[发明专利]用于在进行的钻进过程期间优化钻进参数的方法和系统

说明书

本发明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)。

技术领域

本发明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。本发明还涉及一种实现根据本发明的方法的系统，以及包括这种系统的岩石钻机。

背景技术

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。

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。

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。

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。

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。

发明内容

本发明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。

根据本发明，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。

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。

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，根据本发明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。