用于钻孔到相对于地质边界的位置的方法和系统技术方案

一种用于钻孔到相对于在地质构造中的地质边界的位置的系统(30)，包括传感器包(26)，其用于感测与在地质构造中由钻机(10)进行的钻孔作业相关联的参数。数据存储模块(34)，其存储地质构造的地质模型和关于感测的参数的数据，地质模型包括与地质边界相关的数据。处理器模块(32)被配置为使用与所感测的参数相关的数据来监视钻孔作业，且在地质构造中定位钻机(10)的钻头的位置和在地质模型中其对应的位置。处理器模块(32)还被配置为产生在相对于地质边界的限定的位置处的终点。钻机控制器(24)，其与处理器模块(32)通信，钻机控制器(24)被配置为控制所述钻机(10)的作业，且当已经到达终点时使钻机(10)停止钻孔。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于钻孔到相对于地质边界的位置的方法和系统相关申请的交叉参考本申请要求在2012年7月6日提交的澳大利亚临时专利申请号为2012902919的优先权益，该申请的内容通过引用整体并入本说明书。
本公开一般涉及到钻孔技术，且更具体地说，涉及到用于钻孔到相对于地质边界的位置的方法和系统。背景目前，当开采出现在地层带的金属或矿物质时，诸如，例如，煤、钻石或铜，使用操作员控制的钻机，井眼被钻孔到进入地层限定的深度，使将能够执行废物爆破以移除覆盖层。如果，例如，在一个露天矿中，需要对将覆盖层从待开采的物质的接合层分离的地层边界钻孔时，操作者通常钻孔一定数量的、进入接合层的井眼，且通过在钻孔作业期间围绕井眼的入口产生的在套环处沉积的物质的颜色来检测接合层的穿透。标准程序是每第五个井眼钻孔进入接合层，且使用收集到的有关接合层的深度的信息来抑制对其余井眼的穿透进入接合层，从而当后续爆破发生时最小化与覆盖层一起被移除的接合层的物质的量。然而，在实践中常见的是所有井眼都被钻孔进入接合层。这就导致了，当后续爆破发生且被穿透的接合层物质与覆盖层一起被移除时，大量宝贵的接合层物质被损失。概述在第一方面，提供了一种钻孔到相对于地质构造中的地质边界的位置的方法，该方法包括当在地质构造中钻孔井眼时，感测钻孔参数；馈送所感测的参数到控制器，所述控制器控制钻机钻孔井眼的作业；使用所感测的参数来定位在地质构造中的钻机的钻头的位置和其在被钻孔的地质构造的地质模型内的相应位置；根据所述地质模型产生地质模型图，其包括在相对于所述地质边界的预定的位置处的终点，并将所述地质模型图提供给所述钻机控制器；使用所感测的参数以及地质模型定位相对于地质边界的钻机的钻头的位置；和使用控制器以钻孔到终点。该方法可包括通过以下操作来选择终点：检测被排列在地质边界上方的地层带；和选择相对于地层带的位置作为终点。该方法可包括使用钻孔期间所感测的参数更新地质模型，且因此，更新地质模型图。在实施方案中，该方法可包括在对当前井眼到相对于地质边界的终点的钻孔过程中，更新地质模型，以用于将被钻孔的后续的井眼。该方法可包括使用随钻测量(MWD)数据感测井眼参数。该方法可包括从包含以下参数的组中选择的参数：钻头重量、穿透速率、旋转速率、钻头扭矩、温度、深度、XYZ转换、气体压力、频谱扫描数据，以及上述的组合。此外，该方法可包括在使用MWD数据进行钻孔作业期间实时更新地质模型。在一个实施方案中，控制器可以是自主控制器，且该方法可包括将终点选择为地质边界。在另一个实施方案中，控制器可由操作者来控制，且该方法可包括当到达终点时提醒操作者，使得操作者可控制钻机以避免或最小化对地质边界的穿透。在第二方面，提供了一种钻孔到相对于地质构造中的地质边界的位置的方法，该方法包括当在地质构造中钻孔井眼时，感测井眼参数；使用包括地质边界的地质构造的地质模型以在相对于边界的预定的位置处确定终点并根据地质模型产生包括终点的地质模型图，馈送所感测的参数和地质模型图到控制器，该控制器控制钻机钻孔井眼的作业；使用控制器以钻孔到终点；和使用感测的参数更新地质模型，且更新后续将被钻孔的孔洞的终点。