CN113195869A - 基于图像检查井设备 - Google Patents

Abstract

捕获送入井的管材的一个或多个图像。所述一个或多个图像可以由图像传感器捕获。所述管材包括由连接部连接到一起的第一管材部和第二管材部。在所述图像传感器本地的现场边缘网关被配置为执行各种操作。基于已捕获的一个或多个图像，确定所述连接部相对于所述井的基准高度的高度。基于所确定的高度确定操作情况。确定自动化规则中是否包括所述操作情况。响应于确定所述自动化规则包括所述操作情况，发送信号以驱动可控设备。

Description

基于图像检查井设备

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年12月17日提交的美国临时专利申请No.62/780,833、于2018年12月17日提交的美国临时专利申请No.62/780,843和于2018年12月17日提交的美国临时专利申请No.62/780,856的优先权，其内容由此通过引用并入。

技术领域

本公开涉及基于图像检查井设备，例如，送入井的钻柱。

背景技术

钻井钻塔用于钻井和从井中生产油气，并且包括执行复杂且经常是耗时的操作的大量的组件和工具。由于不能看见井的轨迹、岩石层和井下的恶劣环境，所以钻井是具有挑战性的过程。这些因素以及在钻塔上的钻井操作期间的许多不确定性和变化性产生了动态钻井处理。

发明内容

本公开描述了可以用于检查井设备的技术。在钻塔上的操作期间监测许多组件可能是困难且无效的，机器和组件中的延迟或故障对钻井操作期间的时间和成本可能具有负面影响。所描述的主题的某些方面可以被实现为一种例如用于改进钻塔上的操作的方法。捕获送入井的管材的一个或多个图像。所述管材包括由连接部连接到一起的第一管材部和第二管材部。基于已捕获的一个或多个图像确定所述连接部相对于所述井的基准高度的高度。基于所确定的高度生成操作情况。确定自动化规则中是否包括所述操作情况。响应于确定所述自动化规则包括所述操作情况，发送信号以驱动可控设备。

这个和其他方面可以包括以下特征中的一个或多个。

所述操作情况可以包括所述连接部相对于所述井的防喷器的对准位置。

所述自动化规则可以包括所述连接部与所述防喷器对准的情况。

所述可控设备可以包括远程位置中的控制面板。驱动所述可控设备可以包括在所述控制面板上显示所述操作情况的表示。

所述可控设备可以包括警报器。驱动所述可控设备可以包括触发所述警报器。

所述可控设备可以包括将所述管材送入所述井的输送工具。驱动所述可控设备可以包括调整所述输送工具将所述管材送入或送出所述井的速率。

所述可控设备可以包括所述防喷器。驱动所述可控设备可以包括闭合所述防喷器。

可以基于至少两个已捕获的图像确定将所述管材送入所述井的速率。

确定所述连接部的高度可以包括对所述连接部与所述第一管材部和所述第二管材部进行区分。

所述第一管材部可以包括第一钻管。所述第二管材部可以包括第二钻管。所述连接部可以包括钻管接头。对所述连接部与所述第一管材部和所述第二管材部进行区分可以包括基于对所述钻管接头的外径进行检测而识别所述钻管接头。

所描述的主题的某些方面可以被实现为一种系统。所述系统包括图像传感器和在所述图像传感器本地的现场边缘网关。所述图像传感器被配置为捕获送入井的管材的图像流。所述管材包括由连接部连接到一起的第一管材部和第二管材部。所述现场边缘网关以可通信的方式耦接到所述图像传感器。所述现场边缘网关被配置为执行操作。所述操作包括从所述图像传感器接收图像流。所述操作包括基于所述图像流确定所述连接部相对于所述井的基准高度的高度。所述操作包括基于所确定的高度生成操作情况。所述操作包括确定自动化规则中是否包括所述操作情况。所述操作包括响应于确定所述自动化规则包括所述操作情况而发送信号以驱动远程位置中的可控设备。

这个和其他方面可以包括以下特征中的一个或多个。

所述图像传感器可以安装在固定位置中。

所述图像传感器可以是便携式的。

所述现场边缘网关可以包括一个或多个处理器和耦接到所述一个或多个处理器的计算机可读存储介质。所述计算机可读存储介质可以存储由所述一个或多个处理器执行的编程指令。所述编程指令可以指示所述一个或多个处理器执行所述操作。

生成所述操作情况可以包括确定所述连接部相对于所述井的防喷器的对准位置。

所述自动化规则可以包括所述连接部与所述防喷器对准的情况。

所述系统可以包括所述可控设备。

所述可控设备可以包括控制面板。驱动所述可控设备可以包括在所述控制面板上显示所述操作情况的表示。

所述可控设备可以包括警报器。驱动所述可控设备可以包括触发所述警报器。

所述可控设备可以包括被配置为将所述管材送入所述井的输送工具。驱动所述可控设备可以包括调整所述输送工具将所述管材送入或送出所述井的速率。

所述可控设备可以包括所述防喷器。驱动所述可控设备可以包括闭合所述防喷器。

所述现场边缘网关可以被配置为基于从所述图像传感器接收到的至少两个已捕获的图像确定将所述管材送入所述井的速率。

所述现场边缘网关可以被配置为对所述连接部与所述第一管材部和所述第二管材部进行区分。

在具体实施方式、附图和权利要求书中阐述本说明书的主题的一个或多个实施方式的细节。通过具体实施方式、权利要求书和附图，所述主题的其他特征、方面和优点将变得明显。

附图说明

图1是用于井的示例钻塔系统的示意图。

图2是图1的钻塔系统的示例防喷器和钻柱的部分示意图。

图3A是用于图1的钻塔系统的示例监测系统的示意图。

图3B是示出用于图1的钻塔系统的示例监测系统的框图。

图4A、图4B和图4C是示例防喷器和钻柱的各种配置的示意图。

图5是图3A的监测系统的示例现场边缘网关的示例控制环路的流程图。

图6和图7是图3A的监测系统的部分示意图。

图8是图1的钻塔系统的部分示意鸟瞰图。

图9是用于监测图1的钻塔系统的示例方法的流程图。

图10是示出示例现场边缘网关的框图。

具体实施方式

本公开描述了对钻塔上的井组件的智能监测、检查和控制，包括用于正面验证、尺寸分析、非标准组件或其他故障模式的识别的井组件和设备的基于图像检查和分析，它们可以导致更安全和更高效的操作。监测系统包括设置在钻塔上的图像传感器和现场边缘网关以监测设备和其他井组件。监测系统监测的井组件可以基于图像传感器的目标对象(例如，钻柱上的工具、套管组件、其他井工具或钻塔上的其他井组件)而变化。诸如一个或多个相机之类的图像传感器在钻塔附近设置并且指向目标组件或组件的组，并且向在钻塔处现场设置的网关计算系统提供实时图像馈送(例如，图像或视频输入)。例如，可以在钻井操作期间监测钻柱钻管接头的位置。如果钻管接头(或其他组件)设置在闭合防喷器(BOP)的区域中，则这种情况可以降低在应该响应于井事件闭合BOP的情况下BOP正常工作的概率。此处描述的方法和系统可以用于监测这些钻柱元件的动态位置以提高井控制和安全性。在一些实施方式中，自动响应包括BOP命令结束功能和绞车升降控制的集成，以防止不正确的BOP闭合。在一些实施方式中，自动响应包括移动钻柱以提高正确且安全地关停井的概率。所描述的技术可以利用以下中的一个或多个：自动化、工业物联网(IOT)、大数据分析和人工智能。所描述的构思还可以应用到钻井操作的其他领域，例如，钻柱动力学的分析、钻井流体流动分析和岩屑分析。

所述网关从图像传感器接收图像馈送并且执行图像馈送的处理和分析，以识别目标井设备的操作参数。所述网关可以基于所识别的操作参数来确定目标井设备的操作情况。所述网关可以基于所确定的操作情况来建议修理、或进行修理、以及建议且进行修理。现场边缘网关是边缘/雾网关，其中，网关的执行分析的计算系统组件在钻塔本地设置。例如，现场边缘网关可以执行操作而无需将信息和数据或外来分析传输到远程计算系统，以建议对所确定的操作情况的修理或进行修理。边缘/雾计算可以在一些方面有益于在云环境中进行计算。可以覆盖更广的地理区域的云可能涉及来自各个传感器和设备的数据的传输，导致了更高的网络流量并且在一些情况下增加了处理延迟。边缘/雾计算允许数据源和数据目的地之间的交换机和主机的数量上的减少并且可以减少数据获取和智能分析的时间。边缘/雾计算可以允许更快的决定和高频率的数据查询，这在利用云类型的基础结构时通常是不可能的。比这更重要，云还可以引入与数据的传输相关联的安全和隐私忧虑。相反，边缘/雾计算中的大多数数据被限定在本地网络的边缘，并且(如果存在任何数据则)将最少的数据传输到本地网络外部。在需要将数据传输到本地网络外部的情况下，边缘/雾网关可以例如仅发送截短的、可操作的信息而不是所有已获取的数据。这不仅提高了安全性和减少了隐私风险，也减少了传输数据的所需要的带宽。这个监测系统能够实时地连续监测井组件。监测系统可以执行连续的图像和信号处理以提取操作参数信息。监测系统可以识别井组件中的操作情况(例如，故障和异常)。如果所识别的操作情况达到井组件的故障阈值，则监测系统可以建议修理。在高度动态的环境(比如钻井操作)的背景下，靠近所述操作做出关键和时间敏感的决定可能是有益的。边缘/雾计算适于这些动态应用。

