CN113944457B - 钻杆检测方法、钻进深度自动化测量方法、系统及钻机 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种钻杆检测方法、钻进深度自动化测量方法、系统及钻机，涉及钻探工程的领域，测量方法包括检测孔口处是否有钻杆；通过测量钢丝绳的张力以判断添加的从动钻杆是否被吊起；当孔口处检测到有钻杆且从动钻杆被吊起时，启动钢丝绳编码器，钢丝绳编码器用于检测钢丝绳经过钢丝绳编码器的行进长度；当孔口处未检测到钻杆时，停止钢丝绳编码器并反馈钢丝绳编码器从启动到停止过程中所测量的长度测量信息；将长度测量信息与预设的钻杆数据库中的钻杆长度信息进行匹配，将最接近长度测量信息的钻杆长度信息作为该添加的从动钻杆的长度。本申请能够自动对钻杆的长度进行测算，同时可得出是否处于加钻杆的状态，并可较为精确的得出钻进深度。
Description
技术领域
本申请涉及钻探工程的领域，尤其是涉及一种钻杆检测方法、钻进深度自动化测量方法、系统及钻机。
背景技术
随着大数据、人工智能、云计算、移动互联等新兴科技正在高速与传统行业融合，在资源勘探与开发工作中，越来越多的钻机实现了钻进过程中的自动化控制，将基础的钻具行为变为控制逻辑从而实现自主执行，大大减少了现场施工的人工成本。
但是钻探过程是钻具与地层极其复杂的交互过程，尤其是在针对于钻进深度的测量上，许多的测量系统均无法较好的对其进行实时测量，一般来说，需要人工核算从动钻杆的长度，并累加位于孔洞中的所有从动钻杆的长度来得到钻进深度，难以实现自动化测量的目的。
发明内容
为了能够自动化对从动钻杆的长度进行测算，并较为精确的得出钻进深度，本申请提供一种钻杆检测方法、钻进深度自动化测量方法、系统及钻机。
第一方面，本申请提供的一种钻杆检测方法采用如下的技术方案：
一种钻杆检测方法，包括：
检测钻机平台上的孔口处是否有钻杆；
通过测量钢丝绳的张力以判断添加的从动钻杆是否被吊起；
当孔口处检测到有钻杆且从动钻杆被吊起时，启动钢丝绳编码器，所述钢丝绳编码器用于检测钢丝绳经过钢丝绳编码器的行进长度；
当孔口处未检测到钻杆且钢丝绳与从动钻杆断开时，停止钢丝绳编码器并反馈钢丝绳编码器从启动到停止过程中所测量的长度测量信息；
将长度测量信息与预设的钻杆数据库中的钻杆长度信息进行匹配，将最接近长度测量信息的钻杆长度信息作为该添加的从动钻杆的长度。
通过采用上述技术方案，通过对张力的测量以及孔口处的测量而采用自动化的方式判断从动钻杆是否被吊起，再通过钢丝绳编码器累计的读数长度来粗略估计从动钻杆的长度。进一步地通过在钻杆数据库中匹配长度最接近的数据来对从动钻杆的长度进行较为精确的判断，从而降低传感器的测量精度要求，在具有误差的情况下也能较好的测算从动钻杆的长度。
优选的，通过测量钢丝绳的张力以判断添加的从动钻杆是否被吊起的方法包括：
获取预设的钻杆数据库中的最短的从动钻杆所对应的吊起拉力信息，所述吊起拉力信息为最短的从动钻杆被吊起时钢丝绳的张力；
获取当前钢丝绳的张力信息；
将当前钢丝绳的张力信息与阈值张力信息进行比较，当当前钢丝绳的张力信息大于阈值张力信息时，判定添加的从动钻杆被吊起；
其中，所述阈值张力信息与吊起拉力信息相关联且小于吊起拉力信息。
优选的，判断所述钢丝绳与从动钻杆断开的方法包括：
将当前钢丝绳的张力信息与阈值张力信息进行比较，当当前钢丝绳的张力信息小于阈值张力信息时，判定钢丝绳与从动钻杆断开。
通过采用上述技术方案，这种设计方式可以有效地判定从动钻杆是否被吊起，提高了测试过程中的精确度，不容易发生误判的情况。
优选的，位于所述钻机平台上且位于孔口的一侧设置有用于检测钻杆的超声传感器，所述超声传感器具有预设的检测范围，所述检测范围的最小值与最大值分别为所述超声传感器距离孔口的最小值与最大值。
通过采用上述技术方案，这种设置方式可以较为精确的对孔口范围内对的钻杆进行测量，提高检测精确度。
第二方面，本申请提供的一种钻进深度自动化测量方法采用如下的技术方案：
一种钻进深度自动化测量方法，所述钻进深度包括从动钻杆钻进深度与主动钻杆钻进深度，包括：
检测钻机平台上的孔口处是否有钻杆；
通过测量钢丝绳的张力以判断添加的从动钻杆是否被吊起；
当孔口处检测到有钻杆且从动钻杆被吊起时，启动钢丝绳编码器，所述钢丝绳编码器用于检测钢丝绳经过钢丝绳编码器的行进长度；
当钢丝绳与从动钻杆断开时，停止钢丝绳编码器并反馈钢丝绳编码器从启动到停止过程中所测量的长度测量信息；
当孔口处未检测到钻杆且钢丝绳与从动钻杆断开时，将长度测量信息与预设的钻杆数据库中的钻杆长度信息进行匹配；
将最接近长度测量信息的钻杆长度信息作为该添加的从动钻杆的长度并累计至从动钻杆钻进深度信息中；
判定钻头与地层是否接触；
当判定钻头与地层接触后，获取卡盘于当前高度处的初始点信息，并根据初始点信息计算卡盘高度的初始值信息；
在当卡盘下行过程中，获取当前状态下卡盘高度的当前值信息；
