CN113605876B - 一种牙轮钻头状态检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种牙轮钻头状态检测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：操作钻机，钻机控制器控制钻头机构转动，实现钻井，步骤二：温度传感器将钻头的温度传递给所述控制器，所述控制器监控所述钻头的温度，并实时反馈给上位机，当所述钻头温度过高时，所述控制器控制所述钻机自带降温设备给所述钻头降温。本发明涉及监控设备领域，具体涉及一种牙轮钻头状态检测方法。本发明要解决的技术问题是提供一种牙轮钻头状态检测方法，方便牙轮钻头状态检测。

Description

一种牙轮钻头状态检测方法
技术领域
本发明涉及监控设备领域，具体涉及一种牙轮钻头状态检测方法。
背景技术
牙轮钻头是使用最广泛的一种钻井钻头。牙轮钻头工作时切削齿交替 接触井底，破岩扭矩小，切削齿与井底接触面积小，比压高，易于吃入地 层；工作刃总长度大，因而相对减少磨损。牙轮钻头能够适应从软到坚硬 的多种地层。
为了提高牙轮钻头的寿命，需要对其进行状态进行实施的检测。目 前，还没有专门的设备，实现牙轮钻头全方位的检测。对此为，现有技术 的不足之处。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种牙轮钻头状态检测方法，方便牙 轮钻头状态检测。
本发明采用如下技术方案实现发明目的：
一种牙轮钻头状态检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：操作钻机，钻机控制器控制钻头机构转动，实现钻井；
步骤二：温度传感器将钻头的温度传递给所述控制器，所述控制器监 控所述钻头的温度，并实时反馈给上位机，当所述钻头温度过高时，所述 控制器控制所述钻机自带降温设备给所述钻头降温；
步骤三：所述控制器通过所述钻头机构实现机械计数以及自动计数， 监控所述钻头转速，实时掌握所述钻头是否受损；
步骤四：所述控制器控制所述钻机自带摄像头实现在工作过程随时勘 探地质情况，所述控制器形成图像并反馈给所述上位机；
步骤五：所述控制器控制所述钻机自带取样设备，对地层取样，与现 有大数据库对比，分析地层成分；
步骤六：所述钻头工作过程中，动平衡传感器实时监测所述钻头工作 的平衡状态，避免因工作角度错误而损坏钻头；
步骤七：所述控制器通过所述摄像头记录钻井过程，随时复盘工作过 程中出现的问题；
步骤八：压力传感器将所述钻头工作过程中所受的阻力传递给所述控 制器，方便调整所述钻头状态，高效工作；
步骤九：所述上位机对所述控制器采集到的所有数据进行整合。
作为本技术方案的进一步限定，所述钻头机构包括圆杆，所述圆杆固 定连接钻机，所述圆杆固定连接齿轮二，所述齿轮二啮合齿轮一，所述齿 轮一固定连接电机，所述电机固定连接对称的L形块，对称的所述L形块固定连接转动环，所述转动环固定连接所述钻头，所述转动环固定连接对 称的支撑杆，对称的所述支撑杆分别固定连接导向块，所述导向块固定连 接导向柱，所述转动环固定连接圆轴，所述圆杆依次轴承连接所述导向块 及所述导向柱，所述圆杆固定连接方板，所述圆轴穿过方块，所述方块固 定连接撞杆安装座，所述撞杆安装座内安装撞杆，所述方板转动连接U 板，所述U板转动连接导向管，所述导向管固定连接计数器，所述撞杆设 置在所述导向管内，所述撞杆匹配所述计数器。
作为本技术方案的进一步限定，所述温度传感器、所述动平衡传感 器、所述压力传感器均设置在所述转动环内，所述温度传感器、所述动平 衡传感器、所述压力传感器分别固定连接所述钻头。
作为本技术方案的进一步限定，所述电机、所述计数器、所述温度传 感器、所述动平衡传感器、所述压力传感器、所述摄像头、所述降温设 备、所述取样设备分别电性连接所述控制器，所述控制器无线连接所述上 位机。
作为本技术方案的进一步限定，所述钻头机构具体转动如下：所述控 制器控制所述电机打开，所述电机带动所述齿轮一转动，由于所述齿轮一 啮合所述齿轮二，因此，所述齿轮一带动所述电机绕所述圆杆公转，所述 电机通过对称的所述L形块带动所述转动环转动，所述转动环带动所述导向块、所述导向柱、所述圆轴及所述钻头转动，所述圆轴带动所述方块往 复摆动，所述方块带动所述撞杆安装座往复摆动，所述撞杆安装座带动所 述撞杆往复摆动同时沿所述导向管往复移动，所述撞杆在往复运动过程往 复的接触远离所述计数器，所述导向管带动所述计数器往复摆动。
作为本技术方案的进一步限定，所述机械计数方式为，所述计数器记 录所述撞杆撞击所述计数器的次数，所述计数器将数据传递给所述控制 器。
