用于在进行的钻进过程期间优化钻进参数的方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于在进行的钻进过程期间优化至少一个钻进参数的方法，该钻进由冲击钻进机器(105)执行，钻进机器(105)被设定成在操作点处钻进，钻进的操作点通过设定多个控制参数来确定。该方法包括确定第一多个钻进机器操作点(401a至401d；402b至402d；403c至403d；404a至404d)，操作点(401a至401d；402b至402d；403c至403d；404a至404d)由所述多个控制参数设定。此外，冲击钻进在所述第一多个操作点(401a至401d；402b至402d；403c至403d；404a至404d)中的每个操作点处执行，并且评估用于多个操作点(401a至401d；402b至402d；403c至403d；404a至404d)中的每个操作点的至少一个最终钻进参数。该方法还包括基于所述评估确定待钻进的新的多个钻进机器操作点(401a至401d；402b至402d；403c至403d；404a至404d)，并且随后钻进新的多个钻进机器操作点(401a至401d；402b至402d；403c至403d；404a至404d)。404a至404d)。404a至404d)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于在进行的钻进过程期间优化钻进参数的方法和系统


[0001]本专利技术涉及冲击式岩石钻进，并且更具体地涉及用于在进行的钻进过程期间优化至少一个钻进参数的方法。本专利技术还涉及一种实现根据本专利技术的方法的系统，以及包括这种系统的岩石钻机。

技术介绍

[0002]岩石钻机可以用于许多应用领域。例如，岩石钻机可以用于开挖隧道、露天采矿、地下采矿、岩石加固、天井钻进，并且可以用于例如钻爆破孔、灌浆孔、用于安装岩石锚杆的孔、水井和其他井、打桩和地基钻进等。因此，岩石钻机具有广泛的用途。
[0003]岩石的实际破碎通常由接触岩石的钻头执行，其中，钻头通常借助于钻柱连接至钻进机器。钻进可以以各种方式完成，并且例如可以是冲击式的，其中，例如，钻进机器的冲击元件——例如呈冲击活塞的形式——经常通过撞击将钻头连接至钻进机器的钻柱而反复地撞击钻头，以将呈冲击波、即呈应力波的形式的冲击脉冲传递至钻头并且进一步传递到岩石中。冲击钻进可以与旋转结合以便获得下述钻进：在这种钻进中，钻头的球齿、镶齿在每次冲程中撞击新岩石，从而提高钻进的效率。
[0004]钻头可以在钻进期间借助于进给力压靠岩石，以确保尽可能多的撞击能量从冲击装置传送至岩石。
[0005]为了获得有效的冲击钻进过程，重要的是设定各种钻进参数，使得以允许由冲击元件感应到的进入钻柱中的冲击波能量尽可能多地传递到岩石中以用于使岩石破碎的方式进行冲击钻进。以这种方式，可以获得岩石的有效破碎。在由冲击元件的撞击传送太低的冲击波能量的情况下，这可能对钻进的生产率具有负面影响。此外，在冲击波能量相对于钻柱压靠岩石所借助的力太低以及/或者太低而不能使岩石破碎的情况下，也可能发生有害的反射。当冲击波包含与使岩石破碎所需的能量相比更多的能量时，情况也是如此。
[0006]在钻头没有牢固地压靠岩石的情况下，能量可能被反射至不期望的程度并且返回至钻进机器以潜在地导致过度磨损或损坏。如果钻柱的接头没有充分拧紧，则情况也是如此。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供一种能够在进行的钻进过程期间优化至少一个钻进参数的方法和系统。
[0008]根据本专利技术，提供了一种用于在进行的钻进过程期间优化至少一个钻进参数的方法。钻进由冲击钻进机器执行。钻进机器被设定成在操作点处进行钻进，其中，钻进的操作点通过设定多个控制参数来确定。
[0009]该方法包括确定待钻进的第一多个钻进机器操作点，操作点由所述多个控制参数设定。此外，在所述第一多个操作点中的每个操作点处执行冲击钻进，并且评估用于多个操作点中的每个操作点的至少一个最终钻进参数。该方法还包括基于所述评估确定待钻进的
新的多个钻进机器操作点，并且随后钻进新的多个钻进机器操作点。
[0010]关于术语“优化”、“优化的”等，应当理解的是，钻进的优化是找到比当前进行钻进位置处的操作点更好的操作点。因此，根据本专利技术的优化是从最终钻进参数、比如说钻进速率的角度来看，寻找比当前操作点更好的操作点。
[0011]关于岩石钻进，通常存在对于有效钻进的要求，其中，效率通常以生产率来测量，并且其中，钻进速率、即，进行钻进的位置处的每单位时间的单位距离可以形成这种生产率的测量。然而，尽管高生产率是期望的，但也必须确保以不会不必要地使钻机经受可以导致损坏的过度磨损的方式进行钻进。钻机通常是手动操作的，并且这在钻进结果方面给操作者带来了很大责任。没有经验的钻探者可能导致无效钻进，从而导致产量低下，同时使钻机经受过度磨损。另一方面，有经验的钻探者可以以获得高生产率的方式控制钻进，同时仍然在磨损方面防护钻机。钻机也可以被自动控制，在自动控制中，自动操作将在很大程度上依赖于使用控制参数设定进行的钻进，控制参数设定最初源自由有经验的钻探者所做的设定或者根据经验已经被认为提供了有效钻进。
[0012]关于生产率和磨损，通常情况下，当包含尽可能多的能量的冲击波通过钻柱传送至正被钻进的岩石而没有大部分的冲击波能量被反射回至钻进机器时，可以获得有效钻进。另一个重要因素是，钻柱的通常带螺纹的接头保持牢固地拧紧，因为否则会发生进一步的反射，并且进一步的反射使钻进劣化。松动接头还产生热，这既是能量的损失并且本身也可能对钻柱部件有害。
