一种应用于石油钻杆作业的身份识别方法

摘要

本申请公开了一种应用于石油钻杆作业的身份识别方法，包括：对钻杆的特定局部进行磁标记处理；检测特定局部的磁特性变化；当检测到磁特性的异常值时，则检测到钻杆的磁标记，基于磁标记的位置、宽度和/或磁异常幅度信息获取钻杆编码。本发明的优点是：第一，实现简单，基于磁标记的位置、宽度和/或磁异常幅度信息获取钻杆编码；第二，便于机器自动识读，特别是易于在钻井过程中实现对编码的自动现场识读；第三，通过钻杆编码，能够识别石油钻杆的身份信息，对钻杆逐根进行建档，从而知道每根钻杆在不同深度、拉/压力、振动、泥浆腐蚀性等条件下工作过的时间，实现更科学的钻杆分级，可以减少钻井事故，也可以避免在钻杆淘汰时所留的裕量过大，降低钻井作业的总成本。

权利要求

1.一种应用于石油钻杆作业的身份识别方法，其特征在于，包括：

对钻杆的特定局部进行磁标记处理；所述对钻杆的特定局部进行磁标记处理的步骤包括磁场热处理；

检测所述特定局部的磁特性变化；

当检测到磁特性的异常值时，则检测到钻杆的磁标记，基于所述磁标记的位置、宽度和/或磁异常幅度信息获取钻杆编码；

所述磁场热处理包括：对所述特定局部进行加热，使其达到材料的居里温度点，以作为磁标记区域；对所述磁标记区域施加特定方向的磁场，在磁场作用下对所述磁标记区域进行保温，然后，进行可控降温，形成磁标记。

2.根据权利要求1所述的应用于石油钻杆作业的身份识别方法，其特征在于，所述对钻杆的特定局部进行磁标记处理的步骤包括：将钻杆特定局部的材料替换或添加为磁性能不同的材料。

3.根据权利要求1所述的应用于石油钻杆作业的身份识别方法，其特征在于，所述磁标记设置于钻杆的杆身上，并沿轴向排列，或者所述磁标记设置于钻杆杆身上，并沿圆周排列，或者

所述磁标记设置于钻杆接头上，并按圆周排列。

4.根据权利要求3所述的应用于石油钻杆作业的身份识别方法，其特征在于，通过光电编码器测量所述磁标记的轴向宽度和轴向位置。

5.根据权利要求4所述的应用于石油钻杆作业的身份识别方法，其特征在于，通过传感器阵列测量所述磁标记的圆周宽度和磁异常幅度。

6.根据权利要求1所述的应用于石油钻杆作业的身份识别方法，其特征在于，通过设置于钻杆外侧面、内侧面或环绕钻杆沿圆周排列的传感器或传感器阵列测量所述磁标记的位置、宽度和/或磁异常幅度信息。

7.根据权利要求6所述的应用于石油钻杆作业的身份识别方法，其特征在于，所述检测所述特定局部的磁特性变化的步骤包括：采用霍尔传感器，和/或线圈进行检测。

8.根据权利要求1-7中任何一项所述的应用于石油钻杆作业的身份识别方法，其特征在于，所述钻杆编码包括：编码值部分和起始标记部分，其中，所述编码值部分采用二进制或多进制表示，或者采用莫尔斯码编码方式表示，所述起始标记部分由与所述编码值部分相同的进制符号组成，或设置为与所述进制符号不同的特殊标记。

9.根据权利要求8所述的应用于石油钻杆作业的身份识别方法，其特征在于，所述钻杆编码还包括纠错或校验部分，所述纠错或校验部分采用二进制或多进制表示，或者采用莫尔斯码等编码方式表示。

说明书

一种应用于石油钻杆作业的身份识别方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种应用于石油钻杆作业的身份识别方法。

背景技术

[0002] 现有技术中，石油钻杆是钻井作业的重要工具，每根钻杆的长度约为10米，多节钻杆以丝扣方式相连，下部同底部钻具组合相连，上部连接方钻杆、水龙头等。泥浆通过钻杆输送到井下。在采用转盘钻的钻井作业中，由钻杆把钻机的扭矩传递给井下的钻头。钻杆是钻柱组成中最长的部分。钻杆在井下需要经受拉力、压力、扭力、振动、摩擦、钻井液腐蚀，需要定期评估钻杆的老化程度，据此对钻杆进行分级，并及时淘汰和更新。目前对钻杆的分级依据包括定期进行的厚度检测和探伤。如果能够对钻杆逐根进行建档，就可以知道每根钻杆在不同钻井条件，例如深度、拉/压力、振动、泥浆腐蚀性等下工作过的时间，据此能够对钻杆的老化程度进行更全面和准确的评估，可以有效减少钻井事故，也可以避免在钻杆淘汰时所留的裕量过大，降低钻井作业的总成本。现有技术包括：一、主流做法是在钻杆接头处用钢字模打编号。这种方式难以实现机器自动识读，此外还容易沾污泥浆和油污，也易受磨损。二、在钻杆接头上嵌入电子芯片，其中存储钻杆的编号，通过接触式或非接触式读取装置，读取该编号。这种方案中采用的电子芯片难以在井下高温和高振动的条件下长时间工作，损坏率高。三、在钻杆接头上安装条形码(包括二维条码)。条形码同样存在易沾污和易磨损的缺点。总之，目前缺少一种可靠性高而又便于识读的石油钻杆身份识别方法。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于克服上述不足，提供一种应用于石油钻杆作业的身份识别方法，其不仅成本低廉，而且可靠性高，并且便于机器自动识读，特别是易于实现在钻井作业过程中的现场识读。

[0004] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种应用于石油钻杆作业的身份识别方法，其特征在于，包括：对钻杆的特定局部进行磁标记处理；检测所述特定局部的磁特性变化；当检测到磁特性的异常值时，则检测到钻杆的磁标记，基于所述磁标记的位置、宽度和/或磁异常幅度信息获取钻杆编码。