作为本技术方案的进一步限定，所述自动计数方式为，所述控制器先 记录所述电机转动的总转数再除以所述电机绕所述圆杆公转一圈时所述电 机自转圈数。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：
(1)本装置实现钻头工作状态监测，通过电子技术对工作中的钻头 进行监测，提升钻头使用效率，提高钻头寿命，通过大数据整合掌握钻头 数据资源。
(2)本装置通过巧妙地设计，在电机的带动下以及相关元件的辅助 作用下，实现撞杆在往复运动过程往复的接触远离计数器实现机械计数， 控制器先记录电机转动的总转数再除以电机绕所圆杆公转一圈时自转圈数 实现自动计数，更为准确地掌握钻头的转速。
(3)本装置通过设置电子监控设备，实现对钻头转速、温度、平衡 状态及受力状态进行实时的监控，并对地质情况、地层成分进行监控，当 钻头温度过高时，实现自动降温，有利于提高钻头寿命。
附图说明
图1为本发明的立体结构示意图一。
图2为本发明的局部立体结构示意图一。
图3为本发明的局部立体结构示意图二。
图4为本发明的局部立体结构示意图三。
图5为本发明的局部立体结构示意图四。
图6为本发明的局部立体结构示意图五。
图7为本发明的立体结构示意图二。
图中：1、电机，2、L形块，3、齿轮一，4、转动环，5、钻头，6、 圆杆，7、齿轮二，8、导向块，9、导向柱，10、方板，11、圆轴，12、 计数器，13、导向管，14、U板，15、撞杆，16、方块，17、撞杆安装 座，18、支撑杆。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的一个具体实施方式进行详细描述，但应当 理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、 “横向”、“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发明创造和 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发明创造的限制。
术语“安装”、“相连”、“连接”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相连，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，可以通过具体情况理 解上述术语在本发明创造中的具体含义。
以下对示例性实施例的描述参照附图。不同图中相同的参考标号标出 相同或相似的元件。以下详细描述并不限制本发明。相反，本发明的范围 由所附权利要求限定。为了简单起见，以下实施例关于本系统的术语和结 构进行说明，然而接下来将要说明的实施例并不局限于此系统，而是可应 用于任何可以应用的其它系统。
如图1-图7所示，本发明包括以下步骤：
步骤一：操作钻机，钻机控制器控制钻头机构转动，实现钻井；
步骤二：温度传感器将钻头5的温度传递给所述控制器，所述控制器 监控所述钻头5的温度，并实时反馈给上位机，当所述钻头5温度过高时，所述控制器控制所述钻机自带降温设备给所述钻头5降温；
步骤三：所述控制器通过所述钻头机构实现机械计数以及自动计数， 监控所述钻头5转速，实时掌握所述钻头5是否受损；
步骤四：所述控制器控制所述钻机自带摄像头实现在工作过程随时勘 探地质情况，所述控制器形成图像并反馈给所述上位机；
步骤五：所述控制器控制所述钻机自带取样设备，对地层取样，与现 有大数据库对比，分析地层成分；
步骤六：所述钻头5工作过程中，动平衡传感器实时监测所述钻头工 作的平衡状态，避免因工作角度错误而损坏钻头；
步骤七：所述控制器通过所述摄像头记录钻井过程，随时复盘工作过 程中出现的问题；
步骤八：压力传感器将所述钻头5工作过程中所受的阻力传递给所述 控制器，方便调整所述钻头5状态，高效工作；
步骤九：所述上位机对所述控制器采集到的所有数据进行整合。
所述钻头机构包括圆杆6，所述圆杆6固定连接钻机，所述圆杆6固 定连接齿轮二7，所述齿轮二7啮合齿轮一3，所述齿轮一3固定连接电 机1，所述电机1固定连接对称的L形块2，对称的所述L形块2固定连 接转动环4，所述转动环4固定连接所述钻头5，所述转动环4固定连接 对称的支撑杆18，对称的所述支撑杆18分别固定连接导向块8，所述导 向块8固定连接导向柱9，所述转动坏4固定连接圆轴11，所述圆杆6依 次轴承连接所述导向块8及所述导向柱9，所述圆杆6固定连接方板10， 所述圆轴11穿过方块16，所述方块16固定连接撞杆安装座17，所述撞 杆安装座17内安装撞杆15，所述方板10转动连接U板14，所述U板14 转动连接导向管13，所述导向管13固定连接计数器12，所述撞杆15设 置在所述导向管13内，所述撞杆15匹配所述计数器12。
