本發(fā)明提供一種監(jiān)測和控制鉆孔的孔底平面高程的方法及監(jiān)測設(shè)備，所述方法包括：(a)通過首次鉆孔確定鉆孔的孔底的高程值；(b)測量鉆機上的預(yù)定位置的高程值；(c)測量鉆機鉆頭的當前的實際位移；(d)計算鉆機鉆頭的當前深度值；(e)顯示鉆機鉆頭的當前深度值和鉆孔的孔底的高程值，所述顯示的鉆機鉆頭的當前深度值隨鉆機鉆頭的鉆進而變化。根據(jù)本發(fā)明的監(jiān)測和控制鉆孔的孔底平面高程的方法及監(jiān)測設(shè)備，通過將鉆機上安裝的定位系統(tǒng)與傳感器相結(jié)合，為鉆機操作工人提供實時在線鉆孔深度顯示，以使鉆機操作工人精確控制多個孔的孔底的高程具有相同值。

1.一種監(jiān)測鉆孔的孔底平面高程的方法，所述方法包括：
(a)通過首次鉆孔確定鉆孔的孔底的高程值；
(b)測量鉆機上的預(yù)定位置的高程值；
(c)測量鉆機鉆頭的當前的實際位移；
(d)根據(jù)鉆機上的預(yù)定位置的高程值、鉆機上的預(yù)定位置相對于鉆機平
臺的高度值、鉆機鉆頭的標定位置處距離鉆機鉆頭頂端的距離、鉆機鉆頭的
當前的實際位移，得到鉆機鉆頭的當前深度值；
(e)顯示鉆機鉆頭的當前深度值和鉆孔的孔底的高程值，所述顯示的鉆
機鉆頭的當前深度值隨鉆機鉆頭的鉆進而變化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟(a)包括：
接收參數(shù)，所述參數(shù)包括用戶輸入的設(shè)定孔深、測量得到的鉆機上的預(yù)
定位置相對于鉆機平臺的高度值和首次鉆孔時測量得到的鉆機上的預(yù)定位置
的高程值；
根據(jù)所述參數(shù)確定鉆孔的孔底的高程值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，計算鉆孔的孔底的高程值的公式
如下，
Z₂＝Z₀-H₁-M₀
其中，Z₂表示鉆孔的孔底的高程值，Z₀表示首次鉆孔時鉆機上的預(yù)定位
置的高程值，H₁表示鉆機上的預(yù)定位置相對于鉆機平臺的高度值，M₀表示設(shè)
定孔深。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，利用實時動態(tài)差分法的全球定位
系統(tǒng)對鉆機上的預(yù)定位置進行定位，得到鉆機上的預(yù)定位置的高程值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，測量鉆機鉆頭的當前的實際位移
的步驟包括：測量鉆機轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的周數(shù)，根據(jù)所述周數(shù)計算鉆機鉆頭的當前
的實際位移，其中，計算鉆機鉆頭的當前的實際位移的公式如下，
G ( X ) = D 0 N · X ]]>
其中，G(X)表示鉆機鉆頭的當前的實際位移，X表示鉆機的加壓主軸旋
轉(zhuǎn)的周數(shù)，X＝K(t)-K(0)，K(t)表示鉆機鉆頭在鉆進過程中鉆機的加壓主軸
的當前的累積旋轉(zhuǎn)周數(shù)，K(0)表示鉆機鉆桿在標定位置處時鉆機的加壓主軸
的累積旋轉(zhuǎn)周數(shù)，D₀表示鉆機的加壓主軸轉(zhuǎn)動一周鉆機鉆頭所行進的位移，N
表示粘貼在鉆機的加壓主軸上的磁鋼數(shù)量。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，計算鉆機鉆頭的當前深度值的公
式如下，
Z(t)＝Z₁-H₁-H₂-G(X)
其中，Z(t)表示鉆機鉆頭的當前深度值，Z₁表示鉆機上的預(yù)定位置的高
程值，H₁表示鉆機上的預(yù)定位置相對于鉆機平臺的高度值，H₂表示鉆機鉆頭
的標定位置處距離鉆機鉆頭頂端的距離，G(X)表示鉆機鉆頭的當前的實際位
移，X表示鉆機的加壓主軸旋轉(zhuǎn)的周數(shù)，X＝K(t)-K(0)，K(t)表示鉆機鉆頭
在鉆進過程中鉆機的加壓主軸的當前的累積旋轉(zhuǎn)周數(shù)，K(0)表示鉆機鉆桿在
標定位置處時鉆機的加壓主軸的累積旋轉(zhuǎn)周數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括步驟(f)：當鉆機鉆頭的當前深