[0005] 进一步地，所述对钻杆的特定局部进行磁标记处理的步骤包括：将钻杆特定局部的材料替换或添加为磁性能不同的材料。

[0006] 进一步地，所述对钻杆的特定局部进行磁标记处理的步骤包括磁场热处理，所述磁场热处理包括：对所述特定局部进行加热，使其达到材料的居里温度点，以作为磁标记区域；对所述磁标记区域施加特定方向的磁场，当所述磁标记区域位于钻杆的杆身上时，所述特定方向为与钻杆的轴向方向一致的磁场；当所述磁标记区域位于钻杆的接头上时，所述特定方向为沿接头的径向方向；在磁场作用下对所述磁标记区域进行保温，然后，进行可控降温，形成磁标记。

[0007] 进一步地，所述磁标记设置于钻杆的杆身上，并沿轴向排列，或者所述磁标记设置于钻杆杆身上，并沿圆周排列，或者所述磁标记设置于钻杆接头上，并按圆周排列。

[0008] 进一步地，通过光电编码器测量所述磁标记的轴向宽度和轴向位置。

[0009] 进一步地，通过传感器阵列测量所述磁标记的圆周宽度和/或磁异常幅度。

[0010] 进一步地，通过设置于钻杆外侧面、内侧面或环绕钻杆沿圆周排列的传感器或传感器阵列测量所述磁标记的位置、宽度和/或磁异常幅度。

[0011] 进一步地，所述检测所述特定局部的磁特性变化的步骤包括：采用霍尔传感器，和/或线圈进行检测。

[0012] 进一步地，所述钻杆编码包括：编码值部分和起始标记部分，其中，所述编码值部分采用二进制或多进制表示，或者采用莫尔斯码编码方式表示，所述起始标记部分由与所述编码值部分相同的进制符号组成，或设置为与所述进制符号不同的特殊标记。

[0013] 进一步地，所述钻杆编码还包括纠错或校验部分，所述纠错或校验部分采用二进制或多进制表示，或者采用莫尔斯码等编码方式表示。

[0014] 本发明的有益效果为：

[0015] 第一，实现简单，对钻杆的特定局部进行处理，使得该局部的磁性能发生改变，形成若干个磁标记，当检测到磁特性的异常值时，则检测到钻杆的磁标记，基于磁标记的位置、宽度和/或磁异常幅度信息获取钻杆编码。

[0016] 第二，便于机器自动识读，特别是易于在钻井过程中实现对编码的自动现场识读，减少对人工的需求，可提高人员的安全性，也可降低因人工操作引发错误的可能性。

[0017] 第三，通过钻杆编码，能够识别石油钻杆的身份信息，对钻杆逐根进行建档，从而可以知道每根钻杆在不同深度、拉/压力、振动、泥浆腐蚀性等条件下工作过的时间，实现更科学的钻杆分级，可以减少钻井事故，也可以避免在钻杆淘汰时所留的裕量过大，降低钻井作业的总成本。

附图说明

[0018] 此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

[0019] 图1是本发明的应用于石油钻杆作业的身份识别方法的流程图；

[0020] 图2是图1所示方法的钻杆编码的第一实施例示意图；

[0021] 图3是图1所示方法的钻杆编码的第二实施例示意图；

[0022] 图4和图5是图1所示方法的钻杆编码的第三实施例示意图；

[0023] 图6是图1所示方法的钻杆编码的第四实施例示意图。

具体实施方式

[0024] 如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

[0025] 实施例1

[0026] 请参照图1，本发明的应用于石油钻杆作业的身份识别方法包括：S100，对钻杆的特定局部进行磁标记处理；S200，检测所述特定局部的磁特性变化；S300，当检测到磁特性的异常值时，则检测到钻杆的磁标记，基于所述磁标记的位置，宽度和/或磁异常幅度信息获取钻杆编码。

[0027] 优选地，所述磁特性包括磁导率，作为具体的实施例，所述磁场热处理包括提高磁导率。

[0028] 优选地，所述磁特性包括磁滞回线的矩形比。作为具体的实施例，所述磁场热处理包括改善磁滞回线的矩形比，或者使磁导率在一定磁场范围内保持恒定不变。在具体的实施例中，采用纵向磁场热处理，即热处理时磁场方向与识读装置实际使用的磁通方向相同。或者，采用横向磁场热处理，即热处理时磁场方向与识读装置实际使用的磁通方向相垂直。

[0029] 优选地，所述对钻杆的特定局部进行磁标记处理的步骤包括：对所述特定局部进行加热，使其达到或略超过材料的居里温度点，以作为磁标记区域；在所述磁标记区域上施加特定方向的磁场，当所述磁标记区域位于钻杆的杆身上时，所述特定方向为与钻杆的轴向方向一致的磁场；当所述磁标记区域位于钻杆的接头上时，所述特定方向为沿接头的径向方向；对所述磁标记区域进行保温，然后，进行可控降温，形成磁标记。

[0030] 优选地，对所述特定局部进行加热，也可使其接近材料的居里温度点，即采用等温磁场热处理方式：将磁标记区域加热到居里点以下50～100℃，施加磁场后保持温度恒定较长时间，再进行降温。

[0031] 优选地，以磁导率作为磁特性时，作为具体的实施例，加热到略高于居里温度点的780～830℃，施加磁场后保温时间为30～60min。

[0032] 优选地，可控降温至300～400℃，自然降温，可提高磁导率。

[0033] 优选地，以磁滞回线的矩形比作为磁特性时，作为具体的实施例，加热到略低于居里温度点的600～700℃，施加磁场后保温时间为60～90min，经过纵向磁场热处理，再以200℃/时冷却速度冷却到350℃，自然降温。

