[發(fā)明專利]輪式鉆孔深度測量儀及鉆孔深度測量方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310568983.4
• 申請日: 2013-11-15
• 公開（公告）號: CN103590816A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙彤宇;解毅;王志東;范運興;周慧峰
• 申請（專利權(quán)）人: 鄭州光力科技股份有限公司
• 主分類號: E21B47/04
• 分類號: E21B47/04
• 代理公司: 鄭州睿信知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41119
• 代理人: 胡偉華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鉆孔深度測量方法和測量儀。?

背景技術(shù)

鉆孔用的鉆桿在鉆進(jìn)過程中既繞其軸線旋轉(zhuǎn)又沿其軸線移動，因此較難直接對鉆桿的鉆進(jìn)位移量使用位移傳感器進(jìn)行測量。CN202325482U號中國專利公開的一種鉆孔深度計量裝置，其采用與鉆桿緊貼的耐磨圓球，并利用轉(zhuǎn)動軸線與鉆進(jìn)方向垂直的水平計量壓緊圓柱體與滾動圓球的摩擦配合將圓球在鉆進(jìn)方向上的滾動量反映為圓柱體的定向轉(zhuǎn)動，進(jìn)而通過旋轉(zhuǎn)計數(shù)器采集圓柱體的旋轉(zhuǎn)量來算出鉆桿的鉆進(jìn)深度。由于鉆進(jìn)過程中鉆桿外表面的質(zhì)點實際在螺旋線運動，因此現(xiàn)有技術(shù)中此類測量儀的輸出定向旋轉(zhuǎn)量的轉(zhuǎn)動體（圓柱體）均無法避免一直要受到鉆桿旋轉(zhuǎn)方向上的作用力，該作用力將使轉(zhuǎn)動體受到方向和大小均無規(guī)律的偏轉(zhuǎn)扭矩而難以保證軸線穩(wěn)定，加上轉(zhuǎn)動體制造精度以及疲勞磨損等因素，現(xiàn)有技術(shù)中此類測量儀的測量精度和使用壽命均比較差。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種減少鉆桿旋轉(zhuǎn)作用力的不良影響的鉆孔深度測量方法，同時提供專用于實施該鉆孔深度測量方法的輪式鉆孔深度測量儀。?

本發(fā)明的鉆孔深度測量方法的技術(shù)方案是：一種鉆孔深度測量方法，包括以下步驟：?

1）安裝輪式測深裝置與鉆桿配合，輪式測深裝置包括固定架和轉(zhuǎn)動裝配于固定架上的輪架、轉(zhuǎn)動裝配于輪架上的轉(zhuǎn)輪，轉(zhuǎn)輪的轉(zhuǎn)動軸線與輪架的轉(zhuǎn)動軸線垂直并存在設(shè)定的偏心距離，將轉(zhuǎn)輪壓緊貼合在鉆桿上并保證輪架轉(zhuǎn)動軸線與鉆桿軸線垂直相交；?

2）在鉆桿工作時，用位移傳感器采集轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動的位移信號，用角度傳感器采集輪架相對于鉆桿軸線轉(zhuǎn)動的角度信號，位移傳感器的實時位移信號△L與轉(zhuǎn)輪所接觸的鉆桿運動質(zhì)點的運動實時軌跡展開線長度一致，角度傳感器的實時角度信號與轉(zhuǎn)輪所接觸的運動質(zhì)點相對于鉆桿軸線的夾角角度一致；

3）設(shè)定輪架正反向轉(zhuǎn)動的初始角度位置及鉆桿移動的正向，根據(jù)所述角度信號值、三角函數(shù)公式計算△L在鉆桿軸線方向上的正向或反向的有方向性的分量L，對分量L求和得出鉆孔深度。

所述鉆孔深度測量方法以設(shè)定的初始角度位置劃分所述角度信號值的范圍，可判定鉆桿為正向鉆進(jìn)、反向退鉆或不進(jìn)退的旋轉(zhuǎn)。?

本發(fā)明的輪式鉆孔深度測量儀的技術(shù)方案是：包括輪式測深裝置，輪式測深裝置包括固定架和轉(zhuǎn)動裝配于固定架上的輪架、轉(zhuǎn)動裝配于輪架上的轉(zhuǎn)輪，所述轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動軸線與輪架的轉(zhuǎn)動軸線垂直并存在設(shè)定的偏心距離；還包括用于采集輪架相對于鉆桿軸線轉(zhuǎn)動的角度信號的角度傳感器，用于采集轉(zhuǎn)輪繞其軸線的旋轉(zhuǎn)位移的位移傳感器。?

輪式鉆孔深度測量儀包括設(shè)置于轉(zhuǎn)輪上、固定架與輪架之間或者輪架與轉(zhuǎn)輪之間的對轉(zhuǎn)輪施加壓緊在鉆桿上的彈性作用力的彈性件。?

所述固定架止旋導(dǎo)向移動裝配有導(dǎo)向桿，導(dǎo)向桿的移動方向與輪架轉(zhuǎn)動軸線同軸，所述輪架轉(zhuǎn)動裝配于導(dǎo)向桿上，還包括用于沿輪架轉(zhuǎn)動軸線對導(dǎo)向桿施加壓向待測鉆桿的作用力的彈簧。?

輪式鉆孔深度測量儀還包括鉆孔測深主機(jī)，鉆孔測深主機(jī)包括電源部分和用于采集和處理位移和角度傳感器的信號的信號處理顯示部分以及運算部分。???

本發(fā)明的鉆孔深度測量方法是采用輪架能隨轉(zhuǎn)輪受力而旋轉(zhuǎn)的輪式測深裝置，不限制轉(zhuǎn)輪的扭動而是用角度傳感器實時獲得其扭動角度，并通過三角定律正弦算法將轉(zhuǎn)輪的位移量與相應(yīng)時刻的輪架轉(zhuǎn)動量進(jìn)行對應(yīng)計算來獲得鉆進(jìn)深度，該方法及相應(yīng)的輪式測深裝置摒棄了現(xiàn)有技術(shù)中定軸轉(zhuǎn)輪采集方式，從而可明顯減少鉆桿旋轉(zhuǎn)作用力在測量過程中的不良影響。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的測量儀的實施例的使用狀態(tài)示意圖；?

圖2是圖1中的輪式測深裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是圖2的左視圖；

圖4是本發(fā)明鉆孔深度測量方法的正向鉆進(jìn)的示意圖；

圖5是本發(fā)明鉆孔深度測量方法的反向推桿的示意圖。

具體實施方式

本發(fā)明的鉆孔深度測量方法的實施例，如圖4、圖5所示，包括以下步驟：?