钻机管柱检测清洗系统及方法

权利要求书： 1.一种钻机管柱检测清洗方法，其特征在于，采用一种钻机管柱检测清洗系统进行操作，包括支撑架（16），所述支撑架（16）上支撑有作业平台（17），所述作业平台（17）上包括依次排布的排管架区（17?1）、刷扣型槽（17?2）和通径型槽（17?3），所述排管架区（17?1）设置有踢入推杆（18?1），所述刷扣型槽（17?2）和通径型槽（17?3）镶嵌在作业平台（17）上且相互平行；在靠近作业平台（17）中通径型槽（17?3）的一侧设置有喷码装置（14）；

所述刷扣型槽（17?2）中设置有刷扣型槽检测传感器（13?2）和踢出推杆A（18?2），在所述刷扣型槽（17?2）两端靠近作业平台（17）处分别有刷扣机构（21）；

所述通径型槽（17?3）中设置有通径型槽检测传感器（13?3）和踢出推杆B（18?3），在所述通径型槽（17?3）两端靠近作业平台（17）处分别设置有通径机构（22），两个所述通径机构（22）均固定有位移传感器（13?1）；

还包括数据采集模块（2），所述数据采集模块（2）分别与紧急停止保护模块（8）和数据运算模块（3）连接，所述数据运算模块（3）与指令输出模块（4）连接，所述指令输出模块（4）分别与通径机构（22）和刷扣机构（21）连接，所述指令输出模块（4）通过踢出推杆电磁阀A（12?2）与踢出推杆A（18?2）连接，所述指令输出模块（4）通过踢出推杆电磁阀B（12?5）与踢出推杆B（18?3）连接，所述指令输出模块（4）通过踢入推杆电磁阀（12?1）与踢入推杆（18?1）连接；数据运算模块（3）依次与无线数据通讯包（6）、无线遥控（15）连接；所述数据运算模块（3）还依次与远程集成通讯模块（7）、集成司钻操作与后台服务器（10）连接;所述数据采集模块（2）还分别与位移传感器（13?1）、刷扣型槽检测传感器（13?2）、通径型槽检测传感器（13?3）连接；

所述刷扣机构（21）包括导轨A（19?1），所述导轨A（19?1）设置在靠近刷扣型槽（17?2）的端口处，所述导轨A（19?1）的导轨方向与刷扣型槽（17?2）的方向一致，所述导轨A（19?1）上设置有支撑架A（19?2），所述支撑架A（19?2）上固定有液压缸A（28），所述液压缸A（28）通过刷扣电磁阀B（12?3）与指令输出模块（4）连接，所述液压缸A（28）靠近刷扣型槽（17?2）的一侧上依次固定连接有气动马达（26）和排刷（27），所述气动马达（26）通过刷扣电磁阀A（11?1）与指令输出模块（4）连接；

所述通径机构（22）包括导轨B（20?1），所述导轨B（20?1）设置在靠近通径型槽（17?3）的端口处，所述导轨B（20?1）的导轨方向与通径型槽（17?3）的方向一致，所述导轨B（20?1）上设置有支撑架B（20?2），所述支撑架B（20?2）上固定有液压缸B（29），所述液压缸B（29）通过通径电磁阀B（12?4）与指令输出模块（4）连接，所述液压缸B（29）靠近通径型槽（17?3）的一侧上设置有喷气嘴（24），所述喷气嘴（24）与通径规（25）通过绳索连接，所述喷气嘴（24）通过通径电磁阀A（11?2）与指令输出模块（4）连接；其中一个所述通径机构（22）的喷气嘴（24）上设置有通径规（25）；

所述作业平台（17）附近还设置有本地操作台（5），本地操作台（5）内设置有气控阀总成（11）和液控阀总成（12），所述气控阀总成（11）上设置有气体压力表，所述液控阀总成（12）上设置有压力传感器（13?4）和液压压力表，所述压力传感器（13?4）与数据采集模块（2）连接；所述刷扣电磁阀A（11?1）和通径电磁阀A（11?2）均为气控电磁阀，设置在气控阀总成（11）上，所述踢入推杆电磁阀（12?1）、踢出推杆电磁阀A（12?2）、刷扣电磁阀B（12?3）、通径电磁阀B（12?4）和踢出推杆电磁阀B（12?5）均为液控电磁阀，设置在液控阀总成（12）上;还包括有控制箱体（1），所述数据采集模块（2）、紧急停止保护模块（8）、数据运算模块（3）、远程集成通讯模块（7）和指令输出模块（4）均设置在控制箱体（1）内，所述控制箱体（1）内还有配电单元和温度控制模块（9），所述配电单元分别为数据采集模块（2）、远程集成通讯模块（7）、无线数据通讯包（6）、数据运算模块（3）、喷码装置（14）、目标传感器组和温度控制模块（9）供电;