根据卡盘单次由上至下行进时所获取的初始值信息与当前值信息实时计算主动钻杆钻进深度信息；
将主动钻杆钻进深度信息与从动钻杆钻进深度信息求和以获取钻进深度信息。
通过采用上述技术方案，通过对张力的测量以及孔口处的测量而采用自动化的方式判断从动钻杆是否被吊起，再通过钢丝绳编码器累计的读数长度来粗略估计从动钻杆的长度。进一步地通过在钻杆数据库中匹配长度最接近的数据来对从动钻杆的长度进行较为精确的判断，从而降低传感器的测量精度要求，在具有误差的情况下也能较好的测算从动钻杆的长度。而通过对各从动钻杆的长度的累计来计算得到钻进深度信息的方式也可以自动化对钻进深度进行测算，减少人工的介入。同时对于主动钻杆钻进深度检测的过程中，卡盘在下行过程中时，均是通过与主动钻杆上的卡槽卡接而将主动钻杆夹紧，在钻杆钻进的过程中，主动钻杆也会下行对应的距离，并且反应在卡盘上的即为卡盘对应下行的距离。因而通过对卡盘的移动距离进行测算并更新作为参考的初始值信息，即可在卡盘下行的过程中实时计算得到主动钻杆钻进深度信息。
因而，通过这种方式可以自动化实时检测钻进深度。
优选的，当孔口处检测到有钻杆且钢丝绳与从动钻杆(8)断开时，判断主动钻杆是否与从动钻杆接触；
当主动钻杆与从动钻杆接触时，获取卡盘于当前高度处的顶入初始值信息；
在顶入完毕后，获取当前状态下卡盘高度的顶入当前值信息；
根据初始值信息与顶入当前值信息计算顶入深度信息；
将顶入深度信息与长度测量信息求和并与预设的钻杆数据库中的钻杆长度信息进行匹配，将最接近顶入深度信息与长度测量信息之和的钻杆长度信息作为该添加的从动钻杆的长度并累计至从动钻杆钻进深度信息中。
通过采用上述技术方案，当钢丝绳下放到极限，从动钻杆露出于钻机平台的上方时，此时无法完全通过钢丝绳编码器的累计读数来对从动钻杆的长度进行测算。在这种情况下，可以通过钢丝绳编码器先测算一部分进入孔洞中的从动钻杆的长度，再累加通过卡盘将钻杆整体向下顶入的过程中的行进轨迹的长度而得到对从动钻杆的长度的粗略估计。再通过匹配钻杆数据库的方式来较为精确的得到当前添加的从动钻杆的长度。
优选的，在每次计算初始值信息的过程中，获取前次卡盘钻进至最低点处时卡盘的最低点信息；
根据所获取的初始点信息与前次卡盘钻进至最低点处时的最低点信息计算差值信息；
根据前次的初始值信息与所获取的差值信息计算并更新初始值信息。
通过采用上述技术方案，最低点信息以及初始点信息更新每次卡盘下行过程中的初始值信息的方式，通过考量首尾两点的具体信息来获取钻杆的钻取深度，精度较高。
优选的，所述卡盘通过拉绳传感器获取与参考平面之间的距离，
在更新初始值信息的过程中，满足：
其中，为更新后的初始值信息，/>为更新前的初始值信息，/>为当前工作循环中卡盘位于初始点处时的拉绳长度，/>为前一工作循环中卡盘位于最低点处时的拉绳长度。
通过采用上述技术方案，采用拉绳传感器检测的方式也可以较为精确的测量出具体的距离，并且也可以满足其复杂条件下的工况，且受外界影响较低。因而，基于此，通过考量首尾两点的具体信息可以测算得出钻杆的钻取深度，精度较高。
第三方面，本申请提供的一种钻进深度测量系统采用如下的技术方案：
一种钻进深度自动化测量系统，包括，
钻机平台；
钻进总成，用于驱动主动钻杆钻进，所述钻进总成包括用于夹持主动钻杆的卡盘以及位于卡盘下方的基准台，且基准台上固定有用于驱动卡盘于竖直方向上升降的驱动油缸；
钢丝绳，连接于钻机平台上方的定滑轮上并用于吊起从动钻杆；
孔口检测模块，用于检测钻机平台上的孔口处是否有钻杆；
张力检测模块，用于通过测量钢丝绳的张力以判断添加的从动钻杆是否被吊起；
编码器检测模块，用于检测钢丝绳经过编码器检测模块的行进长度，其中当孔口处检测到有钻杆且从动钻杆被吊起时，启动编码器检测模块；
长度测量模块，当钢丝绳与从动钻杆断开时，用于停止编码器检测模块并反馈编码器检测模块从启动到停止过程中所测量的长度测量信息；
钻杆匹配模块，当孔口处未检测到钻杆且钢丝绳与从动钻杆断开时，用于将长度测量信息与预设的钻杆数据库中的钻杆长度信息进行匹配；
从动钻杆钻进深度计算模块，用于将最接近长度测量信息的钻杆长度信息作为该添加的从动钻杆的长度并累计至从动钻杆钻进深度信息中；
判定模块，用于判定钻头与地层是否接触；
初始点获取模块，当判定钻头与地层接触后，用于获取卡盘于当前高度处的初始点信息；
初始值计算模块，用于根据初始点信息计算卡盘高度的初始值信息；
当前值获取模块，用于在当卡盘下行过程中，用于获取当前状态下卡盘高度的当前值信息；
主动钻杆钻深计算模块，用于根据卡盘单次由上至下行进时所获取的初始值信息与当前值信息实时计算主动钻杆钻进深度信息；
钻进深度计算模块，用于将主动钻杆钻进深度信息与从动钻杆钻进深度信息求和以获取钻进深度信息。
第四方面，本申请提供的一种钻机采用如下的技术方案：
一种钻机，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有能够被处理器加载并执行上述方法的计算机程序。
