[发明专利]用于控制凿岩的至少一个钻井参数的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在凿岩时控制钻井参数的方法和设备。

背景技术

凿岩经常用冲击钻进行，这里，经常使用液压操作的冲击活塞借 助于液压(冲击压力)产生的冲击力而形成冲击波，冲击波传递到钻 头，并因此通过钢纤(钻柱)传递到岩石。在与岩石接触时，由接触 岩石的钻头的硬质合金制成的销钉被推入岩石中，从而产生强到足以 粉碎岩石的力。

在这种凿岩中，重要的是，正确地进行钻井的启动，并且在正常 钻井期间小心地进行钻井(即用高冲击力钻井)，以便保证以不损坏钻 机/钻井设备的方式进行钻井。

通常，而且特别是在应用于艰难岩石条件下和用强冲击力钻井的 情况下，钻头应与岩石具有尽可能好的接触。达到上述目的的常见方 式是使用活塞，该活塞对着钢纤(钻柱)工作，并且通常采取阻尼活 塞的形式，它还用来缓冲冲击波对岩石冲击的反作用。在钻井期间， 通过对阻尼活塞工作的压力室加压，阻尼活塞压紧钢钎，并因此钢纤 压紧岩石。阻尼活塞还通常这样布置，使得如果阻尼活塞前进太远， 即钢钎前面的区域对于冲击活塞的撞击软到足以使钢钎并因此使阻尼 活塞向前运动而通过正常位置，则用于所述压力室的出口完全或部分 打开，从而导致压力室的压力降低。通过检测这种压力降低，能确定 与岩石的接触状况，并因此能采取适当措施。

例如，当阻尼压力超过规定的压力级时，冲击压力能升高到正常 钻井级，该规定的压力级例如可以是正常钻井期间已经确定为理想的 压力级。此外，冲击压力可以设置成保持在正常钻井级下，只要阻尼 压力不下降到低压力级以下，该低压力级例如可以包括与岩石失去接 触或不良接触的级。如果阻尼压力下降到这个级以下，冲击压力则可 下降到启动钻井级或者可以完全停止。然而，这种类型的控制具有许 多缺点。

例如，具有无效冲击的很大危险，即大部分冲击波反射在钻头中， 而不是岩石中，这导致大量的缓冲能量返回到钻机中。

因此需要有一种用于控制钻井参数的改进方法和设备，特别是一 种至少部分缓解现有技术问题的方法和设备。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种用于控制至少一个钻井参数的方 法，以便解决上述问题。

本发明的另一个目的是提供一种用于控制至少一个钻井参数的设 备，以便解决上述问题。

根据本发明，提供了一种用于当用钻机凿岩时控制至少一个钻井 参数的方法，在该方法中，在钻井期间，脉冲发生装置通过冲击机构 在钻具对岩石作业的过程中引起冲击波，其中，用于产生冲击波的压 力的压力级在钻井期间被控制，所述钻机包括能被加压的阻尼室，并 且钻机对岩石的接触的控制至少部分地受所述阻尼室中主导的压力的 影响，其特征在于这样的步骤，在该步骤中，当所述阻尼室中的压力 超过第一级并在第二级以下时，冲击压力作为所述阻尼室中压力的函 数而被控制。

本发明还提供了一种用于当用钻机凿岩时控制至少一个钻井参数 的设备，其中，在钻井期间，脉冲发生装置通过冲击机构在钻具对岩 石作业中引起冲击波，其中，用于产生冲击波的压力的压力级在钻井 期间被控制，所述钻机包括能被加压的阻尼室，并且钻机对岩石的接 触的控制至少部分地受所述阻尼室中的主导的压力的影响，其特征在 于，该设备包括一机构，用于当所述阻尼室中的压力超过第一级并在 第二级以下时对作为所述阻尼室中压力的函数的冲击压力进行控制。

根据本发明，上述目的当用钻机凿岩时通过一种用于控制至少一 个钻井参数的方法实现。在钻井期间，脉冲发生装置使用冲击机构在 钻具对岩石作业时引起冲击，由此在钻井期间控制产生冲击波压力的 压力级，并且其中，所述钻机包括能加压的阻尼室。钻机对岩石的接 触至少部分地受所述阻尼室中主导压力的影响。该方法包括如下步骤： 当所述阻尼室中的压力超过第一级并在第二级以下时，冲击压力作为 所述阻尼室中压力的函数来控制。

这种作法的优点是，通过控制作为阻尼室中压力函数的冲击压力 有可能保证，在每种情形下对于阻尼压力使用正确的冲击压力。这又 意味着，在启动钻井期间和在正常钻井期间都能避免阻尼反作用。

在所述控制中，冲击压力例如能控制在第一级与第二级之间，所 述第一级与启动钻井级基本上相对应，而所述第二级与正常钻井级基 本上相对应。

第一级例如能与冲击压力基本上被停止的级基本上相对应。