[发明专利]用于控制冲击式钻凿过程的布置

说明书

技术领域

本发明涉及作业机械，并且更具体地，涉及控制作业机械上的冲击式钻凿过程。

背景技术

当将孔钻凿到岩石中时，钻凿条件可按若干方式变化。岩石可包括不同定向的空隙和裂缝，和具有不同强度、硬度和冲蚀度的岩石层，这就是为何应根据钻凿条件来间隙性地调整钻凿参数的原因。

按照惯例，操作员基于其个人经验来控制岩钻的操作。操作员基于所推测的岩石特性来设置某些钻凿参数。在钻凿期间，操作员监视钻凿参数，例如，旋转、压力、转速、进给压力和钻进速率。必要时，操作员改变冲击装置的进给力、转速和/或冲击动力，以适用于特定类型的岩石，因此试图在维持良好孔质量的同时，实现快速但仍然平滑且优选消耗较少的钻凿过程。

传统上，各种随钻测量(MWD)工具已用于旋转式钻凿中，例如，用于油气钻凿和表面爆孔钻凿中，以获得关于钻凿条件的实时测量数据。然而，由于冲击所导致的特定现象，就获得关于钻凿状态和/或地质条件的基于可靠数据的解译来说，冲击式钻凿的性质更具挑战性。

然而，即使MWD工具提供关于正在钻凿的孔的可靠信息，操作员仍仅能够调整少许钻凿参数且同时控制其对钻凿过程的影响。当岩石的质量或其钻凿特性迅速改变时，即使对于合格的操作员来说，也难以足够快速地调适钻凿参数以适用于岩石条件。

发明内容

现已开发改进的方法和实施该方法的技术设备来控制作业机械上的冲击式钻凿过程。本发明的各方面包括方法、作业机械和计算机程序产品。

根据第一方面，根据本发明的方法是基于以下理念：从至少一个传感器获得关于正在冲击式钻凿的至少一个孔的测量数据；基于以至少一个先前钻凿的孔的钻凿为基础而获得的测量数据来产生钻凿过程的参考图案；检测参考图案中的感兴趣区；并且响应于正在钻凿的至少一个孔的钻凿过程接近对应于参考图案中的感兴趣区的点而控制作业机械采取禁止措施。

根据实施例，禁止措施包括以下各项中的至少一项：

-在作业机械的用户界面上提供警报；

-在作业机械处启动辅助功能；

-在作业机械处启动安全功能；或

-控制钻凿过程的至少一个参数。

根据实施例，控制钻凿过程的至少一个参数包括以下各项中的至少一项：

-响应于参考图案指示正在钻凿的孔的钻凿过程接近包括水的点而自动切断钻凿碎屑的吸取；

-响应于参考图案指示正在钻凿的孔的钻凿过程接近劈理而减小钻凿进给动力；

-调整钻凿进给动力和/或冲击以适用于所预期的类型的岩石材料；

-根据所预期的岩石条件来改变钻凿控制模式和/或钻凿控制参数。

根据实施例，钻凿控制模式是以下各项中的一项：恒定钻凿、基于进给力的控制、基于力矩的钻凿控制、基于岩石条件的适应性钻凿控制、基于比能的钻凿控制或根本无控制。

根据实施例，该方法进一步包括：将一组或更多组钻凿参数、钻凿控制模式和/或钻凿控制参数存储在作业机械的存储器中；将该组钻凿参数、该钻凿控制模式和/或该钻凿控制参数关联到这些参数或控制模式适合使用的一个或更多个钻凿条件；和响应于参考图案指示正在钻凿的孔的钻凿过程接近特定钻凿条件，从存储器检索适用于该钻凿条件的一组钻凿参数、钻凿控制模式和/或钻凿控制参数以用于钻凿过程中。

根据实施例，该方法进一步包括：控制作业机械在作业机械的用户界面显示器上显示以正在钻凿的至少一个孔的测量数据为基础而产生的图形表示；并且控制作业机械在作业机械的用户界面显示器上同时显示参考图案。

根据实施例，该方法进一步包括：控制作业机械将参考图案显示为图形表示，该图形表示与正在钻凿的至少一个孔的测量数据的图形表示相称。

根据实施例，该方法进一步包括：控制作业机械将参考图案显示为钻凿深度的函数，该参考图案所表示的参考数据是以下各项中的至少一项：钻凿速度、旋转压力、旋转平滑度、钻凿平滑度、进给压力、冲击压力、冲洗压力、冲洗流、冲击的比能、旋转的比能、检测到的岩石接触、抗干扰状态、冲洗流的状态、钻凿控制状态、检测到的岩石材料、岩石强度、岩石可钻性、劈理、检测到的裂隙、裂隙密度或空隙。

根据实施例，参考图案基于来自多个先前钻凿的孔的行、扇形或任何其它图案的测量数据。

根据实施例，参考图案是基于来自多个先前钻凿的孔的测量数据的计算估计。

根据实施例，参考图案是基于来自多个先前钻凿的孔的测量数据的内推或外推估计。