[發明專利]用于控制巖石鉆鑿裝置的方法和設備

有效

• 申請號: 200780053550.8
• 申請日: 2007-06-26
• 公開（公告）號: CN101765694A
• 公開（公告）日: 2010-06-30
• 發明（設計）人: 馬庫斯·洛伊厄;馬格納斯·奧爾松;喬納斯·辛納斯塔德;焦德義;鄭雨蒼
• 申請（專利權）人: 阿特拉斯·科普柯鑿巖設備有限公司;阿特拉斯·科普柯鉆探溶液有限公司
• 主分類號: E21B6/00
• 分類號: E21B6/00;E21B44/02
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 王艷江;田軍鋒

技術領域

本發明涉及一種用于控制巖石鉆鑿裝置的方法和設備，所述巖石鉆鑿 裝置包括具有至少一個進給桿的運載車輛，鉆機能夠在所述進給桿上來回 運動，其中，用于鉆鑿裝置控制的參數由控制單元設定，并且，多種操作 模式中的每一種包括針對于鉆鑿裝置的不同操作參數的具體操作設定值。

背景技術

當執行沖擊式鉆巖時，鉆機的沖擊機構產生沖擊波。該沖擊波作為能 量應力波通過鉆桿一直傳送到鉆頭。當應力波到達鉆頭時，以這樣的強力 將其硬質金屬圓頂元件推頂在巖石上，使得巖石破裂。為了使硬質金屬圓 頂元件在一次沖撞之后與未受影響的巖石接觸，鉆桿借助于轉子和傳動裝 置而旋轉，所述轉子包括旋轉馬達(通常被液壓地驅動)。通過沖刷來持 續地從鉆頭前側清除巖石粉末。

鉆機安裝在支架上，所述支架能夠在進給桿上來回運動。鉆機和滑動 件借助于進給馬達而沿著進給桿朝向巖石被驅動，所述進給馬達可以是液 壓缸或鏈式進給機。

當新的鉆鑿裝置運送至買家時，鉆鑿裝置被設定以針對于鉆機的鉆探 或操作參數的基本設定值。這些參數比如是用于鉆鑿裝置的不同部件的壓 力和液壓流級別。而且，設定了鉆鑿裝置的操作功能的特性，其涉及鉆鑿 裝置在被不同地感測到的操作條件期間如何受到控制或者如何響應于此。

新的鉆鑿裝置的基本設定值一般被調節為在使用鉆鑿裝置的預期區域 中占主導的、并且可能是滿足用戶要求的操作條件。如果鉆鑿裝置被移動 至鉆探狀況不同的另一個地點，或者更一般地，在鉆探的狀況變化相當大 的時候，那么應當調整參數而以不同方式進行設定，以便適應于這些新的 狀況，以使鉆探盡可能地具有效率。

鉆鑿裝置設定值的調整一般由技術人員，并且在一些情況下由鉆鑿裝 置操作員，手動進行，由此設定了對鉆機的沖擊機構、旋轉馬達、進給馬 達等產生影響的多個參數。

難以被如此設定的基本參數是：

-進給壓力，進給壓力過高會導致偏離鉆探方向，而進給壓力過低會 導致鉆柱接頭磨損、松動并最終導致鉆柱斷裂。

-沖擊壓力，沖擊壓力過高會導致磨損和斷裂、通過鉆柱的反作用力 增加，而沖擊壓力過低會導致生產率降低。

-旋轉速度，旋轉速度過高會導致磨損且有時偏離鉆探方向，而旋轉 速度過低會導致磨損和生產率降低。除了基本參數以外，還有大量需要設 定的鉆探參數，僅作為示例，比如有：

-進給速度和進給控制級別，進給速度和進給控制級別過高時，如果 在鉆探期間鉆頭進入空穴，則會導致設施損壞，而進給速度和進給控制級 別過低時，會導致生產率降低。

-阻尼壓力控制級別，阻尼壓力控制級別過高會導致生產率降低，因 為沖擊壓力常常會降低至開鉆級別，而阻尼壓力控制級別過低則將會導致 磨損和斷裂。

-沖刷介質壓力，沖刷介質壓力過高將會導致鉆頭磨損和能量高消耗， 而沖刷介質壓力過低則會導致鉆頭被堵塞。

與參數的手動設定有關的問題在于，正確地為現代鉆鑿裝置提供精確 的參數設定值是非常復雜的，因為改變一個參數會影響到一個或多個其它 參數的狀況。具體而言，進給力和旋轉扭矩彼此間需要平衡，以維持有效 的鉆探操作。因巖石構成狀況發生變化而造成這種平衡的缺失會更容易地 導致阻塞問題。

因此，即使對于熟練的技術人員或具有大量關于系統功能知識的操作 員而言，獲得良好的結果也會是非常困難的。最為常見的是，必須執行試 錯法，而這會非常耗時。

其結果是經常根本就不進行新的調整，或者鑿進裝置被設定成使得操 作不能達到其應能夠達到的效率。這會導致磨損增加，并且/或者會導致不 必要的無效操作。

作為背景技術的一個示例可以提到US?2004/0140112?A1。該文獻描述 了一種用于控制鉆巖過程的裝置，其中，可以根據不同的準則來選擇多種 控制模式來控制鉆探。作為控制模式的示例而提到了：效率模式、質量模 式、成本模式和最佳模式。

發明內容

本發明的目的在于提供一種方法和設備，在所述方法和設備中，至少 減少了背景技術部分中所述的缺陷。

當每一種操作模式與要在其中執行鉆探的巖石的特定類型相關，并且 每一種操作模式是能夠選擇的、以便設定適應于巖石主導類型的操作設定 值時，在所述的方法和設備中，實現了這些目的。