CN114517687A - 一种非开挖施工智能导向辅助系统 - Google Patents
一种非开挖施工智能导向辅助系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114517687A CN114517687A CN202210124551.3A CN202210124551A CN114517687A CN 114517687 A CN114517687 A CN 114517687A CN 202210124551 A CN202210124551 A CN 202210124551A CN 114517687 A CN114517687 A CN 114517687A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- point
- angle
- track
- theta
- depth
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 238000010276 construction Methods 0.000 title claims abstract description 42
- 238000009412 basement excavation Methods 0.000 title claims description 3
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims abstract description 39
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims abstract description 13
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 5
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 21
- 238000013461 design Methods 0.000 claims description 19
- 241001442234 Cosa Species 0.000 claims description 3
- 244000089409 Erythrina poeppigiana Species 0.000 claims description 3
- 235000009776 Rathbunia alamosensis Nutrition 0.000 claims description 3
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 claims description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 3
- 230000010354 integration Effects 0.000 claims description 3
- 230000001788 irregular Effects 0.000 claims description 3
- 238000012886 linear function Methods 0.000 claims description 3
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims description 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 claims description 2
- 230000008030 elimination Effects 0.000 claims description 2
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 claims description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 2
- 239000002689 soil Substances 0.000 claims 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D9/00—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
- E21D9/10—Making by using boring or cutting machines