具体步骤为：

步骤1，将管柱（23）放置在排管架区（17?1）内与刷扣型槽（17?2）平行，依次进行系统初始化检测、管柱类型选择、长度选择、操作模式选择；所述操作模式包括本地操作模式、遥控操作模式和集成司钻操作模式；所述本地操作模式为在本地操作台进行控制；所述遥控操作模式为利用遥控器进行操作；所述集成司钻操作模式为后台通过集成司钻系统进行操作；

所述系统初始化检测的步骤为：

步骤1.1，利用刷扣型槽检测传感器（13?2）检测刷扣型槽（17?2）中是否有异物，若有异物，人工对刷扣型槽（17?2）中异物进行清理；

步骤1.2，利用通径型槽检测传感器（13?3）检测通径型槽（17?3）中是否有异物，若有异物，人工对通径型槽（17?3）中异物进行清理；完成检测；

步骤2，踢入推杆电磁阀（12?1）控制踢入推杆（18?1）运动，管柱（23）从排管架区（17?1）滚动至刷扣型槽（17?2）内，两个刷扣机构（21）向刷扣型槽（17?2）方向运动，直至两个刷扣机构（21）扣住管柱（23）两端后运动停止，启动刷扣机构（21）对丝扣进行清洗；

步骤2.1，通过踢入推杆电磁阀（12?1）控制踢入推杆（18?1）将管柱（23）从排管架区（17?1）踢至刷扣型槽（17?2）内；踢入推杆（18?1）在动作延时3s之后，自动缩回，等待下一个流程；

步骤2.2，刷扣型槽检测传感器（13?2）进行检测，若两个刷扣型槽检测传感器（13?2）同时检测到管柱，则认为管柱（23）完全进入刷扣型槽（17?2）；

步骤2.3，刷扣电磁阀B（12?3）控制液压缸A（28）运动，此时推动支撑架A（19?2）在导轨A（19?1）上朝管柱（23）方向前进，同时压力传感器（13?4）进行压力检测，当压力上升至大于等于预设压力Pset1且支撑架A（19?2）运动时间大于3s时，默认为两个刷扣机构（21）均已经贴住了管柱（23）两端公扣和母扣的表面，液压缸A（28）停止工作；

步骤2.4，刷扣电磁阀A（11?1）控制气动马达（26）转动，带动排刷（27）进行刷扣作业，刷扣5s作业之后，气动马达（26）停止动作；

步骤2.5，刷扣电磁阀B（12?3）控制液压缸A（28）运动后退至起始位置，刷扣完毕；

步骤3，踢出推杆电磁阀A（12?2）控制踢出推杆A（18?2）运动，管柱（23）从刷扣型槽滚动至通径型槽（17?3）内，向通径型槽（17?3）运动，直至两个通径机构（22）扣住管柱（23）两端后运动停止，之后控制通径机构（22）对管柱（23）进行通径操作，所述位移传感器（13?

1）用于测量管柱（23）长度，通过喷码装置（14）将管柱的信息喷绘在柱壁上；具体流程为：步骤3.1，通过踢出推杆电磁阀A（12?2）控制踢出推杆A（18?2）将管柱（23）从刷扣型槽（17?2）内踢入通径型槽（17?3）内；踢出推杆A（18?2）在动作延时3s之后，自动缩回，等待下一个流程；

步骤3.2，通径型槽检测传感器（13?3）进行检测，若两个通径型槽检测传感器（13?3）同时检测到管柱，则认为管柱完全进入通径型槽（17?3）；

步骤3.3，通径电磁阀B（12?4）控制液压缸B（29）运动，此时液压缸B（29）推动支撑架B（20?2）在导轨B（20?1）上朝管柱（23）方向前进，同时检测压力传感器（13?4）进行压力检测，当压力上升至大于等于预设压力Pset2且支撑架B（20?2）运动时间大于3s，则认为两个喷气嘴（24）与管柱（23）两端的端面对齐；