[0034] 优选地，可控降温分别以300℃/时，280℃/时，260℃/时冷却至200℃，磁滞回线图形变陡立，回线面积显著减小。

[0035] 优选地，加热装置可以包括火焰加热器以及保温装置，也可以采用交流感应加热器。

[0036] 磁特性异常的变化方向与磁场热处理中采用的励磁方向有关，也与识读装置的传感器设计有关。据此可以使标记呈现磁特性偏高或偏低。

[0037] 优选地，所述对钻杆的特定局部进行磁标记处理的步骤包括：将钻杆特定局部的材料替换为磁性能不同的材料。

[0038] 优选地，在钻杆接头上将特定位置的钢材替换为磁性能不同的材料，如铜、铝等金属或其合金，或者高强度胶等非金属材料，或者钕铁硼等永磁材料。替换的方法包括在钻杆接头上用机械加工的方法制造出多个孔洞，填入其它材料，依靠孔洞的位置和尺寸形成编码。

[0039] 优选地，所述对钻杆的特定局部进行磁标记处理的步骤包括：对所述特定局部进行加热，使其达到材料的居里温度点，以作为磁标记区域；对所述磁标记区域施加沿钻杆接头径向方向的磁场；在磁场作用下对所述磁标记区域进行保温，然后，进行可控降温，形成磁标记。

[0040] 图2示意了在钻杆接头的圆周上排列的磁标记，黑色部分为不同磁标记的位置和宽度示意。

[0041] 钻杆编码在某钻杆的内螺纹接头的端面上按圆周排列，采用二进制，磁标记所代表的符号定义如下：

[0042]磁标记扇形角度 0(无磁标记) 12
代表符号 0 1

[0043] 每个符号占据12度扇形角。符号的间隔为12度扇形角。以一个扇形角为36度的磁标记作为起始标记。编码值为12个符号。有1个偶校验位。这个钻杆编码格式最多可以表示4096个不同的值，即2的12次幂。图中编码以箭头所指示的方向排列，两个编码分别为：

[0044]  编码值 校验值 编码值十进制

[0045]左侧编码 011010111010 1 1722
右侧编码 101100111011 0 2875

[0046] 优选地，通过在钻杆接头上沿圆周排列的传感器阵列测量所述磁标记的位置、宽度和磁异常幅度。

[0047] 优选地，所述检测所述特定局部的磁特性变化的步骤包括：采用霍尔传感器，和/或线圈进行检测。

[0048] 优选地，所述线圈环绕设置于钻杆。

[0049] 优选地，所述钻杆编码包括：编码值部分，起始标记部分，纠错或校验部分，其中，所述编码值部分与所述纠错或校验部分采用二进制表示，或多进制表示，所述起始标记部分由与所述编码值部分，和/或纠错或校验部分相同的进制符号组成，或设置为与所述进制符号不同的特殊标记。

[0050] 磁特性异常的变化方向与磁场热处理中采用的励磁方向有关，也与识读装置的传感器设计有关。据此可以使标记呈现磁特性偏高或偏低。

[0051] 优选地，所述钻杆编码包括的编码值部分与所述纠错或校验部分采用二进制表示，或多进制表示，所述起始标记部分由逻辑0和逻辑1组成，或为与逻辑0和逻辑1都不同的特殊标记。

[0052] 优选地，如果使用二进制表示，可以，但不限于用以下方式表示逻辑0和逻辑1：

[0053] 优选地，在特定位置，有磁标记则为逻辑1，无标记则为逻辑0。或相反。

[0054] 优选地，在特定位置，以磁标记的尺寸来区分逻辑0和逻辑1，如，尺寸大于判决门限则为逻辑1，小于判决门限则为逻辑0。或相反。

[0055] 优选地，在特定位置，磁标记的磁特性比钻杆材料的原始值偏高则为逻辑1，偏低则为逻辑0。或相反。

[0056] 优选地，在特定位置，所有磁标记的磁特性比钻杆材料的原始值都偏高或都偏低的情况下，偏离值高于判决门限则为逻辑1，低于判决门限则为逻辑0。或相反。

[0057] 优选地，两个磁标记之间的间距大于判决门限则为逻辑1，小于判决门限则为逻辑0。或相反。

[0058] 优选地，可以利用起始标记确定编码的起始位置。上文所述的“特定位置”可以以起始标记为参照标准。

[0059] 优选地，编码值部分的二进制位数决定了编码所能表示的数值范围。一个16位二进制编码值可以表示65536个不同的数值。

[0060] 优选地，可以使用上述方法的一项或多项组合，形成多进制的磁标记。例如，两个磁标记之间的间距有100mm和200mm，宽度可以为30mm、50mm、70mm，则每个磁标记可以是下面六种之一：

[0061]  宽度30 宽度50 宽度70
间距100 |||:::::::// |||||:::::// |||||||::://
间距200 |||:::::::::::::::::// |||||:::::::::::::::// |||||||::::::::::::://[0062] 表中每个符号代表10mm的宽度。竖线“|”代表该位置经过了磁场热处理，“:”表示该位置未经过磁场热处理，双斜线“//”为下一个标记的部分。上表所表示的即为一个6进制的磁标记。一个由7组这样的磁标记组成的编码值可以表示279936个不同的数值，即6的7次幂。

[0063] 如果使用多进制表示，可以以无磁标记(磁特性无异常)作为逻辑0，以磁特性偏高作为逻辑1，以磁特性偏低作为逻辑2，这就是一种三进制的编码方式。也可以以磁特性无异常作为逻辑0，以磁特性偏高0.5-1.5个单位作为逻辑1，偏高1.5-2.5个单位作为逻辑2，偏高2.5个单位以上作为逻辑3，这就是一种四进制编码方式。

