阅读说明：本技术 定向钻回拖孔道异物报警装置 (Directional drill back-dragging pore passage foreign matter alarm device ) 是由 石传恩 赵学俭 赵鹏 邢量 王天柱 马永平 齐小海 周彦 杨红 王育新 于 2018-08-16 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种定向钻回拖孔道异物报警装置,包括前置扶正器、多功能探测器、中轴和监测终端,该前置扶正器内嵌微型金属探测器,将探测到的电磁信号转换为电信号,该多功能探测器内置超声波探测器、麦克风和重力感应器,该超声波探测器向孔壁发射超声波信号,并将接收到的反射波信号转换为电信号,该麦克风实时采集该多功能探测器周围的声音信号,将其转换为电信号,该重力感应器实时感应多功能探测器的振动情况,并将振动转换为电信号,该通讯装置将上述各信号传输到该监测终端,由该监测终端进行数据的处理和显示。该定向钻回拖孔道异物报警装置综合分析识别孔道内对回拖作业存在威胁的异物,为下一步操作提供参考依据。(The invention provides a directional drill back-dragging hole passage foreign matter alarm device, which comprises a front centralizer, a multifunctional detector, a middle shaft and a monitoring terminal, wherein a miniature metal detector is embedded in the front centralizer, a detected electromagnetic signal is converted into an electric signal, the multifunctional detector is internally provided with an ultrasonic detector, a microphone and a gravity sensor, the ultrasonic detector transmits an ultrasonic signal to a hole wall and converts a received reflected wave signal into the electric signal, the microphone collects sound signals around the multifunctional detector in real time and converts the sound signals into the electric signal, the gravity sensor senses the vibration condition of the multifunctional detector in real time and converts the vibration into the electric signal, the communication device transmits the signals to the monitoring terminal, and the monitoring terminal processes and displays data. The directional drilling back-dragging hole passage foreign matter alarm device comprehensively analyzes and identifies foreign matters threatening back-dragging operation in a hole passage, and provides reference basis for next operation.)

定向钻回拖孔道异物报警装置

技术领域

本发明涉及油田钻孔技术领域，特别是涉及到一种定向钻回拖孔道异物报警装置。

背景技术

在定向钻穿越的过程中，有时会遇到一些坚硬的石头或者其他材质的异物，有时异物本身碰不到钻头，但会妨碍回拖；有时钻头撞击异物后会稍微变向并继续前进，当钻机功率较大时，这个撞击过程很难被地面操作人员发现，但在管道回拖过程中，由于异物自身比较坚硬，轻则破坏防腐层，重则造成管线变形、通球失败。在申请号为CN201410838154.8的中国专利申请中，提到了一种定向钻钻孔测量装置，该申请中的定向钻钻孔测量装置和定向钻孔洞剖面测量检测系统及方法均属于钻进过程中对孔道的检测，由于钻头本身直径小于回拖孔道直径，有时异物不在钻头孔道范围内，但却在扩孔后的孔道范围内，这样就会妨碍回拖，定向钻钻孔测量装置和定向钻孔洞剖面测量检测系统并不能避免这种情况的发生。对于那些分布在钻孔以外、回拖孔道以内，可以对管道回拖作业带来较大威胁的高密度物或含金属制品(如钢筋水泥桩)没有预警能力。为此我们发明了一种新的定向钻回拖孔道异物报警装置，解决了以上技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种提高了异物检测与判断的准确性，在避免管道损伤的同时也节省了工期的定向钻回拖孔道异物报警装置。