步骤3.4，两个位移传感器（13?1）测得管柱两端的端面之间的长度Xn，利用所述长度Xn进行故障诊断分析，若长度处于设定范围内，则记录管柱的长度信息，若长度不处于设定范围内，说明该管柱不符合钻井工艺需求，系统停止记录该管柱信息，删除该管柱的所有数据，发出报警信号，提醒操作人员该管柱不符合管柱使用范围，采用操作台操作，将该管柱（23）移出通径型槽（17?3），重新进行步骤2；

步骤3.5，启动喷码流程：将管柱根数信息和长度信息发送至和控制喷码装置（14）动作，将测得的长度信息喷涂在该管柱表面，喷码流程结束；

步骤3.6，启动通径流程：通径电磁阀A（11?2）控制喷气嘴（24）进行通径操作，剐出附着在管柱内壁的杂物，一定时间后，通径流程结束；

步骤3.7，通过踢出推杆电磁阀B（12?5）控制踢出推杆B（18?3）将管柱（23）从通径型槽（17?3）内踢出，踢出推杆A（18?2）在动作延时3s之后，自动缩回，等待下一个流程；同时将目前钻机上面的立根数量和立根总长度反馈至集成司钻操作与后台服务器（10）；

步骤4，控制踢出推杆B（18?3）运动，将管柱（23）从通径型槽（17?3）内踢出。

2.如权利要求1所述的一种钻机管柱检测清洗方法，其特征在于，所述通径流程的具体步骤为：

步骤3.6.1，通径电磁阀A（11?2）控制设置有通径规（25）的喷气嘴（24）进行喷气，压缩空气将通径规（25）喷入管柱（23）内向另一端运动，5s后喷气停止；另一个喷气嘴（24）喷气

5s，通径规（25）在管柱（23）内做往返运动，剐出附着在管柱内壁的杂物；

步骤3.6.2，设定通径时间T，重复执行步骤3.6.1直至到达时间T，喷气嘴（24）停止喷气。

说明书： 一种钻机管柱检测清洗系统及方法技术领域[0001] 本发明属于钻机管柱设备技术领域，涉及一种钻机管柱检测清洗系统，还涉及一种基于该系统的钻机管柱检测清洗方法。

背景技术[0002] 国内陆地钻机在勘测、开采等作业中，需要对使用的管柱进行通径、丝扣清洗、长度测量和喷码，保证施工过程的安全性和可靠性。通径的目的是为了保证管柱内壁干净通

畅，保证泥浆循环顺畅；管柱丝扣清洗主要是为了保证钻柱的公扣和母扣在上扣和卸扣作

业时的配合公差和设定扭矩，避免伤扣；长度测量主要是为了测量每一根钻柱的长度；喷码

主要是为了将每一根测量过的钻柱长度记录，在钻柱表面进行喷绘，便于计算下钻深度。目

前国内管柱堆场丝扣清洗均为人工采用钢刷或者浸有煤油的棉纱进行清洗；管柱通径采用

人工将通径规从管柱靠近钻台的一端投入，管柱直立在通径规自身重力的作用下从另一端

滑出，利用通径规的重力在管柱内壁摩擦，保证管柱内壁清洁度；管柱长度全部通过人工采

用皮尺测量；管柱喷码采用人工手写方式实现。上述所有工序均靠人工完成，此种方式工人

劳动强度大，效率低，可靠性和安全性得不到保障。

发明内容[0003] 本发明的目的是提供一种钻机管柱堆场的控制系统，本发明还涉及一种钻机管柱检测清洗方法，解决目前人工清洗丝扣，人工通径，人工测量钻柱长度，人工编码和喷码，人

工记录等造成的效率低下，劳动强度大，安全性差，准确率低的问题。

[0004] 本发明所采用的技术方案是，[0005] 一种钻机管柱检测清洗系统，包括支撑架，支撑架上支撑有作业平台，作业平台上包括依次排布的排管架区、刷扣型槽和通径型槽，排管架区设置有踢入推杆，刷扣型槽

和通径型槽镶嵌在作业平台上且相互平行；在靠近作业平台中通径型槽的一侧设置有喷

码装置；

[0006] 刷扣型槽中设置有刷扣型槽检测传感器和踢出推杆A，在刷扣型槽两端靠近作业平台处分别有刷扣机构；

[0007] 通径型槽中设置有通径型槽检测传感器和踢出推杆B，在通径型槽两端靠近作业平台处分别设置有通径机构，两个通径机构均固定有位移传感器；

[0008] 还包括数据采集模块，数据采集模块分别与紧急停止保护模块和数据运算模块连接，数据运算模块与指令输出模块连接，指令输出模块分别与连接通径机构和刷扣机构连