[0064] 优选地，磁标记采用四进制，磁标记所代表的符号定义如下：

[0065]磁标记宽度(mm) 0(无磁标记) 50 100 150
代表符号 0 1 2 3

[0066] 每个符号的间隔为200mm。以四进制符号的特定组合31作为起始标记。编码值为8个符号。采用一个符号的和校验，校验值的计算方法为编码值8个符号按位异或。这个钻杆编码格式最多可以表示65536个不同的值，即4的8次幂。以下为有效编码值实例：

[0067]钻杆编码 起始标记 编码值 校验值 编码值十进制
31010311233 31 01031123 3 4955
31131023002 31 13102300 2 29872
31200112321 31 20011232 1 33134
31102231210 31 10223121 0 19161

[0068] 本实施例的身份识别方法还可以应用于油管和其它井下工具。

[0069] 实施例2

[0070] 本实施例的应用于石油钻杆作业的身份识别方法包括：S100，对钻杆的特定局部进行磁标记处理；S200，检测具有所述特定局部的磁特性变化；S300，当检测到磁特性的异常值时，则检测到钻杆的磁标记，基于所述磁标记的位置、宽度和/或磁异常幅度信息获取钻杆编码。

[0071] 优选地，所述磁特性包括磁导率，作为具体的实施例，所述磁场热处理包括提高磁导率。

[0072] 优选地，所述磁特性包括磁滞回线的矩形比。作为具体的实施例，所述磁场热处理包括改善磁滞回线的矩形比，或者使磁导率在一定磁场范围内保持恒定不变。在具体的实施例中，采用纵向热处理，即热处理时磁场方向与钻杆实际使用的磁通方向相同。或者，采用横向磁场热处理，即热处理时磁场方向与钻杆实际使用的磁通方向相垂直。

[0073] 优选地，所述对钻杆的特定局部进行磁标记处理的步骤包括：对所述特定局部进行加热，使其达到或略超过材料的居里温度点，以作为磁标记区域；在所述磁标记区域上施加特定方向的磁场，当所述磁标记区域位于钻杆的杆身上时，所述特定方向为与钻杆的轴向方向一致的磁场；当所述磁标记区域位于钻杆的接头上时，所述特定方向为沿接头的径向方向；对所述磁标记区域进行保温，然后，进行可控降温，形成磁标记。

[0074] 优选地，以磁导率作为磁特性时，作为具体的实施例，加热到略高于居里温度点的780～830℃，保温时间为30～60min。

[0075] 优选地，可控降温至300～400℃，自然降温，可提高磁导率。

[0076] 优选地，以磁滞回线的矩形比作为磁特性时，作为具体的实施例，加热到略低于居里温度点的600～700℃，保温时间为60～90min，经过纵向磁场热处理，再以200℃/时冷却速度冷却到350℃，自然降温。

[0077] 优选地，可控降温分别以300℃/时，280℃/时，260℃/时冷却至200℃，磁滞回线图形变陡立，回线面积显著减小。

[0078] 优选地，加热装置可以包括火焰加热器以及保温装置，也可以采用交流感应加热器。

[0079] 磁特性异常的变化方向与磁场热处理中采用的励磁方向有关，也与识读装置的传感器设计有关。据此可以使标记呈现磁特性偏高或偏低。

[0080] 优选地，所述对钻杆的特定局部进行磁标记处理的步骤包括：将钻杆特定局部的材料替换为磁性能不同的材料。

[0081] 优选地，在钻杆接头上将特定位置的钢材替换为磁性能不同的材料，如铜、铝等金属或其合金，或者高强度胶等非金属材料。替换的方法是在钻杆接头上用机械加工的方法制造出多个孔洞，填入其它材料，依靠孔洞的位置和尺寸形成编码。

[0082] 优选地，所述对钻杆的特定局部进行磁标记处理的步骤包括：对所述特定局部进行加热，使其达到或略超过材料的居里温度点，以作为磁标记区域；在所述磁标记区域上施加与钻杆接头径向方向一致的磁场；对所述磁标记区域进行保温。

[0083] 图3示意了在钻杆接头的圆周上排列的磁标记的另一种实施例，黑色部分为不同磁标记的位置和宽度示意。

[0084] 钻杆编码在某钻杆内螺纹接头的端面上按圆周排列，采用四进制，磁标记所代表的符号定义如图中右侧所示。

[0085] 每个符号占据36度的扇形角，其中包括12度扇形角的固定间隔。以一个扇形角为60度的磁标记作为起始标记。编码值为8个符号。无校验和纠错。这个钻杆编码格式最多可以表示65536个不同的值，即4的8次幂。本实施例中的编码值为四进制13021032，即十进制
29262。

[0086] 对于本领域的技术人员，同样可以对具有相同或类似母扣接头的其它井下工具进行编码，从而实现对这些井下工具的身份识别。

[0087] 优选地，通过在钻杆接头上沿圆周排列的传感器阵列测量所述磁标记的位置、宽度和磁异常幅度。

[0088] 优选地，所述检测具有所述特定局部的磁特性变化的步骤包括：采用霍尔传感器，和/或线圈进行检测。

[0089] 优选地，所述线圈环绕设置于钻杆，或设置于贴近钻杆的侧面。

[0090] 优选地，所述钻杆编码包括：编码值部分，起始标记部分，纠错或校验部分，其中，所述编码值部分与所述纠错或校验部分采用二进制表示，或多进制表示，所述起始标记部分由与所述编码值部分，和/或纠错或校验部分相同的进制符号组成，或设置为与所述进制符号不同的特殊标记。

[0091] 磁特性异常的变化方向与磁场热处理中采用的励磁方向有关，也与识读装置的传感器设计有关。据此可以使标记呈现磁特性偏高或偏低。

[0092] 优选地，所述钻杆编码包括的编码值部分与所述纠错或校验部分采用二进制表示，或多进制表示，所述起始标记部分由逻辑0和逻辑1组成，或为与逻辑0和逻辑1都不同的特殊标记。