度值達到鉆孔的孔底的高程值時，進行提示。
8.一種監(jiān)測鉆孔的孔底平面高程的設(shè)備，所述設(shè)備包括：衛(wèi)星定位測量
儀、控制器、轉(zhuǎn)速傳感器、鉆機監(jiān)控終端，
其中，衛(wèi)星定位測量儀的接收機模塊設(shè)置在鉆機操作室中，衛(wèi)星定位測
量儀的天線設(shè)置在鉆機上的預(yù)定位置，衛(wèi)星定位測量儀將測量的鉆機上的預(yù)
定位置的高程值發(fā)送給鉆機監(jiān)控終端，
轉(zhuǎn)速傳感器設(shè)置在鉆機的加壓主軸側(cè)面的U型架上，將檢測到鉆機的加
壓主軸每旋轉(zhuǎn)一周而產(chǎn)生的信號發(fā)送給控制器，
控制器設(shè)置在鉆機操作室中，對從轉(zhuǎn)速傳感器接收到的所述信號的個數(shù)
進行計數(shù)得到所述信號的個數(shù)的計數(shù)值，鉆機的加壓主軸旋轉(zhuǎn)的周數(shù)為所述
信號的個數(shù)的計數(shù)值，并將鉆機的加壓主軸旋轉(zhuǎn)的周數(shù)發(fā)送給鉆機監(jiān)控終端，
鉆機監(jiān)控終端設(shè)置在鉆機操作室中，根據(jù)所述鉆機的加壓主軸旋轉(zhuǎn)的周
數(shù)得到鉆機鉆頭的當前的實際位移，
其中，鉆機監(jiān)控終端根據(jù)鉆機上的預(yù)定位置的高程值、鉆機上的預(yù)定位
置相對于鉆機平臺的高度值、鉆機鉆桿的標定位置距離鉆機鉆頭頂端的距離、
鉆機鉆頭的當前的實際位移，計算鉆機鉆頭的當前深度值，
鉆機監(jiān)控終端還顯示鉆機鉆頭的當前深度值和鉆孔的孔底的高程值，所
述顯示的鉆機鉆頭的當前深度值移隨鉆機鉆頭的鉆進而變化。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中，
衛(wèi)星定位測量儀將首次鉆孔時測量的鉆機上的預(yù)定位置的高程值發(fā)送給
鉆機監(jiān)控終端，
鉆機監(jiān)控終端根據(jù)首次鉆孔時鉆機上的預(yù)定位置的高程值、用戶輸入的
設(shè)定孔深和測量得到的鉆機上的預(yù)定位置相對于鉆機平臺的高度值計算鉆孔
的孔底的高程值。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中，鉆機監(jiān)控終端計算鉆孔的孔底
的高程值的公式如下，
Z₂＝Z₀-H₁-M₀
其中，Z₂表示鉆孔的孔底的高程值，Z₀表示首次鉆孔時鉆機上的預(yù)定位
置的高程值，H₁表示鉆機上的預(yù)定位置相對于鉆機平臺的高度值，M₀表示設(shè)
定孔深。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中，鉆機監(jiān)控終端計算鉆機鉆頭的
當前的實際位移的公式如下，
G ( X ) = D 0 N · X ]]>
其中，G(X)表示鉆機鉆頭的當前的實際位移，X表示鉆機的加壓主軸旋
轉(zhuǎn)的周數(shù)，X＝K(t)-K(0)，K(t)表示鉆機鉆頭在鉆進過程中鉆機的加壓主軸
的當前的累積旋轉(zhuǎn)周數(shù)，K(0)表示鉆機鉆桿在標定位置處時鉆機的加壓主軸
的累積旋轉(zhuǎn)周數(shù)，D₀表示鉆機的加壓主軸轉(zhuǎn)動一周鉆機鉆頭所行進的位移，N
表示粘貼在鉆機的加壓主軸上的磁鋼數(shù)量。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中，鉆機監(jiān)控終端計算鉆機鉆頭的
當前深度值的公式如下，
Z(t)＝Z₁-H₁-H₂-G(X)
其中，Z(t)表示鉆機鉆頭的當前深度值，Z₁表示鉆機上的預(yù)定位置的高
程值，H₁表示鉆機上的預(yù)定位置相對于鉆機平臺的高度值，H₂表示鉆機鉆頭
的標定位置處距離鉆機鉆頭頂端的距離，G(X)表示鉆機鉆頭的當前的實際位
移，X表示鉆機的加壓主軸旋轉(zhuǎn)的周數(shù)，X＝K(t)-K(0)，K(t)表示鉆機鉆頭
在鉆進過程中鉆機的加壓主軸的當前的累積旋轉(zhuǎn)周數(shù)，K(0)表示鉆機鉆桿在
標定位置處時鉆機的加壓主軸的累積旋轉(zhuǎn)周數(shù)。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中，當鉆機鉆頭的當前深度值達到
