CN114293936B - 一种钻机钻进状态监测装置及监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种钻机钻进状态监测装置及监测方法，包括设在钻头和钻杆之间的钻孔姿态监测单元以及设在水辫和钻井液送水胶管之间的钻孔钻井液压力监测单元；钻孔姿态监测单元用于测量、存储并传输钻孔姿态参数，钻孔钻井液压力监测单元用于测量、存储并传输钻井液压力参数。本发明在钻机钻进状态过程中完成钻孔钻井液以及钻孔姿态测量，在实时监测的钻井液压力数据中提取有效的钻井液数据值，在实时监测的钻孔姿态数据中提取有效的钻孔姿态数据值，两者结合可准确进行钻机钻进状态的监测，简单方便，在不增加额外工作量及应用成本的情况下，实时了解钻孔施钻的整个过程。

Description

一种钻机钻进状态监测装置及监测方法

技术领域

本发明属于钻孔测量技术领域，涉及一种钻机钻进状态监测装置及监测方法。

背景技术

钻孔抽放瓦斯是煤矿开采中最常用的瓦斯治理手段，矿井需要施工大量钻孔。煤矿井下钻机的响应与岩体的状态密切相关，在施工钻孔的过程中，可以根据钻机在钻进时的响应推测钻机施工的状态，但目前此类信息的获取主要依靠施工人员的经验，难免会造成信息获取的不可靠。在线监测与数据采集软件可以实现钻机设备工况参数联网地面监控和数据采集、计算、管理，获取大量有效数据用于自动钻进管理和技术研究，为自动钻进数据采集、数据研究提供软件工具和数据基础。掌握钻孔施工过程钻进参数，精确进行钻孔施工监测有助于矿井各类钻孔的科学施工，对于矿井安全生产具有重要意义。

发明内容

针对现有技术中的缺陷和不足，本发明提供了一种钻机钻进状态监测装置及监测方法，解决现有技术无法对煤矿井下钻机钻进过程实时监测，在过程管理以及施工过程中存在安全隐患的问题，能够有效地对煤矿井下钻进状态进行实时监测，从而消除安全生产隐患，也为钻孔施工验收提供了一种有效的评价手段。

为达到上述目的，本发明采取如下的技术方案：

一种钻机钻进状态监测装置，包括设在钻头和钻杆之间的钻孔姿态监测单元以及设在水辫和钻井液送水胶管之间的钻孔钻井液压力监测单元，其中，钻杆一端连接钻孔姿态监测单元，另一端连接水辫的一端，水辫的另一端连接钻孔钻井液压力监测单元；

所述钻孔姿态监测单元用于测量、存储并传输钻孔姿态参数，包括钻孔姿态监测探管以及设在钻孔姿态监测探管内的光纤陀螺、加速度计、姿态测量控制电路和存储及通讯电路A；姿态测量探管连接在钻杆和钻头之间，光纤陀螺连接加速度计，加速度计连接姿态测量控制电路，姿态测量控制电路连接存储及通讯电路A；钻孔姿态监测单元能测量钻孔姿态参数；

所述钻孔钻井液压力监测单元用于测量、存储并传输钻井液压力参数，包括钻孔钻井液压力监测探管以及设在钻孔钻井液压力监测探管内的压力传感器、称重传感器、压力测量控制电路和存储及通讯电路B；所述压力传感器连接称重传感器，称重传感器连接压力测量控制电路，压力测量控制电路连接存储及通讯电路B。

本发明还包括如下技术特征：

可选地，所述钻孔姿态参数包括钻孔工具面向角、倾角、方位角；钻井液压力参数包括钻井液压力和钻井液质量。

可选地，所述光纤陀螺和加速度计能测量钻孔姿态参数；

所述姿态测量控制电路用于测量并记录光纤陀螺和加速度计测量的钻孔姿态参数并存储在存储芯片中；

所述存储及通讯电路A能将测量到钻孔姿态参数进行数据传输。

可选地，所述存储及通讯电路A将测量到钻孔姿态参数进行数据传输的方式是将钻孔姿态参数通过钻杆传输至钻孔钻井液压力监测单元所连的数据传输线，数据传输线将钻孔姿态监测单元测量得到的电流、电压等钻孔姿态参数传输至通讯适配器中，通过通讯适配器后由通讯光纤传输至地面数据中心客户端。