[0093] 优选地，如果使用二进制表示，可以，但不限于用以下方式表示逻辑0和逻辑1：

[0094] 优选地，在特定位置，有磁标记则为逻辑1，无标记则为逻辑0。或相反。

[0095] 优选地，在特定位置，以磁标记的尺寸来区分逻辑0和逻辑1，如，尺寸大于判决门限则为逻辑1，小于判决门限则为逻辑0。或相反。

[0096] 优选地，在特定位置，磁标记的磁特性比钻杆材料的原始值偏高则为逻辑1，偏低则为逻辑0。或相反。

[0097] 优选地，在特定位置，所有磁标记的磁特性比钻杆材料的原始值都偏高或都偏低的情况下，偏离值高于判决门限则为逻辑1，低于判决门限则为逻辑0。或相反。

[0098] 优选地，两个磁标记之间的间距大于判决门限则为逻辑1，小于判决门限则为逻辑0。或相反。

[0099] 优选地，可以利用起始标记确定编码的起始位置。上文所述的“特定位置”可以以起始标记为参照标准。

[0100] 优选地，编码值部分的二进制位数决定了编码所能表示的数值范围。一个16位二进制编码值可以表示65536个不同的数值。

[0101] 优选地，可以使用上述方法的一项或多项组合，形成多进制的磁标记。例如，两个磁标记之间的间距有100mm和200mm，宽度可以为30mm、50mm、70mm，则每个磁标记可以是下面六种之一：

[0102]  宽度30 宽度50 宽度70
间距100 |||:::::::// |||||:::::// |||||||::://
间距200 |||:::::::::::::::::// |||||:::::::::::::::// |||||||::::::::::::://[0103] 表中每个符号代表10mm的宽度。竖线“|”代表该位置经过了磁场热处理，“:”表示该位置未经过磁场热处理，双斜线“//”为下一个标记的部分。上表所表示的即为一个6进制的磁标记。一个由7组这样的磁标记组成的编码值可以表示279936个不同的数值，即6的7次幂。

[0104] 如果使用多进制表示，可以以无磁标记(磁特性无异常)作为逻辑0，以磁特性偏高作为逻辑1，以磁特性偏低作为逻辑2，这就是一种进制的编码方式。也可以以磁特性无异常作为逻辑0，以磁特性偏高0.5-1.5个单位作为逻辑1，偏高1.5-2.5个单位作为逻辑2，偏高2.5个单位以上作为逻辑3，这就是一种四进制编码方式。

[0105] 优选地，磁标记采用四进制，磁标记所代表的符号定义如下：

[0106]磁标记宽度(mm) 0(无磁标记) 50 100 150
代表符号 0 1 2 3

[0107] 每个符号的间隔为200mm。以四进制符号的特定组合31作为起始标记。编码值为8个符号。采用一个符号的和校验，校验值的计算方法为编码值8个符号按位异或。这个钻杆编码格式最多可以表示65536个不同的值，即4的8次幂。以下为有效编码值实例：

[0108]钻杆编码 起始标记 编码值 校验值 编码值十进制
31010311233 31 01031123 3 4955

[0109]31131023002 31 13102300 2 29872
31200112321 31 20011232 1 33134
31102231210 31 10223121 0 19161

[0110] 本实施例的身份识别方法还可以应用于油管和其它井下工具。

[0111] 实施例3

[0112] 本实施例的应用于石油钻杆作业的身份识别方法包括：S100，对钻杆的特定局部进行磁标记处理；S200，检测具有所述特定局部的磁特性变化；S300，当检测到磁特性的异常值时，则检测到钻杆的磁标记，基于所述磁标记的位置、宽度和/或磁异常幅度信息获取钻杆编码。

[0113] 优选地，所述磁特性包括磁导率，作为具体的实施例，所述磁场热处理包括提高磁导率。

[0114] 优选地，所述磁特性包括磁滞回线的矩形比。作为具体的实施例，所述磁场热处理包括改善磁滞回线的矩形比，或者使磁导率在一定磁场范围内保持恒定不变。在具体的实施例中，采用纵向热处理，即热处理时磁场方向与钻杆实际使用的磁通方向相同。或者，采用横向磁场热处理，即热处理时磁场方向与钻杆实际使用的磁通方向相垂直。

[0115] 优选地，所述对钻杆的特定局部进行磁标记处理的步骤包括：对所述特定局部进行加热，使其达到或略超过材料的居里温度点，以作为磁标记区域；在所述磁标记区域上施加特定方向的磁场，当所述磁标记区域位于钻杆的杆身上时，所述特定方向为与钻杆的轴向方向一致的磁场；当所述磁标记区域位于钻杆的接头上时，所述特定方向为沿接头的径向方向；对所述磁标记区域进行保温，然后，进行可控降温，以形成磁标记。

[0116] 优选地，以磁导率作为磁特性时，作为具体的实施例，加热到略高于居里温度点的780～830℃，保温时间为30～60min。

[0117] 优选地，可控降温至300～400℃，自然降温，可提高磁导率。

[0118] 优选地，励磁时使用高磁能积的永久磁铁(如钕铁硼磁铁)使磁导率提高10％，使用低磁能积的永久磁铁(如铝镍钴磁铁)使磁导率提高5％。

[0119] 优选地，以磁滞回线的矩形比作为磁特性时，作为具体的实施例，加热到略低于居里温度点的600～700℃，保温时间为60～90min，经过纵向磁场热处理，再以200℃/时冷却速度冷却到350℃，自然降温。

[0120] 优选地，可控降温分别以300℃/时，280℃/时，260℃/时冷却至200℃，磁滞回线图形变陡立，回线面积显著减小。

[0121] 优选地，加热装置可以包括火焰加热器以及保温装置，也可以采用交流感应加热器。

[0122] 磁特性异常的变化方向与磁场热处理中采用的励磁方向有关，也与识读装置的传感器设计有关。据此可以使标记呈现磁特性偏高或偏低。

[0123] 优选地，所述对钻杆的特定局部进行磁标记处理的步骤包括：将钻杆特定局部的材料替换为磁性能不同的材料。

[0124] 优选地，在钻杆接头上将特定位置的钢材替换为磁性能不同的材料，如铜、铝等金属或其合金，或者高强度胶等非金属材料。替换的方法是在钻杆接头上用机械加工的方法制造出多个孔洞，填入其它材料，依靠孔洞的位置和尺寸形成编码。

