專利名稱：用于檢測(cè)鉆桿的螺紋接合的緊密性的方法和設(shè)備的制作方法
用于檢測(cè)鉆桿的螺紋接合的緊密性的方法和設(shè)備背景技術(shù)
本發(fā)明涉及一種用于由于使用巖石鉆機(jī)的沖擊裝置撞擊鉆孔設(shè)施而使鉆孔設(shè)施的至少一個(gè)螺紋接合松動(dòng)時(shí)檢測(cè)鉆桿的螺紋接合的緊密性的方法，該方法基于鉆孔設(shè)施被撞擊時(shí)所產(chǎn)生的振動(dòng)來預(yù)先確定用于螺紋接合松動(dòng)時(shí)的情況的至少一個(gè)松動(dòng)模型，測(cè)量撞擊期間從鉆孔設(shè)施源發(fā)的振動(dòng)，并且將所測(cè)量的振動(dòng)信號(hào)與該模型作比較，以便于確定螺紋接合的緊密性。
此外，本發(fā)明涉及一種用于由于使用巖石鉆機(jī)的沖擊裝置撞擊鉆孔設(shè)施而使鉆孔設(shè)施的至少一個(gè)螺紋接合松動(dòng)時(shí)檢測(cè)鉆桿的螺紋接合緊密性的設(shè)備，該設(shè)備包括控制裝置，該控制裝置用于控制巖石鉆機(jī)；存儲(chǔ)器部件，所述存儲(chǔ)器部件用于存儲(chǔ)預(yù)先確定的松動(dòng)模型，該預(yù)先確定松動(dòng)模型表示鉆孔設(shè)施的螺紋接合松動(dòng)時(shí)的情況；測(cè)量裝置，該測(cè)量裝置用于測(cè)量在撞擊期間從鉆桿源發(fā)的振動(dòng)；以及分析部件，該分析部件用于根據(jù)預(yù)先確定的原理來對(duì)測(cè)量的的振動(dòng)進(jìn)行分析，并且用于與松動(dòng)模型作比較以便于確定螺紋連接是否已經(jīng)變得松動(dòng)。
當(dāng)在巖石或地面上鉆孔時(shí)，采用鉆孔設(shè)施，其中一個(gè)或多個(gè)鉆桿、鉆頭以及可選地鉆柄通過螺紋接合互相連接。在所謂的潛孔鉆(DTH drilling)中，鉆孔設(shè)施的鉆頭經(jīng)常被連接至設(shè)置有沖擊裝置并位于孔的底部的潛孔鉆，該鉆進(jìn)一步連接至通過螺紋接合相互連接并且延伸至地面的鉆管，該管能夠旋轉(zhuǎn)。在下文中，鉆桿和鉆管都稱為鉆桿。在鉆孔期間，由于旋轉(zhuǎn)扭矩和通過沖擊裝置在鉆孔期間對(duì)其傳遞的撞擊而導(dǎo)致螺紋接合變緊并且產(chǎn)生應(yīng)力波和扭矩，并且實(shí)際上，它們通常不能僅通過旋轉(zhuǎn)電機(jī)來脫開(unopenable)。
眾所周知，已經(jīng)嘗試解決該問題而使得在完成鉆孔后，操作者已經(jīng)使用沖擊裝置撞擊鉆桿，當(dāng)不對(duì)其施加進(jìn)給力時(shí)，通過適當(dāng)次數(shù)的撞擊來使得螺紋松開。操作者基于經(jīng)驗(yàn)執(zhí)行這些，并當(dāng)覺察到特別的聲音或來自鉆孔設(shè)施的振動(dòng)時(shí)，或者以另一方式檢測(cè)到螺紋已經(jīng)松開時(shí)，停止撞擊。
實(shí)際上，問題在于很難以可靠的方式來檢測(cè)螺紋的松開并且第一次通常不成功。 另一個(gè)問題在于當(dāng)螺紋已經(jīng)松動(dòng)時(shí)，不必要的撞擊可能磨損甚至損壞鉆孔設(shè)施。另外，存在螺紋接合完全脫開、鉆孔設(shè)施的零件彼此分離并落入孔內(nèi)的風(fēng)險(xiǎn)。而且，操作者必須手動(dòng)執(zhí)行這些的事實(shí)阻礙了自動(dòng)化。
已經(jīng)進(jìn)行了各種嘗試來提供鉆桿的自動(dòng)拆卸和螺紋松開的檢測(cè)。這些特別在 EP1671011、JP56966/1986和JP1864566中已經(jīng)被公開。然而，在實(shí)踐中，這些公開中的解決方案在操作中并不完全可靠。這些要求非常詳細(xì)和準(zhǔn)確的特征振動(dòng)方式或情況特定的值，盡管如此，其用途幾乎是限制為專用裝置，使得對(duì)于一個(gè)設(shè)備的設(shè)置不能在其它類似的設(shè)備或在條件改變時(shí)使用。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種方法和設(shè)備，通過該方法和設(shè)備，螺紋的松開可以可靠地執(zhí)行，并且在必要時(shí)，完全自動(dòng)地執(zhí)行。