综上所述，本申请能够自动化对从动钻杆的长度进行测算，并较为精确的得出钻进深度。
附图说明
图1是本发明其中一实施例的钻机的结构示意图。
图2是本发明其中一实施例的钻机的示意图。
图3是本发明其中一实施例的钻杆检测方法的流程示意图。
图4是本发明其中一实施例的超声波测距仪的测量原理图。
图5是本发明其中一实施例的判断钻杆是否被吊起的流程示意图。
图6是本发明其中一实施例的从动钻杆下放时的结构示意图。
图7是本发明其中一实施例的从动钻杆下放至孔洞中的结构示意图。
图8是本发明其中一实施例的从动钻杆钻进深度测量方法的流程示意图。
图9是本发明其中一实施例的当主动钻杆的中部将从动钻杆顶入时发生的流程示意图。
图10是本发明其中一实施例的获取主动钻杆钻进深度的流程示意图。
图11是本发明其中一实施例的判定钻头是否与地层发生接触的流程示意图。
图12是本发明其中一实施例的初始值信息的更新方法的流程示意图。
附图标记说明：1、钻机平台；2、钻进总成；3、起吊支架；4、孔口；5、定滑轮；6、卷扬机；7、钻头；8、从动钻杆；9、主动钻杆；10、张力传感器；11、超声波测距仪；12、钢丝绳编码器；13、卡盘；14、基准台；15、驱动油缸；16、拉绳传感器。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图1-12，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
另外，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，如无特殊说明，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
下面结合说明书附图对本发明实施例作进一步详细描述。
实施例1：
本申请实施例1公开一种钻杆检测方法。参照图1和图2，其中，该方法基于钻机构建而成，且用于测量完全下潜入钻孔中的从动钻杆8的长度，该钻机包括钻机平台1、设置于钻机平台1上且用于驱动钻杆钻进的钻进总成2以及设置于钻机平台1上且用于起吊从动钻杆8的起吊支架3，钻机平台1上设置有一个供钻杆贯穿的孔口4，起吊支架3的顶部设置有一个定滑轮5，定滑轮5上绕设有用于吊起从动钻杆8的钢丝绳，钢丝绳的另一端收卷于卷扬机6上。钻杆由钻头7、从动钻杆8与主动钻杆9三部分组成，主动钻杆9始终连接于钻进总成2上，而从动钻杆8会随着钻进深度的增加而逐渐拼接并延长。
参照图3，所述的从动钻杆长度测量方法包括如下步骤：
步骤S1100：检测钻机平台1上的孔口4处是否有钻杆。
其中，位于钻机平台1上且位于孔口4的一侧设置有用于检测钻杆的超声传感器，超声传感器具有预设的检测范围，检测范围的最小值与最大值分别为超声传感器距离孔口4的最小值与最大值。具体如图4所示，超声波测距仪11的检测信号正对于孔口4的圆心处发出，该超声波测距仪11最接近孔口4边缘的距离为检测范围的最小值D1，最远离孔口4边缘的距离为检测范围的最大值D2，因而，D1-D2即为超声波测距仪11的检测距离。
当有钻杆通过孔口4时，通过超声波测距仪11会得到一个位于D1与D2之间的读数，当钻杆未在孔口4的范围内时，超声波测距仪11得到的示数会大于D2，因此只需判断超声波测距仪11的读数是否位于D1与D2之间即可验证是否有钻杆位于孔口4处。
步骤S1200：通过测量钢丝绳的张力以判断添加的从动钻杆8是否被吊起。
其中，钢丝绳上连接有张力传感器10，张力传感器10用于测量钢丝绳的张力大小。在当有从动钻杆8连接在钢丝绳上并通过卷扬机6将钢丝绳吊起时，由于钢丝绳的一端被固定在卷扬机6上，而另一端会在从动钻杆8的重力作用下具有被拉伸的趋势，进而会反馈为钢丝绳上的张力。因而通过测量钢丝绳上的张力即可判断得出是否有从动钻杆8被吊起。
参照图5，作为具体的判断方式，其包括如下步骤流程：
步骤S1210：获取预设的钻杆数据库中的最短的从动钻杆8所对应的吊起拉力信息，所述吊起拉力信息为最短的从动钻杆8被吊起时钢丝绳的张力。
其中，钻杆数据库中是一个用于存储从动钻杆8各类数据的数据库，通常会包含钻杆的长度以及对应的吊起时钢丝绳的张力。而钢丝绳对应的张力数据是对应的通过吊起各个长度的从动钻杆8测算得到的，一般来说，每一长度相同的从动钻杆8所对应的钢丝绳的张力数据均相同。在录入并构建钻杆数据库的过程中，工人会统计该次钻进过程中可能会用到的从动钻杆8的长度（例如1.5m、2.5m等尺寸），并取用每个长度的一根或多根钻杆来测量实际的钢丝绳的张力数据。在吊起从动钻杆8的过程中，系统会查找钻杆数据库中最短的钻杆所对应的钢丝绳的张力，并将其值赋予至吊起拉力信息中
步骤S1220：获取当前钢丝绳的张力信息。
其中，当前钢丝绳的张力信息由张力传感器10实时测量得到。
