[發明專利]用于檢測鉆柱的接頭的狀態的方法和系統

在審

• 申請號: 202180081718.6
• 申請日: 2021-11-30
• 公開（公告）號: CN116547441A
• 公開（公告）日: 2023-08-04
• 發明（設計）人: 馬蒂亞斯·約特貝里;塞繆爾·恩布盧姆
• 申請（專利權）人: 安百拓鑿巖有限公司
• 主分類號: E21B44/00
• 分類號: E21B44/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 王偉楠;何方

本發明涉及用于確定鉆機的鉆柱(107)的至少一個接頭的狀態的方法，鉆機包括：沖擊裝置，所述沖擊裝置包括用于將沖擊波引入到鉆柱(107)中的沖擊元件；以及傳感器，所述傳感器用于感測由沖擊元件的沖擊引起的鉆柱(107)中的應力波，該方法包括當沖擊元件將應力波引入到鉆柱(107)中時進行以下操作：確定由沖擊元件引起的入射應力波的表示；確定反射波的表示，所述反射波表示入射應力在到達所述至少一個接頭時的反射；通過估計由所述入射波施加在至少一個接頭上的力和由所述力引起的位移來估計至少一個接頭的剛度；以及基于所估計的剛度生成表示所述至少一個接頭的狀態的信號。

技術領域

本發明涉及采礦，并且更具體地涉及用于檢測鉆柱的接頭的狀態的方法和系統。本發明還涉及實現根據本發明的方法的計算機程序。

背景技術

巖石鉆機可以用于許多應用領域。例如，巖石鉆機可以用于開挖隧道、露天采礦、地下采礦、巖石加固、天井鉆進，并且可以用于例如鉆爆破孔、灌漿孔、安裝巖石錨桿的孔、水井和其他井、打樁和地基鉆探等。因此，巖石鉆機有廣泛的用途。

巖石的實際破碎通常通過接觸巖石的鉆頭來實施，其中鉆頭通常借助于鉆柱連接至鉆鑿機。鉆探可以以各種方式完成，并且例如是沖擊型的，其中，例如，鉆鑿機的沖擊元件例如沖擊活塞形式的沖擊元件重復地撞擊鉆頭，通常通過撞擊將鉆頭連接至鉆鑿機的鉆柱，以將沖擊波形式的沖擊脈沖即應力波傳遞到鉆頭并進一步傳遞到巖石中。沖擊式鉆探可以與旋轉結合以獲得鉆頭的旋鈕、插嵌件在每次沖程時撞擊新巖石的鉆探，從而提高鉆探的效率。

鉆頭可以在鉆探期間借助于進給力壓靠在巖石上，以確保來自沖擊裝置的盡可能多的沖擊能量被傳遞到巖石上。

為了獲得有效的沖擊鉆探過程，重要的是設置各種鉆探參數，使得以允許由沖擊元件引起的沖擊波能量盡可能多地傳遞到巖石中以使巖石破碎的方式進行沖擊鉆探。在鉆頭沒有牢固地壓靠在巖石上的情況下，能量可能被反射到不期望的程度并返回到鉆鑿機，從而可能導致過度磨損或損壞。如果鉆柱的接頭(通常是螺紋接頭)沒有充分擰緊，也會出現這種情況。如果沖擊波能量相對于借助于其將鉆柱壓靠在巖石上的力太低，也可能發生有害的反射。

當在例如巖石中鉆出更長的孔時，多個鉆桿可以例如通過擰在一起而接合，以延長鉆柱，從而可以鉆出期望長度的孔。

發明內容

本發明的目的是提供一種方法和系統，該方法和系統可以在沖擊鉆探期間識別松動的接頭，特別是松動的螺紋接頭。

根據本發明，提供了一種用于確定鉆機的鉆柱的至少一個接頭的狀態的方法，該鉆機包括：沖擊裝置，所述沖擊裝置包括用于將沖擊波引入到鉆柱中的沖擊元件；以及傳感器，所述傳感器用于感測由沖擊元件的沖擊引起的鉆柱中的應力波，該方法包括當沖擊元件將應力波引入到鉆柱中時進行以下操作：確定由沖擊元件引起的入射應力波的表示；以及確定反射波的表示，所述反射波表示入射應力在到達所述至少一個接頭時的反射。

通過估計由所述入射波施加在至少一個接頭上的力和由所述力引起的位移來估計至少一個接頭的剛度，并且基于所估計的剛度生成表示所述至少一個接頭的狀態的信號。

如上所述，適當擰緊的接頭是高效鉆探的要求。正常螺紋接頭的擰緊通常也由于在鉆探期間沖擊波通過接頭而變得牢固。然而，在不利的情況下，接頭可能變得松動，這使鉆探劣化并且螺紋接頭受到過度磨損。

也存在期望松動接頭的情況。在鉆孔之后，鉆柱縮回，并且鉆桿彼此松動。然而，在鉆探期間，接頭可能由于在鉆探期間沖擊波經過接頭而變得如此牢固地擰緊以至于僅借助鉆鑿機的旋轉馬達無法松動接頭。

為了解決這個問題，例如，操作員可以通過讓沖擊裝置對鉆柱施加短時間的沖擊而不將鉆柱壓靠在被鉆探的巖石上以便使接頭松動來結束鉆探。這是否成功可能取決于操作員的技能。該過程可能對鉆機的部件有害，該過程執行的時間可能比必要的時間段長。