CN113294099A - 一种大口径钻头扶正装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大口径钻头扶正装置，包括钻杆，所述钻杆的侧面固定安装有套接机构，套接机构包含导环、第一加强板、第二加强板、第一支撑板和第二支撑板，所述第一加强板和第一支撑板固定连接在导环的上端，所述第一加强板位于导环和第一支撑板之间，所述第二加强板和第二支撑板固定连接在导环的下端，所述第二加强板位于导环和第二支撑板之间；本发明公开的各个方面解决了现有方案中不能准确高效的将断落的钻头从井中打捞的技术问题。

Description

一种大口径钻头扶正装置

技术领域

本发明涉及钻井领域，尤其涉及一种大口径钻头扶正装置。

背景技术

钻头是钻井设备的主要组成部分，其主要作用是破粹岩石、形成井眼；大口径钻孔时因井下工况或者环境原因，钻杆脱口或者断裂，导致钻具在较大的孔径内不居中，影响钻孔的进度。

现有的钻头在扶正过程中，需要人力凭借经验去判断钻头是否套接固定以及钻杆是否处于竖直状态，然后通过钻杆将断落的钻头打捞出，导致打捞的效率不佳。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大口径钻头扶正装置，其主要目的在于解决现有方案中不能准确高效的将断落的钻头从井中打捞的技术问题。

本发明的目的可以通过以下技术方法实现：

一种大口径钻头扶正装置，包括钻杆，所述钻杆的侧面固定安装有套接机构，套接机构包含导环、第一加强板、第二加强板、第一支撑板和第二支撑板，所述第一加强板和第一支撑板固定连接在导环的上端，所述第一加强板位于导环和第一支撑板之间，所述第二加强板和第二支撑板固定连接在导环的下端，所述第二加强板位于导环和第二支撑板之间。

进一步地，所述导环呈半圆状，所述导环与钻杆焊接固定，所述导环的内表面镶嵌有压力传感器，所述钻杆的内部安装有角度传感器。

进一步地，所述第一加强板和第二加强板在导环的上下端呈对称状排列分布，所述第一支撑板和第二支撑板在导环的上下方呈对称状排列分布。

进一步地，所述导环内包含信息采集模块、处理计算模块、分析匹配模块和提示模块，所述信息采集模块用于采集导环的压力信息和类型信息以及钻杆的偏角信息；所述处理计算模块用于对压力信息、类型信息和偏角信息进行处理和计算，得到处理信息集；

所述分析匹配模块根据处理信息集对钻杆和导环的位置进行匹配调整，得到匹配信号集；

所述提示模块用于根据匹配信号集进行提示。

进一步地，所述处理计算模块用于对压力信息、类型信息和偏角信息进行处理和计算的具体步骤为：

获取压力信息中的压力数据，对压力数据进行取值和标记；获取类型信息中的类型数据，提取类型数据中钻杆的类型和导环的类型，将钻杆的类型设定为第一类型，将导环的类型设定为第二类型，将第一类型与所有钻杆的类型进行匹配获取对应的钻类预设值并进行标记；将第二类型与所有导环的类型进行匹配获取对应的导类预设值并进行标记；

获取偏角信息中的偏角数据，对偏角数据进行取值和标记；

对标记的各项数据进行归一化处理并取值，利用公式计算得到调节值；其中，TJ表示为调节值，a1和a2表示为不同的比例系数且均大于零，YLi表示为标记的压力值，DLi表示为标记的导类预设值，PJi表示为标记的偏角度，ZLi表示为标记的钻类预设值，i＝1，2，3...n。

进一步地，所述分析匹配模块进行匹配调整的具体步骤为：

接收处理信息集并提取调节值，计算调节值与预设的调节阈值之间的比值并取整数部分的数值，将其标记为分析值；

若分析值等于k，则生成第一调整信号，根据第一调整信号对导环进行调整；若分析值等于k+m，则生成第二调整信号，根据第二调整信号对钻杆进行调整；若分析值等于k+m+1，则生成第三调整信号，根据第三调整信号对钻杆进行提拉，k和m表示为不同的正整数。

本发明的有益效果：

本发明公开的各个方面，通过设置的套接机构，可以方便快速的将钻杆与钻头进行连接，通过钻杆将钻头向上提拉取出，通过设置的信息采集模块、处理计算模块、分析匹配模块和提示模块之间的配合使用，可以准确高效的对钻杆和导环的位置进行调节，达到提高打捞效率的目的。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明一种大口径钻头扶正装置的立体示意图。