[0125] 优选地，所述对钻杆的特定局部进行磁标记处理的步骤包括：对所述特定局部进行加热，使其达到或略超过材料的居里温度点，以作为磁标记区域；在所述磁标记区域上施加与钻杆的轴向方向一致的磁场；对所述磁标记区域进行保温。

[0126] 图4和图5示意了在钻杆身上沿轴向排列的磁标记，黑色部分为不同磁标记的位置、宽度和磁导率异常幅度示意。

[0127] 如图4所示，钻杆编码沿钻杆杆身轴向排列。采用三进制。磁标记由不同的励磁强度形成不同的磁导率异常幅度，其所代表的符号定义如下：

[0128]磁导率异常幅度 0(无磁标记) +5％ +10％
代表符号 0 1 2

[0129] 每个符号的宽度和符号之间的间隔均为50mm。以三进制符号的特定组合201作为起始标记。编码值为13个符号。采用一个符号的校验，校验值等于编码值各符合和的最低位。这个钻杆编码格式最多可以表示1594323个不同的值，即3的13次幂。本实施例中的编码值为二进制0210022021102，即十进制419375。

[0130] 如图5左侧所示，钻杆编码沿钻杆杆身轴向排列。采用八进制。磁标记所代表的符号定义如图中右侧所示。

[0131] 每个符号的长度为200mm，其中包括50mm的固定间隔。以八进制符号6作为起始标记。编码值为5个符号。采用一个符号的和校验，校验值的计算方法为编码值5个符号相加后取最低位符号。这个钻杆编码格式最多可以表示32768个不同的值，即8的5次幂。本实施例中的编码值为八进制24607，即十进制10631，校验值为3(八进制)。

[0132] 优选地，通过光电编码器测量所述磁标记的宽度和轴向位置。

[0133] 优选地，所述检测具有所述特定局部的磁特性变化的步骤包括：采用霍尔传感器，和/或线圈进行检测。

[0134] 优选地，所述线圈环绕设置于钻杆，或设置于贴近钻杆的侧面。

[0135] 优选地，所述钻杆编码包括：编码值部分，起始标记部分，纠错或校验部分，其中，所述编码值部分与所述纠错或校验部分采用二进制表示，或多进制表示，所述起始标记部分由与所述编码值部分，和/或纠错或校验部分相同的进制符号组成，或设置为与所述进制符号不同的特殊标记。

[0136] 磁特性异常的变化方向与磁场热处理中采用的励磁方向有关，也与识读装置的传感器设计有关。据此可以使标记呈现磁特性偏高或偏低。

[0137] 优选地，所述钻杆编码包括的编码值部分与所述纠错或校验部分采用二进制表示，或多进制表示，所述起始标记部分由逻辑0和逻辑1组成，或为与逻辑0和逻辑1都不同的特殊标记。

[0138] 优选地，如果使用二进制表示，可以，但不限于用以下方式表示逻辑0和逻辑1：

[0139] 优选地，在特定位置，有磁标记则为逻辑1，无标记则为逻辑0。或相反。

[0140] 优选地，在特定位置，以磁标记的尺寸来区分逻辑0和逻辑1，如，尺寸大于判决门限则为逻辑1，小于判决门限则为逻辑0。或相反。

[0141] 优选地，在特定位置，磁标记的磁特性比钻杆材料的原始值偏高则为逻辑1，偏低则为逻辑0。或相反。

[0142] 优选地，在特定位置，所有磁标记的磁特性比钻杆材料的原始值都偏高或都偏低的情况下，偏离值高于判决门限则为逻辑1，低于判决门限则为逻辑0。或相反。

[0143] 优选地，两个磁标记之间的间距大于判决门限则为逻辑1，小于判决门限则为逻辑0。或相反。

[0144] 优选地，可以利用起始标记确定编码的起始位置。上文所述的“特定位置”可以以起始标记为参照标准。

[0145] 优选地，编码值部分的二进制位数决定了编码所能表示的数值范围。一个16位二进制编码值可以表示65536个不同的数值。

[0146] 优选地，可以使用上述方法的一项或多项组合，形成多进制的磁标记。例如，两个磁标记之间的间距有100mm和200mm，宽度可以为30mm、50mm、70mm，则每个磁标记可以是下面六种之一：

[0147]  宽度30 宽度50 宽度70
间距100 |||:::::::// |||||:::::// |||||||::://
间距200 |||:::::::::::::::::// |||||:::::::::::::::// |||||||::::::::::::://[0148] 表中每个符号代表10mm的宽度。竖线“|”代表该位置经过了磁场热处理，“:”表示该位置未经过磁场热处理，双斜线“//”为下一个标记的部分。上表所表示的即为一个6进制的磁标记。一个由7组这样的磁标记组成的编码值可以表示279936个不同的数值，即6的7次幂。

[0149] 如果使用多进制表示，可以以无磁标记(磁特性无异常)作为逻辑0，以磁特性偏高作为逻辑1，以磁特性偏低作为逻辑2，这就是一种进制的编码方式。也可以以磁特性无异常作为逻辑0，以磁特性偏高0.5-1.5个单位作为逻辑1，偏高1.5-2.5个单位作为逻辑2，偏高2.5个单位以上作为逻辑3，这就是一种四进制编码方式。