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B44/00—Automatic control systems specially adapted for drilling operations, i.e. self-operating systems which function to carry out or modify a drilling operation without intervention of a human operator, e.g. computer-controlled drilling systems; Systems specially adapted for monitoring a plurality of drilling variables or conditions
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
- E21B7/04—Directional drilling
- E21B7/046—Directional drilling horizontal drilling
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
- E21B7/04—Directional drilling
- E21B7/06—Deflecting the direction of boreholes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
本发明公开了一种非开挖施工智能导向辅助系统，包括输入生成预设轨迹所需的参数，生成轨迹的基本步骤，确定钻孔轨迹形式，并确定造斜点，确定弯曲强度，动力钻具的弯曲轻度，确定入土角和出土角，标准形式钻孔轨迹参数和各关键点设计，斜平面处理障碍时钻孔轨迹参数和各关键点设计，综合情况下钻孔轨迹参数和各关键点设计，差分GPS计算实时深度，通过钻杆长度计算实时深度，通过差分GPS计算实时左右偏向角，通过陀螺仪和磁靶计算实时左右偏向角。本发明属于施工导向辅助技术领域，具体是指一种具有提示导向手下一步操作的智能辅助系统，提高效率，降低从业门槛的非开挖施工智能导向辅助系统。
Description
技术领域
本发明属于施工导向辅助技术领域，具体是指一种非开挖施工智能导向辅助系统。
背景技术
利用水平定向钻机铺设管线时导向钻孔的钻进是其中最关键的步骤，传统导向孔的钻进是将导向探棒传感器放置在钻头的最前端，随钻杆的轨迹前进，地面上的导向手通过持有的导向仪来判断当前的钻头位置和轨迹形状，与提前规划好的轨迹进行比较，判断后将控制指令传给钻机操作手，让钻机操作手通过控制钻机的推进和回转来控制钻头的钻进。这其中导向手需要根据实际钻进情况选择合理的钻机操作使实际轨迹符合预设轨迹，这个也是最关键的地方，最终决定了施工的质量，要求导向手需要很高的经验水平。本发明提供一种具有提示导向手下一步操作的智能辅助系统，提高效率，降低从业门槛的非开挖施工智能导向辅助系统。
发明内容
为了解决上述难题，本发明提供了一种具有提示导向手下一步操作的智能辅助系统，提高效率，降低从业门槛的非开挖施工智能导向辅助系统。
为了实现上述功能，本发明采取的技术方案如下：一种非开挖施工智能导向辅助系统，包括：
(1)输入生成预设轨迹所需的参数，包括入土点位置、出土点位置、入土角、出土角、埋管深度、各关键点情况、管道的曲率强度要求和现有地下管线情况等；
(2)生成轨迹的基本步骤，确定钻孔轨迹形式：主要取决于管线的性质、目的、铺设要求、障碍物等，并确定造斜点；
(3)确定弯曲强度，动力钻具的弯曲轻度，钻杆安全工作的孔身弯曲强度，保证管道安全工作的孔身弯曲强度；
(4)确定入土角和出土角；
(5)标准形式钻孔轨迹参数和各关键点设计：
坐标系：东北地
Θ1：入土角；θ2：出土角
L1：入土直线段；L2：入土弧线段；L3：水平段；L4：出土弧线段；L5出土直线段
H：管道深度
R1：入土弧线段曲率半径；R1＝57.3/iθ1，iθ1为曲率强度
R2：出土弧线段曲率半径；R2＝57.3/iθ2，iθ2为曲率强度
a角：钻进轨迹与地理坐标系的偏角
以出土点O1和A点为必经点进行说明，也可以对BC点进行约束，计算同理，
已知：A点坐标(XA,YA,ZA)，O1点坐标(Xo1,Yo1,Zo1)，求B,C,D点坐标
a)OA段长度和倾角补角：
L1＝((XA)^2+(XA)^2(XA)^2)^(1/2)；
θ1＝cos-1(ZA/L1)；
b)B点坐标：
XB＝XA+R1*cosθ1*cosa
YB＝YA+R1cosθ1*sina
ZB＝ZA+R1*(1-sinθ1)
c)埋管深度：
H＝|ZB|
d)D点坐标：
XD＝Xo1-(Zo1+H-R2*(1-sinθ2))*tanθ2cosa
YD＝Yo1-(Zo1+H-R2*(1-sinθ2))*tanθ2sina
ZD＝H-R2*(1-sinθ2)
e)C点坐标：
XC＝XD-R2*cosθ2cosa
YC＝YD-R2*cosθ2sina
ZC＝ZD+R2*(1-sinθ2)
f)按几何关系可求出L2,L3,L4,L5长度，以及轨迹上任意点的三维坐标值，以钻杆长度为单位划分，则可计算出每根钻杆的倾角、深度；
(6)斜平面处理障碍时钻孔轨迹参数和各关键点设计，斜平面处理：当铺设管线必须为直线时，为了避开障碍物，改在一斜平面内进行设计，钻孔形式还是采用标准型，设计完成后，进行坐标变换，得到设计轨迹的三维地理坐标：