步骤S1230：将当前钢丝绳的张力信息与阈值张力信息进行比较，当当前钢丝绳的张力信息大于阈值张力信息时，判定添加的从动钻杆8被吊起。
其中，阈值张力信息与吊起拉力信息相关联且小于吊起拉力信息，阈值张力信息可以通过吊起拉力信息计算得到，一般来说，阈值张力信息为吊起拉力信息的一半。
步骤S1300：当孔口4处检测到有从动钻杆8且从动钻杆8被吊起时，启动钢丝绳编码器12。
参照图6，其中，钢丝绳编码器12用于检测钢丝绳经过钢丝绳编码器12的行进长度并连接于起吊支架3顶部的定滑轮5上，且在定滑轮5发生滑动时钢丝绳编码器12也会对应的发生转动并进行编码以测算转动角度。因而通过对钢丝绳编码器12检测到的读数进行计算即可粗略的得到钢丝绳的行进长度。
步骤S1400：当孔口4处未检测到从动钻杆8且钢丝绳与从动钻杆8断开时，停止钢丝绳编码器12并反馈钢丝绳编码器12从启动到停止过程中所测量的长度测量信息。
参照图6和图7，其中，当孔口4处未检测到从动钻杆8且钢丝绳与从动钻杆8断开时，代表着从动钻杆8完全下放至孔洞中，因而此时钢丝绳下放的长度即为下放的从动钻杆8的长度，因而通过钢丝绳编码器12在启动与关闭这一过程中的累加数据即可得知下放的从动钻杆8的长度。
而判断钢丝绳是否与从动钻杆8断开的方式为判断张力传感器10的数据，即当前钢丝绳的张力信息是否小于阈值张力信息，当当前钢丝绳的张力信息小于阈值张力信息时，判定钢丝绳与从动钻杆8断开。
步骤S1500：将长度测量信息与预设的钻杆数据库中的钻杆长度信息进行匹配，将最接近长度测量信息的钻杆长度信息作为该添加的从动钻杆8的长度。
其中，长度测量信息由于编码器的精度以及定滑轮5与钢丝绳之间的打滑而通常会具有一定的误差。但是由于从动钻杆8的长度一般为精确的长度大小且为标准件，例如前文提到的1.5m、2.5m等尺寸，因而通过将长度测量信息与钻杆数据库中的钻杆长度信息进行匹配即可较为精确的得知从动钻杆8的长度。其中，在比对过程中，所测量的长度测量信息会与钻杆数据库中的各钻杆长度信息之间做差，选取差值最小的钻杆长度信息作为该添加的从动钻杆8的长度。
实施例2：
本申请实施例2公开了一种钻进深度自动化测量方法，其基于实施例1中公开的从动钻杆8长度测量方法延伸而来。一般来说，在实际勘探过程中，钻进深度为主动钻杆钻进深度、从动钻杆钻进深度与钻头钻进深度之和，而钻头钻进深度一般即为钻头7的高度，从动钻杆钻进深度即为所有从动钻杆8的长度之和，而主动钻杆钻进深度采用对钻进过程中的实时监测而得到。因而，通过测算每一从动钻杆8的长度并将其累计起来即可得到对应的钻进深度。
钻进总成2包括一个用于夹持主动钻杆9的卡盘13以及位于卡盘13下方的基准台14，主动钻杆9轴向贯穿基准台14并向下延伸，主动钻杆9用于与从动钻杆8连接并用于驱动从动钻杆8向下钻进。基准台14上固定有用于驱动卡盘13于竖直方向上升降的驱动油缸15，在驱动油缸15的带动下，卡盘13会受控而发生竖直方向上的移动。
以下将对实施例2的各步骤进行详细阐述，但与实施例1中重叠的内容将不再进行赘述，参照图8，钻进深度自动化测量包括从动钻杆钻进深度测量以及主动钻杆钻进深度测量，对于从动钻杆钻进深度测量包括如下步骤：
步骤S2100：检测钻机平台1上的孔口4处是否有钻杆。
步骤S2200：通过测量钢丝绳的张力以判断添加的从动钻杆8是否被吊起。
其中，具体的判断方式与实施例1中S1200相同。
步骤S2300：当孔口4处检测到有从动钻杆8且从动钻杆8被吊起时，启动钢丝绳编码器12，所述钢丝绳编码器12用于检测钢丝绳经过钢丝绳编码器12的行进长度。
步骤S2400：当钢丝绳与从动钻杆8断开时，停止钢丝绳编码器12并反馈钢丝绳编码器12从启动到停止过程中所测量的长度测量信息。
步骤S2410：当孔口4处未检测到钻杆且钢丝绳与从动钻杆8断开时，将长度测量信息与预设的钻杆数据库中的钻杆长度信息进行匹配。
步骤S2411：将最接近长度测量信息的钻杆长度信息作为该添加的从动钻杆8的长度并累计至从动钻杆钻进深度信息中。
其中，在每次添加从动钻杆8的过程中都会执行步骤S2100-S2411中的各项操作，而步骤S2100与步骤S2200之间的先后顺序可以进行替换。
实际工程中，常会遇到钻杆不能顺利下放到孔底（即从动钻杆8的上端凸出于孔口4），需要借助外力，在从动钻杆8顶部施加荷载，将从动钻杆8下放至孔底，现场施工过程中，一般使用主动钻杆9将从动钻杆8顶入。
因此，当孔口4处未检测到钻杆且钢丝绳与从动钻杆8断开时代表的是从动钻杆8完全没入孔口4处的状态，但是在从动钻杆8伸出孔口4表面时，需要在通过主动钻杆9将从动钻杆8顶入地下后再测算从动钻杆8的长度。但由于主动钻杆9在将从动钻杆8顶入地下的过程中，钢丝绳并不能一直连接于从动钻杆8上，因而并不能单纯的通过钢丝绳编码器12测量从动钻杆8的长度。
参照图9，其包括如下方法：
步骤S2420：当孔口4处检测到有钻杆且钢丝绳与从动钻杆8断开时，判断主动钻杆9是否与从动钻杆8接触。
