用于检测钻柱的松开接头的方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于确定连结第一钻柱部件和第二钻柱部件(105、106、131、132、133)的接头(134、135、136、137)的状态的方法。钻机(100)包括用于使钻柱(107)旋转的旋转单元(109)和用于确定由旋转单元施加的扭矩的表示的装置。当松开接头(134、135、136、137)时，与旋转单元(109)不同的接头松开机构(140、300)施加作用在钻柱(107)上的接头松开扭矩。该方法包括借助于旋转单元(109)在接头松开方向上施加扭矩，以及借助于接头松开机构(140、300)施加作用在钻柱上的接头松开扭矩。在施加接头松开扭矩期间监测由旋转单元施加的扭矩，并且基于由旋转单元(109)施加的扭矩的监测到的表示来确定接头(134、135、136、137)是否被松开。137)是否被松开。137)是否被松开。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于检测钻柱的松开接头的方法和系统


[0001]本专利技术涉及采矿，并且更特别地涉及用于检测钻柱的接头是否已经松开的方法和系统。本专利技术还涉及实现根据本专利技术的方法的计算机程序，以及系统和钻机。

技术介绍

[0002]岩石钻机可以在许多应用领域使用。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，钻进机器的冲击元件反复地冲击钻头，其中，钻进机器可以直接连接至钻头、比如在DTH/ITH钻进中，或者替代性地经由钻柱将钻进机器连接至钻头，以将呈冲击/应力波形式的冲击脉冲传递至钻头并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。也可以利用旋转钻进。
[0004]当钻进更长的孔时，多个钻杆可以借助于接头连结在一起，以便延长钻柱，从而允许可以钻出期望长度的孔。钻杆通常是带螺纹的，并且因此随着钻孔的过程，通过与当前钻柱螺纹连接在一起来添加其他的钻杆。在钻进操作结束之后、即钻出特定孔之后，钻柱从钻孔中被逐根地取回，其中，钻柱被向后拉动并且钻杆彼此断开联接。
[0005]钻杆的接头在钻进期间可能被如此牢固地拧紧，以至于可能需要高的松开扭矩来松开接头，并且由此允许钻杆彼此分离并且从钻柱移除。存在用于实现接头的松开的各种解决方案，其中，例如可以利用接头松开机构。接头松开机构借助于作用在钻柱上的杠杆作用来施加接头松开扭矩。然而，这种类型的解决方案可能对钻柱部件造成过度磨损。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种可以在接头的松开中利用的方法和系统，以避免部件在接头松开过程期间经受过度磨损。根据本专利技术的实施方式，还提供了一种可以增加在松开接头时可用的可用松开扭矩的方法和系统。
[0007]根据本专利技术，提供了一种用于确定钻机的钻柱的接头是否通过尝试松开该接头而被松开的方法，该接头连结第一钻柱部件和第二钻柱部件。钻机包括用于在钻进期间使钻柱旋转的旋转单元和用于确定由旋转单元施加至钻柱的扭矩的表示的装置。与旋转单元不同的接头松开机构构造成在松开接头时施加作用在钻柱上的接头松开扭矩。
[0008]该方法包括，当松开钻柱的接头时：
[0009]借助于旋转单元在接头松开方向上施加扭矩；
[0010]借助于接头松开机构施加作用在钻柱上的接头松开扭矩；
[0011]在借助于接头松开机构施加接头松开扭矩期间，监测由旋转单元施加的扭矩的表示；
[0012]基于由旋转单元施加的扭矩的监测到的表示来确定接头是否松开；以及
[0013]当上述确定指示出接头已经被松开时产生表示松开的接头的信号。
[0014]旋转单元可以形成钻机的钻进机器的一部分或者构成与该钻进机器分离的单元。根据本专利技术的实施方式，钻进机器包括用于在钻进期间将冲击波引入钻柱中的冲击元件。根据本专利技术的实施方式，钻进机器仅通过旋转执行钻进。