本發(fā)明的方法的特征還在于，預(yù)先確定用于螺紋接合/多個(gè)螺紋接合被緊固的情況的至少一種緊固模型；將在撞擊期間測(cè)量的振動(dòng)信號(hào)與緊固模型和松動(dòng)模型作比較；以及基于該比較，確定模型中的哪一個(gè)在確定的時(shí)刻與螺紋接合的緊密性對(duì)應(yīng)得更好。
本發(fā)明的設(shè)備的特征在于，在存儲(chǔ)器部件中，還預(yù)先存儲(chǔ)有至少一種緊固模型，該至少一種緊固模型表示鉆孔設(shè)施的螺紋接合被緊固的情況；其特征還在于分析部件被布置為，將在撞擊過程中測(cè)量的振動(dòng)信號(hào)與緊固模型和松動(dòng)模型作比較，并且基于該比較，確定模型中的哪個(gè)在確定的時(shí)刻與螺紋接合的緊密性對(duì)應(yīng)得更好。
本發(fā)明的基本原理是預(yù)先確定用于指示螺紋緊密固定的振動(dòng)以及用于指示螺紋松動(dòng)的振動(dòng)二者的模型。而且，在撞擊過程中，將撞擊過程中測(cè)量的信號(hào)在撞擊過程中與緊固模型和松動(dòng)模型作比較，并且基于該比較來確定測(cè)量的信號(hào)與模型中的哪一個(gè)更接近。 基于該比較，相應(yīng)的地可以作出結(jié)論，即確定，在測(cè)量的時(shí)刻螺紋是緊固的還是松動(dòng)的。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，在緊固模型和松動(dòng)模型之間例如數(shù)學(xué)地或者通過下述方式確定分離閾值條件，在閾值條件的確定中采用有經(jīng)驗(yàn)的操作者，基于操作在撞擊和具體在停止撞擊情況中的執(zhí)行來確定用作閾值的值，根據(jù)模型比較中所測(cè)量的振動(dòng)，閾值的一邊是螺紋緊固，而另一邊是螺紋松動(dòng)。
在本發(fā)明的方法及其設(shè)備中，因?yàn)椴恍枰獪?zhǔn)確一致的模型，所以螺紋接合或多個(gè)螺紋接合的狀態(tài)的檢測(cè)比已知的解決方案更加可靠并且可以更加容易自動(dòng)化，但是可以使用更粗糙的模型來進(jìn)行在兩種不同模型之間的比較，并且因此可以更容易地找出實(shí)際情況。而且，當(dāng)閾值條件被確定為使得其在緊固模型和松動(dòng)模型之間的位置可以被改變，例如，當(dāng)環(huán)境改變或鉆孔設(shè)施改變時(shí)，該方法可以容易地適用于在不同環(huán)境中的相同裝置及適用于不同的裝置。
而且，通過提供用于不同鉆孔設(shè)施、鉆孔條件等的多個(gè)模型，該方法可以根據(jù)不同情況而被廣泛地應(yīng)用。本發(fā)明的解決方案不需要振動(dòng)特性的準(zhǔn)確、詳細(xì)的條件，而是通過這些模型，能夠廣泛地描述緊密性的效果和振動(dòng)特性的變化。該模型通常在不同的緊密狀態(tài)中描述振動(dòng)及其屬性，從而不需要情況特定的值或設(shè)置。替代地，這些模型涵蓋了環(huán)境、設(shè)備及裝置的區(qū)別，并且將自動(dòng)地考慮環(huán)境、設(shè)備及裝置的區(qū)別。另外，本發(fā)明的解決方案采用用于緊固和松動(dòng)螺紋結(jié)合部二者的模型，并且將振動(dòng)的對(duì)應(yīng)性與這些模型作比較。為了得到緊密狀態(tài)的結(jié)論，振動(dòng)及其屬性不需要與模型準(zhǔn)確對(duì)應(yīng)。因此，能夠比先前的解決方案更加可靠地確定緊密性。


現(xiàn)在在附圖中更詳細(xì)地描述本發(fā)明，在附圖中
圖I是巖石鉆機(jī)的示意圖，