图2为本发明中钻杆与钻头未连接的示意图。

图3为本发明中钻杆与钻头已连接的示意图。

图4为本发明导环中的模块示意图。

图中：1、钻杆；2、导环；3、第一加强板；4、第二加强板；5、第一支撑板；6、第二支撑板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-4所示，一种大口径钻头扶正装置，包括钻杆1，所述钻杆1的侧面固定安装有套接机构，套接机构包含导环2、第一加强板3、第二加强板4、第一支撑板5和第二支撑板6，所述第一加强板3和第一支撑板5固定连接在导环2的上端，所述第一加强板3位于导环2和第一支撑板5之间，所述第二加强板4和第二支撑板6固定连接在导环2的下端，所述第二加强板4位于导环2和第二支撑板6之间；第一加强板3、第二加强板4、第一支撑板5和第二支撑板6均起到限位和固定的作用，可以提高导环2与钻头之间连接的稳定性。

本发明实施中，通过钻杆1将导环2下移至井内，并将导环2以及第一加强板3、第二加强板4、第一支撑板5和第二支撑板6套接在断落的钻头外表面，当钻头通过套接机构与钻杆1连接后，通过调整钻杆1在井内竖直的位置并向上提拉，将断落的钻头打捞出。

所述导环2呈半圆状，导环2套接在断落的钻头外表面，所述导环2与钻杆1焊接固定，所述导环2的内表面镶嵌有压力传感器，压力传感器用于获取导环2与钻头之间的压力，所述钻杆1的内部安装有角度传感器，角度传感器用于获取钻杆1的偏转角度。

所述第一加强板3和第二加强板4在导环2的上下端呈对称状排列分布，所述第一支撑板5和第二支撑板6在导环2的上下方呈对称状排列分布。

所述导环2内包含信息采集模块、处理计算模块、分析匹配模块和提示模块，所述信息采集模块用于采集导环2的压力信息和类型信息以及钻杆1的偏角信息；所述处理计算模块用于对压力信息、类型信息和偏角信息进行处理和计算，得到处理信息集；

所述分析匹配模块根据处理信息集对钻杆1和导环2的位置进行匹配调整，得到匹配信号集。

本发明实施例中，大口径钻孔时因井下工况或者环境原因，使得钻杆1脱口或者断裂，导致钻具在较大的孔径内不居中，需要通过下入钻头扶正装置将钻具居中，方便对扣或者使用公锥铣扣，打捞出落井的大口径钻头；其中，通过采集导环2的压力信息和类型信息以及钻杆1的偏角信息，通过从钻杆1的偏角以及导环2与钻头之间的压力两方面进行综合分析，可以提高钻头打捞的准确性和效率；

所述处理计算模块用于对压力信息、类型信息和偏角信息进行处理和计算的具体步骤为：

获取压力信息中的压力数据，对压力数据进行取值和标记，将压力数据中的压力值标记为YLi，i＝1，2，3...n；获取类型信息中的类型数据，提取类型数据中钻杆1的类型和导环2的类型，将钻杆1的类型设定为第一类型，将导环2的类型设定为第二类型，将第一类型与所有钻杆1的类型进行匹配获取对应的钻类预设值并进行标记，将钻类预设值标记为ZLi；将第二类型与所有导环2的类型进行匹配获取对应的导类预设值并进行标记，将导类预设值标记为DLi；

获取偏角信息中的偏角数据，对偏角数据进行取值和标记，将偏角数据中的偏角度标记为PJi；其中，以钻杆1与导环2连接的中点为中心、导环2的方向为x轴方向、钻杆1的正前方为y轴方向，钻杆1的正上方为z轴方向建立探测坐标系；

对标记的各项数据进行归一化处理并取值，利用公式计算得到调节值；其中，TJ表示为调节值，a1和a2表示为不同的比例系数且均大于零，YLi表示为标记的压力值，DLi表示为标记的导类预设值，PJi表示为标记的偏角度，ZLi表示为标记的钻类预设值，i＝1，2，3...n；

调节值和标记的各项数据构成处理信息集。

本发明实施例中，通过对采集的压力信息、类型信息和偏角信息进行处理和计算，使得标记的各项数据标准化便于进行计算，并且可以使得各项数据之间建立联系，从而可以提高钻杆1和导环2调整的准确性。

所述分析匹配模块进行匹配调整的具体步骤为：

接收处理信息集并提取调节值，计算调节值与预设的调节阈值之间的比值并取整数部分的数值，将其标记为分析值；

若分析值等于k，则生成第一调整信号，根据第一调整信号对导环2进行调整；若分析值等于k+m，则生成第二调整信号，根据第二调整信号对钻杆1进行调整；若分析值等于k+m+1，则生成第三调整信号，根据第三调整信号对钻杆1进行提拉，k和m表示为不同的正整数；例如，k取值为2，m取值为1。