其中，当孔口4处检测到有钻杆且钢丝绳与从动钻杆8断开时，即代表从动钻杆8伸出孔口4表面时的状态。
在该种情况下，由于从动钻杆8的伸出量不同，会有两种将从动钻杆8顶入地下的情况，当从动钻杆8与主动钻杆9可以轴向对接连接时，钻杆整体仍采用正常的方式进行顶入。但当从动钻杆8与主动钻杆9无法轴向对接连接时，会采用将主动钻杆9的中部阶梯处与从动钻杆8的上方对顶的方式来将从动钻杆8顶入，直到从动钻杆8与主动钻杆9能同轴连接为止。
在判断主动钻杆9是否与从动钻杆8接触的过程中，其包括如下步骤：
获取上油箱压力信息以及下油箱压力信息，并基于上油箱压力信息以及下油箱压力信息获取上下油箱的压力差信息。
其中，上油箱压力信息以及下油箱压力信息分别是钻进总成2中的驱动油缸15的上油箱的具体压力值以及驱动油缸15的下油箱的具体压力值，而对压力值的检测可以通过液体压力计的方式来对具体的压力进行测量。上下油箱的压力差信息即为上油箱压力信息与下油箱压力信息之间的差值，而减数可以是上油箱压力信息，也可以是下油箱压力信息。
在卡盘13下行的过程中监测压力差信息的变化量以判断主动钻杆9是否与从动钻杆8接触。
其中，由于钻杆整体与地层接触，导致钻杆整体无法在无压力的情况下顶入。当主动钻杆9与从动钻杆8接触并对从动钻杆8施压时，导致上油箱压力会大于下油箱压力，因而若计算上下油箱的压力差信息，在不断施压的过程中压力差信息会不断发生改变，并随着施加压力的增大而逐渐向同一方向变化。因而，通过检测压力差信息的变化量即可得知主动钻杆9是否与从动钻杆8发生接触。一般来说，当压力差信息的变化量达到一个预设的阈值时，即代表主动钻杆9与从动钻杆8接触。
步骤S2421：当主动钻杆9与从动钻杆8接触时，获取卡盘13于当前高度处的顶入初始值信息。
其中，卡盘13于当前高度处的初始值信息采用拉绳传感器16的方式进行采集。具体的，拉绳传感器16的壳体固定于卡盘13的一侧，而其拉绳的一段连接于基准台14上。当卡盘13发生移动时，拉绳的长度即会随之发生改变。那么，卡盘13于当前高度处的初始值信息及为拉绳传感器16对应的读数。对应的，该步骤中对于初始值信息的采集也可以采用带有红外距离检测的传感器实现。
步骤S2422：在顶入完毕后，获取当前状态下卡盘13高度的顶入当前值信息。
其中，当前状态下卡盘13高度的顶入当前值信息也是通过拉绳传感器16得到的对应读数，其也表征了在当前状态下卡盘13与基准台14之间的距离的大小。对于顶入完毕的状态的判断，指代的是孔口4处检测不到从动钻杆8的状态下。即代表了完整的从动钻杆8被下放至孔洞中。
步骤S2423：根据初始值信息与顶入当前值信息计算顶入深度信息。
其中，顶入深度信息指代的是通过卡盘13下行将从动钻杆8向下顶入的距离，其计算方式为将拉绳传感器16得到的顶入初始值信息减去顶入当前值信息得到，因而顶入深度信息即代表的是拉绳缩短的距离。
步骤S2424：将顶入深度信息与长度测量信息求和并与预设的钻杆数据库中的钻杆长度信息进行匹配，将最接近顶入深度信息与长度测量信息之和的钻杆长度信息作为该添加的从动钻杆8的长度并累计至从动钻杆钻进深度信息中。
其中，从动钻杆8的总和长度即为从动钻杆8通过钢丝绳下放到孔洞中时钢丝绳编码器12的读数总和与将从动钻杆8主动顶入时拉绳传感器16的变化量之和，其可以表征出从动钻杆8被完整下放时的长度，随后再通过将其二者的长度之和与预设的钻杆数据库中的钻杆长度信息进行匹配的方式来得到当前添加的从动钻杆8的长度。
参照图10，对于主动钻杆钻进深度测量包括如下步骤：
步骤S3000：判定钻头7与地层是否接触。
其中，在基于上述的满足钻机的设备装置中，钻头7固定于从动钻杆8的下方并用于与地层抵接以实现对地层的钻探，在钻进的初始过程中，钻头7会首先与地表岩层接触，而随着钻进过程的不断继续，钻头7会随着孔深的增加而逐渐向下移动。而在钻孔的过程中，钻头7与孔底的接触即为所述的钻头7与地层的接触。
在该步骤中，具体的判断方式包括如下流程：
步骤S3100：获取上油箱压力信息以及下油箱压力信息，并基于上油箱压力信息以及下油箱压力信息获取上下油箱的压力差信息。
其中，上油箱压力信息以及下油箱压力信息分别是驱动油缸15的上油箱的具体压力值以及驱动油缸15的下油箱的具体压力值，而对压力值的检测可以通过液体压力计的方式来对具体的压力进行测量。上下油箱的压力差信息即为上油箱压力信息与下油箱压力信息之间的差值，而减数可以是上油箱压力信息，也可以是下油箱压力信息。
步骤S3200：在卡盘13下行的过程中监测压力差信息的变化量以判断钻头7是否与地层接触。
其中，在钻头7未与地层接触的情况下，即可以看做主动钻杆9、从动钻杆8以及钻头7均是通过卡盘13悬吊在孔洞或是地面上，而此时，上油箱压力信息会小于下油箱压力信息，而这部分的压力差即是由主动钻杆9、从动钻杆8以及钻头7的重力而提供的。而在钻进过程中，由于需要对钻头7施压，导致上油箱压力会大于下油箱压力，因而若计算上下油箱的压力差信息，在钻头7接触地层并不断施压的过程中，压力差信息会不断发生改变，并随着施加压力的增大而逐渐向同一方向变化。因而，通过检测压力差信息的变化量即可得知钻头7是否与地层发生接触。