在传统的钻井钻塔中，钻柱组件或其他组的检查件通过个人可视检查或通过非破坏性检查——例如，基于超声的检查或基于电磁的检查——来执行。这些检查和要求可能是耗时的、无效的，并且易受人为误差的影响，其可以导致无计划的浪费时间和钻井成本。本公开的监测系统使用图像传感器和高级的处理技术提供井组件的实时监测。监测系统可以基于图像传感器的图像馈送识别井组件的故障模式。基于所识别的故障模式，监测系统可以向井操作者建议动作项选项或主动执行动作项。例如，监测系统可以建议解决故障模式的动作项，例如，调整钻柱的位置，以使井的防喷器可以响应于井溢流的检测而被成功且安全地闭合。监测系统提供了用于无缝集成的钻井操作和井控制操作的同步和钻塔上的井组件的预测性维护。例如，监测系统监测并且可以检查钻井钻塔上的钻柱以及各种仪器和设备，并且可以将基于边缘/雾计算的智能分析用于使钻井和井控制之间的关系合理化。监测系统提供了动态互连组件的网络，其使用用于获取数据的智能传感器和智能设备以及对传感器信息做出响应的致动器。监测系统可以用于促进设备之间的数据传输。监测系统可以将机器学习和大数据分析用于处理、富化和呈现数据，以启动自动化动作或向操作者提示动作。

图1是用于钻取和产生井的示例钻塔系统100的部分示意透视图。井可以从地表经过地球延伸到感兴趣的一个或多个地下区域。示例钻塔系统100包括：钻台102，设置在地表上方；井口104；组件106，由钻塔结构支撑；流体循环系统108，用于过滤来自井身的已使用的钻井流体并且将干净的钻井流体提供给钻柱组件106；以及监测系统300(包括图像传感器301和现场边缘网关303，并且将在下面更详细地描述)，用于实时监测钻塔系统100上的一个或多个组件。例如，图1的示例钻塔系统100被示出为能够执行钻井操作的钻井钻塔，所述钻井操作利用了支撑井身上方的钻柱组件106的钻塔系统100。井口104可以用于支撑进入井的井身的套管或其他井组件或设备。

井架或钻架是安装在钻台102上并且设置在井身上方的支撑框架，用于在钻井操作期间支撑钻柱组件106的组件。天车112形成井架的纵向上固定的顶部，并且利用包括导线绳或电缆的集合的钻井管线连接到移动滑车114。天车112和移动滑车114经由旋转接头116、方钻杆118或顶部驱动系统(未示出)支撑钻柱组件106。移动滑车114相对于钻柱组件106的天车112的纵向移动用于在纵向上朝上和朝下移动钻柱组件106。连接到移动滑车114且由旋转钩悬挂的旋转接头116允许钻柱组件106的自由旋转并且提供到方钻杆软管120的连接，该方钻杆软管120是将来自循环系统108的钻井流体供应部的钻井流体流到钻柱组件106的软管。安装在钻台102上的立管122将方钻杆软管120的至少一部分引导到靠近钻柱组件106的位置。方钻杆118是从旋转接头116悬垂并且连接到钻柱组件106的纵向顶部的六边形设备，并且方钻杆118与钻柱组件106随着钻柱组件的旋转台142转动而转动。

在图1的示例钻塔系统100中，钻柱组件106由在钻柱的纵向上的底端处具有钻头(未示出)的钻管组成。在下面更详细地描述钻柱组件106，并且在图2中示出更详细的视图。钻管可以包括空心钢管，并且钻头可以包括切削工具，例如叶片、盘片、滚子、刀具或这些的组合，用于切割进地层并且形成井身。钻头旋转并且在钻柱组件106的轴向载荷和旋转的组合影响下穿透地表下方的岩石层。在一些实施方式中，方钻杆118和旋转接头116可以被使钻柱组件106能够旋转并且钻进的顶部驱动器替换。井口组件104还可以包括绞车124和死管线(deadline)锚定器126，其中绞车124包括绞盘，所述绞盘充当用于卷绕和卷放钻井管线以通过快管线125升高或降低钻柱组件106的升降系统。死管线锚定器126通过死管线127固定与绞车124相对的钻井管线，并且可以测量旋转钩上的悬垂载荷(或大钩载荷)。当钻头在井身底部时，可以测量钻压(WOB)。井口组件104还包括：防喷器150，设置在井的地表101处和钻台102下方(但是经常连接到钻台102)。防喷器150用于防止由地层流体进入井身所导致的井喷、置换钻井流体、以及以大于大气压的压力流到地表。防喷器150可以围绕钻柱组件106闭合(并且在一些情况下穿过钻柱组件106)并且密封钻柱和井身壁之间的空间。在下面更详细地描述防喷器150。

在井的钻井操作期间，循环系统108使钻井流体从井身到钻柱组件106循环，过滤来自井身的已使用的钻井流体，以及向钻柱组件106提供干净的钻井流体。示例循环系统108包括流体泵130，流体泵130经由方钻杆软管120和立管122流体连接到钻柱组件106并且向其提供钻井流体。循环系统108还包括流出管线132、泥浆振动筛134、沉砂池136和泥浆池138。在钻井操作中，循环系统108从地表抽取钻井流体，经过钻柱组件106，从钻头输出并且回到井身的环空，其中所述环空是钻管和地层或套管之间的空间。钻井流体的密度旨在大于地层压力以防止地层流体进入环空并且流到地表，并且小于地层的机械强度，因为更大的密度可以使地层断裂，由此产生用于使钻井流体进入该地层的路径。除了井控制，钻井流体还可以冷却钻头并且使岩屑从已钻进的地层上升到环空并到达地表，以在其被再次向下抽取到钻柱组件106以前进行滤除和处理。钻井流体与岩屑返回到环空中并且流出到流出管线132，流出管线132连接到泥浆振动筛134并且向其提供流体。流动管线是倾斜管道，其将钻井流体从环空引导到泥浆振动筛134。泥浆振动筛134包括网状表面以将粗岩屑与钻井流体分离，并且细岩屑和钻井流体随后经过沉砂池136到达泥浆池136。循环系统108包括泥浆漏斗140，可以在泥浆漏斗140中将(例如，用于提供分散、快速水化和均匀混合的)物质引入到循环系统108。流体泵130使钻井流体通过旋转接头116向上循环到立管122并且回到钻柱组件106中以回到井中。

示例井口组件104可以采用各种形式并且包括多个不同的组件。例如，井口组件104可以包括附加的或与图1所示的示例不同的组件。类似地，循环系统108可以包括附加的或与图1所示的示例不同的组件。

图2示出了与在井的顶部处的防喷器150有关的管材101。管材101可以包括由连接部105端到端连接的多个管材部103(例如，焊接连接部、螺纹连接部、铰接连接部或这些的组合)。作为一个示例，管材101可以是钻柱组件的一部分，管材部103可以是钻管，并且连接部105可以是将钻管连接到一起的钻管接头。管材101可以经过防喷器150送入井或移出井。

以下描述描述了适用于将管材101送入井的操作的系统和方法，但是应理解的是所述系统和方法也可以可选地应用到将管材101移出井的操作。防喷器150是在井的顶部处的阀(或阀的集合)，其可以被闭合以密封井，以防止井喷，井喷是来自井的地层流体的不受控的释放。防喷器150可以包括多个防喷器阀。例如，防喷器150可以包括一个或多个环状防喷器151、一个或多个闸板式防喷器153或两者的组合。

每个环状防喷器151可以是环形的橡胶密封件，其可以围绕各种管材101尺寸闭合以防止流到管材101和套管(或裸眼)之间的环空的外部。即使在闭合时，环状防喷器151也可以允许管材101的旋转和移动而没有打破密封。通常，防喷器150包括在顶部处的至少一个环状防喷器151和在环状防喷器151下方的一个或多个闸板式防喷器153(如图2所示)。