接，指令输出模块通过踢出推杆电磁阀A与踢出推杆A连接，指令输出模块通过踢出推杆电

磁阀B与踢出推杆B连接，指令输出模块通过踢入推杆电磁阀与踢入推杆连接；

[0009] 数据采集模块还分别与位移传感器、刷扣型槽检测传感器、通径型槽检测传感器连接。

[0010] 本发明的特点还在于，[0011] 刷扣机构包括导轨A，导轨A设置在靠近刷扣型槽的端口处，导轨A的轨道方向与刷扣型槽的方向一致，导轨A上设置有支撑架A，支撑架A上固定有液压缸A，液压缸A通过刷

扣电磁阀B与指令输出模块连接，液压缸A靠近刷扣型槽的一侧上依次固定连接有气动马

达和排刷，气动马达通过刷扣电磁阀A与指令输出模块连接；

[0012] 通径机构包括导轨B，导轨B设置在靠近通径型槽的端口处，导轨B的轨道方向与通径型槽的方向一致，导轨B上设置有支撑架B，支撑架B上固定有液压缸B，液压缸B通过通

径电磁阀B与指令输出模块连接，液压缸B靠近通径型槽的一侧上喷气嘴，喷气嘴与通径规

通过绳索连接，喷气嘴通过通径电磁阀A与指令输出模块连接；其中一个通径机构的喷气嘴

上设置有通径规；

[0013] 作业平台附近还设置有本地操作台，本地操作台内设置有气控阀总成和液控阀总成，气控阀总成上设置有气体压力表，液控阀总成上设置有压力传感器和液压压力表，压力

传感器与数据采集模块连接；刷扣电磁阀A和通径电磁阀A均为气控电磁阀，设置在气控阀

总成上，踢入推杆电磁阀、踢出推杆电磁阀A、刷扣电磁阀B、通径电磁阀B和踢出推杆电磁阀

B均为液控电磁阀，设置在液控阀总成上。

[0014] 数据运算模块依次与无线数据通讯包、无线遥控连接；数据运算模块还依次与远程集成通讯模块、集成司钻操作与后台服务器连接，。

[0015] 还包括有控制箱体，数据采集模块、紧急停止保护模块、数据运算模块、远程集成通讯模块和指令输出模块均设置在控制箱体内，控制箱体内还有配电单元和温度控制模

块，配电单元分别为数据采集模块、远程集成通讯模块、无线数据通讯包、数据运算模块、喷

码装置、目标传感器组和温度控制模块供电。

[0016] 本发明的另一目的是提供一种钻机管柱检测清洗方法，技术方案为，[0017] 一种钻机管柱检测清洗方法，采用上述的一种钻机管柱检测清洗系统进行操作，具体步骤为：

[0018] 步骤1，将管柱放置在排管架区内与刷扣型槽平行，依次进行系统初始化检测、管柱类型选择、长度选择、操作模式选择；

[0019] 步骤2，踢入推杆电磁阀控制踢入推杆运动，管柱从排管架区滚动至刷扣型槽内，两个刷扣机构向刷扣型槽方向运动，直至两个刷扣机构(21)扣住管柱两端后运动停止，启

动刷扣机构对丝扣进行清洗；

[0020] 步骤3，踢出推杆电磁阀A控制踢出推杆A运动，管柱从扣型槽滚动至通径型槽内，向通径型槽运动，直至两个通径机构扣住管柱两端后运动停止，之后控制通径机构对

管柱进行通径操作，位移传感器用于测量管柱长度，通过喷码装置将管柱的信息喷绘在柱

壁上；

[0021] 步骤4，控制踢出推杆B运动，将管柱从通径型槽内踢出。[0022] 系统初始化检测的步骤为：[0023] 步骤1.1，利用刷扣型槽检测传感器检测刷扣型槽中是否有异物，若有异物，人工对刷扣型槽中异物进行清理；

[0024] 步骤1.2，利用通径型槽检测传感器检测通径型槽中是否有异物，若有异物，人工对刷扣型槽中异物进行清理；完成检测。

[0025] 操作模式包括本地操作模式、遥控操作模式和集成司钻操作；本地操作模式为在地操作台进行控制；遥控操作模式为利用遥控器进行操作；集成司钻操作为后台通过集成

