技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及石油井下作業(yè)儀器設(shè)備領(lǐng)域，具體是一種石油起下管柱作業(yè)自動丈量累計長度系統(tǒng)。

背景技術(shù)：
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在地質(zhì)鉆探、石油鉆井及采油作業(yè)施工過程中，需要將鉆桿或油管柱下入井下，下管柱時，需要先用尺子丈量排列在場地的每一根管柱的長度，逐一記錄，下井按順序接上管柱，下入井后要累計每一根管柱的長度，確定管柱及下井工具的深度，多年來，一直是采用人工手動丈量并累計的，由于用皮尺等工具丈量時，由于皮尺的彎曲，測量的位置不標準，每根管柱的測量值誤差很懂，成百根管柱的誤差累計起來，就會造成幾米左右的誤差，由于測量手段限制造成測量精度低，為后續(xù)鉆井及采油生產(chǎn)作業(yè)造成了負面影響，甚至造成井下作業(yè)事故。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
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本發(fā)明旨在于提供一種通過激光儀與光敏檢測手段配合精準測量石油管柱長度并累計總長的方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

此種石油起下管柱作業(yè)自動丈量系統(tǒng)，如圖1所示，由旋轉(zhuǎn)激光器、滑輪、光敏刻度檢測器、懸重傳感器、電力及信號線纜、讀取顯示儀組成，其結(jié)構(gòu)組裝關(guān)系如下，在石油作業(yè)機的游車的一側(cè)設(shè)有旋轉(zhuǎn)激光器，在作業(yè)機的架子上設(shè)有一個滑輪，滑輪下吊有一個光敏刻度檢測器，光敏刻度檢測器自然垂下，其底部用兩根繩索與臺面固定，光敏刻度檢測器正對作業(yè)機架中央的井口軸線方向，在作業(yè)機游車的滾筒的死繩固定器上設(shè)有懸重檢測傳感器，在作業(yè)機架下部靠近臺面處設(shè)有一個讀取顯示儀，讀取顯示儀通過電力及信號線纜與光敏刻度檢測器連接。

在作業(yè)施工前，現(xiàn)將先將滑輪放下，用繩索將光敏刻度檢測器系上，拉近繩索的另一端將光敏刻度檢測器升到空中一個管柱長上方略高一些，將用尺或激光測距儀測量光敏刻度檢測器的底部到臺面的距離，并測量旋轉(zhuǎn)激光器鏡頭 中心到游車大鉤下掛的吊卡上端面距離，啟動讀取及控制顯示儀，通過懸重傳感器檢測作業(yè)游車、吊環(huán)及吊卡空載時候的拉力數(shù)據(jù)，作業(yè)時，工人控制游車動作，靠吊卡從作業(yè)場地上掛上管柱的接頭臺階，吊起管柱到作業(yè)臺，將井下工具接到管柱下方，提升游車將井下工具儀器懸放在井口臺面處，啟動讀取及控制顯示儀，并將測量到的光敏刻度檢測器、旋轉(zhuǎn)激光器的位置數(shù)據(jù)輸入讀取及控制顯示儀中，同時開啟旋轉(zhuǎn)激光器，這時，旋轉(zhuǎn)激光器發(fā)出的激光在井架四周形成一圈激光斑線，激光的光斑線會掃過懸掛的光敏刻度檢測器上，觸發(fā)光敏刻度檢測器上的光敏元件產(chǎn)生電信號，信號通過電力及信號線纜傳到讀取及控制顯示儀，讀取及控制顯示儀接受光敏刻度檢測器傳來的電信號，折算成激光束在光敏刻度檢測器上的位置，讀取及控制顯示儀內(nèi)的控制系統(tǒng)通過對激光在光敏刻度檢測器位置、光敏刻度檢測器高度位置、旋轉(zhuǎn)激光器位置數(shù)據(jù)進行計算，即可得到管柱及井下工具的長度，工人控制游車大鉤下放將井下工具和管柱放入井內(nèi)，吊卡坐在井口臺面上，工人打開吊卡的插銷，將游車大鉤的兩個耳環(huán)從吊卡上取下，取出另一個吊卡，將耳環(huán)掛在吊卡上并用插銷鎖好，推動吊卡從場地將第二根管柱從母接頭處扣好，吊到作業(yè)臺上，將管柱的公接頭插入前一根管柱的母接箍內(nèi)絲扣上垂直對正，此時，旋轉(zhuǎn)激光器一直在發(fā)光并旋轉(zhuǎn)，當激光照射到光敏刻度檢測器后，觸發(fā)光敏元件系統(tǒng)檢測到位置信號，工人操作將大鉤下放，大鉤吊環(huán)連接的吊卡從第二根管柱上滑下，第二根管柱的重量落到第一根管柱的母接箍內(nèi)絲扣上，這時讀取及控制顯示儀感應(yīng)到懸重傳感器的變化，當懸重傳感器測得的拉力值只有大鉤、吊環(huán)及吊卡的自身重量時，記錄此瞬間的光敏刻度檢測器位置信號，將位置數(shù)據(jù)結(jié)合管柱母接箍長、公母對接時插入深度參數(shù)，即可計算出第二根管柱的準確長度，并進行深度累加，將結(jié)果在顯示器上顯示出來，工人用大鉗將第二根管柱的公接頭與第一根管柱的母接箍緊扣，控制游車上升提起管柱，取下井口處卡在管柱上的吊卡，將管柱下放到井中，吊卡坐落在井口上，工人再次拔下吊卡上的插銷，取下游車大鉤耳環(huán)，將另一個吊卡掛上，從場地取第三根管柱，這樣周而復(fù)始，將場地的管柱逐一連接上下入井中。