[0013]根据本专利技术，由不太理想的钻进引起的问题可以通过系统和方法来减轻，在该系统和方法中，确定第一多个钻进机器操作点，其中，钻进机器被设定成在这些操作点处连续地执行钻进，并且其中，钻进机器被设定成通过设定对钻进进行控制的多个控制参数来在特定操作点处操作。这些控制参数可以根据所使用的钻进技术的类型而不同，并且可以关于液压驱动的钻进过程包括以下各者中的至少两者：冲击压力的表示、进给压力的表示、钻柱的旋转速度的表示、用于将钻进残留物从正被钻进的孔中冲洗出来的冲洗流量的表示。也可以利用液压流的表示来代替上述压力的表示中的一个或更多个表示或作为上述压力的表示中的一个或更多个表示。
[0014]在钻进过程是气动驱动的或由电气装置驱动的情况下，利用对应的控制参数来将钻进机器设定成在特定操作点处操作。
[0015]根据本专利技术，在所确定的多个操作点中的每个操作处执行钻进，并且针对多个操作点中的每个操作点评估至少一个最终钻进参数、即，评估作为钻进的结果的参数。然后，基于该评估确定新的多个操作点，其中，新的多个操作点可以基于被认为表现出正在钻进的操作点的最佳钻进结果、即，关于被评估的至少一个得到的钻进参数的最佳结果的已钻进的操作点来选定。然后，钻进新的多个钻进机器操作点，并且可以进行新的评估，在此基础上，可以基于当前被认为是最佳的操作点来确定另一组新的操作点。评估所依据的最终钻进参数可以例如是钻进速率，其中，钻进速率越高，钻进可以被认为越理想，但也可以包括如下所述的其他或另外的钻进参数。
[0016]在钻进期间，可以相对于对其执行评估的至少一个最终钻进参数连续地确定和评估操作点，并且可以基于目前被认为是最佳的操作点连续地选定新的操作点的组。当确定待钻进的多个操作点时，至少一个控制参数的值可以增大和/或减小。
[0017]因此，钻进可以经受不断进行的优化，至少直到不再能够识别出比已经评估的操作点更佳的操作点为止，在这种情况下，钻进可以被设定成在该操作点处操作。根据本专利技术的实施方式，在钻进期间持续进行优化。
[0018]以这种方式，钻机可以被自动布置成以最佳操作点将基本上独立于控制参数的起始值来识别的方式来对钻进进行控制，因为根据本专利技术的优化将努力实现越来越理想的钻进，其中，优化是在进行钻进时执行的。这意味着，当钻机例如由没有经验的钻机操作员控制时，没有经验的钻机操作员可能将钻机设定成以不利的设定进行钻进，根据本专利技术的控制可以通过根据本专利技术对设定进行优化而在很大程度上减轻钻机操作员的经验不足。本专利技术在自动钻进中也是有用的，在自动钻进中，自动钻进可以被优化，并且在有经验的钻机操作员控制钻进的情况下也是如此，因为根据本专利技术，可以连续地执行评估以进一步优化钻进。
[0019]根据本专利技术的实施方式，每本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于在进行的钻进过程期间优化至少一个钻进参数的方法，所述钻进由冲击钻进机器(105)执行，所述钻进机器(105)被设定成在操作点处钻进，所述钻进的所述操作点通过设定多个控制参数来确定，其特征在于，所述方法包括：确定第一多个钻进机器操作点(401a
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404d)，所述操作点(401a
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402d；403c
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403d；404a
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404d)由所述多个控制参数设定，在所述第一多个操作点(401a
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401d；402b
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402d；403c
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403d；404a
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404d)中的每个操作点处执行冲击钻进，评估用于所述多个操作点(401a
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401d；402b
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402d；403c
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403d；404a
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404d)中的每个操作点的至少一个最终钻进参数，基于所述评估来确定待钻进的新的多个钻进机器操作点(401a
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401d；402b
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402d；403c
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403d；404a
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404d)，以及对所述新的多个钻进机器操作点(401a
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401d；402b
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402d；403c