每个闸板式防喷器153可以包括两个二分部153a和153b(通常称作闸板或闸板块)，其可以被强制在一起以密封井。闸板块(153a，153b)可以通过使用液压缸而被强制在一起。闸板块153a和153b可以由钢构造并且在其各自的密封表面上固定有弹性体组件。闸板块153a和153b可以以各种配置设置。例如，在裸井身的情况下，闸板块153a和153b在结合表面处可以是平面。在一些实施方式中，闸板块153a和153b被设计为在与被送入井的管材101的直径相对应的中部中具有环形切口，从而能够在管材101在井孔中时密封井或利用闭合的闸板块153a和153b截断管材101。在一些实施方式中，闸板块153a和153b可操作地截断管材101，其中闸板块153a和153b利用互补的刀具钢切削的表面结合，以使其在闭合时截断管材101并且在切断管材101以后密封井。

在需要闭合防喷器150以防止来自井的地层流体的不受控的释放的情况下，希望防喷器150的围绕或通过管材101闭合的组件避开连接部105或其他不一致的形状或尺寸。例如，在管材101是钻柱的部分并且连接部105是钻管接头的情况下，希望防喷器150的闭合组件(例如，闸板块153a和153b)不与钻管接头连接部105中的任一个对齐，从而减轻或消除防喷器150不成功密封或截断管材101的风险。在图2所示的示例中，闭合顶部的两个闸板式防喷器153将是可接受的，但是闭合底部闸板式防喷器153可能是不希望的，因为底部闸板式防喷器153的闸板块153a和153b与底部钻管接头连接部105对齐。本公开中所描述的系统和方法可以用于确定这些情况(例如，闸板块153a和153b与连接部105对准)以及防止不希望的结果(例如，围绕或通过连接部105闭合闸板块153a和153b)或使管材101避免这些情况(例如，通过移动管材，从而使没有连接部105与闸板块153a和153b中的任一个对齐)。在一些实施方式中，通过监测系统300响应于请求封闭(即闭合)防喷器150，分析和响应可以完全自动化。自动化响应可以允许快速、安全和成功的封闭井。

图1所示的钻塔系统100可以包括监测钻柱组件106的组件的监测系统300。参考图3A，监测系统300可以用于监测送入井的管材101。监测系统300包括图像传感器301(例如，相机)，其可以捕获送入井的管材101的一个或多个图像或视频。图像传感器301可以将已捕获的一个或多个图像或视频作为图像馈送来提供。图像传感器301以可通信的方式耦接到在图像传感器301本地的(即，设置在图像传感器301附近的)现场边缘网关303。在一些实施方式中，图像传感器301可以例如通过

Wi-Fi^TM、ZigBee、蜂窝或近场通信(NFC)与现场边缘网关303无线通信。在一些实施方式中，图像传感器301可以通过有线连接以可通信的方式耦接到现场边缘网关303。现场边缘网关303可以被配置为接收和处理来自图像传感器301的图像馈送。

图像传感器301可以在各阶段或组件的操作期间提供组件检测并且可以捕获组件的图像馈送。图像传感器301可以采用各种形式。例如，图像传感器301可以包括相机，例如智能、防水、高分辨率、无线或这些特征的组合的相机。例如，图像传感器301可以包括电荷耦合器件(CCD)相机、机器视觉相机、CCD机器视觉相机、数字相机、红外相机、x射线相机、热感相机、声学相机、紫外相机、超声成像相机、磁共振成像(MRI)相机、点云扫描仪、激光扫描仪、光达扫描仪或这些的组合。在一些情况下，图像传感器301包括滤光片，例如，紫外(UV)滤光片、红外(IR)滤光片或这些的组合或另一种滤光片类型。在一些实施方式中，图像传感器301可以具有足以用于识别组件或具有大约50微米的量级上的尺寸的缺陷的分辨率。图像传感器301捕获组件的非侵入式图像并且将图像馈送提供给网关303。虽然图3A的监测系统300仅示出了一个图像传感器301，但是监测系统300可以包括多于一个图像传感器，例如，在钻柱组件附近设置的多个相机。在一些实施方式中，多个图像传感器可以将表示组件的三维模型的图像馈送提供给网关303。例如，多个图像传感器301可以在组件的附近均匀地或非均匀地设置以将组件的三维视图的表示的图像馈送提供给网关303。例如，多个图像传感器301可以在不同的位置和角度处以将组件的三维视图的表示的图像馈送提供给网关303。图像传感器301可以设置在钻塔系统100附近的任何地方，只要图像传感器301对着组件以提供该组件的图像馈送即可。在一些实施方式中，图像传感器301安装在可移动的底座上，该可移动的底座可以移动和设置图像传感器301，例如，以跟踪多个视图上或组件的移动期间的特定的组件、从一个组件切换到另一个组件或这些的组合。

在一些实施方式中，监测系统300包括除了图像传感器301以外或代替图像传感器301的音频传感器。音频传感器可以捕获音频并且将音频馈送提供给网关303。在一些实施方式中，现场边缘网关303可以与来自图像传感器301的图像馈送一起处理来自音频传感器的音频馈送，以识别钻井钻塔的一个或多个性质或组件(例如，送入井的管材101)。

现场边缘网关303设置在现场或在钻塔上本地设置，并且充当边缘/雾计算系统。换言之，现场边缘网关303包括设置在现场的计算组件，其中执行来自图像传感器301的图像馈送的分析的计算组件在钻塔上本地设置。网关303的这种边缘/雾计算设置使处理和分析在网关303本地化，例如，为了操作无需将信息和数据或外来分析传输到远程计算系统。网关303包括在来自图像传感器301的输入的接收和分析中使用的一个或多个处理器和计算机可读存储介质，将在下面更详细地描述。例如，现场边缘网关303可以是计算机、处理板、可编程逻辑网关、边缘/雾计算机或具有输入和输出能力的任意合适的计算设备。

图像传感器301将一个或多个井组件的图像馈送提供给现场边缘网关303，并且网关303识别组件的完整性、位置或尺寸上的当前或潜在的故障。例如，现场边缘网关303可以确定管材101的连接部105相对于井的基准高度的高度(例如，井的基准高度可以是钻台或井口的高度)。在一些实施方式中，在由图像传感器301已捕获的一个或多个图像中基准高度不需要是可见的。例如，现场边缘网关303可以利用包括诸如以下之类的已知信息的数据进行输出或被校准为包括诸如以下之类的已知信息的数据：图像传感器301相对于基准高度的已知高度、图像传感器301离管材101或离基准高度是已知的距离的另一个基准点的已知距离。网关303还可以完全实时地建议(并且在一些情况下，执行)针对所识别的组件的情况的修理或反应。例如，实时可以表示将图像馈送连续且瞬时地从图像传感器301提供给网关303，并且立即识别和确定所出现的组件的特定操作参数、操作情况和故障模式的特征。

现场边缘网关303从图像传感器301接收图像馈送，并且被配置为处理和分析由图像传感器301已捕获的一个或多个图像，以识别钻井钻塔的一个或多个性质或组件(例如，送入井的管材101)。图像馈送的处理和分析可以包括识别目标井组件的操作参数、基于操作参数生成井组件的操作情况，并且在一些情况下，确定该操作情况满足组件、附近组件或系统的故障阈值。故障阈值可以包括例如钻柱钻管接头和BOP之间的最小距离阈值。基于这种确定，网关303可以提示自动化规则。自动化规则可以变化并且可以包括发送信号或指令以驱动可控设备，在下面更详细地描述。在组件的操作情况满足故障阈值的一些情况下，网关303的可以建议、执行或建议并执行前摄的、预防性的动作。

图像处理可以包括例如预处理、图像增强、图像分割、特征提取、图像分类、目标检测、模式识别、边缘检测、小波、像素化、纹理、基于连接组件的方法、原理和独立的组件分析、基于描述子的方法、线性滤波、各向异性扩散、灰度分割、阈值处理方法、机器学习、人工智能、空域滤波、频域滤波或这些的组合。在一些实施方式中，所述图像处理包括将已捕获的图像与标准或模型进行比较。

监测系统300检查的井组件可以例如基于图像传感器301的目标对象而变化。关于图1的示例钻塔系统，图像传感器301可以指向钻柱组件106的组件，例如，钻管。然而，图像传感器301可以指向钻柱组件106的不同组件或钻塔系统100上的另一种组件并且提供其图像馈送。例如，井组件可以包括钻管、钻管连接部(例如，钻管接头)、钻管箍、加厚钻管和管箍、交叉附件、管材、稳定器、封隔器、钻井震击器、井下钻机、钻孔器、钻头、钻头附件、套管组件(例如，套管、衬管、套管箍和套管扶正器)或这些组件的组合或其他组件。在一些示例中，图像传感器301指向钻塔系统100的组件，从而使监测系统300在钻塔系统100的操作期间检查和监测钻塔系统100的组件的完整性。