a)图示圆柱为1个地下垂直平面内的障碍物，用2个点标记Bi1,Bi2，有n个；
b)C1,C2为斜平面内经过点，C1C2段所在的斜平面避开了所有障碍物；
c)Ω角为斜平面和垂直面的夹角；
d)目标即求C1,C2两点的坐标：
e)求出C1,C2坐标后可按照标准形式设计；
(7)综合情况下钻孔轨迹参数和各关键点设计：
a)按照标准形式轨迹进行规划，然后根据障碍物分布修正BC段；
b)按照输入的障碍物坐标从小到大排列，相邻2个形成1个阶段，GiGi+1,Gi+1Gi+2；Gi+2Gi+3；Gi+3Gi+4，最终形成从B点到C点的共n个阶段；
c)如GiGi+1Gi+2这两段是在垂直平面内，可以按照标准轨迹模式设计，Gi+2Gi+3Gi+4这两段是在斜平面设计的，则可以按照斜平面设计，当轨迹解析解有多种时候，按最小价值函数选择最优轨迹；
(8)差分GPS计算实时深度：
H0：钻机的水平高度
Hx：接收机的实时海拔高度
HR：接收机与探棒的深度距离
探棒的实际深度为：Hr-(Hx-H0)，符号根据实际大小关系判断；
(9)通过钻杆长度计算实时深度：
ΔL：钻杆钻进长度
Θ1：起点倾角
θ2：终点倾角
Δθ：倾角差
R＝360/((2*PI)*Δθ)
Δh＝R*(sinθ2-sinθ1)；
(10)通过差分GPS计算实时左右偏向角：
A,B点经纬度相对于O点转换成车载坐标系：A(Xa,Ya)，B(Xb,Yb)，
Δθ＝atan(ΔY/ΔX)＝atan((Yb-Ya)/(Xb-Xa))；
(11)通过陀螺仪和磁靶计算实时左右偏向角：
a)θ1为探棒通过陀螺仪计算的偏向角，由随机积分可知该误差为时间的线性函数：
Θ1＝θTrue+θe，需要校准消除掉θe；
b)θ2为磁靶的相应角度，该值准确；
c)θ3为探棒计算的探棒与磁靶的偏角，该值准确；
d)令θ3趋向0，则θ1＝θ2，可以消除掉偏差，偏差的消除可以在探棒端处理，也可以在数据接收端处理，
e)校准频次可根据所选陀螺仪精度选择；
(12)操作提示技术开发方案。
优选的，所述步骤(2)中确定造斜点包括轨迹中直线段变为曲线段的起点、确定曲线段的弯曲半径以及生成钻孔孔身的轨迹参数。
优选的，所述生成钻孔孔身的轨迹参数包括各孔段的长度、起点和终点的倾角、方位角，各孔段的垂直深度和水平位移。
优选的，所述步骤(4)中入土角近似选择2a，出土角一般选择4～8°，根据管径大小而定，为方便拉管，出土角尽可能小。
优选的，所述步骤(9)工程上一般以一根钻杆为单位计算，如果采集更高密度的点，精度可以提高，另外，直线段或不规则曲线用不同公式，如平均角法、螺旋柱法等，如果中间缺失点，采用插值法处理。
优选的，所述步骤(10)进行多点修正或者采用双差分GPS提高精度。
本发明采取上述结构取得有益效果如下：本发明提供的一种非开挖施工智能导向辅助系统从施工需求设计、施工具体执行、施工结果验收的整个过程考虑一套降低从业人员经验要求、提高施工效率质量的方法；第一步设计一套预设轨迹的生成软件，该软件根据实际的施工需求自动生成铺设轨迹，既有理论方面的论证，又结合了实际施工经验的积累，保证了轨迹的最优性；第二步针对不同的施工场景，提出不同的导向施工工具的选择方法，减小因施工异常导致的重新施工；第三步设计的指导导向手和操作手下一步操作的系统，会根据预设的轨迹和实时显示的轨迹，判断下一步钻头需要前进的方位，通过软件算法处理后，以直观方便的形式显示在显示屏上，这样操作手可以按照提示来进行下一步的操作；不要钻机手和导向手进行复杂的运算，减小人为的失误和水平导致的重复施工，有益于提高施工的质量。
附图说明
图1为本发明提出的一种非开挖施工智能导向辅助系统的流程图；
图2为本发明提出的一种非开挖施工智能导向辅助系统的入土角选择示意图；
图3为本发明提出的一种非开挖施工智能导向辅助系统的标准形式轨迹设计示意图；
图4为本发明提出的一种非开挖施工智能导向辅助系统的存在障碍物轨迹设计示意图；
图5为本发明提出的一种非开挖施工智能导向辅助系统的综合情况轨迹设计示意图；
图6为本发明提出的一种非开挖施工智能导向辅助系统的GPS计算探棒深度示意图；
图7为本发明提出的一种非开挖施工智能导向辅助系统的钻杆计算探棒深度几何关系图；
图8为本发明提出的一种非开挖施工智能导向辅助系统的GPS计算左右偏示意图；
图9为本发明提出的一种非开挖施工智能导向辅助系统的陀螺仪计算左右偏几何关系图；
图10为本发明提出的一种非开挖施工智能导向辅助系统的修正倾角和方向角变化率流程图；
图11为本发明提出的一种非开挖施工智能导向辅助系统的操作提示指令生成流程图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明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做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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。以下结合附图，对本发明做进一步详细说明。