可选地，所述钻孔姿态监测探管内依次设置有三组相互正交设置的X轴光纤陀螺、Y轴光纤陀螺和Z轴光纤陀螺以及三组相互正交设置的X轴加速度计、Y轴加速度计和Z轴加速度计。

可选地，所述压力传感器和称重传感器用于测量钻井液压力参数，其中，压力传感器用于测量钻孔中留存水柱的钻井液压力；称重传感器用于测量钻井液质量并转换为重量数字显示，并对重量数据进行储存、统计；

所述压力测量控制电路用于测量并记录压力传感器和称重传感器测量的钻井液压力参数并存储在存储芯片中；

所述存储及通讯电路B能将测量到钻井液压力参数进行数据传输。

可选地，所述存储及通讯电路B将测量到钻井液压力参数进行数据传输方式是将钻井液压力参数传输至钻孔钻井液压力监测单元所连的数据传输线，数据传输线将钻孔钻井液压力监测单元测量得到的电流、电压等钻井液压力参数传输至通讯适配器中，通过通讯适配器后由通讯光纤传输至地面数据中心客户端。

一种钻机钻进状态监测方法，该方法包括以下步骤：

步骤1，为钻孔姿态监测单元和钻孔钻井液压力监测单元下发同步时间进行时间同步操作；

步骤2，依次连接钻头、钻孔姿态监测单元、普通钻杆、水辫及钻孔钻井液压力监测单元以及钻井液送水胶管；开启水泵带压送水，待钻井液从孔口返回后开始钻进；

步骤3，钻孔姿态监测单元实时测量并记录钻孔姿态参数及对应测量时间，钻孔钻井液压力监测单元实时测量并记录钻井液压力参数及对应测量时间；

步骤4，提取有效钻孔姿态参数和有效钻井液压力参数；

步骤4.1提取有效钻孔姿态参数：首先获取接收到的钻孔姿态参数，建立空间后导入数据到指定空间，设置提取数据的具体条件准备进行数据提取，这里设定提取钻孔姿态参数的有效条件为钻孔倾角小于85度或小于-85度，如果未达到设定提取条件则重新提取，若达到提取条件则整理数据格式进行数据保存，保存数据写入有效钻孔姿态参数文件中；

步骤4.2提取有效钻井液压力参数：首先获取接收到的钻井液压力参数，建立空间后导入数据到指定空间，设置提取数据的具体条件准备进行数据提取，这里设定提取钻井液压力参数的有效条件为钻进压力大于零，如果未达到设定提取条件则重新提取，若达到提取条件则整理数据格式进行数据保存，保存数据写入有效钻井液压力参数文件中；

步骤5，以时间为基准，从有效钻孔姿态参数文件和有效钻井液压力参数文件同时提取钻孔姿态参数和钻井液压力参数；其中钻孔姿态参数包括钻孔工具面向角、倾角、方位角；钻井液压力参数包括钻井液压力和钻井液质量；

步骤6，分析钻孔姿态参数和钻井液压力参数，匹配同一时间下的钻孔姿态参数和钻井液压力参数，若未完成匹配则重新进行数据匹配，若完成匹配则将数据写入钻孔监测数据文件；分析钻孔姿态参数包括：首先读取保存的钻孔姿态参数，整理钻孔姿态参数，匹配钻孔姿态参数中的工具面向角、倾角、方位角与时间之间的关系；分析钻井液压力参数包括：读取保存的钻井液压力参数，整理钻井液压力参数，匹配钻井液压力参数中的钻井液压力、钻井液质量与时间之间的关系；