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404d)进行钻进。2.根据权利要求1所述的方法，还包括：在进行钻进期间基于已钻进的操作点(401a
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404d)的评估连续地确定操作点(401a
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402d；403c
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403d；404a
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404d)，以及连续地钻进和评估所确定的操作点(401a
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402d；403c
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404d)。3.根据权利要求1或2所述的方法，还包括：当评估用于已钻进的多个操作点(401a
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404d)中的每个已钻进的操作点的至少一个钻进参数时，评估用于所述多个操作点(401a
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404d)中的每个操作点的多个钻进参数。4.根据权利要求3所述的方法，还包括：在所述评估中为所述多个钻进参数分配不同的权重和/或优先级。5.根据权利要求1至4中的任一项所述的方法，还包括在确定所述新的多个钻进机器操作点(401a
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402d；403c
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404d)时：从已钻进的多个钻进机器操作点(401a
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404d)中的被认为是所述已钻进的多个操作点(401a
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404d)中的最佳操作点(401；401c；402d；403d；404b；405
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408)的钻进机器操作点(401；401c；402d；403d；404b；405
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408)开始选定新的多个操作点(401a
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404d)。6.根据权利要求1至5中的任一项所述的方法，还包括：通过确定至少只要在所述新的多个操作点(401a
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404d)中识别出更佳的钻进机器操作点(401；401c；402d；403d；404b；405
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408)就要被钻进的新的多个操作点(401a
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404d)，继续优化所述钻进机器操作点(401；401c；402d；403d；404b；405
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408)。7.根据权利要求6所述的方法，还包括：当对已钻进的多个操作点(401a
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402d；403c
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403d；404a
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404d)的评估没有识别出相对于从中确定所述已钻进的多个操作点(401a
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404d)的所述操作点(401；401c；402d；403d；404b；405
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408)而言更佳操作点(401；401c；402d；403d；404b；405
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408)时，从先前已钻进的操作点(401；401c；402d；403d；404b；
405
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408)确定待钻进的另外的多个操作点(401a
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401d；402b...

【专利技术属性】
技术研发人员：马蒂亚斯，
申请(专利权)人：安百拓凿岩有限公司，
类型：发明
国别省市：