如图1-11所示，本发明提供的一种非开挖施工智能导向辅助系统，包括：
(1)输入生成预设轨迹所需的参数，包括入土点位置、出土点位置、入土角、出土角、埋管深度、各关键点情况、管道的曲率强度要求和现有地下管线情况等；
(2)生成轨迹的基本步骤，确定钻孔轨迹形式，并确定造斜点；
(3)确定弯曲强度，动力钻具的弯曲轻度；
(4)确定入土角和出土角；
(5)标准形式钻孔轨迹参数和各关键点设计：
坐标系：东北地
Θ1：入土角；θ2：出土角
L1：入土直线段；L2：入土弧线段；L3：水平段；L4：出土弧线段；L5出土直线段
H：管道深度
R1：入土弧线段曲率半径；R1＝57.3/iθ1，iθ1为曲率强度
R2：出土弧线段曲率半径；R2＝57.3/iθ2，iθ2为曲率强度
a角：钻进轨迹与地理坐标系的偏角
以出土点O1和A点为必经点进行说明，也可以对BC点进行约束，计算同理，
已知：A点坐标(XA,YA,ZA)，O1点坐标(Xo1,Yo1,Zo1)，求B,C,D点坐标
a)OA段长度和倾角补角：
L1＝((XA)^2+(XA)^2(XA)^2)^(1/2)；
θ1＝cos-1(ZA/L1)；
b)B点坐标：
XB＝XA+R1*cosθ1*cosa
YB＝YA+R1cosθ1*sina
ZB＝ZA+R1*(1-sinθ1)
c)埋管深度：
H＝|ZB|
d)D点坐标：
XD＝Xo1-(Zo1+H-R2*(1-sinθ2))*tanθ2cosa
YD＝Yo1-(Zo1+H-R2*(1-sinθ2))*tanθ2sina
ZD＝H-R2*(1-sinθ2)
e)C点坐标：
XC＝XD-R2*cosθ2cosa
YC＝YD-R2*cosθ2sina
ZC＝ZD+R2*(1-sinθ2)
f)按几何关系可求出L2,L3,L4,L5长度，以及轨迹上任意点的三维坐标值，以钻杆长度为单位划分，则可计算出每根钻杆的倾角、深度；
(6)斜平面处理障碍时钻孔轨迹参数和各关键点设计，斜平面处理，钻孔形式还是采用标准型，设计完成后，进行坐标变换，得到设计轨迹的三维地理坐标：
a)图示圆柱为1个地下垂直平面内的障碍物，用2个点标记Bi1,Bi2，有n个；
b)C1,C2为斜平面内经过点，C1C2段所在的斜平面避开了所有障碍物；
c)Ω角为斜平面和垂直面的夹角；
d)目标即求C1,C2两点的坐标：
e)求出C1,C2坐标后可按照标准形式设计；
(7)综合情况下钻孔轨迹参数和各关键点设计：
a)按照标准形式轨迹进行规划，然后根据障碍物分布修正BC段；
b)按照输入的障碍物坐标从小到大排列，相邻2个形成1个阶段，GiGi+1,Gi+1Gi+2；Gi+2Gi+3；Gi+3Gi+4，最终形成从B点到C点的共n个阶段；
c)如GiGi+1Gi+2这两段是在垂直平面内，按照标准轨迹模式设计，Gi+2Gi+3Gi+4这两段是在斜平面设计的，则按照斜平面设计，当轨迹解析解有多种时候，按最小价值函数选择最优轨迹；
(8)差分GPS计算实时深度：
H0：钻机的水平高度
Hx：接收机的实时海拔高度
HR：接收机与探棒的深度距离
探棒的实际深度为：Hr-(Hx-H0)，符号根据实际大小关系判断；
(9)通过钻杆长度计算实时深度：
ΔL：钻杆钻进长度
Θ1：起点倾角
θ2：终点倾角
Δθ：倾角差
R＝360/((2*PI)*Δθ)
Δh＝R*(sinθ2-sinθ1)
(10)通过差分GPS计算实时左右偏向角：
A,B点经纬度相对于O点转换成车载坐标系：A(Xa,Ya),B(Xb,Yb)，
Δθ＝atan(ΔY/ΔX)＝atan((Yb-Ya)/(Xb-Xa))；
(11)通过陀螺仪和磁靶计算实时左右偏向角：
a)θ1为探棒通过陀螺仪计算的偏向角，由随机积分可知该误差为时间的线性函数：
Θ1＝θTrue+θe，需要校准消除掉θe；
b)θ2为磁靶的相应角度，该值准确；
c)θ3为探棒计算的探棒与磁靶的偏角，该值准确；
d)令θ3趋向0，则θ1＝θ2，可以消除掉偏差，偏差的消除可以在探棒端处理，也可以在数据接收端处理；
e)校准频次可根据所选陀螺仪精度选择；
(12)操作提示技术开发方案。
步骤(2)中确定造斜点包括轨迹中直线段变为曲线段的起点、确定曲线段的弯曲半径以及生成钻孔孔身的轨迹参数，生成钻孔孔身的轨迹参数包括各孔段的长度、起点和终点的倾角、方位角，各孔段的垂直深度和水平位移。
步骤(4)中入土角近似选择2a，出土角一般选择4～8°。
步骤(9)工程上一般以一根钻杆为单位计算，如果采集更高密度的点，精度可以提高，另外，直线段或不规则曲线用不同公式，如平均角法、螺旋柱法等，如果中间缺失点，采用插值法处理。
步骤(10)进行多点修正或者采用双差分GPS提高精度。
以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种非开挖施工智能导向辅助系统，其特征在于，包括：
(1)输入生成预设轨迹所需的参数，包括入土点位置、出土点位置、入土角、出土角、埋管深度、各关键点情况、管道的曲率强度要求和现有地下管线情况等；
(2)生成轨迹的基本步骤，确定钻孔轨迹形式，并确定造斜点；
(3)确定弯曲强度，动力钻具的弯曲轻度；
(4)确定入土角和出土角；