步骤7，钻机钻进状态分析，通过提取并匹配的钻孔姿态参数和钻井液压力参数的变化情况分析钻机钻进状态，钻机钻进状态包括停钻、正常钻进、更换钻杆、退钻；

步骤8，提交钻进监测结果；在数据分析、钻孔钻进状态分析完成后，提交钻机钻进监测结果，该结果可反应钻机的整个施工过程和施工过程中监测参数的变化情况。

可选地，所述步骤6中，匹配同一时间下的钻孔姿态参数和钻井液压力参数包括：

a，建立以时间为轴的一维坐标，时间的单位为秒；

b，提取钻孔姿态参数中的工具面向角、倾角、方位角参数，该数据与步骤a中的时间一一对应，即数据采样时记录了每一秒钻孔姿态的工具面向角、倾角、方位角数据；

c，提取钻井液压力参数中的钻井液压力和钻井液质量值，根据步骤a的时间提取钻井液压力数值，提取计算方法为：t＝|t1-t2|<3，其中t1为步骤b中的时间，即钻孔姿态参数测量时间，t2为钻井液压力参数测量时间，在两者时间相差t绝对值小于3秒时，认为是同一时间条件下可使用数据；

d，提取步骤c中符合时间条件的钻井液压力和钻井液质量值；

e，建立以时间为横坐标，同时有工具面向角、倾角、方位角、钻井液压力和钻井液质量值的二维数据体，此时数据匹配完成。

可选地，所述步骤7中，分析钻机钻进状态包括以下情况：

在开始钻进时钻杆中的钻井液压力瞬间变大，并很快达到最大值，在钻进过程中钻井液压力变化不大；钻进时倾角、方位角、工具面向角数据持续测量，且测量的倾角、方位角、工具面向角数据由于钻进干扰会产生波动；

在单根钻杆完成钻进后，钻机停止钻进，这时在没有给进钻井液压力的情况下，钻孔中的钻井液压力是持续降低的过程；此时测量的倾角、方位角、工具面向角数据稳定；

在一根钻杆完成钻进，更换下一根钻杆前，钻杆中由于充满了钻井液，这时的钻井液质量最大；此时钻孔轨迹测量过程没有干扰，测量的倾角、方位角、工具面向角数据稳定；

在更换钻杆过程中，钻杆中的钻井液压力是迅速下降的状态；此时测量的倾角、方位角、工具面向角数据稳定；

退钻过程中，钻杆中钻井液压力会降为零；此时测量的倾角、方位角、工具面向角数据稳定。

本发明与现有技术相比，有益的技术效果是：

在使用本发明所提供的钻机钻进状态监测装置对钻机钻进状态监测时，在钻机钻进状态过程中就完成了钻孔钻井液以及钻孔姿态测量，在实时监测的钻井液压力数据中提取有效的钻井液数据值，在实时监测的钻孔姿态数据中提取有效的钻孔姿态数据值，两者结合可准确进行钻机钻进状态的监测，简单方便，在不增加额外工作量及应用成本的情况下，实时了解钻孔施钻的整个过程。

附图说明

图1是本发明监测装置结构示意图；

图2是本发明监测方法流程图；

图3是是钻孔姿态监测单元和钻孔钻井液压力监测单元监测原理图；

图4是钻井液压力参数有效数据提取流程图；

图5是钻孔姿态参数有效数据提取流程图；

图6是钻机钻进状态监测数据分析流程图；

图7是钻井液压力参数提取有效性对比图；

图8是钻孔姿态参数提取有效性对比图；

图9是钻机钻进状态监测数据分析成果图。

附图标号含义：1.钻头，2.钻孔姿态监测单元，3.钻杆，4.水辫，5.钻孔钻井液压力监测单元，6.钻井液送水胶管，7.数据传输线，21.钻孔姿态监测探管，22.光纤陀螺，23.加速度计，24.供电电池，51.钻孔钻井液压力监测探管，52.压力传感器，53.称重传感器。