在第三方面，提供了一种用于钻孔到相对于地质构造中的地质边界的位置的系统，该系统包括传感器包，其用于感测与钻机在地质构造中进行的钻孔作业相关联的参数；数据存储模块，其用于存储地质构造的地质模型和关于感测参数的数据，地质模型包括与地质边界相关的数据；处理器模块，其被配置为使用与感测的参数相关的数据来监视钻孔作业，且在地质构造中定位钻机的钻头的位置和其在地质模型中对应的位置，该处理器模块还被配置为根据地质模型产生包括被排列在相对于地质边界的预定位置的终点的地质模型图；和钻机控制器，其与处理器模块通信，钻机控制器被配置为使用地质模型图来控制钻机的作业，且当已经到达终点时使钻机停止钻孔。该系统处理器模块可被配置为通过以下操作来选择终点：检测被排列在地质边界上方的地层带；和选择相对于地层带的位置作为终点。该处理器模块可操作以使用在钻孔期间所感测的参数来更新地质模型。在一个实施方案中，处理器模块可在钻孔当前井眼期间更新地质模型，以估计相对于地质边界的终点，以用于将被钻机钻孔的后续井眼。该传感器包可使用随钻测量(MWD)传感器。该传感器包可包括若干传感器，所述若干传感器从包含以下项的组中选择：钻头重量、穿透速率、旋转速率、钻头扭矩、温度、深度、XYZ变换、气体压力、频谱扫描数据，以及上述的组合。处理器模块可配置为在从传感器包接收到数据时实时更新地质模型。在一个实施方案中，钻机可以是自主的钻机，且钻机控制器可在处理器模块的作用下运行，以当已经到达终点时停止钻孔。在另一个实施方案中，钻机可以是操作者可控的钻机，且控制器可响应来自操作者的命令，以当已经到达终点时停止钻孔。在第四方面，提供了一种用于钻孔到相对于地质构造中的地质边界的位置的系统，该系统包括传感器包，其用于感测与钻机在地质构造中进行的钻孔作业相关联的参数；数据存储模块，其用于存储包括地质边界的地质构造的地质模型，该数据存储模块还存储被排列在相对于地质边界预定的位置处的终点；处理器模块，其被配置为监视钻孔作业并根据地质模型产生包括所述终点的地质模型图；钻机控制器，其与处理器模块通信，钻机控制器被配置为控制钻机的作业，且当已经到达终点时使钻机停止钻孔；和所述处理器模块还被配置为使用所感测的参数来更新用于将被钻机钻孔的后续的孔洞的终点。处理器模块可被配置为产生终点，其然后被存储在数据模块中。本公开还延伸到当其被安装在计算机上时使计算机执行上述任何方法的软件。在第五方面，提供了一种钻机，其包括：钻孔平台；支撑结构，其安装在平台上；钻孔机构，其由支撑结构可移置地支撑，钻孔机构终止于用于钻孔井眼的钻头；和钻机控制器，其承载在钻孔平台上，钻机控制器可操作以控制钻孔机构的作业，且钻机控制器还响应包括被布置在相对于地质边界的预定的位置处的终点的地质模型图以当钻头到达所述终点时停止钻孔。钻机可包括传感器包，用于感测关于钻孔作业的参数。附图简述现在，通过仅示例性参考附图的方式描述本公开的实施方案，其中：图1示出了被控制的钻机的示意性透视图；图2示出了用于钻孔到相对于地质构造中的地质边界的位置的系统的实施方案的框图；图3示出了图2的处理器模块的作业的框图；图4示出钻孔到相对于地质构造中的地质边界的位置的方法的实施方案的流程图；图5示出系统的图形显示的示例；图6示出探测孔洞的曲线图，其指示了在被钻孔的地质构造中的不同的地层带；图7示出被钻孔的地质构造的地质学的示意表示，其指示了地质构造的地层带的不同性质；和图8示出爆破孔洞正被钻孔到终点的示意图。示例性实施方案的详细描述在露天采矿中，覆盖层需要被移除以接近将被开采的金属或矿物质(“感兴趣的物质”)。特别是在感兴趣的物质以接合层的形式出现的情况下，当井眼被钻孔通过覆盖层(其中钻孔穿透接合层)时，问题就出现了。当钻孔随后被炸药填充且炸药被引爆时，已经被穿透的接合层的那部分随着覆盖层一起被移除。应当理解的是，由于感兴趣物质的日益增长的经济价值，例如煤，即使在移除覆盖层的废物爆破期间从接合层移除少量的物质也能够导致大大减少关于采矿所产生的收益。