(5)标准形式钻孔轨迹参数和各关键点设计：
坐标系：东北地
Θ1：入土角；θ2：出土角
L1：入土直线段；L2：入土弧线段；L3：水平段；L4：出土弧线段；L5出土直线段
H：管道深度
R1：入土弧线段曲率半径；R1＝57.3/iθ1，iθ1为曲率强度
R2：出土弧线段曲率半径；R2＝57.3/iθ2，iθ2为曲率强度
a角：钻进轨迹与地理坐标系的偏角
以出土点O1和A点为必经点进行说明，也可以对BC点进行约束，计算同理，
已知：A点坐标(XA,YA,ZA)，O1点坐标(Xo1,Yo1,Zo1)，求B,C,D点坐标
a)OA段长度和倾角补角：
L1＝((XA)^2+(XA)^2(XA)^2)^(1/2)；
θ1＝cos-1(ZA/L1)；
b)B点坐标：
XB＝XA+R1*cosθ1*cosa
YB＝YA+R1cosθ1*sina
ZB＝ZA+R1*(1-sinθ1)
c)埋管深度：
H＝|ZB|
d)D点坐标：
XD＝Xo1-(Zo1+H-R2*(1-sinθ2))*tanθ2cosa
YD＝Yo1-(Zo1+H-R2*(1-sinθ2))*tanθ2sina
ZD＝H-R2*(1-sinθ2)
e)C点坐标：
XC＝XD-R2*cosθ2cosa
YC＝YD-R2*cosθ2sina
ZC＝ZD+R2*(1-sinθ2)
f)按几何关系可求出L2,L3,L4,L5长度，以及轨迹上任意点的三维坐标值，以钻杆长度为单位划分，则可计算出每根钻杆的倾角、深度；
(6)斜平面处理障碍时钻孔轨迹参数和各关键点设计，斜平面处理，钻孔形式还是采用标准型，设计完成后，进行坐标变换，得到设计轨迹的三维地理坐标：
a)图示圆柱为1个地下垂直平面内的障碍物，用2个点标记Bi1,Bi2，有n个；
b)C1,C2为斜平面内经过点，C1C2段所在的斜平面避开了所有障碍物；
c)Ω角为斜平面和垂直面的夹角；
d)目标即求C1,C2两点的坐标：
e)求出C1,C2坐标后可按照标准形式设计；
(7)综合情况下钻孔轨迹参数和各关键点设计：
a)按照标准形式轨迹进行规划，然后根据障碍物分布修正BC段；
b)按照输入的障碍物坐标从小到大排列，相邻2个形成1个阶段，GiGi+1,Gi+1Gi+2；Gi+2Gi+3；Gi+3Gi+4，最终形成从B点到C点的共n个阶段；
c)如GiGi+1Gi+2这两段是在垂直平面内，按照标准轨迹模式设计，Gi+2Gi+3Gi+4这两段是在斜平面设计的，则按照斜平面设计，当轨迹解析解有多种时候，按最小价值函数选择最优轨迹；
(8)差分GPS计算实时深度：
H0：钻机的水平高度
Hx：接收机的实时海拔高度
HR：接收机与探棒的深度距离
探棒的实际深度为：Hr-(Hx-H0)，符号根据实际大小关系判断；
(9)通过钻杆长度计算实时深度：
ΔL：钻杆钻进长度
Θ1：起点倾角
θ2：终点倾角
Δθ：倾角差
R＝360/((2*PI)*Δθ)
Δh＝R*(sinθ2-sinθ1)
(10)通过差分GPS计算实时左右偏向角：
A,B点经纬度相对于O点转换成车载坐标系：A(Xa,Ya),B(Xb,Yb)，
Δθ＝atan(ΔY/ΔX)＝atan((Yb-Ya)/(Xb-Xa))；
(11)通过陀螺仪和磁靶计算实时左右偏向角：
a)θ1为探棒通过陀螺仪计算的偏向角，由随机积分可知该误差为时间的线性函数：
Θ1＝θTrue+θe，需要校准消除掉θe；
b)θ2为磁靶的相应角度，该值准确；
c)θ3为探棒计算的探棒与磁靶的偏角，该值准确；
d)令θ3趋向0，则θ1＝θ2，可以消除掉偏差，偏差的消除可以在探棒端处理，也可以在数据接收端处理；
e)校准频次可根据所选陀螺仪精度选择；
(12)操作提示技术开发方案。
2.根据权利要求1所述的一种非开挖施工智能导向辅助系统，其特征在于，所述步骤(2)中确定造斜点包括轨迹中直线段变为曲线段的起点、确定曲线段的弯曲半径以及生成钻孔孔身的轨迹参数。
3.根据权利要求2所述的一种非开挖施工智能导向辅助系统，其特征在于，所述生成钻孔孔身的轨迹参数包括各孔段的长度、起点和终点的倾角、方位角，各孔段的垂直深度和水平位移。
4.根据权利要求1所述的一种非开挖施工智能导向辅助系统，其特征在于，所述步骤(4)中入土角近似选择2a，出土角一般选择4～8°。
5.根据权利要求1所述的一种非开挖施工智能导向辅助系统，其特征在于，所述步骤(9)工程上一般以一根钻杆为单位计算，如果采集更高密度的点，精度可以提高，另外，直线段或不规则曲线用不同公式，如平均角法、螺旋柱法等，如果中间缺失点，采用插值法处理。
6.根据权利要求1所述的一种非开挖施工智能导向辅助系统，其特征在于，所述步骤(10)进行多点修正或者采用双差分GPS提高精度。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210124551.3A CN114517687A (zh) | 2022-02-10 | 2022-02-10 | 一种非开挖施工智能导向辅助系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210124551.3A CN114517687A (zh) | 2022-02-10 | 2022-02-10 | 一种非开挖施工智能导向辅助系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114517687A true CN114517687A (zh) | 2022-05-20 |