以下结合说明书附图和具体实施方式对本发明做具体说明。

具体实施方式

钻进参数是影响和制约成本、质量的重要因素，合理的优化匹配钻井关键参数能够有效提升钻井品质、降低钻井成本。本发明综合考虑水力、地层等因素，通过多目标智能优化算法的研究，实现了钻进参数多目标实时优化，为钻进参数优化技术和智能钻探设备的研究提供了参考和依据。发明了钻机钻进状态监测装置，基于监测数据分析钻机运行状态，根据分析结果提出了一种钻机钻进状态监测装置及监测方法。

遵从上述技术方案，以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。下面结合实施例对本发明做进一步详细说明。

实施例1：

如图1所示，本实施例提供一种钻机钻进状态监测装置，包括设在钻头1和钻杆3之间的钻孔姿态监测单元2以及设在水辫4和钻井液送水胶管6之间的钻孔钻井液压力监测单元5，其中，钻杆3一端连接钻孔姿态监测单元2，另一端连接水辫4的一端，水辫4的另一端连接钻孔钻井液压力监测单元5。

钻孔姿态监测单元2用于测量、存储并传输钻孔姿态参数，包括钻孔姿态监测探管21以及设在钻孔姿态监测探管21内的光纤陀螺22、加速度计23、姿态测量控制电路和存储及通讯电路A，本实施例中，钻孔姿态监测探管21内还设有供电电池24；光纤陀螺22利对角速度高灵敏度，用于测量地球自转的角速度矢量，以确定钻孔的倾斜方位，该倾斜方位是相对地球北极方向的方位，也称作真北方位角，实现自寻北测量；钻孔姿态监测探管21连接在钻杆3和钻头1之间，光纤陀螺22连接加速度计23，加速度计23连接姿态测量控制电路，姿态测量控制电路连接存储及通讯电路A。

钻孔钻井液压力监测单元5用于测量、存储并传输钻井液压力参数，包括钻孔钻井液压力监测探管51以及设在钻孔钻井液压力监测探管51内的压力传感器52、称重传感器53、压力测量控制电路和存储及通讯电路B；压力传感器52连接称重传感器53，称重传感器53连接压力测量控制电路，压力测量控制电路连接存储及通讯电路B。

钻孔姿态参数包括钻孔工具面向角、倾角、方位角；钻井液压力参数包括钻井液压力和钻井液质量。

光纤陀螺22和加速度计23能测量钻孔姿态参数；姿态测量控制电路用于测量并记录光纤陀螺和加速度计测量的钻孔姿态参数并存储在存储芯片中；存储及通讯电路A能将测量到钻孔姿态参数进行数据传输。

存储及通讯电路A将测量到钻孔姿态参数进行数据传输的方式是将钻孔姿态参数通过钻杆3传输至钻孔钻井液压力监测单元5所连的数据传输线7，数据传输线7将钻孔姿态监测单元2测量得到的钻孔姿态参数传输至通讯适配器中，通过通讯适配器后由通讯光纤传输至地面数据中心客户端。

钻孔姿态监测探管21内依次设置有三组相互正交设置的X轴光纤陀螺、Y轴光纤陀螺和Z轴光纤陀螺以及三组相互正交设置的X轴加速度计、Y轴加速度计和Z轴加速度计。

压力传感器52和称重传感器53用于测量钻井液压力参数，其中，压力传感器52用于测量钻孔中留存水柱的钻井液压力；称重传感器53用于测量钻井液质量并转换为重量数字显示，并对重量数据进行储存、统计；压力测量控制电路用于测量并记录压力传感器52和称重传感器53测量的钻井液压力参数并存储在存储芯片中；存储及通讯电路B能将测量到钻井液压力参数进行数据传输。

存储及通讯电路B将测量到钻井液压力参数进行数据传输方式是将钻井液压力参数传输至钻孔钻井液压力监测单元5所连的数据传输线7，数据传输线7将钻孔钻井液压力监测单元5测量得到的钻井液压力参数传输至通讯适配器中，通过通讯适配器后由通讯光纤传输至地面数据中心客户端。