本发明实施例中，基于不同的调整信号对钻杆1和导环2进行不同的调整，其中，第一调整信号表示导环2与钻头之间接触的压力不足，使得钻头上拉过程中容易滑落，需要提高导环2与钻头之间接触的压力，通过钻杆1逆时针转动带动导环2在钻头表面转动；第二调整信号表示钻杆1偏转的角度过大，使得通过钻杆1向上提拉钻头时容易受到井内壁的阻挡，需要调整钻杆1的偏转角度；第三调整信号表示导环2与钻头之间接触的压力以及钻杆1偏转的角度均正常，可以通过钻杆1将钻头向上提拉，达到提高打捞的准确性的目的。

所述提示模块用于根据匹配信号集进行提示；其中，匹配信号集中不同调整信号对应的操作通过网络发送至移动终端进行提示，例如，匹配信号集中包含第三调整信号时，根据第三调整信号向移动终端发送将钻杆1竖直向上提拉的提示。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示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发明和简化描述，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、以及特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。此外，“第一”、“第二”仅由于描述目的，且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。因此，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多个该特征。本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“相连”“连接”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (6)

1.一种大口径钻头扶正装置，包括钻杆(1)，其特征在于，所述钻杆(1)的侧面固定安装有套接机构，套接机构包含导环(2)、第一加强板(3)、第二加强板(4)、第一支撑板(5)和第二支撑板(6)，所述第一加强板(3)和第一支撑板(5)固定连接在导环(2)的上端，所述第一加强板(3)位于导环(2)和第一支撑板(5)之间，所述第二加强板(4)和第二支撑板(6)固定连接在导环(2)的下端，所述第二加强板(4)位于导环(2)和第二支撑板(6)之间。

2.根据权利要求1所述的一种大口径钻头扶正装置，其特征在于，所述导环(2)呈半圆状，所述导环(2)与钻杆(1)焊接固定，所述导环(2)的内表面镶嵌有压力传感器，所述钻杆(1)的内部安装有角度传感器。

3.根据权利要求2所述的一种大口径钻头扶正装置，其特征在于，所述第一加强板(3)和第二加强板(4)在导环(2)的上下端呈对称状排列分布，所述第一支撑板(5)和第二支撑板(6)在导环(2)的上下方呈对称状排列分布。

4.根据权利要求3所述的一种大口径钻头扶正装置，其特征在于，所述导环(2)内包含信息采集模块、处理计算模块、分析匹配模块和提示模块，所述信息采集模块用于采集导环(2)的压力信息和类型信息以及钻杆(1)的偏角信息；所述处理计算模块用于对压力信息、类型信息和偏角信息进行处理和计算，得到处理信息集；

所述分析匹配模块根据处理信息集对钻杆(1)和导环(2)的位置进行匹配调整，得到匹配信号集；

所述提示模块用于根据匹配信号集进行提示。

5.根据权利要求4所述的一种大口径钻头扶正装置，其特征在于，所述处理计算模块用于对压力信息、类型信息和偏角信息进行处理和计算的具体步骤为：

获取压力信息中的压力数据，对压力数据进行取值和标记；获取类型信息中的类型数据，提取类型数据中钻杆(1)的类型和导环(2)的类型，将钻杆(1)的类型设定为第一类型，将导环(2)的类型设定为第二类型，将第一类型与所有钻杆(1)的类型进行匹配获取对应的钻类预设值并进行标记；将第二类型与所有导环(2)的类型进行匹配获取对应的导类预设值并进行标记；

获取偏角信息中的偏角数据，对偏角数据进行取值和标记；

对标记的各项数据进行归一化处理并取值，利用公式计算得到调节值；其中，TJ表示为调节值，a1和a2表示为不同的比例系数且均大于零，YLi表示为标记的压力值，DLi表示为标记的导类预设值，PJi表示为标记的偏角度，ZLi表示为标记的钻类预设值，i＝1，2，3...n。

6.根据权利要求5所述的一种大口径钻头扶正装置，其特征在于，所述分析匹配模块进行匹配调整的具体步骤为：

接收处理信息集并提取调节值，计算调节值与预设的调节阈值之间的比值并取整数部分的数值，将其标记为分析值；

若分析值等于k，则生成第一调整信号，根据第一调整信号对导环(2)进行调整；若分析值等于k+m，则生成第二调整信号，根据第二调整信号对钻杆(1)进行调整；若分析值等于k+m+1，则生成第三调整信号，根据第三调整信号对钻杆(1)进行提拉，k和m表示为不同的正整数。

Images