Family
ID=81597008
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210124551.3A Withdrawn CN114517687A (zh) | 2022-02-10 | 2022-02-10 | 一种非开挖施工智能导向辅助系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114517687A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117759222A (zh) * | 2024-02-22 | 2024-03-26 | 金钻石油机械股份有限公司 | 石油钻机自动送钻控制系统 |
-
2022
- 2022-02-10 CN CN202210124551.3A patent/CN114517687A/zh not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117759222A (zh) * | 2024-02-22 | 2024-03-26 | 金钻石油机械股份有限公司 | 石油钻机自动送钻控制系统 |
| CN117759222B (zh) * | 2024-02-22 | 2024-05-07 | 金钻石油机械股份有限公司 | 石油钻机自动送钻控制系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11629554B2 (en) | Directional drilling target steering apparatus and method | |
| CN102900366B (zh) | 一种水平定向钻自由轨迹规划及纠偏方法 | |
| CN101387198A (zh) | 一种实钻井眼轨迹的监测方法 | |
| US11555352B2 (en) | Multimode steering and homing system, method and apparatus | |
| CN114517687A (zh) | 一种非开挖施工智能导向辅助系统 | |
| US20170226805A1 (en) | Method And System For Guiding A Downhole Tool Underground | |
| JP4450352B2 (ja) | 削孔管理プログラム及び削孔管理装置 | |
| JP2001091242A (ja) | 推進シールド工法における推進軌跡及び推進姿勢の計測装置、計測方法、推進軌跡管理装置及び推進軌跡管理方法 | |
| CN109711023A (zh) | 处理三维绕障井的双二维轨迹优化方法 | |
| CN111411939B (zh) | 一种非开挖钻探系统的钻头深度的计算方法 | |
| JP3386969B2 (ja) | シールド掘進機の方向制御方法 | |
| CN107153738A (zh) | 一种基于恒工具面角的井眼轨道建模方法 | |
| CN103883252A (zh) | 一种基于滑动导向钻井的水平井着陆控制方法 | |
| CN111411938B (zh) | 一种钻探系统的钻杆推进参数计算方法 | |
| JPH05321577A (ja) | シールド掘進機の姿勢制御方法 | |
| JP3397648B2 (ja) | 推進制御装置 | |
| JP3904850B2 (ja) | 弧状推進工法及び掘進方法解析装置 | |
| JP2977135B2 (ja) | シールド装置およびシールド装置の制御方法 | |
| CN111472756B (zh) | 水平井造斜段安全井斜角的计算方法 | |
| JP2001140582A (ja) | 管体の推進装置 | |
| JPH06341294A (ja) | 管埋設用掘削装置及び掘削方法 | |
| CN117449834A (zh) | 一种水平井入窗的井斜角计算方法及应用 | |
| JPH0665840B2 (ja) | シールド機の自動方向制御方法 | |
| JPH02140393A (ja) | シールド機 | |
| Zhang et al. | Design and Control Technology of the Directional Drilling Trajectory in Coal Mine |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20220520 |
|
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |