[发明专利]基于深度相机的石油钻井岩屑在线体积检测系统

说明书

本发明涉及石油钻井检测技术领域，具体揭示了基于深度相机的石油钻井岩屑在线体积检测系统，包括悬吊在传送带上方且集成在机壳内的深度相机、嵌入式计算机和4G/5G网络模块；深度相机通过USB信号线连接嵌入式计算机；嵌入式计算机通过RS‑485总线连接电机驱动器，从而控制电机的实际转速；嵌入式计算机通过有线或者无线连接4G/5G网络模块。深度相机定期拍摄岩屑照片；嵌入式计算机基于双目视觉算法，进而计算岩屑表面高度和岩屑体积；由4G/5G网络模块通过移动网络发送至个人电脑和智能手机上的网页服务器存储，钻井钻探相关人员可通过个人电脑或智能手机远程访问网页服务器，从而实时在线掌握钻井岩屑体积变化信息，为钻井钻探提供必要的决策辅助信息。

技术领域

本发明涉及石油钻井检测技术领域，具体涉及了基于深度相机的石油钻井岩屑在线体积检测系统。

背景技术

石油钻井钻探时，地下岩石被钻杆研磨成岩屑，被润滑泥浆带出井下，通过振动筛分离后，流入岩屑堆积区域堆积。单位时间内振动筛分离出的岩屑体积，对于钻井钻探状态具有重要的参考价值。但是，由于岩屑包含大量泥水，基于称重等接触式检测方式的设备可靠性较差，难以在钻井现场使用安装，导致岩屑在线体积检测一直是一个难题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供基于深度相机的石油钻井岩屑在线体积检测系统，用于在线检测石油钻井钻探时井下由泥浆带出的岩屑体积，为石油钻探提供钻探信息。

本发明的基于深度相机的石油钻井岩屑在线体积检测系统，包括悬吊在传送带上方且集成在机壳内的深度相机、嵌入式计算机和4G/5G网络模块；深度相机通过USB信号线连接嵌入式计算机；嵌入式计算机通过RS-485总线连接电机驱动器，从而控制电机的实际转速；嵌入式计算机通过有线或者无线连接4G/5G网络模块；

在钻井井口位置设置振动筛，传送带一端设置在振动筛下端；传送带的驱动端转动连接电机的输出轴，传动带通过电机驱动，电机电性连接电机驱动器，电机的转速受到电机驱动器的控制；

井下岩屑被泥浆带出钻井，通过振动筛分离，泥浆从振动筛上流出，掉落在传送带一端上，被传送带输送到堆积区；

深度相机定期拍摄岩屑照片，照片数据通过USB信号线传送至嵌入式计算机；嵌入式计算机基于双目视觉算法，计算获得岩屑表面在深度相机坐标系中的三维坐标，进而计算岩屑表面高度和岩屑体积；嵌入式计算机根据岩屑表面高度调节传送带速度，使岩屑高度基本稳定在15mm～25mm范围内，以增加检测精度；嵌入式计算机将传送带速度转换为传送带驱动电机的转速，通过RS-485总线将转速发送到电机驱动器，从而控制电机的实际转速；

嵌入式计算机通过以太网线将岩屑体积检测结果发送至4G/5G网络模块，由4G/5G网络模块通过移动网络发送至个人电脑和智能手机上的网页服务器存储；钻井钻探相关人员通过个人电脑或智能手机访问网页服务器，网页服务器将检测结果以web页面方式发送至个人电脑或智能手机，使钻井钻探相关人员能够远程在线查看钻井岩屑体积变化信息。

优选的，深度相机周围安装补光灯，深度相机镜头垂直向下俯瞰传送带表面的岩屑；为保证夜间或光照不足情况下能够正常检测岩屑体积，曝光不足时打开补光灯提供照明。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

基于机器视觉方式，通过深度相机对岩屑进行在线体积检测。由于相机与被检测岩屑不直接接触，且具有一定间距，能够有效避免泥水对检测设备的损害。

激光线扫相机通常在工业环境中用于在线检测传送带上物体的外形、体积等。激光线扫相机硬件成本通常是深度相机十倍以上，且对于环境影响很敏感，通常应用于室内生产环境，不适合于在环境相对恶劣的石油钻井环境中使用。本发明使用低成本、对环境干扰相对不敏感的深度相机在线检测岩屑体积，使该发明能够在钻井油田中得到广泛使用。