参照图11，作为具体的检测流程，其包括：
步骤S3210：判定卡盘13是否夹紧钻杆。
其中，卡盘13夹紧钻杆即表示为卡盘13与主动钻杆9之间无法发生竖直方向上的相对滑动，而卡盘13会对应卡设在主动钻杆9的卡槽上而实现夹紧。对于卡盘13是否夹紧钻杆的判断可以采用卡盘13把手与接近开关的方式判断卡盘13两个部分之间的距离是否达到预设的标准的方式而实现。在当卡盘13夹紧钻杆的过程中，卡盘13把手会处于下置位，触发接近开关。而在当卡盘13松开钻杆时，卡盘13把手会处于上置位，而不触发接近开关。
步骤S3220：当判定卡盘13夹紧钻杆后，间断性检测并获取压力差信息。
其中，压力差信息的获取方式及为步骤S3100，而间断性检测指的是不断的对压力差信息进行采集，而相邻的采集间隔是一个恒定的时间常数。而这个恒定的时间常数通常通过程序设定的方式预设。
步骤S3230：在每次检测压力差信息的过程中，将当次获取的压力差信息与前次获取的压力差信息进行计算获得变化量信息。
其中，当次获取的压力差信息即为当前采集时刻下的压力差信息的大小，而前次获取的压力差信息为位于前一采集时刻下的压力差信息的大小。变化量信息表征的是当次获取的压力差信息与前次获取的压力差信息之间的差值。作为可实施的一种方式，可以单独调用一个地址来对压力差信息进行记录，且仅可记录两个压力差信息，在存储过程中可以采用堆录入或栈录入的方式将压力差信息录入，那么在新的压力差信息录入时，位于之前两个时刻下录入的压力差信息即会被抹除。
步骤S3240：当变化量信息大于预设的门限阈值信息时，则视为钻头7与地层发生接触。
其中，门限阈值信息指代的是一个预设的常数，其单位与变化量信息相同，而该门限阈值信息可以根据实际钻进过程中的钻进强度进行调整。例如步骤S3200中所述，当钻头7与地层接触且卡盘13继续在驱动油缸15的作用下施压时，由于相邻时刻的压力差信息会发生突变，因而导致变化量信息也会对应的发生突变，因此，当变化量信息大于预设的门限阈值信息时，即可代表在钻进状态的过程中，钻头7首次与地层发生接触。
步骤S4000：当判定钻头7与地层接触后，获取卡盘13于当前高度处的初始点信息，并根据初始点信息计算卡盘13高度的初始值信息。
其中，卡盘13于当前高度处的初始点信息采用拉绳传感器16的方式进行采集。具体的，拉绳传感器16的壳体固定于卡盘13的一侧，而其拉绳的一段连接于基准台14上。当卡盘13发生移动时，拉绳的长度即会随之发生改变。那么，卡盘13于当前高度处的初始点信息及为拉绳传感器16对应的读数。对应的，该步骤中对于初始点信息的采集也可以采用带有红外距离检测的传感器实现。
一般来说，在卡盘13不断的下降与上升的过程中，拉绳传感器16均会对应的输出一个数值来表示卡盘13与基准台14之间的当前间距。为了方便描述，我们将每一个工作循环（即卡盘13夹紧钻杆与卡盘13松开钻杆的一个过程）中，判定钻头7与地层发生接触时的点位定义为初始点，在该点处拉绳传感器16对应输出的数值即为初始点信息。
初始值信息是一个与初始点信息相关联并通过初始点信息计算而得到的值，它表征了在经过多个工作循环后卡盘13位于初始点时钻进深度的总和。参照图12，作为具体的计算方式，其步骤流程包括：
步骤S4100：在每次计算初始值信息的过程中，获取前次卡盘13钻进至最低点处时卡盘13的最低点信息。
其次，卡盘13钻进至最低点处表征的为卡盘13松开钻杆时卡盘13所处的位置，而此位置下的最低点信息也是通过拉绳传感器16所获得的数值，其表征了卡盘13位于最低点处时与基准台14之间的间距大小。前次卡盘13钻进至最低点处表征的是位于前一个工作循环中，卡盘13松开钻杆时的状态下。
步骤S4200：根据所获取的初始点信息与前次卡盘13钻进至最低点处时的最低点信息计算差值信息。
其中，差值信息表征的是初始点信息与最低点信息之间的差，其表征的也是该次工作循环中位于初始点处的拉绳长度与前次工作循环中位于最低点处的拉绳长度的差。
步骤S4300：根据前次的初始值信息与所获取的差值信息计算并更新初始值信息。
其中，前次的初始值信息表征的是位于前一工作循环时于初始点处时的拉绳传感器16的读数。作为具体的计算方式，其满足函数：
其中，为更新后的初始值信息，/>为更新前的初始值信息，/>为当前工作循环中卡盘13位于初始点处时的拉绳长度，/>为前一工作循环中卡盘13位于最低点处时的拉绳长度。因此，/>即为当前工作工作循环中的初始点信息，/>即为前次卡盘13钻进至最低点处时的最低点信息。其中，/>为首次执行工作循环时卡盘13采集的初始点信息。
通过上述函数计算得到的初始值信息即表征了当前工作循环中位于初始点处时的初始值信息，在该工作循环的后续计算步骤中，均采用该初始值信息作为参考基准。