虽然本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钻孔到相对于地质构造中的地质边界的位置的方法，所述方法包括当在所述地质构造中钻孔井眼时，感测井眼参数；馈送所感测的参数到控制器，所述控制器控制钻机对所述井眼的钻孔的作业；使用所感测的参数来定位所述钻机的钻头在所述地质构造中的位置和其在正在被钻孔的所述地质构造的地质模型内的相应的位置；使用所感测的参数以及所述地质模型定位所述钻机的钻头相对于所述地质边界的位置；和在相对于所述边界的限定的位置处选择终点且使用所述控制器以钻孔到所述终点。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.07.06 AU 20129029191.一种钻孔到相对于地质构造中的地质边界的位置的方法，所述方法包括当在所述地质构造中钻孔井眼时，感测井眼参数；馈送所感测的参数到控制器，所述控制器控制钻机对所述井眼的钻孔的作业；使用所感测的参数来定位所述钻机的钻头在所述地质构造中的位置和其在正在被钻孔的所述地质构造的地质模型内的相应的位置；根据所述地质模型产生包括在相对于所述地质边界的预定的位置处的终点的地质模型图，并将所述地质模型图提供给所述控制器；使用所感测的参数以及所述地质模型图还定位所述钻机的钻头相对于所述地质边界的位置；和使用所述控制器以钻孔到所述终点。2.根据权利要求1所述的方法，其包括通过以下操作来选择所述终点：检测排列在所述地质边界上方的地层带；和选择相对于所述地层带的位置作为所述终点。3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其包括使用在钻孔期间感测的所述参数来更新所述地质模型，且因此，更新所述地质模型图。4.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其包括在当前井眼到相对于所述地质边界的所述终点的钻孔过程中，更新所述地质模型，用于随后将被钻孔的井眼。5.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其包括使用随钻测量MWD数据感测所述井眼参数。6.根据权利要求5所述的方法，其包括从包含以下项的组中选择参数：钻头重量、穿透速率、旋转速率、钻头扭矩、温度、深度、XYZ变换、气体压力、频谱扫描数据，以及上述的组合。7.根据权利要求5所述的方法，其包括在钻孔作业期间使用所述MWD数据实时更新所述地质模型。8.根据权利要求1、2、6或7所述的方法，其中所述控制器为自主控制器，且其中所述方法包括选择所述终点为所述地质边界。9.根据权利要求1、2、6或7所述的方法，其中所述控制器由操作者控制，且其中所述方法包括当所述终点达到时提醒所述操作者，使得所述操作者能够控制所述钻机以避免所述地质边界的穿透或最小化所述地质边界的穿透。10.一种钻孔到相对于地质构造中的地质边界的位置的方法，所述方法包括当在所述地质构造中钻孔井眼时，感测井眼参数；使用包括所述地质边界的所述地质构造的地质模型以在相对于所述地质边界的预定位置确定终点，和根据所述地质模型产生包括所述终点的地质模型图；馈送所感测的参数和所述地质模型图到控制器，所述控制器控制钻机钻孔所述井眼的作业；使用所述控制器以钻孔到所述终点；和使用所感测的参数更新所述地质模型，并更新用于将被钻孔的后续孔洞的终点。11.一种用于钻孔到相对于地质构造中的地质边界的位置的系统，所述系统包括传感器包，其用于感测与在所述地质构造中由钻机进行的钻孔作业相关联的参数；数据存储模块，其用于存储所述地质构造的地质模型和关于所感测的参数的数据，所述地质模型包括与所述地质边界相关的数据；处理器模块，其被配置为使用与所感测的参数相关的所述数据监视所述钻孔作业，且在所述地质构造中定位所述钻机的钻头的...

【专利技术属性】
技术研发人员：查尔斯·本杰明·麦克休，
申请(专利权)人：技术资源有限公司，
类型：发明
国别省市：澳大利亚;AU