[发明专利]基于数据特征识别钻孔作业效率评价系统及方法

说明书

本发明涉及基于数据特征识别的矿用钻孔作业效率评价系统及方法。本发明的系统由防爆型充电电池筒、防爆测量探管、防爆型控制器组成。系统在钻孔过程中，利用防爆测量探管连续测量并存储钻孔作业状态数据最后依据测量参数对钻孔作业效率进行综合评价。本系统价格低廉，设备间数据交换采用无线传输方式，节省连接电缆，不改变目前常规的煤矿井下钻孔工艺，在钻孔过程实时存储钻孔作业状态数据并自动识别钻孔深度、煤层岩性，节省人工孔深测量和记录煤层岩性的人力成本，预防钻孔深度造假风险，提高煤矿钻孔工作效率。本系统安装、操作简便、简化开孔定向工艺，适用于煤矿井下钻孔所使用的不同规格及尺寸的钻具，具有通用性、防爆性。

技术领域

本发明涉及一种钻孔作业效率评价系统及方法，属于钻探技术领域，具体是涉及一种基于数据特征识别的矿用钻孔作业效率评价系统及方法。

背景技术

钻孔作业效率评价对钻井孔形成的实钻轨迹与设计轨道偏差、钻孔用工时长以及钻孔质量评定的技术简称。

煤矿井下钻孔作业一般分成以上几个步骤：按设计要求完成钻孔钻进作业、起钻并对钻孔轨迹质量评价。

钻进作业过程中为了确定钻头前方的岩层属性，通用是通过人工收集钻孔过程中从孔口返回的岩石样品进行分析、判别岩层属性，此方法采集的岩石样品由于容易受到不同岩性孔壁的污染，给岩层分析带来困难甚至导致错误的分析结果，同时增加一定的人力成本。

煤矿井下钻孔工人的费用一般是按照钻孔进尺计算，而且为了评估实钻轨迹和钻孔轨道设计差异也需要记录钻孔深度值，目前的方法在孔口通过人工方式记录钻杆数量、在放入钻孔中线缆长度、钻孔成像法、钻孔雷达、使用特制的推杆等，上述方法采用人工统计法存在由于作弊引入的人为误差，浪费人力资源并且存在双方劳资争议，存在较大的局限性；虽然目前市场上提出有公司提出利用基于图像AI识别孔深的技术方法，但是此方法仅适用于粉尘低、可见度较高的作业环境中。

目前煤矿井下钻孔轨迹存储式测量系统已经开始普及使用，同时开孔定向测量系统和钻孔深度测量系统也开始在某些煤矿得到应用，但是具有煤矿防爆要求并且基于数据特征识别技术的钻孔作业效率评价系统还处于研究和方案论证阶段，该产品在市场上未见推广和使用，也缺乏明确的报道。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的问题，提供了一种结构简单紧凑，尺寸小，操作简便，采用数据特征识别技术完成钻孔深度测量、煤层岩性识别、轨迹计算和钻孔效率评价于一体，适用于煤矿井下各种规格钻具，不改变煤矿井下钻探工艺，价格低廉，且系统采用了防爆设计，能够在煤矿井下爆炸性气体环境下进行工作的一种基于数据特征识别技术的钻孔作业效率评价的系统及其使用方法。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种基于数据特征识别技术的矿用钻孔效率评价系统，其特征在于，包括：

―防爆型充电电池筒：用于给防爆测量探管供电。

―防爆测量探管：用于连续测量和存储钻孔作业状态数据。在钻孔作业过程中，实时采集测量探管中传感器数据，利用传感器数据判别作业状态如冲击、振动、旋转、静止、流量数值和位移等，钻孔结束后通过无线方式传送给防爆控制器。

―防爆型控制器：用于井下设置防爆测量探管的工作参数、启动防爆测量探管开始工作，并在完成钻孔作业后，负责读取防爆测量探管内部存储的测量数据，通过传感器数据特征计算钻孔过程中连接的钻杆数量、轨迹参数和识别煤层岩性,并依据钻孔设计参数、钻孔用工时间对钻孔作业效率进行综合的评价。

所述的防爆固定组件1：分别与防爆测量探管2、防爆型充电电池筒3固定在专用钻杆中，保证防爆测量探管与钻杆轴线重合中，同时在钻进过程中与钻杆同步旋转。

所述的固定组件1可根据钻具的不同规格选用不同规格的防固定组件1，无需更换防爆测量探管2、防爆充电电池筒3。