司钻系统进行操作。

[0026] 步骤2的具体流程为：[0027] 步骤2.1，通过踢入推杆电磁阀控制踢入推杆将管柱从排管架区踢至刷扣型槽内；踢入推杆在动作延时3s之后，自动缩回，等待下一个流程；

[0028] 步骤2.2，刷扣型槽检测传感器进行检测，若两个刷扣型槽检测传感器同时检测到管柱，则认为管柱完全进入刷扣型槽；

[0029] 步骤2.3，刷扣电磁阀B控制液压缸A运动，此时推动支撑架A在轨道A上朝管柱方向前进，同时压力传感器进行压力检测，当压力上升至大于等于预设压力Pset1且支撑架A运

动时间大于3s时，默认为两个刷扣机构均已经贴住了管柱两端公扣和母扣的表面，液压缸A

停止工作；

[0030] 步骤2.4，刷扣电磁阀A控制气动马达转动，带排刷进行刷扣作业，刷扣5s作业之后，气动马达停止动作；

[0031] 步骤2.5，刷扣电磁阀B控制液压缸A运动后退至起始位置，刷扣完毕。[0032] 步骤3的具体流程为：[0033] 步骤3.1，通过踢出推杆电磁阀A控制踢出推杆A将管柱从刷扣型槽内踢入通径型槽内；踢出推杆A在动作延时3s之后，自动缩回，等待下一个流程；

[0034] 步骤3.2，通径型槽检测传感器进行检测，若两个通径型槽检测传感器同时检测到管柱，则认为管柱完全进入通径型槽；

[0035] 步骤3.3，通径电磁阀B控制液压缸B运动，此时液压缸B推动支撑架B在轨道B上朝管柱方向前进，同时检测压力传感器进行压力检测，当压力上升至大于等于预设压力Pset2

且支撑架B运动时间大于3s，则认为两个喷气嘴与管柱两端的端面对齐；

[0036] 步骤3.4，两个位移传感器测得管柱两端的端面之间的长度，利用长度Xn进行故障诊断分析，若长度处于设定范围内，则记录管柱的长度信息，若长度不处于设定范围内，说

明该管柱不符合钻井工艺需求，系统停止记录该管柱信息，删除该钻柱的所有数据，发出报

警信号，提醒操作人员该管柱不符合管柱使用范围，采用操作台操作，将该管柱移出通径

型槽，重新进行步骤2；

[0037] 步骤3.5，启动喷码流程：将已经管柱根数信息和长度信息发送至和控制喷码装置动作，将测得的长度信息喷涂在该管柱表面，喷码流程结束；

[0038] 步骤3.6，启动通径流程：通径电磁阀A控制喷气嘴进行通径操作，剐出附着在管柱内壁的泥浆等杂物，一定时间后，通径流程结束；

[0039] 步骤3.7，通过踢出推杆电磁阀B控制踢出推杆B将管柱从通径型槽内踢出，踢出推杆A在动作延时3s之后，自动缩回，等待下一个流程；同时返回目前钻机上面的立根数量

和立根总长度至集成司钻操作与后台服务器。

[0040] 通径流程的具体步骤为：[0041] 步骤3.6.1，通径电磁阀A控制设置有通径规的喷气嘴进行喷气，压缩空气将通径规喷入管柱内向另一端运动，5s后喷气停止；另一个喷气嘴喷气5s，通径规在管柱内做往返

运动，剐出附着在管柱内壁的泥浆等杂物；

[0042] 步骤3.6.2，设定通径时间T，重复执行步骤3.6.1直至到达时间T，喷气嘴定制喷气。

[0043] 本发明的有益效果是[0044] 本发明的钻井现场管柱检测一体机及检测方法与现有常规人工操作模式相比，地面管柱堆场只需要一人即可完成行通径、丝扣清洗、长度测量和喷码工作，整个过程机械化