在一些实施方式中，现场边缘网关303被配置为基于由图像传感器301已捕获的一个或多个图像对连接部105与管材101的管材部103进行区分。例如，现场边缘网关303可以实现目标检测以识别连接部105。例如，在连接部105具有与管材部103不同的外径(对于将钻管管材部103连接到一起的钻管接头连接部105通常如此)的情况下，现场边缘网关303可以处理来自图像传感器301的一个或多个图像并且基于连接部105相对于管材部103不同的外径来识别连接部105。在一些实施方式中，现场边缘网关303可以被校准为检测与连接部105相对应的某个性质(例如，特征外径或特征颜色)以识别管材101的连接部105。在一些实施方式中，现场边缘网关303被配置为监测动态特征，例如，当管材101送入井或从井中取出时的管材101的振动。为了保证准确的监测，希望图像传感器301以以下这种方式设置并且形成角度：至少一个连接部105(或与连接部105相对应的其他特征)在管材101送入井的同时对图像传感器301始终可见。

基于所确定的连接部105相对于井的基准高度的高度，现场边缘网关303被配置为生成操作情况以及确定自动化规则是否包括所述操作情况。例如，操作情况可以是连接部105相对于防喷器150的对准位置，并且自动化规则可以是连接部105与防喷器150对准的情况。现场边缘网关303可以被配置为确定对准位置，例如，基于防喷器150相对于井的基准高度的已知高度和所确定的连接部105相对于井的基准高度的高度。连接部105相对于防喷器150的对准位置可以是连接部105相对于闸板式防喷器153的闸板153a和闸板153b的对准位置。在一些实施方式中，自动化规则是将操作情况与阈值值进行比较。如果操作情况在阈值值之内或等于阈值值，则可以认为自动化规则不包括该操作情况。如果操作情况超过阈值值，则可以认为自动化规则包括该操作情况，并且作为响应应该启动适当的动作。例如，如果现场边缘网关303确定钻管接头105中的一个在与闸板式防喷器153中的任一个对准的1英尺(阈值“邻近”值的示例)之内，则确定自动化规则包括该操作情况。

如果现场边缘网关303确定自动化规则中包括该操作情况(例如，连接部105相对于防喷器150的对准位置使连接部105与防喷器150对准)，则现场边缘网关303被配置为发送信号以驱动远程位置中的可控设备(例如，设置在控制室中的控制面板350)。例如，信号可以导致控制面板350向操作者显示防喷器150不在进行闭合的希望的情况下的警告。操作者则可以采取动作，例如，以调整管材101的位置或仅闭合防喷器150中的在进行闭合的希望的情况下的特定组件。在一些实施方式中，现场边缘网关303可以做出决定并且自动启动响应。例如，由网关303发送的信号可以导致控制面板350发送另一个信号，以自动地调整管材101的位置(或调整管材101的运行速度)，从而使连接部105与防喷器150不再对准。例如，由网关303发送的信号可以直接导致运行系统(其将管材101送入井)以调整其速度，从而使连接部105与防喷器150不再对准。

在一些实施方式中，如果现场边缘网关303确定连接部105相对于防喷器150的对准位置使连接部105不与防喷器150对准，则现场边缘网关303可以发送信号以导致控制面板350向操作者显示“绿灯”，绿灯表示防喷器150在进行闭合的情况下，没有防喷器150围绕或通过连接部105闭合的风险。在一些实施方式中，现场边缘网关303可以做出决定并且自动启动响应。例如，如果现场边缘网关303确定防喷器150在进行闭合的希望的情况下，则网关303可以响应于井封闭请求发送自动闭合防喷器150的信号。

如图3A所示，防喷器150可以包括多个闸板式防喷器153和多个连接部105，并且现场边缘网关303可以针对连接部105中的每一个相对于闸板式防喷器153中的每一个做出适用的确定。例如，在图3A中，最下面的连接部105与最下面的闸板式防喷器153对准但是与其他两个闸板式防喷器153未对准。现场边缘网关303可以确定这种配置并且将表示这个情况的信号提供给控制面板350。在一些实施方式中，该信号可以导致控制面板350向操作者显示最下面的闸板式防喷器153不在进行闭合的希望的情况下的警告，但是其他两个闸板式防喷器153在进行闭合的希望的情况下。操作者则可以选择闭合其他两个闸板式防喷器153中的一个或两个，但是使最下面的闸板式防喷器153保持打开。在一些实施方式中，现场边缘网关303可以继续监测送入井的管材101，并且一旦现场边缘网关303确定没有闸板式防喷器153与连接部105中的任一个对准，现场边缘网关303就可以发送信号以导致控制部350向操作者显示“绿灯”。操作者则可以选择闭合闸板式防喷器153中的任一个。在一些实施方式中，信号可以导致控制面板350自动地调整管材101的位置(或调整管材101的运行速度)，从而使没有连接部105与闸板式防喷器153中的任一个对准。在一些实施方式中，(二进制或连续)信号可以发送到一个或多个致动器，当被致动时其可以执行或启动动作(例如，调整管材101的位置)。致动器的一些非限制性示例包括气动、电动、电磁、机电、微和纳米致动器。

在一些实施方式中，现场边缘网关303可以被配置为确定送入井的管材101的运行速度。例如，现场边缘网关303可以处理由图像传感器301已捕获的两个图像以确定在捕获这两个图像的实例之间基准点(例如，连接部105)已经移动的距离。基于距离和捕获这两个图像的时间，现场边缘网关303可以确定送入井的管材101的运行速度。在一些实施方式中，管材101的期望运行速度可以输入到现场边缘网关303，并且现场边缘网关303可以将所确定的运行速度与期望的管材101的运行速度进行比较以验证管材101根据计划送入井。在管材101的期望运行速度和所确定的运行速度之间的差超过阈值运行速度差容差值的情况下，现场边缘网关303可以向控制面板350发送警告信号，以警告操作者管材101以与计划不一致的速度送入井。在一些实施方式中，现场边缘网关303可以发送信号，以自动地调整管材101的运行速度，从而使期望运行速度和所确定的运行速度101下降到阈值运行速度差容差值之内。

控制室中的操作者可以判断防喷器150应该闭合(例如，因为已经监测到溢流)。操作者可以使用控制面板350将表示要闭合防喷器150的信号发送到现场边缘网关303。在一些实施方式中，现场边缘网关303(响应于接收到表示要闭合防喷器150的信号)可以被配置为基于所确定的连接部105的一个或多个高度和所确定的(或所输入的)管材101的运行速度来确定防喷器150是否在进行闭合的希望的情况下(例如，没有连接部105与闸板式防喷器153中的任一个对准)。如果现场边缘网关303确定防喷器150在进行闭合的希望的情况下，则现场边缘网关303可以被配置为自动闭合防喷器150(例如，现场边缘网关303可以将信号发送到防喷器150以闭合环状防喷器151和闸板式防喷器153中的一个或多个)。

在现场边缘网关303确定防喷器150不在进行闭合的希望的情况下的情况下，现场边缘网关303可以被配置为实现以下中的一个或多个动作。现场边缘网关303可以被配置为：基于所确定的连接部105的一个或多个高度和所确定的(或所输入的)管材101的运行速度，确定防喷器150将在进行闭合的希望的情况下的下一种情况(例如，确定使送入井的管材101处于没有连接部105与闸板式防喷器153中的任一个对准的位置所花费的时间)。现场边缘网关303可以被配置为直到等到确定防喷器将在进行闭合的希望的情况下的下一种情况为止，然后自动闭合防喷器150。

在一些情况下，没有足够的时间等待防喷器150到达进行闭合的希望的情况。在这些情况下，现场边缘网关303可以被配置为确定使防喷器150处于进行闭合的希望的情况下的管材101的足够的位置调整。所述足够的位置调整可以基于所确定的连接部105的一个或多个高度和所确定的(或所输入的)管材101的运行速度来确定。所述位置调整可以包括提高管材101送入井的运行速度或降低管材101的运行速度。现场边缘网关303可以被配置为根据所确定的足够的位置调整来自动移动管材101(例如，现场边缘网关303可以发送信号以导致管材101根据所确定的足够的位置调整来移动)。一旦管材101相对于防喷器150的位置使防喷器150处于进行闭合的希望的情况下，现场边缘网关303就可以被配置为停止管材101进入或移出井的运行(例如，现场边缘网关303可以发送信号以导致将管材101送入井的机构停止)。