所述温度传感器、所述动平衡传感器、所述压力传感器均设置在所述 转动环4内，所述温度传感器、所述动平衡传感器、所述压力传感器分别 固定连接所述钻头5。
所述电机1、所述计数器12、所述温度传感器、所述动平衡传感器、 所述压力传感器、所述摄像头、所述降温设备、所述取样设备分别电性连 接所述控制器，所述控制器无线连接所述上位机。
所述钻头机构具体转动如下：
所述控制器控制所述电机1打开，所述电机1带动所述齿轮一3转 动，由于所述齿轮一3啮合所述齿轮二7，因此，所述齿轮一3带动所述 电机1绕所述圆杆6公转，所述电机1通过对称的所述L形块2带动所述 转动环4转动，所述转动环4带动所述导向块8、所述导向柱9、所述圆 轴11及所述钻头5转动，所述圆轴11带动所述方块16往复摆动，所述 方块16带动所述撞杆安装座17往复摆动，所述撞杆安装座17带动所述 撞杆15往复摆动同时沿所述导向管13往复移动，所述撞杆15在往复运 动过程往复的接触远离所述计数器12，所述导向管13带动所述计数器12 往复摆动。
所述机械计数方式为，所述计数器12记录所述撞杆15撞击所述计数 器12的次数，所述计数器12将数据传递给所述控制器。
所述自动计数方式为，所述控制器先记录所述电机1转动的总转数再 除以所述电机1绕所述圆杆6公转一圈时所述电机1自转圈数。
本发明的工作流程为：操作钻机，钻机控制器控制控制电机1打开， 电机1带动齿轮一3转动，由于齿轮一3啮合齿轮二7，因此，齿轮一3 带动电机1绕圆杆6公转，电机1通过对称的L形块2带动转动环4转 动，转动环4带动导向块8、导向柱9、圆轴11及钻头5转动，圆轴11 带动方块16往复摆动，方块16带动撞杆安装座17往复摆动，撞杆安装 座17带动撞杆15往复摆动同时沿导向管13往复移动，撞杆15在往复运 动过程往复的接触远离计数器12，导向管13带动计数器12往复摆动。实现钻井。
温度传感器将钻头5的温度传递给控制器，控制器监控钻头5的温 度，并实时反馈给上位机，当钻头5温度过高时，控制器控制钻机自带降 温设备给钻头5降温。
控制器通过计数器12记录撞杆15撞击所述计数器12的次数实现机 械计数，控制器先记录电机1转动的总转数再除以电机1绕所圆杆6公转 一圈时自转圈数实现自动计数，监控钻头5转速，实时掌握钻头5是否受损。
控制器控制钻机自带摄像头实现在工作过程随时勘探地质情况，控制 器形成图像并反馈给上位机。
控制器控制钻机自带取样设备，对地层取样，与现有大数据库对比， 分析地层成分。
钻头5工作过程中，动平衡传感器实时监测钻头工作的平衡状态，避 免因工作角度错误而损坏钻头。
控制器通过摄像头记录钻井过程，随时复盘工作过程中出现的问题；
压力传感器将钻头5工作过程中所受的阻力传递给控制器，方便调整 钻头5状态，高效工作。
上位机对控制器采集到的所有数据进行整合。
本装置通过巧妙地设计，在电机1的带动下以及相关元件的辅助作用 下，实现撞杆15在往复运动过程往复的接触远离计数器12实现机械计数，控制器先记录电机1转动的总转数再除以电机1绕所圆杆6公转一圈 时自转圈数实现自动计数，更为准确地掌握钻头5的转速。
本装置通过设置电子监控设备，实现对钻头转速、温度、平衡状态及 受力状态进行实时的监控，并对地质情况、地层成分进行监控，当钻头温度过高时，实现自动降温，有利于提高钻头寿命。
本装置实现钻头工作状态监测，通过电子技术对工作中的钻头进行监 测，提升钻头使用效率，提高钻头寿命，通过大数据整合掌握钻头数据资 源
整篇说明书中所提到的“一个实施例”或“实施例”意味着结合实施 例所述的具体特征、结构或特性包括在所公开的主题的至少一个实施例 中。因而，在整篇说明书中各处出现的用语“在一个实施例中”或“在实 施例中”不一定指同一实施例。此外，可采取任何合适的方式将具体特 征、结构或特性结合在一个或多个实施例中。应当理解的是，本说明书并非意图限制本发明。相反，示例性实施例意图涵盖备选方案、改型方案 和等同方案，它们包括在如由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围 内。此外，在示例性实施例的详细描述中，阐述了许多具体细节以提供对 主张权利的发明的综合理解。然而，本领域技术人员应该理解的是，各种 实施例也可在不具备这些具体细节的情况下予以实施。