和自动化程度较高，无需工人在危险区域作业，明显减轻工人劳动强度，改善了作业环境，

同时提高了作业效率。

附图说明[0045] 图1是本发明一种钻机管柱检测清洗系统的设备结构图；[0046] 图2是本发明一种钻机管柱检测清洗系统中通径机构和刷扣机构的结构图；[0047] 图3是本发明一种钻机管柱检测清洗系统的系统结构图；[0048] 图4是本发明一种钻机管柱检测清洗方法中步骤1的流程图；[0049] 图5是本发明一种钻机管柱检测清洗方法中系统工艺初始化步骤的流程图；[0050] 图6是是本发明一种钻机管柱检测清洗方法中步骤2的流程图；[0051] 图7是是本发明一种钻机管柱检测清洗方法中步骤3的流程图；[0052] 图中，1.控制箱体，2.数据采集模块，3.数据运算处理模块，4.指令输出模块，5.本地操作台，6.无线数据通讯包，7.远程集成通讯模块，8.紧急停止保护模块，9.温度控制模

块，10.集成司钻操作与后台服务器，

[0053] 11.气控阀总成，11?1.刷扣电磁阀A，11?2.通径电磁阀A；[0054] 12.液控阀总成，12?1.踢入推杆电磁阀，12?2.踢出推杆电磁阀A，12?3.刷扣电磁阀B，12?4.通径电磁阀B，12?5.踢出推杆电磁阀B；

[0055] 13?1.位移传感器，13?2.刷扣型槽检测传感器，13?3.通径型槽检测传感器，13?4.压力传感器，14.喷码装置，15.无线遥控，16.支撑架，17.作业平台，17?1.排管架区，17?

2.刷扣型槽，17?3.通径型槽，18?1.踢入推杆，18?2踢出推杆A，18?3.踢出推杆B，19?1.导

轨A，19?2.支撑架A，20?1.导轨B，20?2.支撑架B，21.刷扣机构，22.通径机构，23.管柱，24.

喷气嘴，25.通径规，26气动马达，27.排刷，28.液压缸A，29.液压缸B。

具体实施方式[0056] 下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。[0057] 本发明一种钻机管柱检测清洗系统，如图1、图2和图3所示，包括支撑架16，支撑架16上支撑有作业平台17，作业平台17上包括依次排布的排管架区17?1、刷扣型槽17?2和通

径型槽17?3，排管架区17?1设置有踢入推杆18?1，刷扣型槽17?2和通径型槽17?3镶嵌在

作业平台17上且相互平行；在靠近作业平台17中通径型槽17?3的一侧设置有喷码装置14；

[0058] 刷扣型槽17?2中设置有刷扣型槽检测传感器13?2和踢出推杆A18?2，在刷扣型槽17?2两端靠近作业平台17处分别有刷扣机构21；

[0059] 通径型槽17?3中设置有通径型槽检测传感器13?2和踢出推杆B18?3，在通径型槽17?3两端靠近作业平台17处分别设置有通径机构22，两个通径机构22均固定有位移传感

器13?1；

[0060] 还包括数据采集模块2，数据采集模块2分别与紧急停止保护模块8和数据运算模块3连接，数据运算模块3与指令输出模块4连接，指令输出模块4分别与连接通径机构22和

刷扣机构21连接，指令输出模块4通过踢出推杆电磁阀A12?2与踢出推杆A18?2连接，指令输

出模块4通过踢出推杆电磁阀B12?5与踢出推杆B18?3连接，指令输出模块4通过踢入推杆电

磁阀12?1与踢入推杆18?1连接；

[0061] 数据运算模块3依次与无线数据通讯包6、无线遥控15连接；数据运算模块3还依次与远程集成通讯模块7、集成司钻操作与后台服务器10连接。

[0062] 数据采集模块2还分别与位移传感器13?1、刷扣型槽检测传感器13?2、通径型槽检测传感器13?2连接。

[0063] 其中刷扣机构21包括导轨A19?1，导轨A19?1设置在靠近刷扣型槽17?2的端口处，导轨A19?1的轨道方向与刷扣型槽17?2的方向一致，导轨A19?1上设置有支撑架A19?2，支

撑架A19?2上固定有液压缸A28，液压缸A28通过刷扣电磁阀B12?3与指令输出模块4连接，液

压缸A28靠近刷扣型槽17?2的一侧上依次固定连接有气动马达26和排刷27，气动马达26通

过刷扣电磁阀A11?1与指令输出模块4连接；

[0064] 其中通径机构22包括导轨B20?1，导轨B20?1设置在靠近通径型槽17?3的端口处，导轨B20?1的轨道方向与通径型槽17?3的方向一致，导轨B20?1上设置有支撑架B20?2，支