[0150] 优选地，磁标记沿钻杆杆身轴向排列，采用四进制，磁标记所代表的符号定义如下：

[0151]磁标记宽度(mm) 0(无磁标记) 50 100 150
代表符号 0 1 2 3

[0152] 每个符号的间隔为200mm。以四进制符号的特定组合31作为起始标记。编码值为8个符号。采用一个符号的和校验，校验值的计算方法为编码值8个符号按位异或。这个钻杆编码格式最多可以表示65536个不同的值，即4的8次幂。以下为有效编码值实例：

[0153]钻杆编码 起始标记 编码值 校验值 编码值十进制
31010311233 31 01031123 3 4955
31131023002 31 13102300 2 29872
31200112321 31 20011232 1 33134
31102231210 31 10223121 0 19161

[0154] 以第一个钻杆编码为例，在钻杆上由上到下的打标记情况如下所示(为方便起见改为从左至右，“|”表示此位置有磁标记，“：”表示此位置无磁标记，每个符号代表的宽度为50mm。)

[0155]

[0156] 本实施例的身份识别方法还可以应用于油管和其它井下工具。

[0157] 实施例4

[0158] 本实施例的应用于石油钻杆作业的身份识别方法包括：S100，对钻杆的特定局部进行磁标记处理；S200，检测具有所述特定局部的磁特性变化；S300，当检测到磁特性的异常值时，则检测到钻杆的磁标记，基于所述磁标记的位置、宽度和/或磁异常幅度信息获取钻杆编码。

[0159] 优选地，所述磁特性包括磁导率，作为具体的实施例，所述磁场热处理包括提高磁导率。

[0160] 优选地，所述磁特性包括磁滞回线的矩形比。作为具体的实施例，所述磁场热处理包括改善磁滞回线的矩形比，或者使磁导率在一定磁场范围内保持恒定不变。在具体的实施例中，采用纵向热处理，即热处理时磁场方向与钻杆实际使用的磁通方向相同。或者，采用横向磁场热处理，即热处理时磁场方向与钻杆实际使用的磁通方向相垂直。

[0161] 优选地，所述对钻杆的特定局部进行磁标记处理的步骤包括：对所述特定局部进行加热，使其达到或略超过材料的居里温度点，以作为磁标记区域；在所述磁标记区域上施加特定方向的磁场，当所述磁标记区域位于钻杆的杆身上时，所述特定方向为与钻杆的轴向方向一致的磁场；当所述磁标记区域位于钻杆的接头上时，所述特定方向为沿接头的径向方向；对所述磁标记区域进行保温，然后，进行可控降温，以形成磁标记。

[0162] 优选地，以磁导率作为磁特性时，作为具体的实施例，加热到略高于居里温度点的780～830℃，保温时间为30～60min。

[0163] 优选地，可控降温至300～400℃，自然降温，可提高磁导率。

[0164] 优选地，以磁滞回线的矩形比作为磁特性时，作为具体的实施例，加热到略低于居里温度点的600～700℃，保温时间为60～90min，经过纵向磁场热处理，再以200℃/时冷却速度冷却到350℃，自然降温。

[0165] 优选地，可控降温分别以300℃/时，280℃/时，260℃/时冷却至200℃，磁滞回线图形变陡立，回线面积显著减小。

[0166] 优选地，加热装置可以包括火焰加热器以及保温装置，也可以采用交流感应加热器。

[0167] 磁特性异常的变化方向与磁场热处理中采用的励磁方向有关，也与识读装置的传感器设计有关。据此可以使标记呈现磁特性偏高或偏低。

[0168] 优选地，所述对钻杆的特定局部进行磁标记处理的步骤包括：将钻杆特定局部的材料替换为磁性能不同的材料。

[0169] 优选地，在钻杆接头上将特定位置的钢材替换为磁性能不同的材料，如铜、铝等金属或其合金，或者高强度胶等非金属材料。替换的方法是在钻杆接头上用机械加工的方法制造出多个孔洞，填入其它材料，依靠孔洞的位置和尺寸形成编码。

[0170] 优选地，所述对钻杆的特定局部进行磁标记处理的步骤包括：对所述特定局部进行加热，使其达到或略超过材料的居里温度点，以作为磁标记区域；在所述磁标记区域上施加与钻杆接头径向方向一致的磁场；对所述磁标记区域进行保温。

[0171] 图6示意了在钻杆身上沿轴向排列的磁标记的另一种实施例，黑色部分为不同磁标记的位置和宽度示意，磁标记位于杆身的圆周上。

[0172] 钻杆编码沿钻杆杆身圆周排列两层，A-A为第一层，B-B为第二层。采用二进制。磁标记所代表的符号定义如下：

[0173]磁标记扇形角度 0(无磁标记) 20
代表符号 0 1

[0174] 每层符号中，每个符号在圆周方向占据20度扇形角。符号的间隔为20度扇形角。每个符号的轴向长度为200mm，两层符号的轴向间隔为300mm。每层符号中，有一个长度为400mm的符号作为起始标记。无校验和纠错。每层除起始标记外，有8个符号，两层共16个符号。这个钻杆编码格式最多可以表示65536个不同的值，即2的16次幂。本实施例中的编码值为二进制1010011001001101，即十进制42573。

[0175] 对于本领域的技术人员，依据本例原理，同样可以用每层的磁标记构成一个摩尔斯码，沿轴向排列若干个摩尔斯码，以此表示钻杆的编码信息。

[0176] 优选地，通过光电编码器测量所述磁标记的宽度和轴向位置。

[0177] 优选地，所述检测具有所述特定局部的磁特性变化的步骤包括：采用霍尔传感器，和/或线圈进行检测。

[0178] 优选地，所述线圈环绕设置于钻杆，或设置于贴近钻杆的侧面。

[0179] 优选地，所述钻杆编码包括：编码值部分，起始标记部分，纠错或校验部分，其中，所述编码值部分与所述纠错或校验部分采用二进制表示，或多进制表示，所述起始标记部分由与所述编码值部分，和/或纠错或校验部分相同的进制符号组成，或设置为与所述进制符号不同的特殊标记。