虽然以特别的结合在实施例中描述了这些示例性实施例的特征和元 件，但各特征和元件均可在不具备实施例的其它特征和元件的情况下单独 使用，或与本文所公开的其它特征和元件相结合或不结合地使用。
此书面描述使用了包括最佳模式在内的实例来公开本发明，并且还使 本领域的任何技术人员能够实施本发明，包括制作和利用任何装置或系统 以及执行任何所结合的方法。本发明可取得专利权的范围通过权利要求来 限定，并且可包括本领域技术人员所想到的其它实例。如果此类其它实例 具有与权利要求的文字语言并无不同的结构元件，或者它们包括与权利要求的文字语言中所记载的结构元件等同的结构元件，则认为此类其它实例 包含在权利要求的保护范围内。

Claims (1)

1.一种牙轮钻头状态检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：操作钻机，钻机控制器控制钻头机构转动，实现钻井；
步骤二：温度传感器将钻头(5)的温度传递给所述控制器，所述控制器监控所述钻头(5)的温度，并实时反馈给上位机，当所述钻头(5)温度过高时，所述控制器控制所述钻机自带降温设备给所述钻头(5)降温；
步骤三：所述控制器通过所述钻头机构实现机械计数以及自动计数，监控所述钻头(5)转速，实时掌握所述钻头(5)是否受损；
步骤四：所述控制器控制所述钻机自带摄像头实现在工作过程随时勘探地质情况，所述控制器形成图像并反馈给所述上位机；
步骤五：所述控制器控制所述钻机自带取样设备，对地层取样，与现有大数据库对比，分析地层成分；
步骤六：所述钻头(5)工作过程中，动平衡传感器实时监测所述钻头工作的平衡状态，避免因工作角度错误而损坏钻头；
步骤七：所述控制器通过所述摄像头记录钻井过程，随时复盘工作过程中出现的问题；
步骤八：压力传感器将所述钻头(5)工作过程中所受的阻力传递给所述控制器，方便调整所述钻头(5)状态，高效工作；
步骤九：所述上位机对所述控制器采集到的所有数据进行整合；
所述钻头机构包括圆杆(6)，所述圆杆(6)固定连接钻机，所述圆杆(6)固定连接齿轮二(7)，所述齿轮二(7)啮合齿轮一(3)，所述齿轮一(3)固定连接电机(1)，所述电机(1)固定连接对称的L形块(2)，对称的所述L形块(2)固定连接转动环(4)，所述转动环(4)固定连接所述钻头(5)，所述转动环(4)固定连接对称的支撑杆(18)，对称的所述支撑杆(18)分别固定连接导向块(8)，所述导向块(8)固定连接导向柱(9)，所述转动环(4)固定连接圆轴(11)，所述圆杆(6)依次轴承连接所述导向块(8)及所述导向柱(9)，所述圆杆(6)固定连接方板(10)，所述圆轴(11)穿过方块(16)，所述方块(16)固定连接撞杆安装座(17)，所述撞杆安装座(17)内安装撞杆(15)，所述方板(10)转动连接U板(14)，所述U板(14)转动连接导向管(13)，所述导向管(13)固定连接计数器(12)，所述撞杆(15)设置在所述导向管(13)内，所述撞杆(15)匹配所述计数器(12);
所述温度传感器、所述动平衡传感器、所述压力传感器均设置在所述转动环(4)内，所述温度传感器、所述动平衡传感器、所述压力传感器分别固定连接所述钻头(5)；
所述电机(1)、所述计数器(12)、所述温度传感器、所述动平衡传感器、所述压力传感器、所述摄像头、所述降温设备、所述取样设备分别电性连接所述控制器，所述控制器无线连接所述上位机；
所述钻头机构具体转动如下：
所述控制器控制所述电机(1)打开，所述电机(1)带动所述齿轮一(3)转动，由于所述齿轮一(3)啮合所述齿轮二(7)，因此，所述齿轮一(3)带动所述电机(1)绕所述圆杆(6)公转，所述电机(1)通过对称的所述L形块(2)带动所述转动环(4)转动，所述转动环(4)带动所述导向块(8)、所述导向柱(9)、所述圆轴(11)及所述钻头(5)转动，所述圆轴(11)带动所述方块(16)往复摆动，所述方块(16)带动所述撞杆安装座(17)往复摆动，所述撞杆安装座(17)带动所述撞杆(15)往复摆动同时沿所述导向管(13)往复移动，所述撞杆(15)在往复运动过程往复的接触远离所述计数器(12)，所述导向管(13)带动所述计数器(12)往复摆动；
所述机械计数方式为，所述计数器(12)记录所述撞杆(15)撞击所述计数器(12)的次数，所述计数器(12)将数据传递给所述控制器；
所述自动计数方式为，所述控制器先记录所述电机(1)转动的总转数再除以所述电机(1)绕所述圆杆(6)公转一圈时所述电机(1)自转圈数。
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