撑架B20?2上固定有液压缸B29，液压缸B29通过通径电磁阀B12?4与指令输出模块4连接，液

压缸B29靠近通径型槽17?3的一侧上喷气嘴24，喷气嘴24与通径规25通过绳索连接，喷气

嘴24通过通径电磁阀A11?2与指令输出模块4连接；其中一个通径机构22的喷气嘴24上设置

有通径规25；

[0065] 作业平台17附近还设置有本地操作台5，本地操作台5内设置有气控阀总成11和液控阀总成12，气控阀总成11上设置有气体压力表，液控阀总成12上设置有压力传感器13?4

和液压压力表，压力传感器13?4与数据采集模块2连接；刷扣电磁阀A11?1和通径电磁阀

A11?2均为气控电磁阀，设置在气控阀总成11上，踢入推杆电磁阀12?1、踢出推杆电磁阀

A12?2、刷扣电磁阀B12?3、通径电磁阀B12?4和踢出推杆电磁阀B12?5均为液控电磁阀，设置

在液控阀总成12上。

[0066] 还包括有控制箱体1，数据采集模块2、紧急停止保护模块8、数据运算模块3、远程集成通讯模块7和指令输出模块4均设置在控制箱体1内，控制箱体1内还有配电单元和温度

控制模块9，配电单元分别为数据采集模块2、远程集成通讯模块7、无线数据通讯包6、数据

运算模块3、喷码装置14、目标传感器组13和温度控制模块9供电。

[0067] 其中数据采集模块2采用西门子DI16x24DCBA和西门子AI8xU/I/RTD/TC；数据运算处理模块3采用西门子CPU1511?PN；指令输出模块4采用西门子DQ32x24DC/0.5A

BA和西门子AQ4xU/IST；配电单元为220转2420A的直流电源；无线数据通讯包6采用

RXMOD标接收器；远程集成通讯模块7采用西门子CP1542?5；紧急停止保护模块8采用菲尼

克斯安全继电器模块；温度控制模块9采用威图温控器SK3110.0000和奥博森加热片SB?

100；刷扣型槽检测传感器13?2和13?3通径型槽检测传感器均采用超声波位移传感器；喷

码装置14采用在线总线型喷码机；集成司钻操作与后台服务器10中，集成司钻操采用宝石

机械注册的 Idriller的集成司钻系统，后台服务器采用西门子的IPC477系列的工控机；

[0068] 本发明还提供一种钻机管柱检测清洗方法，采用上述的一种钻机管柱检测清洗系统进行操作，具体实施方式为：

[0069] 步骤1，如图4所示将管柱23放置在排管架区17?1内与刷扣型槽17?2平行，依次进行系统初始化检测、管柱类型选择、长度选择、操作模式选择；

[0070] 步骤2，踢入推杆电磁阀12?1控制踢入推杆18?1运动，管柱23从排管架区17?1滚动至刷扣型槽17?2内，两个刷扣机构21向刷扣型槽17?2方向运动，直至两个刷扣机构21扣

住管柱23两端后运动停止，启动刷扣机构21对丝扣进行清洗；

[0071] 步骤3，踢出推杆电磁阀A12?2控制踢出推杆A18?2运动，管柱23从扣型槽滚动至通径型槽17?3内，向通径型槽17?3运动，直至两个通径机构22扣住管柱23两端后运动停

止，之后控制通径机构22对管柱23进行通径操作，位移传感器13?1用于测量管柱23长度，通

过喷码装置14将管柱的信息喷绘在柱壁上；

[0072] 步骤4，控制踢出推杆B18?3运动，将管柱23从通径型槽17?3内踢出。[0073] 其中系统初始化检测如图5所示，步骤为：[0074] 步骤1.1，利用刷扣型槽检测传感器13?2检测刷扣型槽17?2中是否有异物，若有异物，人工对刷扣型槽17?2中异物进行清理；

[0075] 步骤1.2，利用通径型槽检测传感器13?2检测通径型槽17?3中是否有异物，若有异物，人工对刷扣型槽17?2中异物进行清理；完成检测。

[0076] 其中操作模式包括本地操作模式、遥控操作模式和集成司钻操作；本地操作模式为在地操作台进行控制；遥控操作模式为利用遥控器进行操作；集成司钻操作为后台通过

集成司钻系统进行操作。

[0077] 其中步骤2如图6所示，具体流程为：[0078] 步骤2.1，通过踢入推杆电磁阀12?1控制踢入推杆18?1将管柱23从排管架区17?1踢至刷扣型槽17?2内；踢入推杆18?1在动作延时3s之后，自动缩回，等待下一个流程；