鉆孔的孔底的高程值時，鉆機監(jiān)控終端進行提示。
14.一種控制鉆孔的孔底平面高程的方法，所述方法包括：
(a)通過首次鉆孔確定鉆孔的孔底的高程值；
(b)對鉆機上的預(yù)定位置進行定位，得到鉆機上的預(yù)定位置的高程值；
(c)測量鉆機上的預(yù)定位置相對于鉆機平臺的高度值；
(d)利用鉆孔的孔底的高程值、鉆機上的預(yù)定位置的高程值和所述高度
值，得到鉆孔相對于鉆機平臺的目標孔深；
(e)根據(jù)所述目標孔深進行鉆孔。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，通過首次鉆孔確定鉆孔的孔底
的高程值的步驟為，
(a1)預(yù)先設(shè)定鉆孔相對于鉆機平臺的設(shè)定孔深；
(a2)對鉆機上的預(yù)定位置進行定位，得到鉆機上的預(yù)定位置的高程值；
(a3)測量鉆機上的預(yù)定位置相對于鉆機平臺的高度值；
(a4)利用所述設(shè)定孔深、鉆機上的預(yù)定位置的高程值和所述高度值，
得到鉆孔的孔底的高程值。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，計算鉆孔的孔底的高程值的公
式如下，
Z₂＝Z₀-H₁-M₀
其中，Z₂表示鉆孔的孔底的高程值，Z₀表示首次鉆孔時鉆機上的預(yù)定位
置的高程值，H₁表示鉆機上的預(yù)定位置相對于鉆機平臺的高度值，M₀表示設(shè)
定孔深。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，計算鉆孔相對于鉆機平臺的目
標孔深的公式如下，
M₁＝Z₁-H₁-Z₂
其中，M₁表示鉆孔相對于鉆機平臺的目標孔深，Z₁表示鉆機上的預(yù)定位
置的高程值，H₁表示鉆機上的預(yù)定位置相對于鉆機平臺的高度值，Z₂表示鉆
孔的孔底的高程值。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，步驟(e)包括：
(e1)測量鉆機鉆桿的標定位置距離鉆機鉆頭頂端的距離；
(e2)利用鉆孔相對于鉆機平臺的目標孔深和所述距離，得到鉆機鉆頭
的目標位移；
(e3)利用轉(zhuǎn)速傳感器計算鉆機鉆頭的當前的實際位移，當鉆機鉆頭的
當前的實際位移達到所述目標位移時，停止鉆孔。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，計算鉆機鉆頭的目標位移的公
式如下，
G₀(X)＝M₁-H₂
其中，G₀(X)表示鉆機鉆頭的目標位移，M₁表示鉆孔相對于鉆機平臺的
目標孔深，H₂表示鉆機鉆頭的標定位置距離鉆機鉆頭頂端的距離。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，利用轉(zhuǎn)速傳感器計算鉆機鉆頭
的當前的實際位移的公式如下，
G ( X ) = D 0 N · X ]]>
其中，G(X)表示鉆機鉆頭的當前的實際位移，X表示鉆機的加壓主軸旋
轉(zhuǎn)的周數(shù)，X＝K(t)-K(0)，K(t)表示鉆機鉆頭在鉆進過程中鉆機的加壓主軸
的當前的累積旋轉(zhuǎn)周數(shù)，K(0)表示鉆機鉆桿在標定位置處時鉆機的加壓主軸
的累積旋轉(zhuǎn)周數(shù)，D₀表示鉆機的加壓主軸轉(zhuǎn)動一周鉆機鉆頭所行進的位移，N
表示粘貼在鉆機的加壓主軸上的磁鋼數(shù)量。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，還包括步驟(e4)：在每次鉆孔時，
顯示鉆機鉆頭的當前的實際位移，所述顯示的鉆機鉆頭的當前的實際位移隨
鉆機鉆頭的鉆進而變化。
22.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，還包括步驟(e5)：當鉆機鉆頭的當
前的實際位移達到所述目標位移時，進行提示。
23.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，利用實時動態(tài)差分法的全球定
位系統(tǒng)對鉆機上的預(yù)定位置進行定位，得到鉆機上的預(yù)定位置的高程值。