圖2示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的原理，
圖3示意性地示出了形成本發(fā)明方法的方式和實(shí)現(xiàn)其應(yīng)用的系統(tǒng)，
圖4示意性地示出了應(yīng)用本發(fā)明方法的方式，以及
圖5通過示例的方式示意性地示出了應(yīng)用本發(fā)明的方式。
具體實(shí)施方式
圖I示意性地示出了巖石鉆機(jī)1，該巖石鉆機(jī)I包括提架(carrier) 2,懸臂3連接到該提架2。在懸臂3的一端處連接有進(jìn)給梁(feed beam) 4，在使用過程中，巖石鉆孔機(jī)器 5沿著進(jìn)給梁4移動(dòng)。巖石鉆機(jī)5耦接至鉆孔設(shè)施6，該鉆孔設(shè)施6在鉆孔過程中旋轉(zhuǎn)并且被包括在巖石鉆機(jī)中的沖擊裝置撞擊。
鉆孔設(shè)施6包括一個(gè)或多個(gè)鉆桿6a和鉆頭6b,該一個(gè)或多個(gè)鉆桿6a和鉆頭6b通過螺紋接合以本身已知的方式相互連接。在其它巖石鉆機(jī)中，鉆孔設(shè)施還包括這里沒有示出但對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是已知的鉆柄，并且通常位于巖石鉆孔機(jī)器的內(nèi)部。這種巖石鉆機(jī)及其操作本身是公知的，并且因而不需要詳細(xì)描述。
巖石鉆機(jī)I的巖石鉆孔機(jī)器5包括本身已知并在鉆孔中進(jìn)行使用的沖擊裝置。其操作和結(jié)構(gòu)是公知的，并且因此不需要任何更加詳細(xì)的描述。為了使鉆孔設(shè)施6的螺紋接合松動(dòng)，鉆孔設(shè)施被巖石鉆機(jī)的沖擊裝置撞擊，并且可能利用包括在巖石鉆機(jī)內(nèi)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)7而在螺紋松動(dòng)的方向上旋轉(zhuǎn)，并且本身是已知的。因而，在鉆孔設(shè)施中生成的力逐漸地使得螺紋接合松開。
巖石鉆機(jī)I還包括控制裝置8，該控制裝置8控制巖石鉆機(jī)在鉆孔或其它使用過程中的操作?？刂蒲b置8包括測(cè)量裝置9，該測(cè)量裝置9是單獨(dú)的或者是其集成零件，用于在撞擊過程中測(cè)量來自鉆桿的振動(dòng)。具體地，在撞擊過程中，測(cè)量裝置9例如使用連接至測(cè)量裝置的傳感器10來測(cè)量從鉆孔設(shè)施源發(fā)的振動(dòng)。傳感器10進(jìn)而例如可以是測(cè)量聲音信號(hào)的麥克風(fēng)、應(yīng)變儀傳感器或者測(cè)量應(yīng)力波的類似裝置、或者測(cè)量加速度的加速度傳感器或者其它適當(dāng)?shù)膫鞲衅鳌Ｗ鳛檫@種類似傳感器的替代，可能使用光學(xué)測(cè)量裝置。測(cè)量進(jìn)而可以對(duì)鉆孔設(shè)施6、巖石鉆機(jī)的框架或者相關(guān)位置執(zhí)行，也可以對(duì)空氣中傳播的聲音等執(zhí)行。 而且，控制裝置包括分析部件11，該分析部件11進(jìn)而分析測(cè)量的振動(dòng)并且將結(jié)果與預(yù)先確定的松動(dòng)模型和緊固模型作比較，以便于確定螺紋接合是否已經(jīng)松開。測(cè)量裝置9和分析裝置11可以是控制裝置8或者單獨(dú)的裝置，并且還可通過包括在控制裝置8中的計(jì)算機(jī)程序來實(shí)現(xiàn)。
在本專利申請(qǐng)和權(quán)利要求中，撞擊涉及下面選項(xiàng)中的任何一個(gè)。在沒有朝著要鉆孔的巖石進(jìn)給鉆機(jī)的情況下，巖石鉆機(jī)的沖擊裝置或者單獨(dú)的沖擊裝置撞擊在鉆桿的縱向上撞擊鉆孔設(shè)施。在鉆孔過程中，作為其最后的階段，在要鉆孔的孔的末端點(diǎn)之前的一定距離處，減少進(jìn)給，使得不論鉆孔如何都由于來自巖石鉆機(jī)的沖擊裝置的撞擊而生成的應(yīng)力波松開螺紋。單獨(dú)的撞擊裝置在鉆桿的橫向方向上撞擊要松動(dòng)的鉆桿的螺紋接合。