在一些实施方式中，现场边缘网关303可以被配置为确定是否是以不受控的方式将管材101送入井。例如，现场边缘网关303可以监测管材101是否以与期望运行速度不同的速度送入井。响应于确定管材101以不受控的方式送入井，现场边缘网关303可以被配置为自动执行操作以减轻可能的有害结果。例如，现场边缘网关303可以被配置为自动降低送入井的管材101的运行速度。例如，现场边缘网关303可以被配置为关闭用于将管材101送入井的输送工具。例如，现场边缘网关303可以被配置为闭合防喷器150(如之前所述)。

图3B示出监测系统300的另一个示例。如之前所提及的，监测系统300包括图像传感器301和现场边缘网关303。监测系统300可以包括附加传感器(例如，传感器301a、301b、…、301n)。附加传感器(例如，传感器301a)可以包括一个或多个附加图像传感器、一个或多个音频传感器、一个或多个热传感器、一个或多个振动传感器或这些的任意组合。附加传感器(例如，传感器301a和301b)中的每一个可以设置在钻塔上(例如，地表上方)或井下(即，井身之中)。传感器(301、301a、301b、…、301n)中的一个或多个可以无线连接到现场边缘网关303。在一些实施方式中，所有传感器无线连接到现场边缘网关303。

现场边缘网关303可以包括可以运行以导致网关303执行各种操作的一个或多个应用。现场边缘网关303可以从一个或多个传感器获取数据(例如，图像传感器301和附加传感器301a、301b中的一个或多个等)，并且数据可以发送到可以在其中执行一个或多个处理操作的处理层。例如，所述处理层中的处理操作可以包括模拟信号处理、数字信号处理、图像/视频处理、模式识别、边缘检测、小波变换处理、像素化处理、纹理处理、基于组件的方法连接操作、主成分分析、独立成分分析、基于描述子的方法、线性滤波、各向异性扩散操作、灰度分割、图像阈值处理、空域滤波、频域滤波或这些操作的任意组合。来自处理层的已处理的数据可以发送到分析模块。分析模块可以执行一个或多个分析操作。例如，分析模块中的分析操作可以包括(例如，基于检测、故障或预测模型的)机器学习算法或人工智能算法。这些算法可以基于数据驱动的模型、物理模型或物理和数据两者驱动的模型。执行所述分析操作以识别数据中的模式。可以基于所识别的模式做出预测以减少或防止例如与不正确的管材101定位或钻管接头相对于防喷器150的间隔相关联的问题。已获取的数据、已处理的数据、来自处理操作的结果、来自分析操作的结果或这些的组合可以存储在现场边缘网关303上。

现场边缘网关303可以与钻塔系统100的其他组件通信并且致动所述组件。例如，现场边缘网关303可以自动对钻塔系统100启动干预动作或向操作者提供通知以指示操作者对钻塔系统100执行人工干预动作。现场边缘网关303可以发送信号以致动钻塔系统100的组件(例如，发出警报或闭合阀)。现场边缘网关303可以发送信号以启动钻井动力操作或测量。现场边缘网关303可以发送信号以启动、改变或停止钻井液压操作或测量。现场边缘网关303可以发送信号以发出警告、警报、使安全机构跳闸或触发另一个与健康和安全有关的动作。现场边缘网关303可以发送信号以改进钻井优化、自动化或两者。例如，现场边缘网关303可以提供钻井优化、自动化或两者中使用的参数。在一些实施方式中，一个或多个参数可以从一个或多个钻塔系统100的组件发送到现场边缘网关303，以增强由现场边缘网关303执行的操作和计算。由现场边缘网关303执行的所有操作和计算在钻塔本地发生。

在一些实施方式中，现场边缘网关303可以以可通信的方式耦接到云。云可以用于存储由现场边缘网关303获取的数据。云可以用于存储大量的数据，例如，太字节的数据。可以在与现场边缘网关303分离的云中执行各种操作。例如，深度学习算法、机器学习算法、人工智能算法、大数据分析或这些的任意组合可以在云中执行。在一些实施方式中，可以通过这些操作中的任意一个或多个确定一个或多个优化参数，并且所述一个或多个优化参数可以发送到现场边缘网关303以增强由现场边缘网关303执行的操作和计算。在云中执行的操作无需在钻塔本地发生。

图4A、图4B和图4C示出管材101送入井的进度。在图4A中，管材101的连接部105中的一个与最上面的闸板式防喷器153对准，但是其他两个闸板式防喷器153未与连接部105中的任一个对准。现场边缘网关303(未在该附图中示出)可以确定这种配置并且例如向远程位置中的控制面板350发送表示这种配置的信号。例如，该信号可以导致控制部350向操作者显示该配置的表示，该表示示出最上面的闸板式防喷器153不在进行闭合的情况下，但是其他两个闸板式防喷器153在进行闭合的情况下。

在图4B中，管材101的连接部105中的一个与中间的闸板式防喷器153对准，但是其他两个闸板式防喷器153未与连接部105中的任一个对准。现场边缘网关303(未在该附图中示出)可以确定这种配置并且例如向远程位置中的控制面板350发送表示这种配置的信号。例如，信号可以导致控制部350向操作者显示该配置的表示，该表示示出中间的闸板式防喷器153不在进行闭合的情况下，但是其他两个闸板式防喷器153在进行闭合的情况下。

在图4C中，管材101的连接部105中的一个与最下面的闸板式防喷器153对准，但是其他两个闸板式防喷器153未与连接部105中的任一个对准。现场边缘网关303(未在该附图中示出)可以确定这种配置并且例如向远程位置中的控制面板350发送表示这种配置的信号。例如，信号可以导致控制部350向操作者显示该配置的表示，该表示示出最下面的闸板式防喷器153不在进行闭合的情况下，但是其他两个闸板式防喷器153在进行闭合的情况下。

图5是示出现场边缘网关303的各个输入、输出和功能的示例的框图。现场边缘网关303可以接受操作者数据输入参数、相机输入参数、来自数据日志的数据和来自图像传感器301的图像作为输入。虽然未示出，但是现场边缘网关303可以可选地接受附加数据(例如，来自音频传感器的音频数据)作为输入。在一些实施方式中，操作者输入被认为是“低频率”数据类型，其中的数据输入可以改变，例如，小于平均每天一次。操作者数据输入参数的一些非限制性示例包括管材101送入井的期望运行速度(或最小期望运行速度、最大期望运行速度或两者)、管材101的尺寸(其可以包括管材部103的尺寸、连接部105的尺寸或两者的组合)、防喷器150的尺寸(其可以包括防喷器150的组件的尺寸)、旋转台142的尺寸和操作特性、钻塔系统100操作和设计参数(例如，最大运行速度和套管靴深度)和阈值容差值。在一些实施方式中，相机输入被认为是“高频率”数据类型，其中的数据输入可以改变，例如，每五秒一次、每秒一次或更快。相机输入参数的一些非限制性示例包括图像传感器301相对于井的基准高度的高度、图像传感器301与管材101的距离、基准点与图像传感器301的距离、防喷器150相对于井的基准高度的高度(其可以包括一个或多个环状防喷器151的相对高度、一个或多个闸板式防喷器153的相对高度或两者的组合)和校准数据。

现场边缘网关303可以处理输入数据并且生成输出数据。输出数据的一些非限制性示例包括实际钻井操作与期望的钻井操作的偏差、钻井日志数据、从另一个设备接收的原始数据(例如，由图像传感器301已捕获的图像数据)、已处理的数据(例如，由图像传感器301已捕获的图像数据的图像处理的结果)、检测到的管材101的振动、表示管材101(以及其连接部105)相对于防喷器150的组件的配置(例如，连接部105中的任一个与闸板式防喷器153中的任一个的闸板块153a和153b对准)的信号、以及用于基于检测到的操作情况满足操作标准而触发致动器的信号。

在一些实施方式中，操作者响应于现场边缘网关303的输出而采取动作。在一些实施方式中，现场边缘网关303的输出自动导致用于启动的动作(例如，现场边缘网关303将信号直接发送到致动器以调整管材101的位置)。

在图6所示的示例中，井的基准高度是设置在钻台上的旋转台(RT)142。因为旋转台142在感兴趣的组件上方，所以下文中的“高度”被表示为“深度”，其可以被理解为高度的负值(即，幅度相等但符号相反)。环状防喷器151(AP 1)具有11.8英尺的深度。最上面的闸板式防喷器153(RP 1)具有13.2英尺的深度。中间的闸板式防喷器153(RP 2)具有15.9英尺的深度。最下面的闸板式防喷器153(RP 3)具有18.1英尺的深度。图7示出识别各个连接部105(TJ0、TJ1、TJ2、TJ3、TJ4)的图6所示的同一示例。在图7所示的特定实例中，最底部的钻管接头连接部105(TJ0)与最上面的闸板式防喷器153(RP 1)对准。

