[发明专利]反井钻机刀盘和钻杆振动监测方法及系统

说明书

本公开的实施例提供了反井钻机刀盘和钻杆振动监测方法、系统、设备和计算机可读存储介质。所述方法包括采集钻杆振动信号；对所采集的钻杆振动信号进行预处理；提取预处理后的钻杆振动信号的信号特征；将所述信号特征输入预先训练的神经网络模型中，得到输出的对应的分类结果。以此方式，无需通过人工经验判断；消除了实际工程环境下背景噪声的影响；通过多种特征提取，增强了反井钻机不同工况下振动信号的区分度；提高了故障诊断的准确率与可行性，保障了反井钻机工作的安全性，减少了停机检查次数，提高了工作效率。

技术领域

本公开的实施例一般涉及反井钻机故障检测领域，并且更具体地，涉及反井钻机刀盘和钻杆振动监测方法、系统、设备和计算机可读存储介质。

背景技术

反井钻机是通过钻机的电机带动液压马达，液压马达驱动水龙头，并利用液压动力将扭矩传递给钻具系统，带动钻杆及钻头旋转，导孔钻头或扩孔钻头上的滚刀在钻压的作用下，沿井底岩石工作面做纯滚动或微量滑移。同时主机油缸产生的轴向拉、压力，也通过动力头、钻杆作用在导孔钻头或扩孔钻头上，使导孔钻头的滚刀在钻压作用下滚动，产生冲击荷载，使滚刀齿对岩石产生冲击、挤压和剪切作用，破碎岩石。

反井钻机施工主要分四阶段：

(1)准备阶段。具备相应水、电条件后。将反井钻机安装在预先浇筑好的混凝土基础上，连接好各部分液压系统管路和电气线路，进行运转调试。

(2)导孔阶段。驱动钻机，自上而下钻进导向孔。主轴的扭矩和推进缸的轴向进给通过钻杆传递给导孔钻头，形成逐渐加深的导向孔。导向孔直径一般为216～270mm。自钻杆中心而压入的泥浆液，携带破碎的岩渣通过钻杆与导向孔间的环形空间从井口排出。导孔和下部隧洞贯通后，本阶段结束。

(3)扩孔阶段。在下部隧洞拆掉导孔钻头，连接好扩孔钻头，开始自下而上的扩孔钻进工序。扩大后的井筒直径一般为1～2m。扩孔钻进时破碎下来的岩屑靠自重落到下水平，由装载机或其它装载设备运出。

(4)收尾阶段。导孔全部扩透后，经过钻头吊装、主机放倒、清理工作面、井口防护等工作后结束施工。

在扩孔钻进中遇到的异常情况包括：

(1)滚刀失效。扩孔钻头采用镶齿滚刀破岩，滚刀通常会由于滚刀密封失效、轴承失效、壳体或刀轴损坏、刀架断裂等原因失去破岩能力；

(2)钻杆折断。钻杆折断位置多在丝扣根部的应力集中区，钻杆丝扣磨损后发生疲劳损坏，当受到超过承受能力的扭矩及拉力时，易发生钻杆折断。

在反井钻机施工过程中，钻杆及扩孔钻头均在井下，无法直观地对其进行观察、检测；钻机运行状况和维护主要依靠施工人员地经验，依靠传统地听、摸、看等感性手段分析判断，可靠性较差，容易发生误判，尤其是在扩孔施工阶段，容易导致事故的发生。

发明内容

根据本公开的实施例，提供了一种反井钻机刀盘和钻杆振动监测方案。

在本公开的第一方面，提供了一种反井钻机刀盘和钻杆振动监测方法。该方法包括采集钻杆振动信号；对所采集的钻杆振动信号进行预处理；提取预处理后的钻杆振动信号的信号特征；将所述信号特征输入预先训练的神经网络模型中，得到输出的对应的分类结果。

在本公开的第二方面，提供了一种反井钻机刀盘和钻杆振动监测系统，该系统包括采集模块，用于采集钻杆振动信号；预处理模块，用于对所采集的钻杆振动信号进行预处理；特征提取模块，用于提取预处理后的钻杆振动信号的信号特征；识别模块，用于将所述信号特征输入预先训练的神经网络模型中，得到输出的对应的分类结果。在本公开的第三方面，提供了一种电子设备。该电子设备包括：存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如以上所述的方法。