步骤S5000：在当卡盘13下行过程中，获取当前状态下卡盘13高度的当前值信息。
参照图5，其中，卡盘13下行即指代的是位于一工作循环中从卡盘13夹紧钻杆至卡盘13松开钻杆的一个过程。而当前状态下卡盘13高度的当前值信息也是通过拉绳传感器16得到的对应读数L，其也表征了在当前状态下卡盘13与基准台14之间的距离的大小。
步骤S6000：根据卡盘13于同一工作循环中所获取的初始值信息与当前值信息实时计算主动钻杆钻进深度信息。
其中，初始值信息与当前值信息均为卡盘13单次由上至下行进时所获取的对应的值，而主动钻杆钻进深度信息即表征的是当前钻进的深度。具体的，主动钻杆钻进深度信息满足以下函数：
其中，为更新后的初始值信息，/>为当前值信息，表征的是/>时刻下的拉绳长度，/>为主动钻杆钻进深度信息。
可以看到，经过上述检测方法得到的主动钻杆钻进深度信息，通过对卡盘13夹紧与松开时的两个状态进行监控并调整每次计算过程中的初始值信息，然后根据初始值信息减去当前状态下拉绳传感器16的实时读数即可知道当前钻进工序中的主动钻杆钻进深度的总和是多少。因此，这种方式也无需对每一工作循环的卡盘13的行进距离进行计算求和，而是通过计算每一工作循环中的初始值信息来对应计算主动钻杆钻进深度信息。
步骤S7000：将主动钻杆钻进深度信息与从动钻杆钻进深度信息求和以获取钻进深度信息。
其中，主动钻杆钻进深度即为步骤S6000中获得的主动钻杆钻进深度信息，而从动钻杆钻进深度信息即为步骤S2411或步骤S2424中所获取的。此外，钻进深度信息还应当包括钻头钻进深度信息，而钻头钻进深度信息即为钻头7的高度，通过将主动钻杆钻进深度信息、从动钻杆钻进深度信息与钻头钻进深度信息求和来得到钻进深度信息。
基于同一发明构思，本申请实施例还公开一种钻进深度自动化测量系统，其包括：
钻机平台1；
钻进总成2，用于驱动主动钻杆9钻进，所述钻进总成2包括用于夹持主动钻杆9的卡盘13以及位于卡盘13下方的基准台14，且基准台14上固定有用于驱动卡盘13于竖直方向上升降的驱动油缸15；
钢丝绳，连接于钻机平台1上方的定滑轮5上并用于吊起从动钻杆8；
孔口检测模块，用于检测钻机平台1上的孔口4处是否有钻杆；
张力检测模块，用于通过测量钢丝绳的张力以判断添加的从动钻杆8是否被吊起；
编码器检测模块，用于检测钢丝绳经过编码器检测模块的行进长度，其中当孔口4处检测到有钻杆且从动钻杆8被吊起时，启动编码器检测模块；
长度测量模块，当钢丝绳与从动钻杆8断开时，用于停止编码器检测模块并反馈编码器检测模块从启动到停止过程中所测量的长度测量信息；
钻杆匹配模块，当孔口4处未检测到钻杆且钢丝绳与从动钻杆8断开时，用于将长度测量信息与预设的钻杆数据库中的钻杆长度信息进行匹配；
从动钻杆钻进深度计算模块，用于将最接近长度测量信息的钻杆长度信息作为该添加的从动钻杆8的长度并累计至从动钻杆钻进深度信息中；
钻杆状态判断模块，当孔口4处检测到有钻杆且钢丝绳与从动钻杆8断开时，用于判断主动钻杆9是否与从动钻杆8接触；
初始值获取模块，当主动钻杆9与从动钻杆8接触时，用于获取卡盘13于当前高度处的初始值信息；
当前值获取模块，在钻进完毕后，用于获取当前状态下卡盘13高度的当前值信息；
主动顶入深度计算模块，用于根据初始值信息与当前值信息计算顶入深度信息；
从动钻杆钻进深度判断计算模块，用将钻进深度信息与长度测量信息求和并与预设的钻杆数据库中的钻杆长度信息进行匹配，将最接近顶入深度信息与长度测量信息之和的钻杆长度信息作为该添加的从动钻杆8的长度并累计至从动钻杆钻进深度信息中。
判定模块，用于判定钻头7与地层是否接触；
初始点获取模块，当判定钻头7与地层接触后，用于获取卡盘13于当前高度处的初始点信息；
初始值计算模块，用于根据初始点信息计算卡盘13高度的初始值信息；
当前值获取模块，用于在当卡盘13下行过程中，用于获取当前状态下卡盘13高度的当前值信息；
主动钻杆钻深计算模块，用于根据卡盘13单次由上至下行进时所获取的初始值信息与当前值信息实时计算主动钻杆钻进深度信息；
钻进深度计算模块，用于将主动钻杆钻进深度信息与从动钻杆钻进深度信息求和以获取钻进深度信息。
基于同一发明构思，本发明实施例提供一种钻机，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有能够被处理器加载并执行任一种上述方法的计算机程序。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
以上所述，以上实施例仅用以对本申请的技术方案进行了详细介绍，但以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，不应理解为对本发明的限制。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。
Claims (6)