本发明的目的可通过如下技术措施来实现：定向钻回拖孔道异物报警装置，该定向钻回拖孔道异物报警装置包括前置扶正器、多功能探测器、中轴和监测终端，该中轴前端连接扩孔器，后端连接钻杆，内部设有通讯装置，该前置扶正器固定在该中轴上，边缘内嵌微型金属探测器，该微型金属探测器与该通讯装置连接，将探测到的电磁信号转换为电信号传输给该通讯装置，该多功能探测器固定在该中轴上，内置超声波探测器、麦克风和重力感应器，该超声波探测器连接于该通讯装置，向孔壁发射超声波信号，并将接收到的反射波信号转换为电信号，传输给该通讯装置，该麦克风连接于该通讯装置，实时采集该多功能探测器周围的声音信号，将其转换为电信号，并传输给该通讯装置，该重力感应器连接于该通讯装置，实时感应多功能探测器的振动情况，并将振动转换为电信号传输给该通讯装置，该通讯装置连接于该监测终端，将上述各电信号传输到该监测终端，由该监测终端进行数据的处理和显示。

该定向钻回拖孔道异物报警装置还包括后置扶正器，该后置扶正器与扩孔器同径，为两个底面呈圆锥状的圆柱体，固定在该中轴上，安装位置位于该多功能探测器之后，钻杆之前，该后置扶正器与该前置扶正器配合以将该多功能探测器的位置保持在孔道中轴线上。

该中轴采用中空管结构，依次固定该前置扶正器、该多功能探测器和该后置扶正器，该前置扶正器为两个底面呈圆锥状的圆柱体，在该中轴与该前置扶正器和该多功能探测器结合部位的该中轴的管壁上均开有孔洞，该中轴管内该通讯装置的电缆和信号线通过该中轴管壁上的孔洞，与该前置扶正器内置的该微型金属探测器及该多功能探测器内置的该超声波探测器、该麦克风、该重力感应器连接，为上述各探测器供电。

该通讯装置通过有线或无线两种通讯方式与位于地面的该监测终端连接。

该监测终端将接收到的含有反射波信息的电信号进行处理，生成超声波图像，显示在该监测终端的显示器上。

该监测终端将接收到的含有声波信息的电信号还原成声音播放出来，供监测人员监听。

该监测终端将含有声波信息的电信号进行数据处理，生成时间-振幅声波曲线，显示在该监测终端的显示器上，以供监测人员作进一步的查看、分析。

该监测终端将含有振动信息的电信号进行数据处理，生成时间-振动曲线，显示在该监测终端的显示器上。

该监测终端将含有电磁信息的电信号进行数据处理，生成时间-强度曲线图，实时显示在该监测终端的显示器上。

当强度达到设定的阈值时，该监测终端发出声光警报信号，提醒监控人员注意。

本发明中的定向钻回拖孔道异物报警装置，将金属探测器、超声波探测器、麦克风、重力感应器综合运用在一起，提高了异物检测与判断的准确性；通过直接针对扩孔后孔道进行检测，该孔道即为回拖管线经过的孔道，如果检测到异物存在，经分析后确认会对回拖管道造成损害，就可以直接中断作业，进入后续流程，在避免管道损伤的同时也使节省了工期。该装置具有以下优点：