实施例2：

本实施例提供一种钻机钻进状态监测方法，如图2为该监测方法整体流程图，该方法包括以下步骤：

步骤1，各仪器准备开始运行，为钻孔姿态监测单元和钻孔钻井液压力监测单元下发同步时间进行时间同步操作；

步骤2，依次连接钻头、钻孔姿态监测单元、普通钻杆、水辫及钻孔钻井液压力监测单元以及钻井液送水胶管；开启水泵带压送水，待钻井液从孔口返回后开始钻进；

步骤3，钻孔姿态监测单元实时测量并记录钻孔姿态参数及对应测量时间，钻孔钻井液压力监测单元实时测量并记录钻井液压力参数及对应测量时间；

如图3是是钻孔姿态监测单元和钻孔钻井液压力监测单元监测原理图；光纤陀螺和加速度计能测量钻孔姿态参数，姿态测量控制电路测量并记录测量的钻孔姿态参数并存储在存储芯片中，存储及通讯电路A将测量到钻孔姿态参数通过钻杆传输至钻孔钻井液压力监测单元所连的数据传输线，数据传输线将钻孔姿态参数传输至通讯适配器中，通过通讯适配器后由通讯光纤传输至地面数据中心客户端。压力传感器和称重传感器测量钻井液压力参数，压力测量控制电路测量并记录钻井液压力参数并存储在存储芯片中，存储及通讯电路B将测量到钻井液压力参数传输至钻孔钻井液压力监测单元所连的数据传输线，数据传输线将钻井液压力参数传输至通讯适配器中，通过通讯适配器后由通讯光纤传输至地面数据中心客户端。

步骤4，提取有效钻孔姿态参数和有效钻井液压力参数；

步骤4.1提取有效钻孔姿态参数，如图5所示：首先获取接收到的钻孔姿态参数，建立空间后导入数据到指定空间，设置提取数据的具体条件准备进行数据提取，这里设定提取钻孔姿态参数的有效条件为钻孔倾角小于85度或小于-85度，如果未达到设定提取条件则重新提取，若达到提取条件则整理数据格式进行数据保存，保存数据写入有效钻孔姿态参数文件中；

如图8所示，是监测钻孔姿态参数提取有效性对比图，图8的横坐标是时间，纵坐标是倾角，设置提取钻孔姿态有效条件为钻孔倾角小于85度，这是由于在倾角大于85度或小于-85度时，钻孔方位角误差会因为倾角较大而变得更大，不适合进行数据的处理与分析。此时采集的数据不作为监测数据进行保存和处理，只选取钻孔倾角小于85度或大于-85度时的倾角、方位角、工具面向角和时间数据进行保存、处理。

步骤4.2提取有效钻井液压力参数，如图4所示：首先获取接收到的钻井液压力参数，建立空间后导入数据到指定空间，设置提取数据的具体条件准备进行数据提取，这里设定提取钻井液压力参数的有效条件为钻进压力大于零，如果未达到设定提取条件则重新提取，若达到提取条件则整理数据格式进行数据保存，保存数据写入有效钻井液压力参数文件中；

如图7所示，是监测钻井液压力参数提取有效性对比图，图7的横坐标是时间，纵坐标是钻井液压力，设置提取有效数据条件为钻进压力大于零，在钻井液压力为零时，即钻机拆掉了钻井液供水口，此时采集的数据不作为监测数据进行保存和处理，只选取钻井液压力大于零的压力和时间数据进行保存、处理。

步骤5，以时间为基准，从有效钻孔姿态参数文件和有效钻井液压力参数文件同时提取钻孔姿态参数和钻井液压力参数；其中钻孔姿态参数包括钻孔工具面向角、倾角、方位角；钻井液压力参数包括钻井液压力和钻井液质量；

步骤6，分析钻孔姿态参数和钻井液压力参数，匹配同一时间下的钻孔姿态参数和钻井液压力参数，若未完成匹配则重新进行数据匹配，若完成匹配则将数据写入钻孔监测数据文件；如图6所示，分析钻孔姿态参数包括：首先读取保存的钻孔姿态参数，整理钻孔姿态参数，匹配钻孔姿态参数中的工具面向角、钻孔倾角、方位角与时间之间的关系；分析钻井液压力参数包括：读取保存的钻井液压力参数，整理钻井液压力参数，匹配钻井液压力参数中的钻井液压力、钻井液质量与时间之间的关系；