圖2示意性地示出了本發(fā)明的方法如何工作。通過振動(dòng)測(cè)量或通過理論上確定緊固模型12，該緊固模型12用于描述具有緊密地相互連接的螺紋接合的鉆孔設(shè)施，螺紋接合可以是一個(gè)或多個(gè)。而且，示出了第二模型13，即松動(dòng)模型，該第二模型13用于根據(jù)測(cè)量或理論確定來描述螺紋接合已經(jīng)松開的情況。實(shí)際上，這些模型是從鉆孔設(shè)施測(cè)量的或理論上確定的振動(dòng)的各種頻率或各種頻率譜或者表示螺紋狀態(tài)的其它測(cè)量的或計(jì)算值，并且因此，當(dāng)情況改變時(shí)該值也相應(yīng)地改變。這些值特定于每個(gè)具體設(shè)備，并且可以根據(jù)使用的設(shè)備和設(shè)置來以各種方式變化。
在緊固模型和松動(dòng)模型之間存在過渡階段14，該過渡階段14在螺紋開始松開時(shí)發(fā)生。該過渡不是突然地跳變，而是在實(shí)際中在幾秒鐘內(nèi)逐漸地發(fā)生。例如，在該過渡階段 14中，振動(dòng)頻率、頻率譜或其它的代表值從緊固模型12向松動(dòng)模型13改變，由此在頻率和頻率譜之間存在一種情況，其允許以期望的方式檢測(cè)螺紋已經(jīng)松開。這時(shí)能夠限定閾值條件15，該閾值條件15用作將用于將撞擊過程中測(cè)量的振動(dòng)信號(hào)與這些預(yù)先確定模型作比較的閾值。
例如，閾值條件15可以被設(shè)置為模型之間的中間處或者具體地基于經(jīng)驗(yàn)在任何一個(gè)方向上以期望的方式設(shè)置閾值條件15。因此，閾值條件可以是可調(diào)節(jié)的，并且可以在鉆孔設(shè)施以一種方式或另一種方式改變時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)，或者在如果鉆孔條件發(fā)生了實(shí)質(zhì)性改變時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)。例如，調(diào)節(jié)還可以被改變?yōu)槭沟米R(shí)別和檢測(cè)根據(jù)情形而變得更敏感或不敏感， 即，檢測(cè)可以比設(shè)置的閾值條件所確定的更早或更晚地發(fā)生。
閾值條件15還可以被確定為使得有經(jīng)驗(yàn)的操作者執(zhí)行撞擊，并且基于操作者停止撞擊的情況來確定閾值條件15。當(dāng)需要時(shí)，自然能夠使用幾個(gè)不同的操作者，并且基于所述操作者的停止情況，能夠創(chuàng)建平均閾值條件，該平均閾值條件在期望時(shí)候也可改變。在所有的情況下，操作者是鉆工、服務(wù)人員或在操作過程中使用巖石鉆機(jī)的其他任何人。
閾值條件本身可以僅僅是特定變量的特定設(shè)置值，諸如頻率。然而，還可以是變量的數(shù)學(xué)函數(shù)、表示變量的模型、或者基于表示變量的曲線的模型、甚至是多維模型。
例如，在模型之間確定的閾值條件可能超過所選擇的閾值。該閾值可以被預(yù)先選擇或通過計(jì)算來確定。閾值的審查還可以基于數(shù)學(xué)表達(dá)或函數(shù)，其基于振動(dòng)屬性來進(jìn)行計(jì)算并且將其值與設(shè)置的閾值作比較。而且，例如，如果相對(duì)于多個(gè)表示屬性的數(shù)學(xué)變量來審查振動(dòng)屬性，則該條件可以是振動(dòng)屬性落入選定的區(qū)域或?qū)傩宰蛹?。該條件也可以是數(shù)學(xué)函數(shù)、關(guān)系或者其他本身已知的數(shù)學(xué)運(yùn)算。例如，還可以通過相對(duì)于時(shí)間審查的振動(dòng)屬性的改變或積累來提供該條件。
圖3示意性地示出了如將向工作的系統(tǒng)提供本發(fā)明的方法。