本公开中所描述的构思可以可选地以不同的方式应用以监测钻塔的其他特性。例如，图8示出旋转台142和送入井的管材101的鸟瞰图。系统300可以用于监测管材101相对于旋转台142的位置。图像传感器301可以捕获旋转台142和管材101的这些图像，并且现场边缘网关303可以处理图像以确定管材101的中轴线与旋转台142的中轴线的位移801。如果位移801超过阈值中轴线位置差容差值，则现场边缘网关303可以例如将信号发送到控制面板350以警告操作者管材101偏离中心太多或以自动致动致动器(或做出另一调整)，其将导致调整管材101的轴线的位置。

图9是用于监测钻塔系统(例如，钻塔系统100)的示例方法900的流程图。为了表述的清楚，以下描述总体上在本说明书的其他附图的背景中描述方法900。然而，应理解，方法900可以视情况由任意适当的系统、环境、软件和硬件、或系统、环境、软件和硬件的组合来执行。例如，监测系统300(或包括监测系统300的任意系统)可以用于实现方法900。在一些实施方式中，方法900的各个步骤可以并行、组合、循环或以任意顺序运行。

在步骤902处，捕获送入井的管材(例如，管材101)的一个或多个图像。管材101包括由连接部(例如，连接部105)连接到一起的第一管材部和第二管材部(例如，管材部103)。管材101可以是例如包括由钻管接头105连接到一起的钻管103的钻柱。可以例如由监测系统300的图像传感器301捕获一个或多个图像。可以将一个或多个图像作为图像馈送提供给监测系统300的现场边缘网关303。

在步骤904处，基于(来自步骤902的)已捕获的一个或多个图像来确定连接部105相对于井的基准高度的高度。现场边缘网关303可以处理和分析来自图像传感器301的作为图像馈送提供的一个或多个图像以确定连接部105的高度。基准高度可以是例如钻台102。在一些实施方式中，在步骤904处，是多个连接部105相对于基准高度的高度。在步骤904处确定连接部105的高度可以包括对连接部105与第一管材部103和第二管材部103进行区分。如之前所述，现场边缘网关303可以执行图像处理(例如，边缘检测)以基于已知特性识别一个或多个组件。例如，钻管接头105通常具有比钻管103更大的外径，因此现场边缘网关303可以通过检测相对于管材101的直径更大的外径而对钻管接头105与钻管103进行区分。

在步骤906，基于(来自步骤904的)所确定的高度生成操作情况。所述操作情况可以是例如连接部105相对于钻塔系统100的另一组件(例如，防喷器150)的对准位置。在一些实施方式中，所述对准位置相对于防喷器150的组件，例如，闸板式防喷器153的闸板153a和闸板153b。例如，如果确定连接部105与闸板式防喷器153中的一个的闸板153a和闸板153b对准，则生成表示连接部105与闸板153a和闸板153b对准的对准位置。在一些实施方式中，管材101送入(或移出)井的速率可以基于由图像传感器301提供的至少两个已捕获的图像来确定。例如，基于两个已捕获的图像之间的时间差和两个已捕获的图像中的连接部105的位移，现场边缘网关303可以计算管材101送入井的速率。

在步骤908处，确定自动化规则是否包括在步骤906处生成的操作情况。所述自动化规则可以是例如连接部150与防喷器150(或防喷器150的组件，例如，闸板式防喷器153)对准的情况。

响应于在步骤908处确定所述自动化规则包括所述操作情况，在步骤910处发送信号以驱动可控设备。在一些实施方式中，可控设备在远程位置中(例如，在不在钻塔本地的位置中)。例如，可控设备在控制室中。在一些实施方式中，可控设备包括控制室中的控制面板(例如，控制面板350)，并且信号可以驱动控制面板以显示(来自步骤906的)操作情况的表示。在一些实施方式中，可控设备包括(远处或本地的)警报器，并且所述信号可以触发(可听或可视)警报。在一些实施方式中，可控设备包括将管材101送入或移出井的输送工具，并且所述信号导致输送工具调整该输送工具将管材送入或送出井的速率。在一些实施方式中，可控设备包括防喷器150，并且所述信号导致防喷器150闭合。

图10是根据本公开的一些实施方式的可以用于提供与所描述的算法、方法、功能、处理、流程相关联的计算功能和本公开中所描述的过程的示例计算机系统1000的框图。在一些实施方式中，现场边缘网关303可以是计算机系统1000或包括计算机系统1000。在一些实施方式中，现场边缘网关303可以与计算机系统1000通信。

所示出的计算机1002旨在包括任意计算设备(例如，服务器、台式计算机、嵌入式计算机、膝上型/笔记本计算机、无线数据端口、智能电话、个人数字助理(PDA)、平板计算设备)或这些设备内的一个或多个处理器(包括物理示例、虚拟实例或两者)。计算机1002可以包括输入设备，例如，可以接受用户信息的键区、键盘和触摸屏。此外，计算机1002可以包括可以传递与计算机1002的操作相关联的信息的输出设备。所述信息可以包括数字数据、可视数据、音频信息或信息的组合。所述信息可以在图形用户界面(UI)(或GUI)中呈现。在一些实施方式中，所述输入和输出包括显示端口(例如，DVI-I+2x显示端口)、USB 3.0、GbE端口、独立DI/O、SATA-III(6.0Gb/s)端口、mPCIe插槽、这些的组合或其他端口。在边缘网关的实例中，计算机1002可以包括智能嵌入式管理代理(SEMA)(例如，内置ADLINK SEMA 2.2)和视频同步技术(例如，由ADLINK MSDK+支持的快速同步视频技术)。在一些示例中，计算机1002可以包括ADLINK的基于MXE-5400系列处理器的无风扇嵌入式计算机，但是计算机1002可以采用其他形式或包括其他组件。

计算机1002可以用作用于执行本公开中描述的主题的计算机系统的客户端、网络组件、服务器、数据库、持久性装置(persistency)或组件的角色。所示出的计算机1002以可通信的方式与网络1030耦接。在一些实施方式中，计算机1002的一个或多个组件可以被配置为在包括基于云计算的环境、本地环境、全局环境、或环境的组合在内的不同的环境中操作。

在高层，计算机1002是可操作地接收、发送、处理、存储或管理与所描述的主题相关联的数据和信息的电子计算设备。根据一些实施方式，计算机1002还可以包括或以可通信的方式耦接到应用服务器、电子邮件服务器、web服务器、缓存服务器、流传输数据服务器或服务器的组合。

计算机1002可以通过网络1030从(例如，在另一计算机1002上执行的)客户端应用接收请求。计算机1002可以通过使用软件应用处理接收到的请求而对接收到的请求做出响应。还可以从内部用户(例如，从命令控制台)、外部(或第三)方、自动化应用、实体、个人、系统和计算机向计算机1002发送请求。

计算机1002的组件中的每个组件可以使用系统总线通信。在一些实施方式中，计算机1002的任意或所有组件(包括硬件或软件组件)可以通过系统总线或接口1004(或两者的组合)彼此进行接口交互。接口可以使用应用编程接口(API)、服务层或API和服务层的组合。API可以包括用于例程、数据结构和对象类的规范。API可以不依赖于计算机语言或依赖于计算机语言。API可以指完整接口、单个功能或API的集合。

服务层可以向计算机1002或以可通信的方式耦接到计算机1002的其他组件(无论是否被示出)提供软件服务。计算机1002的功能对于使用该服务层的所有服务消费者可以是可访问的。软件服务(例如，由服务层提供的软件服务)可以通过已定义的接口提供可重用的、已定义的功能。例如，接口可以是以JAVA、C++或以可扩展标记语言(XML)格式提供数据的语言所编写的软件。虽然被示出为计算机1002的集成组件，但是在备选实施方式中，API或服务层相对于计算机1002的其他组件或以可通信的方式耦接到计算机1002的其他组件可以是独立的组件。此外，在不脱离本公开的范围的情况下，API或服务层的任意或所有部分可以被实现为另一软件模块、企业应用或硬件模块的子模块或副模块。