[0180] 磁特性异常的变化方向与磁场热处理中采用的励磁方向有关，也与识读装置的传感器设计有关。据此可以使标记呈现磁特性偏高或偏低。

[0181] 优选地，所述钻杆编码包括的编码值部分与所述纠错或校验部分采用二进制表示，或多进制表示，所述起始标记部分由逻辑0和逻辑1组成，或为与逻辑0和逻辑1都不同的特殊标记。

[0182] 优选地，如果使用二进制表示，可以，但不限于用以下方式表示逻辑0和逻辑1：

[0183] 优选地，在特定位置，有磁标记则为逻辑1，无标记则为逻辑0。或相反。

[0184] 优选地，在特定位置，以磁标记的尺寸来区分逻辑0和逻辑1，如，尺寸大于判决门限则为逻辑1，小于判决门限则为逻辑0。或相反。

[0185] 优选地，在特定位置，磁标记的磁特性比钻杆材料的原始值偏高则为逻辑1，偏低则为逻辑0。或相反。

[0186] 优选地，在特定位置，所有磁标记的磁特性比钻杆材料的原始值都偏高或都偏低的情况下，偏离值高于判决门限则为逻辑1，低于判决门限则为逻辑0。或相反。

[0187] 优选地，两个磁标记之间的间距大于判决门限则为逻辑1，小于判决门限则为逻辑0。或相反。

[0188] 优选地，可以利用起始标记确定编码的起始位置。上文所述的“特定位置”可以以起始标记为参照标准。

[0189] 优选地，编码值部分的二进制位数决定了编码所能表示的数值范围。一个16位二进制编码值可以表示65536个不同的数值。

[0190] 优选地，可以使用上述方法的一项或多项组合，形成多进制的磁标记。例如，两个磁标记之间的间距有100mm和200mm，宽度可以为30mm、50mm、70mm，则每个磁标记可以是下面六种之一：

[0191]  宽度30 宽度50 宽度70
间距100 |||:::::::// |||||:::::// |||||||::://
间距200 |||:::::::::::::::::// |||||:::::::::::::::// |||||||::::::::::::://[0192] 表中每个符号代表10mm的宽度。竖线“|”代表该位置经过了磁场热处理，“:”表示该位置未经过磁场热处理，双斜线“//”为下一个标记的部分。上表所表示的即为一个6进制的磁标记。一个由7组这样的磁标记组成的编码值可以表示279936个不同的数值，即6的7次幂。

[0193] 如果使用多进制表示，可以以无磁标记(磁特性无异常)作为逻辑0，以磁特性偏高作为逻辑1，以磁特性偏低作为逻辑2，这就是一种进制的编码方式。也可以以磁特性无异常作为逻辑0，以磁特性偏高0.5-1.5个单位作为逻辑1，偏高1.5-2.5个单位作为逻辑2，偏高2.5个单位以上作为逻辑3，这就是一种四进制编码方式。

[0194] 优选地，磁标记沿钻杆杆身轴向排列，采用四进制，磁标记所代表的符号定义如下：

[0195]磁标记宽度(mm) 0(无磁标记) 50 100 150
代表符号 0 1 2 3

[0196] 每个符号的间隔为200mm。以四进制符号的特定组合31作为起始标记。编码值为8个符号。采用一个符号的和校验，校验值的计算方法为编码值8个符号按位异或。这个钻杆编码格式最多可以表示65536个不同的值，即4的8次幂。以下为有效编码值实例：

[0197]钻杆编码 起始标记 编码值 校验值 编码值十进制
31010311233 31 01031123 3 4955
31131023002 31 13102300 2 29872
31200112321 31 20011232 1 33134
31102231210 31 10223121 0 19161

[0198] 以第一个钻杆编码为例，在钻杆上由上到下的打标记情况如下所示(为方便起见改为从左至右，“|”表示此位置有磁标记，“：”表示此位置无磁标记，每个符号代表的宽度为50mm。)

[0199]

[0200] 本实施例的身份识别方法还可以应用于油管和其它井下工具。

[0201] 实施例5

[0202] 采用磁场热处理对一批钻杆进行批量化磁标记处理之前，可以先通过试验方法确定合理的磁场热处理工艺参数，包括加热、保温和降温方式，励磁方式，外加机械应力方式等。根据试验数据，考虑到磁标记处理效果、对钻杆性能的影响、热处理能耗、热处理时间、励磁方式的难度、外加机械应力的难度等多种因素的折衷效果，确定磁场热处理的工艺参数。

[0203] 例如，以磁导率作为磁特性时，自350℃开始，到800℃为止，每隔50℃选择一个温度点作为热处理的加热温度，保温时间分别采用5分钟、15分钟、30分钟、60分钟，降温速度分别采用120℃/小时、300℃/小时、600℃/小时，励磁方式分别采用纵向磁场和横向磁场，对钻杆分别施加10吨的轴向拉力和不施加轴向力，通过上述参数组合试验的结果，在磁标记的磁导率增加5％以上、热处理时间在3小时以内的参数组合中，选择能耗较少的一组作为最终的磁场热处理工艺参数。

[0204] 本发明的有益效果为：

[0205] 实现简单，对钻杆的特定局部进行处理，使得该局部的磁性能发生改变，形成若干个磁标记，当检测到磁特性的异常值时，则检测到钻杆的磁标记，基于所述磁标记的位置、宽度和/或磁异常幅度信息获取钻杆编码。通过钻杆编码，就可以知道每根钻杆在不同钻井条件，例如深度、拉力、压力，工作过的时间，据此能够识别石油钻杆作业的身份信息，能够对钻杆逐根进行建档，成本较低，避免了在钻杆淘汰时所留的裕量过大，可以减少浪费。

[0206] 上述说明示出并描述了本申请的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围，则都应在本申请所附权利要求的保护范围内。