心线（3）是井架（1）的中心与井口（2）中心的连线，井架（1）的中心垂直井场中心线（3）方向的左侧为前半井场场地（5），右侧后半井场场地（6）；

具体步骤如下：

1）将所述的井架地锚坑定位装置安装在在井口（2）的位置；

2）调节激光发射器（9）处于水平状态；

3）确定井场中心线（3）和井架地锚坑定位装置中心轴杆（15）高度；

4）确定每一个地锚坑的方位；

5）确定每一个地锚坑的位置。

7.根据权利要求6所述的一种井架地锚坑定位方法，其特征在于：所述的步骤2）中通过控制器（7）调动微型电机二（12）提供动力，驱动所述的测量平台（17）转动，通过控制器（7）调动微型电机二（11）提供动力，驱动所述的激光发射器（9）转动所述的激光发射器（9），同时参考所述的陀螺仪（10），调节所述的激光发射器（9）处于水平状态。

8.根据权利要求7所述的一种井架地锚坑定位方法，其特征在于：所述的步骤3）中通过控制器（7）调动微型电机一（11）提供动力，转动激光发射器（9），通过控制器（7）调动微型电机三（13）提供动力，自行调节中心轴杆（15）转动，确定激光发射器（9）的初始射出激光方位与井场中心线（3）重合。

9.根据权利要求6所述的一种井架地锚坑定位方法，其特征在于：所述的步骤4）中计算出地锚坑（4）和井口（2）的连线与井场中心线（3）的夹角A，通过控制器（7）输出角度指令，调动微型电机一（13）提供动力，自行转动激光发射器（9）射出激光方位为地锚坑（4）的方位，依次计算出每一道地锚坑和井口（2）的连线与井场中心线（3）的夹角，通过控制器（7）输出角度指令，调动微型电机一（13）提供动力，自行转动激光发射器（9）射出激光方位为每一个地锚坑的方位。

10.根据权利要求6所述的一种井架地锚坑定位方法，其特征在于：所述的步骤5）中激光发射器（9）射出激光方位为地锚坑（4）的方位，通过控制器（7）输出距离指令，激光发射器（9）确定出地锚坑（4）的精准位置，按照这一方法，通过微型电机三（13）驱动所述的中心轴杆（15）做水平面转动,依次确定前半井场场地（5），后半井场场地（6）每一道地锚坑的位置。

Images