1、直接针对扩孔后的孔道进行检测，消除了钻头孔道检测系统自身检测盲区给回拖作业带来的不确定性。

2、可挂接在扩孔器后方，与扩孔作业同步进行，对工期影响较小。

3、采集信息种类丰富，利于识别，方便决策。

附图说明

图1为本发明的定向钻回拖孔道异物报警装置的一具体实施例的主视图；

图2为本发明的定向钻回拖孔道异物报警装置一具体实施例的左视图；

图3为本发明的定向钻回拖孔道异物报警装置一具体实施例的俯视图。

具体实施方式

为使本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合附图所示，作详细说明如下。

如图1到3所示，为本发明的定向钻回拖孔道异物报警装置的结构图。该定向钻回拖孔道异物报警装置由前置扶正器2、多功能探测器3、中轴1、后置扶正器4、监测终端5组成。

中轴1将多功能探测器3、前置扶正器2、后置扶正器4固定在一起。前端连接扩孔器，后端连接钻杆。采用中空管结构，内部设有通讯装置。该通讯装置带有电缆和信号线。在中轴1与前置扶正器2和多功能探测器3结合部位的中轴管壁上均开有孔洞，中轴1管内通讯装置的电缆和信号线通过中轴1管壁上的孔洞，与前置扶正器2内置的微型金属探测器及多功能探测器3内置的超声波探测器、麦克风、重力感应器连接，为上述各探测器供电，并将上述各探测器获取的信号收集起来，通过通讯装置转发给位于地面的监测终端5。该通讯装置可以根据施工现场实际情况，选取有线或无线两种通讯方式。当采取有线通讯方式时，通讯装置以电缆和信号线与位于地面的监测终端5连接，该电缆和信号线穿过钻杆和中轴的管内空间，将各探测器与监测终端5连接在一起；当采取无线通讯方式时，通讯装置通过无线信号发射器，将各探测器获得的信号转换成无线信号发射出去，再由与监测终端5连接的无线信号接收器接收，并传输给监测终端5。

前置扶正器2与扩孔器同径，两个底面呈圆锥状的圆柱体，固定在中轴1上，安装位置位于扩孔器之后，多功能探测器3之前。边缘内嵌微型金属探测器，与中轴1内的通讯装置连接，所获取的信号，经由中轴1内的通讯装置传输给监测终端5，由监测终端5处理成“时间-强度”曲线图，实时显示在监测终端5的显示器上，当强度达到设定的阈值时，监测终端5发出声光警报信号，提醒监控人员注意。

多功能探测器3内置超声波探测器、麦克风、重力感应器。其中，超声波探测器利用超声波成像原理，向孔壁发射超声波信号，接收到的反射波信号转换成电信号，经中轴1内的通讯装置传输给监测终端5，由监测终端5处理成超声波图像，显示在监测终端5的显示器上。麦克风实时采集多功能探测器3周围的声音信号，将其转换为电信号，并通过中轴1内的通讯装置将信号传输给监测终端5，由监测终端5将电信号还原成声音播放出来，供监测人员监听；与此同时，该声音信号还经监测终端5处理成“时间-振幅”声波曲线，显示在监测终端5的显示器上，以供监测人员作进一步的查看、分析。重力感应器实时感应多功能探测器的振动情况，并通过中轴1内的通讯装置将信号传输给监测终端5，由监测终端5处理成“时间-振动”曲线，显示在监测终端5的显示器上。

后置扶正器4与扩孔器同径，两个底面呈圆锥状的圆柱体，固定在中轴1上，安装位置位于多功能探测器3之后，钻杆之前。后置扶正器4与前置扶正器2配合可以将多功能探测器3的位置保持在孔道中轴线上。

监测终端5为设置在地表的信号收发、信息处理、实时监控系统。

本发明的定向钻回拖孔道异物报警装置在运行时，将定向钻回拖孔道异物报警装置安装在扩孔器后方，随着扩孔器一起前进。多功能探测器安装在前置扶正器后方，随着扩孔器一起前进，并在前进的过程中多功能探测器利用超声波对回拖孔道进行探测。利用麦克风获取扩孔过程中的声音信息，滤除噪声后可供监听地下设备运行工况和异物撞击事件。利用重力感应器记录探测器的位移信息，辅助识别异物撞击事件。检测数据借由通讯装置实时传回监测终端，并自动进行分析，形成超声图像、声波波形曲线、重力感应曲线，当发现有异常时则自动发出报警，根据超声探测数据推算异物尺寸、密度，根据扶正器通过时异物的动态特征判断该异物与周围的结合紧固程度，综合评估异物对回拖可能带来的影响，进而决定下步措施，在避免回拖对管道带来损伤的同时，也可以避免不必要的工期损耗。

本发明的定向钻回拖孔道异物报警装置，综合运用金属探测器、超声波探测器、麦克风、重力感应器对定向钻扩孔后的孔道进行检测(运用金属探测器对定向钻扩孔后的孔道进行检测，检测有无金属物；运用超声波探测器获取孔道超声图像；运用麦克风对探测过程地下孔道中的声音进行监听，并获取声波波形曲线；运用重力感应器对多功能探测器位移进行动态监视)，综合分析识别孔道内对回拖作业存在威胁的异物，为下一步操作提供参考依据。