计算机1002可以包括接口1004。虽然在图10中被示出为单个接口1004，但是可以根据计算机1002的特定需求、希望或特定实现和所描述的功能来使用两个或更多个接口1004。接口1004可以被计算机1002用于与被连接到分布式环境中的(无论是否被示出的)网络1030的其他系统通信。通常，接口1004可以包括以软件或硬件(或软件和硬件的组合)编码的逻辑或使用其来实现，并且可操作地与网络1030通信。更具体地，接口1004可以包括支持与通信相关联的一个或多个通信协议的软件。因此，网络1030或接口的硬件可以可操作地在所示出的计算机1002的内部或外部传递物理信号。

计算机1002包括处理器1005。虽然在图10中被示出为单个存储器1005，但是可以根据计算机1002的特定需求、希望或特定实现和所描述的功能，来使用两个或更多个存储器1005。通常，处理器1005可以执行指令并且可以操纵数据以执行计算机1002的操作，包括使用如本公开中所描述的算法、方法、功能、处理、流程和过程的操作。

计算机1002还可以包括数据库1006，其可以为计算机1002和连接到网络1030的(无论是否被示出的)其他组件保存数据。例如，数据库1006可以是存储与本公开一致的数据的内部存储器(in-memory)或常规数据库。在一些实施方式中，根据计算机1002的特定需求、希望或特定实现和所描述的功能，数据库1006可以是两个或更多个不同数据库类型的组合(例如，混合的内部存储器和常规数据库)。虽然在图10中被示出为单个数据库1006，但是根据计算机1002的特定需求、希望或特定实现和所描述的功能，可以使用(相同的或组合的类型的)两个或更多个数据库。虽然数据库1006被示出为计算机1002的集成组件，但是在备选实施方式中，数据库1006可以在计算机1002的外部。

计算机1002还包括存储器1007，其可以为计算机1002或连接到网络1030(无论是否被示出)的组件的组合保存数据。存储器1007可以存储与本公开一致的任意数据。在一些实施方式中，根据计算机1002的特定需求、希望或特定实现和所描述的功能，存储器1007可以是两个或更多个不同类型的存储器的组合(例如，半导体和磁存储器的组合)。虽然在图10中被示出为单个存储器1007，但是根据计算机1002的特定需求、希望或特定实现和所描述的功能，可以使用(相同的、不同的或组合的类型的)两个或更多个存储器1007。虽然存储器1007被示出为计算机1002的集成组件，但是在备选实施方式中，存储器1007可以在计算机1002的外部。

应用可以是提供根据计算机1002的特定需求、希望或特定实现的功能和所描述的功能的算法软件引擎。例如，应用可以用作一个或多个组件、模块或应用。多个应用可以在计算机1002上实现。每个应用可以在计算机1002内部或外部。

计算机1002还可以包括电源1014。电源1014可以包括可以被配置为用户或非用户可更换的可再充电或不可再充电电池。在一些实施方式中，电源1014可以包括电力转换或管理电路(包括再充电、备用或电力管理功能)。在一些实施方式中，电源1014可以包括电源插头，以允许计算机1002插入墙上插座或电源以例如为计算机1002供电或为可再充电电池充电。

可以存在与包括计算机1002的计算机系统相关联或在其外部的任意数量的计算机1002，使每个计算机1002通过网络1030进行通信。此外，在不脱离本公开的范围的情况下，术语“客户端”、“用户”和其他适当的术语可以适当地互换使用。此外，本公开考虑许多用户可以使用一个计算机1002和一个用户可以使用多个计算机1002。

在本说明书中描述的主题和功能操作的实施方式可以在数字电子电路中、在被有形地实现的计算机软件或固件中、在计算机硬件中实现，包括在本说明书中所公开的结构及其结构等同物、或它们中的一个或更多个的组合中实现。所描述的主题的软件实现可以被实现为一个或多个计算机程序。每个计算机程序可以包括在有形非暂时性计算机可读计算机存储介质上编码的计算机程序指令的一个或多个模块，所述计算机程序用于由数据处理装置执行或者用于控制数据处理装置的操作。备选地或附加地，所述程序指令可以在人工生成的传播信号中/上编码。所述示例、所述信号可以是机器生成的电、光或电磁信号，生成所述信号以对信息进行编码以传输到合适的接收机装置，以供数据处理装置执行。计算机存储介质可以是机器可读存储设备、机器可读存储基板、随机或串行存取存储器设备、或计算机存储介质的组合。

术语“数据处理装置”、“计算机”和“电子计算机设备”(或本领域普通技术人员理解的等同术语)指数据处理硬件。例如，数据处理装置可以涵盖用于处理数据的所有类型的装置、设备和机器，例如包括可编程处理器、计算机或多处理器或计算机。所述装置还可以包括专用逻辑电路，包括例如中央处理单元(CPU)、现场可编程门阵列(FPGA)或专用集成电路(ASIC)。在一些实施方式中，数据处理装置或专用逻辑电路(或数据处理装置或专用逻辑电路的组合)可以基于硬件或基于软件(或是基于硬件和基于软件的组合)。所述装置可以可选地包括为计算机程序创建执行环境的代码，例如，构成处理器固件、协议栈、数据库管理系统、操作系统或执行环境的组合的代码。本公开考虑带有或不带有传统操作系统(例如，Linux、Unix、Windows、Mac OS、Android或iOS)的数据处理装置的使用。

计算机程序，其还可以被称为或被描述为程序、软件、软件应用、模块、软件模块、脚本或代码，可以以任意形式的编程语言来编写。编程语言可以包括例如编译语言、解释语言、声明语言或过程语言。所述程序可以以用于在计算环境中使用的任意形式部署，包括作为单独的程序、模块、组件、子程序或单元。计算机程序可以但无需与文件系统中的文件相对应。程序可以被存储在保存其他程序或数据(例如，存储在标记语言文档中的一个或多个脚本)的文件的一部分中、存储在专用于所讨论的程序的单个文件中、或者存储在存储一个或多个模块、子程序或代码的部分的多个协同文件中。计算机程序可以被部署为在一个计算机上或者在通过通信网络互联的例如位于一个站点或分布在多个站点的多个计算机上执行。虽然各图中所示出的程序的部分可以被示出为通过各种对象、方法或处理实现各个特征和功能的各个模块，但是所述程序可以替代地包括多个次级模块、第三方服务、组件和库。相反，不同组件的特征和功能在适当时可以被组合到单个组件。可以统计地、动态地或统计且动态地确定用于进行计算确定的阈值。

本说明书中描述的方法、处理或逻辑流可以由一个或多个可编程计算机来执行，所述一个或多个可编程计算机执行一个或多个计算机程序，以通过操作输入数据并且生成输出来执行功能。所述方法、处理或逻辑流也可以由专用逻辑电路(例如，CPU、FPGA或ASIC)来执行，并且所述装置也可以被实现为专用逻辑电路(例如，CPU、FPGA或ASIC)。

适于计算机程序的执行的计算机可以基于通用处理器和专用微处理器以及其他类型的CPU中的一种或多种。计算机的元件是用于执行指令的CPU和用于存储指令和数据的一个或多个存储器设备。通常，CPU可以从存储器接收指令和数据并向存储器写入数据。计算机还可以包括或可操作地耦接到用于存储数据的一个或多个大容量储存器设备。在一些实施方式中，计算机可以从包括例如磁、磁光盘或光盘的大容量储存器设备接收数据并且向其传输数据。此外，计算机可以嵌入在另一设备中，例如，移动电话、个人数字助理(PDA)、移动音频或视频播放器、游戏机、全球定位系统(GPS)接收器或便携式储存器设备(例如，通用串行总线(USB)闪存驱动器)。

适于存储计算机程序指令和数据的(适当的暂时性或非暂时性的)计算机可读介质可以包括所有形式的永久/非永久和易失性/非易失性存储器、介质和存储器没备。计算机可读介质可以包括例如半导体存储器设备，例如，随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、相变存储器(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)和闪存设备。计算机可读介质还可以包括例如磁设备，例如，磁带、盒式存储器、磁带盒和内部/可移动盘。计算机可读介质还可以包括磁光盘和光存储器设备及技术，包括例如数字视频盘(DVD)、CD-ROM、DVD+/-R、DVD-RAM、DVD-ROM、HD-DVD和BLURAY。存储器可以存储各种对象或数据，包括：高速缓存器、类(class)、框架、应用、模块、备份数据、作业、web页、web页模板、数据结构、数据库表、储库和动态信息。存储器中存储的对象和数据的类型可以包括参数、变量、算法、指令、规则、约束和引用。此外，存储器还可以包括日志、策略、安全或访问数据和报告文件。处理器和存储器可以由专用逻辑电路来补充或者并入到专用逻辑电路中。