本發(fā)明結(jié)構(gòu)新穎，解決了困擾石油下管柱作業(yè)多年管柱長度計量的問題，克服了管柱長度計量，人工測量、精度低、繁瑣易出錯的弊端，儀器安裝使用方便，使用是人工干預(yù)少自動化程度較高，精準的管柱長度計量為后續(xù)的鉆井及采油生產(chǎn)作業(yè)提供了技術(shù)保證。

附圖說明：

圖1為本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明的光敏刻度檢測器結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)激光器結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式：以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施作進一步說明。

如圖1所示，此種石油起下管柱作業(yè)自動丈量系統(tǒng)，如圖1所示，由旋轉(zhuǎn)激光器1、滑輪2、光敏刻度檢測器3、懸重傳感器4、電力及信號線纜5、讀取顯示儀6組成。

懸重傳感器4為標準的作業(yè)機組件，系統(tǒng)用導(dǎo)線連接將其參數(shù)采集出來。

旋轉(zhuǎn)激光器1或由一字激光器代替，字激光器通過透鏡將一束激光聚成一字型光線線段，使用時將一字激光器發(fā)出的光線射向光敏檢測器3方向，且一字型的線段與地面平行。

圖1中的游車a，吊卡b，管柱c為標準的作業(yè)機設(shè)備，作業(yè)機其應(yīng)用的作業(yè)機為鉆井鉆機或采油修井作業(yè)機，作業(yè)管柱為鉆桿或油管。

其中：

旋轉(zhuǎn)激光器1，如圖3所示，由激光頭13、旋轉(zhuǎn)滑環(huán)14、機體座15、電機16、電池17組成，激光頭13垂直設(shè)有旋轉(zhuǎn)滑環(huán)14，旋轉(zhuǎn)滑環(huán)15可以通過對壓的兩個金屬環(huán)，將電力通過線纜傳送給激光頭13而不纏繞打扭，在機體座15內(nèi)設(shè)有電機16和電池組17，機體座15的底座上設(shè)有固定螺栓孔，旋轉(zhuǎn)滑環(huán)14與電機16軸連接，電機16、旋轉(zhuǎn)滑環(huán)14與電池組17之間由導(dǎo)線連接，使用時用螺栓固定在游車a側(cè)面。

讀取顯示儀6為為單片機設(shè)置電路控制板，外部設(shè)有l(wèi)ed液晶顯示器，并設(shè)有有線或無線的信號接口及通訊功能，可將采集數(shù)據(jù)傳送給其它設(shè)備和儀器。

光敏刻度檢測器3，如圖2所示，由光敏二極管8、印刷電路板9、封裝外殼10、a康銅絲11、b康銅絲12組成，其結(jié)構(gòu)組裝如下，光敏刻度檢測器3為長條殼體，其內(nèi)印刷電路板10上設(shè)有若干個光敏二極管8，相鄰兩個光敏二極管8呈傾斜排列，相鄰兩個光敏二極管8極性相反，每個光敏二極管8的兩個管腳一個連接到a康銅絲11上，另一端連接到b康銅絲12上，使用時，先給a康銅絲11的a1端加正向電壓，把b康銅絲12的b1作為地線，激光線掃射到光敏刻度檢測器3上，被照射到的光敏二極管8導(dǎo)通，電流由a康銅絲11的a1端流經(jīng)光敏二極管8從b康銅絲12的b1端返回，系統(tǒng)讀取顯示儀6記下a康銅絲11上ca1段、a康銅絲12上cb1段和光敏二極管8的阻值；系統(tǒng) 再控制給a康銅絲11的a2端加正向電壓，把b康銅絲12的b2作為地線，激光線掃射到光敏刻度檢測器3上，被照射到的光敏二極管8導(dǎo)通，電流由a康銅絲11的a2端流經(jīng)光敏二極管8從b康銅絲12的b2端返回，系統(tǒng)讀取顯示儀6記下a康銅絲11上ca2段、b康銅絲12上cb2段和光敏二極管8的阻值，系統(tǒng)根據(jù)康銅絲的阻值線性變化規(guī)律，可以得到各線段的阻值，即rca1、rcb1、rca2、rcb2的值，由下列方程式求得該光敏二極管8的阻值rx的值，其中v為電壓，i為電流，l1、l2為距離，k為康銅絲阻值系數(shù)：

根據(jù)rca1＝k·l1，rca2＝k·l2，rcb1＝k·l1，rcb2＝k·l2，其中：l＝l1+l2

由方程求得出rx的值，最后，l1＝(v/i-rx)/k，也就是除去光敏二極管自身的阻值影響，計算出精準的距離值。

由于激光的光斑相對較粗時，相鄰兩個光敏二極管8極性相反設(shè)置，可以避免同時相鄰的光敏二極管8同時觸發(fā)導(dǎo)通，可提高檢測精度。