[0015]正确地拧紧接头是用于高效钻进的必要条件。通常带螺纹的接头的拧紧通常也在钻进期间中例如由于钻进期间穿过接头的冲击波变得牢固。
[0016]然而，在某一时刻，拧紧的接头将被松开并且钻柱部件即旋转单元、钻进机器、钻杆和/或钻头彼此分离。例如，钻孔之后，钻柱缩回并且钻杆彼此松开。然而，这在已经钻完钻杆的长度并且向钻柱添加其他钻杆时也适用。在某些情况下，通过旋转单元可获得的接头松开扭矩足以松开接头。在这种情况下，通过合适的抓持装置来夹持接头下游的钻柱以允许旋转单元施加接头松开扭矩就足够了。然而，在钻进期间，接头可能变得被如此牢固地拧紧，以至于接头只有在旋转单元的帮助下才能够被松开。
[0017]在这种情况下，可以利用与旋转单元不同的接头松开机构。这种接头松开机构可以例如是但不限于所谓的断开工具，其也可以表示为断裂台、破碎台或断开台、破碎工具。也可能出现这类解决方案的其他名称。为了简单起见，术语断开工具在下文中使用。断开工具或任何其他解决方案包含在本专利技术中并且能够借助于诸如夹爪之类的抓持装置牢固地夹持由接头连结的部件，同时通过杠杆作用、例如通过作用在夹持接头部件中的一个接头部件的抓持夹爪上的液压缸而向由接头连结的钻柱部件中的一个钻柱部件施加旋转运动。这种解决方案的问题是，不可能检测接头是否实际上通过尝试松开接头而被松开，或者接头松开机构的抓持装置是否在没有适当地夹持钻柱部件的情况下已经在钻柱部件上滑动，使得没有松开扭矩或者只有很少的松开扭矩实际作用在接头上。这又导致了一种解决方案，在该解决方案中，连续地施加多次接头松开扭矩，以确保接头在将连结的部件拧开和分离之前被松开。
[0018]然而，这种解决方案导致钻柱部件以及接头松开机构两者的过度磨损。另外，反复的松开尝试耗费时间。
[0019]根据本专利技术的实施方式，这样的问题可以通过一种方法来缓解，在该方法中，通过使用接头松开机构施加扭矩来检测接头是否实际上被松开。
[0020]这是通过在使用接头松开机构施加接头松开扭矩之前，借助于钻机的旋转单元、比如旋转马达在接头松开方向上施加扭矩来实现的。在通过旋转单元施加扭矩之前，如从旋转单元所看到的，至少在接头的下游可以锁定钻柱以防止旋转。因此，该施加的扭矩通常不会导致钻柱在该阶段的实际旋转。
[0021]然后，在借助于接头松开机构施加接头松开扭矩期间，对由旋转单元施加的扭矩的表示进行监测，并且基于由旋转单元施加的扭矩的监测到的表示来确定该接头是否已经通过该动作而被松开。当该确定指示该接头已经松开时，产生表示松开的接头的信号。以这种方式，旋转单元被用于确定接头是否通过接头松开机构被实际上松开。如果接头在第一次松开尝试中被松开，这可以被检测到，使得不需要进行其他的尝试并且避免过度磨损并节省时间。替代地，接头可以被拧开以使钻柱部件彼此分离。在旋转单元是液压旋转单元的情况下，由旋转单元施加的扭矩的表示可以是施加至旋转单元的液压压力。
[0022]根据本专利技术的实施方式，在由接头松开机构施加松开扭矩的同时监测由旋转单元施加的扭矩的表示，并且当检测到由旋转单元施加的扭矩的监测的表示中的预定变化时，确定接头被松开。如果接头被松开，则由接头松开机构施加的扭矩将引起钻柱的旋转，并且该旋转将影响由旋转单元提供的扭矩，并且当检测到预定变化时，可以得出接头的松开成功的结论。在旋转单元是液压旋转单元的情况下，可以监测作用在旋转单元上的压力的变化。