匹配同一时间下的钻孔姿态参数和钻井液压力参数包括：

a，建立以时间为轴的一维坐标，时间的单位为秒；

b，提取钻孔姿态参数中的工具面向角、倾角、方位角参数，该数据与步骤a中的时间一一对应，即数据采样时记录了每一秒钻孔姿态的工具面向角、倾角、方位角数据；

c，提取钻井液压力参数中的钻井液压力和钻井液质量值，由于钻井液压力参数采样也有时间记录，但与钻孔姿态参数采样时间不同步，因而采样时间有差异，这里根据步骤a的时间，提取与钻孔姿态参数测量最近的时间点作为匹配用的钻井液压力参数，提取钻井液压力数值，提取计算方法为：t＝|t1-t2|<3，其中t1为步骤b中的时间，即钻孔姿态参数测量时间，t2为钻井液压力参数测量时间，在两者时间相差t绝对值小于3秒时，认为是同一时间条件下可使用数据；

d，提取步骤c中符合时间条件的钻井液压力和钻井液质量值；

e，建立以时间为横坐标，同时有工具面向角、倾角、方位角、钻井液压力和钻井液质量值的二维数据体，此时数据匹配完成；

步骤7，钻机钻进状态分析，通过提取并匹配的钻孔姿态参数和钻井液压力参数的变化情况分析钻机钻进状态，钻机钻进状态包括停钻、正常钻进、更换钻杆、退钻；分析钻机钻进状态包括以下情况：

在开始钻进时钻杆中的钻井液压力瞬间变大，并很快达到最大值，在钻进过程中钻井液压力变化不大；钻进时倾角、方位角、工具面向角数据持续测量，且测量的倾角、方位角、工具面向角数据由于钻进干扰会产生波动；

在单根钻杆完成钻进后，钻机停止钻进，这时在没有给进钻井液压力的情况下，钻孔中的钻井液压力是持续降低的过程；此时测量的倾角、方位角、工具面向角数据稳定；

在一根钻杆完成钻进，更换下一根钻杆前，钻杆中由于充满了钻井液，这时的钻井液质量最大；此时钻孔轨迹测量过程没有干扰，测量的倾角、方位角、工具面向角数据稳定；

在更换钻杆过程中，钻杆中的钻井液压力是迅速下降的状态；此时测量的倾角、方位角、工具面向角数据稳定；

退钻过程中，钻杆中钻井液压力会降为零；此时测量的倾角、方位角、工具面向角数据稳定；

如图9所示，是钻机钻进状态监测数据分析成果图，能结合钻孔姿态参数钻井液压力参数监测钻机钻进状态，包括停钻、正常钻进、更换钻杆、退钻。

步骤8，提交钻进监测结果；在数据分析、钻孔钻进状态分析完成后，提交钻机钻进监测结果，该结果可反应钻机的整个施工过程和施工过程中监测参数的变化情况。

Claims (8)

1.一种钻机钻进状态监测方法，其特征在于，该方法通过钻机钻进状态监测装置实现，钻机钻进状态监测装置包括设在钻头（1）和钻杆（3）之间的钻孔姿态监测单元（2）以及设在水辫（4）和钻井液送水胶管（6）之间的钻孔钻井液压力监测单元（5），其中，钻杆（3）一端连接钻孔姿态监测单元（2），另一端连接水辫（4）的一端，水辫（4）的另一端连接钻孔钻井液压力监测单元（5）；

所述钻孔姿态监测单元（2）用于测量、存储并传输钻孔姿态参数，包括钻孔姿态监测探管（21）以及设在钻孔姿态监测探管（21）内的光纤陀螺（22）、加速度计（23）、姿态测量控制电路和存储及通讯电路A；钻孔姿态监测探管（21）连接在钻杆（3）和钻头（1）之间，光纤陀螺（22）连接加速度计（23），加速度计（23）连接姿态测量控制电路，姿态测量控制电路连接存储及通讯电路A；

