[发明专利]一种实现钻机精确对接的方法

说明书

技术领域

本发明涉及信息科学领域，特别涉及一种实现钻机精确对接的方法。

背景技术

在水平钻进技术中，不同地层和深度的钻进可以通过监测和控制手段抵达设计位置。随 着科学技术的发展和具体施工的要求，例如“西气东输”长距离的石油和天然气管道的铺设， 传统的单向穿越技术在传输距离上存在的局限性，已经不能满足长距离穿越的要求。

为了实现长距离的穿越，现有技术中提供了一种平行追踪对接技术(也称为对穿技术)： 是将两台钻机分别就位于入土点和出土点两侧，然后同时进行导向孔穿越，在到达对接区域 时完成两条导向孔对接。对接成功后，出土点侧钻机从导向孔中拔出钻杆，同时，入土点侧 钻机在出土点侧钻机的牵引下，沿对接后的导向孔继续推进，直至到达出土点侧，从而完成 整个导向孔作业。采用平行追踪对接技术将进一步提升穿越能力，开拓穿越施工领域，延长 穿越施工的长度，同时还可以保持地貌的完整。该技术在海滩穿越、超长距离穿越以及两侧 均是复杂地质条件的穿越中有明显的技术优势。

发明人在实现本发明的过程中发现，在实现长距离的穿越过程中，由于穿越距离较长， 如何实现两个钻机的精确对接是穿越技术中研究的重点和难点，但在现有技术中，始终找不 到理想的对接模型和算法，或者现有技术所提供的对接的精度远远达不到现代技术条件下施 工方对设备的要求，无法满足对对接精度的要求。

发明内容

为了在长距离水平定向钻进过程中，实现两个钻机的精确对接，本发明提供了一种实现 钻机精确对接的方法。所述技术方案如下：

一种实现钻机精确对接的方法，无磁钻机的测量杆上安装有传感器、有磁钻机的磁力杆 上安装有磁铁，所述方法包括：

通过所述传感器检测所述磁铁在Y轴和Z轴方向上的磁感应强度变化趋势，判断得到所 述磁力杆所处所述测量杆的象限区域，所述象限区域用于表示所述磁力杆和所述测量杆的相 对位置；令所述磁力杆保持不动，设定一个固定角度θ₁，在所述磁力杆所处所述测量杆的象 限的顺时针的上一象限内，使测量杆的工具面向角从0度开始每隔θ₁度进行一次改变，每改 变一次则获取相应的测量角度的磁感应强度值；根据所述获取的各个测量角度的磁感应强度 值，得到各个测量角度的Y方向对接区内的磁感应强度值；

令所述磁力杆沿其轴向后撤到对接区外，将所述工具面向角恢复到0度；

当所述工具面向角恢复到0度后，使所述工具面向角从0度开始每隔θ₁度进行一次改变， 每改变一次则获取相应的磁感应强度值；根据所述获取的各个测量角度的磁感应强度值，得 到各个测量角度的Y方向对接区外的磁感应强度值；

根据所述得到的各个测量角度的Y方向对接区内的磁感应强度值、所述Y方向对接区外 的磁感应强度值，得到各个测量角度的磁感应强度差值；

根据各个测量角度的磁感应强度差值，获取所述磁感应强度差值中的最大值；并根据所 述获取的最大值，得到所述最大值对应的测量角度值θ_max，所述测量角度值θ_max为测量杆和 磁力杆所在的轴向平面和参考水平面的夹角；

根据所述最大值对应的测量角度值θ_max，将所述测量杆的所述工具面向角调整为θ_max， 获取所述传感器的磁感应强度值；

根据获取的磁感应强度值，获取X方向对接区外的磁感应强度值和Y方向对接区外的磁 感应强度值；

令所述磁力杆沿轴向前进进入对接区，设定一个固定的长度l₂，使所述磁力杆从进入对接 区开始，每前进l₂则所述测量杆进行一次磁感应强度值的测量，获取各测量位置的磁感应强 度值；

根据获取的各测量位置的磁感应强度值，获取各测量位置的X方向对接区内的磁感应强 度值和Y方向对接区内的磁感应强度值；

根据将各测量位置对应的X方向对接区内的磁感应强度值和X方向对接区外的磁感应强 度值，得到X方向差值；根据各测量位置对应的Y方向对接区内的磁感应强度值和所述Y 方向对接区外的磁感应强度值，得到Y方向差值；

根据所述X方向差值、所述Y方向差值，得到各测量位置对应的拟合曲线；

根据所述拟合曲线，得出Y方向磁感应强度差值为0的位置，所述位置为所述磁铁和所 述传感器在Y方向的共线点；