本公开中所描述的主题的实施方式可以在具有用于提供(包括对用户显示信息(和从用户接收输入)的)与用户的交互的显示设备的计算机上实现。显示设备的类型可以包括例如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)、发光二极管(LED)和等离子监视器。显示设备可以包括键盘和指示设备，包括例如鼠标、轨迹球或轨迹板。还可以通过使用触摸屏(例如，具有压敏性的平板计算机表面或使用电容或电感测的多点触摸屏)向计算机提供用户输入。其他类型的设备可以用于提供与用户的交互，包括接收用户反馈，包括例如感觉反馈，包括可视反馈、听觉反馈或触觉反馈。可以以声音、语音或触觉输入的形式接收来自用户的输入。此外，计算机可以通过向用户使用的设备发送文档或者从该设备接收文档来与用户交互。例如，计算机可以响应于从用户客户端设备上的web浏览器接收到的请求而向所述web浏览器发送网页。

术语“图形用户界面”或GUI可以以单数或复数形式使用，以描述一个或更多个图形用户界面以及特定图形用户界面的每一次显示。因此，GUI可以表示任意图形用户界面，包括但不限于web浏览器、触摸屏或处理信息并且有效地向用户呈现信息结果的命令行界面(CLI)。通常，GUI可以包括多个用户界面(UI)元素，其中一些或全部与web浏览器相关联，例如，交互式字段、下拉列表和按钮。这些和其他UI元素可以与web浏览器的功能相关或表示web浏览器的功能。

本说明书中所描述的主题的实施方式可以在包括后端组件(例如，作为数据服务器)或包括中间件组件(例如，应用服务器)的计算系统中实现。此外，计算系统可以包括前端组件，例如，具有用户可以通过其与计算机交互的图形用户界面或Web浏览器中的一个或两者的客户端计算机。系统的组件可以在通信网络中通过有线或无线数字数据通信(或数据通信的组合)的介质或任意形式互相连接。通信网络的示例包括局域网(LAN)、无线接入网(RAN)、城域网(MAN)、广域网(WAN)、全球微波接入互操作性(WIMAX)、无线局域网(WLAN)(例如，使用802.11a/b/g/n或802.20或协议的组合)、互联网的全部或一部分、或一个或多个位置处的任意其他通信系统(或通信网络的组合)。网络可以在网络地址之间传输例如互联网协议(IP)分组、帧中继帧、异步传输模式(ATM)单元、语音、视频、数据或通信类型的组合。

所述计算系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般可以彼此远离并且通常可以通过通信网络交互。客户端和服务器的关系可以通过在相应计算机上运行并且具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生。

集群文件系统可以是可从多个服务器访问的用于读取和更新的任意文件系统类型。因为交换文件系统的锁定可以在应用层实现，所以可以不需要锁定或一致性跟踪。此外，Unicode数据文件与非Unicode数据文件可以不同。

虽然本说明书包含许多特定的实现细节，然而这些细节不应被解释为对可以要求保护的范围上的限制，而是作为可以专用于特定实施方式的特征的描述。在分离的实施方式的上下文中在本说明书中描述的特定特征也可以在单个实施方式中组合实现。相反，在单个实施方式的上下文中描述的各种特征也可以在多个实施方式中分开地或以任何合适的子组合来实现。此外，虽然可能将之前描述的特征描述为以某些组合起作用并且甚至最初要求如此保护，但是在一些情况下，来自所要求保护的组合的一个或多个特征可以从组合中删除，并且所要求保护的组合可以指子组合或子组合的变化。

已经描述了本主题的特定实施方式。对于本领域技术人员显而易见的是，所描述的实施方式的其他实现、改变和置换在下文的权利要求的范围内。虽然在附图或权利要求中以特定顺序描述了操作，但这不应被理解为：为了获得期望的结果，要求按所示出的特定顺序或按相继的顺序来执行这些操作，或者要求执行所有所示出的操作(一些操作可以被认为是可选的)。在某些情况下，多任务或并行处理(或者多任务和并行处理的组合)可能是有利的并且在认为适当时被执行。

此外，在前述实施方式中的各种系统模块和组件的分离或集成不应被理解为在所有实施方式中需要这样的分离或集成，并且应理解，所描述的程序组件和系统一般可以一起集成在单个软件产品中或封装成多个软件产品。

因此，前述示例实施方式不限定或限制本公开。在不脱离本公开的精神和范围的情况下，还可以存在其他改变、替换和改变。

此外，任何要求保护的实施方式被认为是适用于至少一种计算机实现的方法；存储用于执行计算机实现的方法的计算机可读指令的非暂时性计算机可读介质；以及计算机系统，该计算机系统包括与硬件处理器可互操作地耦接的计算机存储器，所述硬件处理器被配置为执行计算机实现的方法或存储在非暂时性计算机可读介质上的指令。

Claims (22)

1.一种方法，包括：

捕获送入井的管材的一个或多个图像，所述管材包括由连接部连接到一起的第一管材部和第二管材部；

基于已捕获的一个或多个图像，确定所述连接部相对于所述井的基准高度的高度；

基于所确定的高度来生成操作情况；

确定自动化规则是否包括所述操作情况；以及

响应于确定所述自动化规则包括所述操作情况，发送信号以驱动可控设备。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述操作情况包括所述连接部相对于所述井的防喷器的对准位置。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述自动化规则包括所述连接部与所述防喷器对准的情况。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述可控设备包括远程位置中的控制面板，并且驱动所述可控设备包括在所述控制面板上显示所述操作情况的表示。

5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述可控设备包括警报器，并且驱动所述可控设备包括触发所述警报器。

6.根据权利要求3所述的方法，其中，所述可控设备包括将所述管材送入所述井的输送工具，并且驱动所述可控设备包括调整所述输送工具将所述管材送入所述井的速率。

7.根据权利要求3所述的方法，其中，所述可控设备包括所述防喷器，并且驱动所述可控设备包括闭合所述防喷器。

8.根据权利要求1所述的方法，包括：基于至少两个已捕获的图像来确定将所述管材送入所述井的速率。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述连接部的高度包括对所述连接部与所述第一管材部和所述第二管材部进行区分。

10.根据权利要求9所述的方法，其中：

所述第一管材部包括第一钻管；

所述第二管材部包括第二钻管；

所述连接部包括钻管接头；以及

对所述连接部与所述第一管材部和所述第二管材部进行区分包括基于对所述钻管接头的外径进行检测而识别所述钻管接头。

11.一种系统，包括：

图像传感器，被配置为捕获送入井的管材的图像流，所述管材包括由连接部连接到一起的第一管材部和第二管材部；以及

现场边缘网关，在所述图像传感器本地并且以可通信的方式耦接到所述图像传感器，所述现场边缘网关被配置为执行操作，所述操作包括：

从所述图像传感器接收图像流；

基于所述图像流来确定所述连接部相对于所述井的基准高度的高度；

基于所确定的高度来生成操作情况；

确定自动化规则是否包括所述操作情况；以及

响应于确定所述自动化规则包括所述操作情况，发送信号以驱动远程位置中的可控设备。

12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述图像传感器安装在固定位置中。

13.根据权利要求11所述的系统，其中，所述图像传感器是便携式的。

14.根据权利要求11所述的系统，其中，所述现场边缘网关包括一个或多个处理器和计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质耦接到所述一个或多个处理器并且存储用于由所述一个或多个处理器执行的编程指令，并且所述编程指令指示所述一个或多个处理器执行所述操作。

15.根据权利要求14所述的系统，其中，生成所述操作情况包括确定所述连接部相对于所述井的防喷器的对准位置。

16.根据权利要求15所述的系统，其中，所述自动化规则包括所述连接部与所述防喷器对准的情况。

17.根据权利要求16所述的系统，包括所述可控设备，其中：

所述可控设备包括控制面板；并且

驱动所述可控设备包括在所述控制面板上显示所述操作情况的表示。

18.根据权利要求16所述的系统，包括所述可控设备，其中：

所述可控设备包括警报器；并且

驱动所述可控设备包括触发所述警报器。

19.根据权利要求16所述的系统，包括所述可控设备，其中：

所述可控设备包括被配置为将所述管材送入所述井的输送工具；以及

驱动所述可控设备包括调整所述输送工具将所述管材送入所述井的速率。

20.根据权利要求16所述的系统，包括所述可控设备，其中：

所述可控设备包括所述防喷器；并且

驱动所述可控设备包括闭合所述防喷器。

21.根据权利要求14所述的系统，其中，所述现场边缘网关被配置为：基于从所述图像传感器接收到的至少两个已捕获的图像来确定将所述管材送入所述井的速率。

22.根据权利要求14所述的系统，其中，所述现场边缘网关被配置为：对所述连接部与所述第一管材部和所述第二管材部进行区分。

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