[其他]最佳鉆巖方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 85104307
• 申請(qǐng)日: 1985-06-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN85104307A
• 公開(kāi)（公告）日: 1986-12-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 維薩·尤托;帕西·朱爾卡南;帕西·拉特瓦-帕基拉·朱爾瓦蘭克;蒂莫·基卡
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 芬蘭歐伊坦佩爾拉AB公司
• 主分類(lèi)號(hào): E21B1/00
• 分類(lèi)號(hào): E21B1/00
• 代理公司: 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專(zhuān)利代理部
• 代理人: 楊曉光

本項(xiàng)發(fā)明涉及沖擊鉆孔，特別是巖石鉆孔的一種最佳方法。在這方法中，為獲得予期的鉆孔效果，可以調(diào)整鉆孔裝置的運(yùn)行。

在標(biāo)準(zhǔn)的工作環(huán)境中，目的是使鉆孔的穿透率盡可能高。而這受能量消耗，裝置的耐疲勞性等因素的限制，沖擊力，旋轉(zhuǎn)速率或效率，輸入功率等變量或不同變量的組合可做為受控變量來(lái)使用。

由于受控變量很多，選擇鉆機(jī)的正確工作點(diǎn)是困難的。最常用的方法是根據(jù)鉆探工的經(jīng)驗(yàn)并采納鉆機(jī)制造者的建議。在工作中，鉆機(jī)的運(yùn)行情況只能由耳聽(tīng)目睹的方式來(lái)監(jiān)視，從而對(duì)一個(gè)有經(jīng)驗(yàn)的鉆探工來(lái)說(shuō)相對(duì)較精確地選擇工作點(diǎn)是可能的。但是，這種非常重要的聽(tīng)覺(jué)的使用往往受外界噪音的限制。這種情況出現(xiàn)在使用鉆車(chē)，即帶有幾個(gè)懸臂的鉆機(jī)裝置的時(shí)候。

鉆機(jī)的運(yùn)行很明顯地受到輸入功率的影響。而這種輸入功率的變數(shù)經(jīng)常是由鉆工來(lái)調(diào)整，沖擊和旋轉(zhuǎn)的控制通常是恒定的，即，使用由裝置制造者或管理部門(mén)推薦的數(shù)值。

已知的另一個(gè)方法，包括在穿透率測(cè)量的基礎(chǔ)上進(jìn)行調(diào)整，這種穿透率是由交替調(diào)整沖擊，旋轉(zhuǎn)和輸入功率的值來(lái)產(chǎn)生一個(gè)最大值。在上述方法中，僅調(diào)整輸入功率也可以，這種調(diào)整方法通常只用于非沖擊鉆機(jī)。

在先有技術(shù)中的方法中，美國(guó)第4165789號(hào)專(zhuān)利說(shuō)明書(shū)中所公開(kāi)的方法可以提一提。在這種已知的方法中，調(diào)整只是建立在對(duì)穿透力的測(cè)量上的。

在第3550697號(hào)美國(guó)專(zhuān)利說(shuō)明書(shū)中公開(kāi)的方法可以做為另一個(gè)已知的特殊方法而被提及。在這個(gè)方法中，調(diào)整建立在測(cè)到的鉆機(jī)的轉(zhuǎn)矩上，旋轉(zhuǎn)速率，輸入功率和轉(zhuǎn)矩根據(jù)所測(cè)轉(zhuǎn)矩來(lái)調(diào)整。

上述兩個(gè)方法的缺點(diǎn)是，它們的復(fù)雜性即，使用性能并不是最優(yōu)秀的。

本發(fā)明的目標(biāo)是提供一個(gè)最佳的鉆巖方法，這個(gè)方法避免了以前所知的方法的弱點(diǎn)。它的特點(diǎn)是測(cè)量由于一次沖擊在鉆桿中產(chǎn)生的應(yīng)力波，并且鉆機(jī)裝置是根據(jù)所測(cè)應(yīng)力波來(lái)進(jìn)行調(diào)整的。

在本申請(qǐng)的說(shuō)明書(shū)部分和權(quán)項(xiàng)中，一個(gè)應(yīng)力波表示一次沖擊所造成的鉆桿的應(yīng)力狀態(tài)的變化。按照本發(fā)明，調(diào)整可以在由一次或多次的沖擊所產(chǎn)生的一個(gè)應(yīng)力波的基礎(chǔ)上進(jìn)行。

