牙轮钻机的控制方法和微机自动控制系统技术方案

牙轮钻机微机控制系统，涉及牙轮钻机钻孔过程和调平操作的控制技术，以及钻孔岩性的自动记录。本发明专利技术提供一种牙轮钻机钻进过程的控制方法和装置，能使钻机根据被钻凿岩层的变化优化匹配钻具的转速和轴压，使钻机处于优良的钻进状态。本发明专利技术的基础为牙轮钻进岩石可钻性指数，由它来表征牙轮钻井过程中岩石对钻头破碎作用的阻抗程度。该系统利用一种独特的控制模型，使钻具的转速和轴压与被钻凿岩层的性质、回转扭矩和钻机振动的超限量有关。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

【技术保护点】
一种使牙轮钻机在钻进过程中能根据被钻凿岩层的变化而实现钻具转速和钻具轴压优化匹配的控制方法，其方法的特征在于：（ａ）提出在钻机钻进过程中用牙轮钻进岩石可钻性指数Ｄ↓［１］连续检测被钻凿岩层的岩性，Ｄ↓［１］表征牙轮钻进过程中岩石对钻具破岩作用的阻抗程度，其定义为钻具每转一转的钻深与钻具轴压之比，即：＊＊＊这里，Ｖ为钻进速度，ｎ为钻具转速，Ｐ为钻具轴压，Ｖ／ｎ为钻具每转一转的钻深，利用牙轮钻进岩石可钻性指数Ｄ↓［１］控制钻具转速ｎ和钻具轴压Ｐ；（ｂ）检测钻具加压机构的推进速度、加压油马达的油压及回转直流电机的电枢电压和电流，并产生相应的钻进速度Ｖ、钻具轴压Ｐ，钻具转速ｎ和回转扭矩Ｍ的信号；（ｃ）检测钻机的垂直振动和水平振动，并产生钻机振动λ的信号；（ｄ）根据钻具转速ｎ和钻具轴压Ｐ，产生钻具工作状态Ｓ↓［Ｄ］的信号；（ｅ）根据钻具工作状态Ｓ↓［Ｄ］信号和钻进速度Ｖ信号，产生牙轮钻进岩石可钻性指数Ｄ↓［１］及其倒数１／Ｄ↓［１］；（ｆ）利用牙轮钻进岩石可钻性指数Ｄ↓［１］来优化匹配钻具转速和钻具轴压时，钻具所需的转速与Ｄ↓［１］成正比，而钻具所需的轴压与Ｄ↓［１］成反比，由此产生钻具转速和钻具轴压的给定信号，并将其分别加到钻具的转速调节器和轴压调节器；（ｇ）利用钻机振动λ和回转扭矩Ｍ分别校正钻具转速和钻具轴压，当钻机振动λ或回转扭矩Ｍ超过预定的限制值时，根据其超限量的大小成比例地降低钻具转速或钻具轴压的给定信号；（ｈ）根据牙轮钻进岩石可钻性指数Ｄ↓［１］和钻进深度Ｈ，按钻凿炮孔的深度存贮和记录炮孔的岩层信息。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张初海，陈扬，杨晔，王随平，
申请(专利权)人：长沙矿山研究院，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]