[0079] 步骤2.2，刷扣型槽检测传感器13?2进行检测，若两个刷扣型槽检测传感器13?2同时检测到管柱，则认为管柱23完全进入刷扣型槽17?2；

[0080] 步骤2.3，刷扣电磁阀B12?3控制液压缸A28运动，此时推动支撑架A19?2在轨道A19?1上朝管柱23方向前进，同时压力传感器13?4进行压力检测，当压力上升至大于等于预

设压力Pset1且支撑架A19?2运动时间大于3s时，默认为两个刷扣机构21均已经贴住了管柱

23两端公扣和母扣的表面，液压缸A28停止工作；

[0081] 步骤2.4，刷扣电磁阀A11?1控制气动马达26转动，带排刷27进行刷扣作业，刷扣5s作业之后，气动马达26停止动作；

[0082] 步骤2.5，刷扣电磁阀B12?3控制液压缸A28运动后退至起始位置，刷扣完毕。[0083] 其中步骤3如图7所示，具体流程为：[0084] 步骤3.1，通过踢出推杆电磁阀A12?2控制踢出推杆A18?2将管柱23从刷扣型槽17?2内踢入通径型槽17?3内；踢出推杆A18?2在动作延时3s之后，自动缩回，等待下一个流

程；

[0085] 步骤3.2，通径型槽检测传感器13?2进行检测，若两个通径型槽检测传感器13?2同时检测到管柱，则认为管柱完全进入通径型槽17?3；

[0086] 步骤3.3，通径电磁阀B12?4控制液压缸B29运动，此时液压缸B29推动支撑架B20?2在轨道B20?1上朝管柱23方向前进，同时检测压力传感器13?4进行压力检测，当压力上升至

大于等于预设压力Pset2且支撑架B20?2运动时间大于3s，则认为两个喷气嘴24与管柱23两

端的端面对齐；

[0087] 步骤3.4，两个位移传感器13?1测得管柱两端的端面之间的长度，利用长度Xn进行故障诊断分析，若长度处于设定范围内，则记录管柱的长度信息，若长度不处于设定范围

内，说明该管柱不符合钻井工艺需求，系统停止记录该管柱信息，删除该钻柱的所有数据，

发出报警信号，提醒操作人员该管柱不符合管柱使用范围，采用操作台操作，将该管柱23移

出通径型槽17?3，重新进行步骤2；

[0088] 步骤3.5，启动喷码流程：将已经管柱根数信息和长度信息发送至和控制喷码装置14动作，将测得的长度信息喷涂在该管柱表面，喷码流程结束；

[0089] 步骤3.6，启动通径流程：通径电磁阀A11?2控制喷气嘴24进行通径操作，剐出附着在管柱内壁的泥浆等杂物，一定时间后，通径流程结束；通径流程的具体步骤为：

[0090] 步骤3.6.1，通径电磁阀A11?2控制设置有通径规25的喷气嘴24进行喷气，压缩空气将通径规25喷入管柱23内向另一端运动，5s后喷气停止；另一个喷气嘴24喷气5s，通径规

25在管柱23内做往返运动，剐出附着在管柱内壁的泥浆等杂物；

[0091] 步骤3.6.2，设定通径时间T，重复执行步骤3.6.1直至到达时间T，喷气嘴24停止喷气。

[0092] 步骤3.7，通过踢出推杆电磁阀B12?5控制踢出推杆B18?3将管柱23从通径型槽17?3内踢出，踢出推杆A18?2在动作延时3s之后，自动缩回，等待下一个流程；同时返回目前

钻机上面的立根数量和立根总长度至集成司钻操作与后台服务器10。

[0093] 温度控制模块柜内温度控制模块包括温控器、加热片、交流22050HZ。温度控制模块分别于加热片和220电源连接。温控器对柜内温度实时进行检测，当检测到柜内温度

低于设定最低温度时，启动加热片，对柜内进行加热，保证电气设备正常运行，当检测到柜

内温度高于设定最高温度时，停止加热。

[0094] 本发明采用三种不同控制模式对堆场管柱设备进行操控；用自动化控制系统控制设备，代替传统的人工通径、丝扣清洗、管柱测量以及喷码的方式，减轻的工人劳动强度，提

高了效率，增加可靠性和安全性。