所述钻孔钻井液压力监测单元（5）用于测量、存储并传输钻井液压力参数，包括钻孔钻井液压力监测探管（51）以及设在钻孔钻井液压力监测探管（51）内的压力传感器（52）、称重传感器（53）、压力测量控制电路和存储及通讯电路B；所述压力传感器（52）连接称重传感器（53），称重传感器（53）连接压力测量控制电路，压力测量控制电路连接存储及通讯电路B；

所述钻孔姿态参数包括钻孔工具面向角、倾角、方位角；钻井液压力参数包括钻井液压力和钻井液质量；

该方法包括以下步骤：

步骤1，为钻孔姿态监测单元和钻孔钻井液压力监测单元下发同步时间进行时间同步操作；

步骤2，依次连接钻头、钻孔姿态监测单元、普通钻杆、水辫及钻孔钻井液压力监测单元以及钻井液送水胶管；开启水泵带压送水，待钻井液从孔口返回后开始钻进；

步骤3，钻孔姿态监测单元实时测量并记录钻孔姿态参数及对应测量时间，钻孔钻井液压力监测单元实时测量并记录钻井液压力参数及对应测量时间；

步骤4，提取有效钻孔姿态参数和有效钻井液压力参数；

步骤4.1提取有效钻孔姿态参数：首先获取接收到的钻孔姿态参数，建立空间后导入数据到指定空间，设置提取数据的具体条件准备进行数据提取，这里设定提取钻孔姿态参数的有效条件为钻孔倾角小于85度或小于-85度，如果未达到设定提取条件则重新提取，若达到提取条件则整理数据格式进行数据保存，保存数据写入有效钻孔姿态参数文件中；

步骤4.2提取有效钻井液压力参数：首先获取接收到的钻井液压力参数，建立空间后导入数据到指定空间，设置提取数据的具体条件准备进行数据提取，这里设定提取钻井液压力参数的有效条件为钻进压力大于零，如果未达到设定提取条件则重新提取，若达到提取条件则整理数据格式进行数据保存，保存数据写入有效钻井液压力参数文件中；

步骤5，以时间为基准，从有效钻孔姿态参数文件和有效钻井液压力参数文件同时提取钻孔姿态参数和钻井液压力参数；其中钻孔姿态参数包括钻孔工具面向角、倾角、方位角；钻井液压力参数包括钻井液压力和钻井液质量；

步骤6，分析钻孔姿态参数和钻井液压力参数，匹配同一时间下的钻孔姿态参数和钻井液压力参数，若未完成匹配则重新进行数据匹配，若完成匹配则将数据写入钻孔监测数据文件；分析钻孔姿态参数包括：首先读取保存的钻孔姿态参数，整理钻孔姿态参数，匹配钻孔姿态参数中的工具面向角、倾角、方位角与时间之间的关系；分析钻井液压力参数包括：读取保存的钻井液压力参数，整理钻井液压力参数，匹配钻井液压力参数中的钻井液压力、钻井液质量与时间之间的关系；

步骤7，钻机钻进状态分析，通过提取并匹配的钻孔姿态参数和钻井液压力参数的变化情况分析钻机钻进状态，钻机钻进状态包括停钻、正常钻进、更换钻杆、退钻；

步骤8，提交钻进监测结果；在数据分析、钻孔钻进状态分析完成后，提交钻机钻进监测结果，该结果可反应钻机的整个施工过程和施工过程中监测参数的变化情况。

2.如权利要求1所述的钻机钻进状态监测方法，其特征在于，所述光纤陀螺（22）和加速度计（23）能测量钻孔姿态参数；

所述姿态测量控制电路用于测量并记录光纤陀螺和加速度计测量的钻孔姿态参数并存储在存储芯片中；

所述存储及通讯电路A能将测量到钻孔姿态参数进行数据传输。

3.如权利要求2所述的钻机钻进状态监测方法，其特征在于，所述存储及通讯电路A将测量到钻孔姿态参数进行数据传输的方式是将钻孔姿态参数通过钻杆（3）传输至钻孔钻井液压力监测单元（5）所连的数据传输线（7），数据传输线（7）将钻孔姿态监测单元（2）测量得到的钻孔姿态参数传输至通讯适配器中，通过通讯适配器后由通讯光纤传输至地面数据中心客户端。