本發(fā)明的一個(gè)主要的優(yōu)點(diǎn)是它的簡(jiǎn)易性和通用性。根據(jù)這種方法，可以很容易地使鉆探過(guò)程自動(dòng)化。另一方面，這個(gè)方法也可以做為利于鉆工手動(dòng)調(diào)節(jié)的輔助方法來(lái)應(yīng)用。

下面將根據(jù)一些有益的實(shí)例來(lái)詳細(xì)地?cái)⑹霰景l(fā)明，這些實(shí)例在附圖中繪出：

圖1和圖2繪出了一個(gè)應(yīng)力波如何在輸入功率改變的情況下變化的例子。

圖3至圖6繪出了一個(gè)應(yīng)力波的波譜如何隨輸入功率的變化而變化的一個(gè)基本的例子。

圖7繪出了一個(gè)基于波譜分析并應(yīng)用本發(fā)明的方法的調(diào)整裝置的方框圖。

圖8是一個(gè)應(yīng)力波的初始部分的典型波形的范例。

圖9是一個(gè)基于應(yīng)力波波形分析的自動(dòng)調(diào)整裝置的方框圖。

圖10是一個(gè)基于應(yīng)力波波形分析的鉆工輔助設(shè)備的方框圖。

本項(xiàng)發(fā)明是根據(jù)沖擊鉆機(jī)的一個(gè)特征，即鉆機(jī)在沖擊時(shí)，鉆桿中產(chǎn)生一個(gè)應(yīng)力脈沖，此脈沖沿著鉆桿行至鉆桿頂點(diǎn)，引起所鉆巖石的一次沖擊。由于能量不能全被利用，上述一部分應(yīng)力脈沖向后反射，這樣，應(yīng)力脈沖和反射的脈沖形成一個(gè)應(yīng)力波。

本項(xiàng)發(fā)明的一個(gè)基本特點(diǎn)，是對(duì)在鉆桿中產(chǎn)生的應(yīng)力波進(jìn)行測(cè)量，而且受控變量是在所測(cè)應(yīng)力波的波形和/或其不同部分的強(qiáng)度與用實(shí)驗(yàn)法和/或統(tǒng)計(jì)法獲得的應(yīng)力波的正常波形和正常值的區(qū)別的基礎(chǔ)上進(jìn)行調(diào)整的。上述應(yīng)力波可以用幾個(gè)不同的方法來(lái)測(cè)定，例如用電的方法，磁的方法，光學(xué)的方法或其它一些這樣的已知的方法。例如，所測(cè)應(yīng)力波可以與實(shí)驗(yàn)法和/或統(tǒng)計(jì)法確定的正常波形來(lái)比較，鉆機(jī)裝置可以根據(jù)所測(cè)波形與正常波形的偏差進(jìn)行調(diào)正。

根據(jù)本發(fā)明的方法，應(yīng)力波可以從鉆桿的幾個(gè)點(diǎn)上進(jìn)行測(cè)量，例如，從兩點(diǎn)上。從不止一點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量有其有利之處，應(yīng)力波可以按照運(yùn)動(dòng)的方向被分成若干分量，一個(gè)分量向被鉆的巖石方向運(yùn)動(dòng)、另一分量則從巖石上反射回來(lái)。用這種方法，可以獲得比在一點(diǎn)上測(cè)量更多的有關(guān)鉆探過(guò)程的信息，從幾點(diǎn)測(cè)量，在鉆桿短或測(cè)量點(diǎn)接近桿端的情況下，特別有其優(yōu)越性。

受控變量的調(diào)整可通過(guò)輸出或反射波分量的強(qiáng)度，波的表面積所確定的能量值，脈沖的上升或下降速率，波的阻尼率等方式來(lái)進(jìn)行。這樣可以發(fā)現(xiàn)所測(cè)波的值對(duì)不同受控變量的影響，并且裝置可以由微處理機(jī)或其它類(lèi)似的裝置來(lái)調(diào)整。例如，在所確定值的基礎(chǔ)上，用微處理機(jī)來(lái)調(diào)整鉆機(jī)裝置的操作方式，使得所測(cè)波盡可能符合理想波。隨著鉆探條件的不同，按照發(fā)明的方法可以使鉆機(jī)裝置的運(yùn)行幾乎始終處于最佳狀態(tài)。因?yàn)樵瓌t上說(shuō)它能夠?qū)σ淮斡衅钪档臎_擊后面緊跟的那次沖擊進(jìn)行校正。