[0023]根据本专利技术的实施方式，当由旋转单元施加的扭矩的监测到的表示低于预定阈值时，确定接头被松开。即，只有在检测到表示由旋转单元施加的诸如压力之类的扭矩的值的足够大的减小的情况下才确定接头被松开。在通过接头松开机构仅实现钻柱的小旋转并且接头由此没有充分松本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于确定钻机(100)的钻柱(107)的接头(134、135、136、137)是否松开的方法，所述接头(134、135、136、137)连结第一钻柱部件和第二钻柱部件(105、106、131、132、133)，所述钻机(100)包括：旋转单元(109)，所述旋转单元(109)用于在钻进期间使所述钻柱(107)旋转；装置，所述装置用于确定由所述旋转单元(109)施加至所述钻柱的扭矩的表示；接头松开机构(140、300)，所述接头松开机构(140、300)与所述旋转单元(109)不同并且构造成在松开所述接头(134、135、136、137)时施加作用在所述钻柱(107)上的接头松开扭矩；所述方法包括，当松开所述钻柱(107)的接头(134、135、136、137)时：借助于所述旋转单元(109)在接头松开方向上施加扭矩；借助于所述接头松开施加作用在所述钻柱上的接头松开扭矩；在借助于所述接头松开机构(140、300)施加所述接头松开扭矩期间监测由所述旋转单元(109)施加的扭矩的表示；基于由所述旋转单元(109)施加的扭矩的监测到的表示来确定所述接头(134、135、136、137)是否松开；以及当上述确定指示出所述接头(134、135、136、137)已经松开时产生表示松开的接头(134、135、136、137)的信号。2.根据权利要求1所述的方法，还包括：在由所述接头松开机构(140、300)施加松开扭矩的同时监测由所述旋转单元(109)施加的扭矩的表示，当检测到由所述旋转单元(109)施加的扭矩的监测到的表示中的预定变化时确定所述接头(134、135、136、137)松开。3.根据权利要求1或2所述的方法，还包括：当由所述旋转单元(109)施加的扭矩的监测到的表示下降到低于预定阈值时确定所述接头(134、135、136、137)松开。4.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，还包括：将所述旋转单元(109)的设置设定为第一旋转速度，其中，所述第一旋转速度低于在向所述钻柱(107)施加扭矩时由所述接头松开机构(140、300)施加的旋转速度。5.根据权利要求1至4中的任一项所述的方法，还包括：借助于所述旋转单元(109)施加接头松开扭矩，使得施加至所述钻柱(107)的总松开扭矩超过由所述接头松开机构(140、300)施加的扭矩。6.根据权利要求1至5中的任一项所述的方法，还包括，当由所述旋转单元(109)施加的扭矩的所述表示指示所述接头(134、135、136、137)在由所述接头松开机构(140、300)施加接头松开扭矩之后仍然被拧紧时：重复由所述旋转单元(109)施加扭矩以及借助于所述接头松开机构(140、300)施加接头松开扭矩。7.根据权利要求6所述的方法，还包括：当由所述旋转单元(109)施加扭矩和借助于所述接头松开机构(140、300)施加接头松开扭矩已经重复预定次数时产生指示故障的警报信号。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的方法，还包括：当根据对由所述旋转单元(109)施加的扭矩的表示的所述监测来确定所述接头(134、135、136、137)已经松开时，在进行由所述接头松开机构(140、300)施加扭矩期间，停止借助于所述接头松开机构(140、300)施加所述接头松开扭矩。9.根据权利要求1至8中的任一项所述的方法，还包括：在由所述旋转单元(109)施加扭矩之前，如从所述旋转单元(109)所看到的，至少在所述接头(134、135、136、137)的下游锁定所述钻柱(107)以防止旋转。10.根据权利要求1至9中的任一项所述的方法，所述接头松开机构(140、300)包括第一夹持装置(302、303)和第二夹持装置(304、305)，所述第一夹持装置(302、303)...

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