4.如权利要求1所述的钻机钻进状态监测方法，其特征在于，所述钻孔姿态监测探管（21）内依次设置有三组相互正交设置的X轴光纤陀螺、Y轴光纤陀螺和Z轴光纤陀螺以及三组相互正交设置的X轴加速度计、Y轴加速度计和Z轴加速度计。

5.如权利要求1所述的钻机钻进状态监测方法，其特征在于，所述压力传感器（52）和称重传感器（53）用于测量钻井液压力参数，其中，压力传感器（52）用于测量钻孔中留存水柱的钻井液压力；称重传感器（53）用于测量钻井液质量并转换为重量数字显示，并对重量数据进行储存、统计；

所述压力测量控制电路用于测量并记录压力传感器（52）和称重传感器（53）测量的钻井液压力参数并存储在存储芯片中；

所述存储及通讯电路B能将测量到钻井液压力参数进行数据传输。

6.如权利要求5所述的钻机钻进状态监测方法，其特征在于，所述存储及通讯电路B将测量到钻井液压力参数进行数据传输方式是将钻井液压力参数传输至钻孔钻井液压力监测单元（5）所连的数据传输线（7），数据传输线（7）将钻孔钻井液压力监测单元（5）测量得到的钻井液压力参数传输至通讯适配器中，通过通讯适配器后由通讯光纤传输至地面数据中心客户端。

7.如权利要求1所述的钻机钻进状态监测方法，其特征在于，所述步骤6中，匹配同一时间下的钻孔姿态参数和钻井液压力参数包括：

a，建立以时间为轴的一维坐标，时间的单位为秒；

b，提取钻孔姿态参数中的工具面向角、倾角、方位角参数，该数据与步骤a中的时间一一对应，即数据采样时记录了每一秒钻孔姿态的工具面向角、倾角、方位角数据；

c，提取钻井液压力参数中的钻井液压力和钻井液质量值，根据步骤a的时间提取钻井液压力数值，提取计算方法为：t=|t1-t2|<3，其中t1为步骤b中的时间，即钻孔姿态参数测量时间，t2为钻井液压力参数测量时间，在两者时间相差t绝对值小于3秒时，认为是同一时间条件下可使用数据；

d，提取步骤c中符合时间条件的钻井液压力和钻井液质量值；

e，建立以时间为横坐标，同时有工具面向角、倾角、方位角、钻井液压力和钻井液质量值的二维数据体，此时数据匹配完成。

8.如权利要求7所述的钻机钻进状态监测方法，其特征在于，所述步骤7中，分析钻机钻进状态包括以下情况：

在开始钻进时钻杆中的钻井液压力瞬间变大，并很快达到最大值，在钻进过程中钻井液压力变化不大；钻进时倾角、方位角、工具面向角数据持续测量，且测量的倾角、方位角、工具面向角数据由于钻进干扰会产生波动；

在单根钻杆完成钻进后，钻机停止钻进，这时在没有给进钻井液压力的情况下，钻孔中的钻井液压力是持续降低的过程；此时测量的倾角、方位角、工具面向角数据稳定；

在一根钻杆完成钻进，更换下一根钻杆前，钻杆中由于充满了钻井液，这时的钻井液质量最大；此时钻孔轨迹测量过程没有干扰，测量的倾角、方位角、工具面向角数据稳定；

在更换钻杆过程中，钻杆中的钻井液压力是迅速下降的状态；此时测量的倾角、方位角、工具面向角数据稳定；

退钻过程中，钻杆中钻井液压力会降为零；此时测量的倾角、方位角、工具面向角数据稳定。