1.一种钻进深度自动化测量方法，所述钻进深度包括从动钻杆钻进深度与主动钻杆钻进深度，其特征在于，包括：
检测钻机平台(1)上的孔口(4)处是否有钻杆；
通过测量钢丝绳的张力以判断添加的从动钻杆(8)是否被吊起；
当孔口(4)处检测到有钻杆且从动钻杆(8)被吊起时，启动钢丝绳编码器(12)，所述钢丝绳编码器(12)用于检测钢丝绳经过钢丝绳编码器(12)的行进长度；
当钢丝绳与从动钻杆(8)断开时，停止钢丝绳编码器(12)并反馈钢丝绳编码器(12)从启动到停止过程中所测量的长度测量信息；
当孔口(4)处未检测到钻杆且钢丝绳与从动钻杆(8)断开时，将长度测量信息与预设的钻杆数据库中的钻杆长度信息进行匹配；
将最接近长度测量信息的钻杆长度信息作为该添加的从动钻杆(8)的长度并累计至从动钻杆钻进深度信息中；
判定钻头(7)与地层是否接触；
当判定钻头(7)与地层接触后，获取卡盘(13)于当前高度处的初始点信息，并根据初始点信息计算卡盘(13)高度的初始值信息；
在当卡盘(13)下行过程中，获取当前状态下卡盘(13)高度的当前值信息；
根据卡盘(13)单次由上至下行进时所获取的初始值信息与当前值信息实时计算主动钻杆钻进深度信息；
将主动钻杆钻进深度信息与从动钻杆钻进深度信息求和以获取钻进深度信息。
2.根据权利要求1所述的钻进深度自动化测量方法，其特征在于，
当孔口(4)处检测到有钻杆且钢丝绳与从动钻杆(8)断开时，判断主动钻杆(9)是否与从动钻杆(8)接触；
当主动钻杆(9)与从动钻杆(8)接触时，获取卡盘(13)于当前高度处的顶入初始值信息；
在顶入完毕后，获取当前状态下卡盘(13)高度的顶入当前值信息；
根据初始值信息与顶入当前值信息计算顶入深度信息；
将顶入深度信息与长度测量信息求和并与预设的钻杆数据库中的钻杆长度信息进行匹配，将最接近顶入深度信息与长度测量信息之和的钻杆长度信息作为该添加的从动钻杆(8)的长度并累计至从动钻杆钻进深度信息中。
3.根据权利要求1所述的钻进深度自动化测量方法，其特征在于，在每次计算初始值信息的过程中，获取前次卡盘(13)钻进至最低点处时卡盘(13)的最低点信息；
根据所获取的初始点信息与前次卡盘(13)钻进至最低点处时的最低点信息计算差值信息；
根据前次的初始值信息与所获取的差值信息计算并更新初始值信息。
4.根据权利要求3所述的钻进深度自动化测量方法，其特征在于，
所述卡盘(13)通过拉绳传感器(16)获取与参考平面之间的距离，
在更新初始值信息的过程中，满足：
Sx＝Sx-1+(L1-L0)
其中，Sx为更新后的初始值信息，Sx-1为更新前的初始值信息，L1为当前工作循环中卡盘(13)位于初始点处时的拉绳长度，L0为前一工作循环中卡盘(13)位于最低点处时的拉绳长度。
5.一种钻进深度自动化测量系统，其特征在于，包括，
钻机平台(1)；
钻进总成(2)，用于驱动主动钻杆(9)钻进，所述钻进总成(2)包括用于夹持主动钻杆(9)的卡盘(13)以及位于卡盘(13)下方的基准台(14)，且基准台(14)上固定有用于驱动卡盘(13)于竖直方向上升降的驱动油缸(15)；
钢丝绳，连接于钻机平台(1)上方的定滑轮(5)上并用于吊起从动钻杆(8)；
孔口检测模块，用于检测钻机平台(1)上的孔口(4)处是否有钻杆；
张力检测模块，用于通过测量钢丝绳的张力以判断添加的从动钻杆(8)是否被吊起；
编码器检测模块，用于检测钢丝绳经过编码器检测模块的行进长度，其中当孔口(4)处检测到有钻杆且从动钻杆(8)被吊起时，启动编码器检测模块；
长度测量模块，当钢丝绳与从动钻杆(8)断开时，用于停止编码器检测模块并反馈编码器检测模块从启动到停止过程中所测量的长度测量信息；
钻杆匹配模块，当孔口(4)处未检测到钻杆且钢丝绳与从动钻杆(8)断开时，用于将长度测量信息与预设的钻杆数据库中的钻杆长度信息进行匹配；
从动钻杆钻进深度计算模块，用于将最接近长度测量信息的钻杆长度信息作为该添加的从动钻杆(8)的长度并累计至从动钻杆钻进深度信息中；
判定模块，用于判定钻头(7)与地层是否接触；
初始点获取模块，当判定钻头(7)与地层接触后，用于获取卡盘(13)于当前高度处的初始点信息；
初始值计算模块，用于根据初始点信息计算卡盘(13)高度的初始值信息；
当前值获取模块，用于在当卡盘(13)下行过程中，用于获取当前状态下卡盘(13)高度的当前值信息；
主动钻杆钻深计算模块，用于根据卡盘(13)单次由上至下行进时所获取的初始值信息与当前值信息实时计算主动钻杆钻进深度信息；
钻进深度计算模块，用于将主动钻杆钻进深度信息与从动钻杆钻进深度信息求和以获取钻进深度信息。
6.一种钻机，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有能够被处理器加载并执行如权利要求1至4中任一种方法的计算机程序。
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