首先，收集21 —個(gè)或多個(gè)不同巖石鉆機(jī)上的振動(dòng)數(shù)據(jù)。此后，為了確定其屬性，例如通過數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)來處理22測(cè)量的振動(dòng)數(shù)據(jù)。根據(jù)測(cè)量的振動(dòng)，有可能通過使用本身已知的方法來形成表示振動(dòng)屬性的參數(shù)或其它的計(jì)算量。這些數(shù)學(xué)方法本身是公知的，并且因此不需要以任何更加詳細(xì)的方式進(jìn)行解釋。此后，基于測(cè)量的數(shù)據(jù)，初步地確定23緊固和松動(dòng)模型24和25，并且所獲得的模型然后用于該方法的實(shí)現(xiàn)。
此后，可以使用一個(gè)或多個(gè)巖石鉆機(jī)來測(cè)試所獲得的模型，基于此，有可能進(jìn)行測(cè)試所需要的模型中的必要的改變。隨后，對(duì)于不同的巖石鉆機(jī)和設(shè)施、甚至對(duì)于不同的鉆孔條件，存在可選用的幾種不同的模型，并且可以根據(jù)在每個(gè)具體巖石鉆機(jī)中的用途來對(duì)其進(jìn)行分類。自然，所獲得的模型可以通過實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來進(jìn)行比較，并且當(dāng)需要時(shí)，可以做出修改的模型版本。
圖4示意性地示出了應(yīng)用本發(fā)明方法的方式。以先前描述的方式來測(cè)量26來自巖石鉆機(jī)的振動(dòng)，此后，基于在模型確定中使用的屬性來確定振動(dòng)屬性27。接下來，將測(cè)量的振動(dòng)的屬性與提供的模型作比較28，并且基于該比較，得出29螺紋接合緊密性的結(jié)論， 即，得出它們緊密地固定還是充分松開以使其要脫開的結(jié)論。
圖5通過示例的方式示意性地示出了應(yīng)用本發(fā)明的方法的方式。附圖中示出的曲線是通過在撞擊過程中測(cè)量巖石鉆機(jī)上的鉆孔設(shè)施的振動(dòng)頻率來提供的。
如附圖中顯現(xiàn)的，鉆孔設(shè)施的振動(dòng)頻率在螺紋接合緊固時(shí)比在松動(dòng)即松開時(shí)更低。因此，緊固模型涵蓋了低于具體頻率Ml的頻率范圍，而松動(dòng)模型涵蓋了高于第二具體頻率M2的頻率范圍。它們之間存在模糊區(qū)域，例如，在模糊區(qū)域的中間存在用于確定情形和得出結(jié)論的閾值條件，即，在該情況下是具體選定的振動(dòng)頻率。
在撞擊過程中，從其初始時(shí)刻TO至?xí)r間點(diǎn)Tl的振動(dòng)測(cè)量指示螺紋接合是緊固的。 從此時(shí)向前直至?xí)r間點(diǎn)T2的狀態(tài)更多的是緊固狀態(tài)而不是松動(dòng)狀態(tài)，而在時(shí)間點(diǎn)T2，情況改變。從此時(shí)向前直至?xí)r間點(diǎn)T3，螺紋接合更多的是不緊固狀態(tài)而不是緊固狀態(tài)，但他們也不是完全松開的，并且僅從時(shí)間點(diǎn)T3向前，有可能基本上所有的螺紋接合完全松開。
當(dāng)應(yīng)用該方法時(shí)，首先，提供了兩個(gè)模型，其中的一個(gè)表示緊固狀態(tài)，而另一個(gè)表示松動(dòng)狀態(tài)。另外，在模型之間確定用于做出決定的閾值條件。在撞擊過程中，測(cè)量的振動(dòng)與兩個(gè)模型，即緊固模型和松動(dòng)模型，作比較，并且使用閾值條件得出對(duì)螺紋接合狀態(tài)的結(jié)論。
實(shí)際上，例如，在實(shí)現(xiàn)閾值條件(即在該情況下表示其的頻率)之后，可以停止撞擊。如果需要，可以與拆卸相關(guān)聯(lián)地進(jìn)一步撞擊可能仍然存在的緊密螺紋連接。例如，基于在特定鉆孔情況和經(jīng)驗(yàn)中執(zhí)行的測(cè)量，還可以調(diào)節(jié)閾值條件，以更接近緊固模型或者與松開模型相對(duì)應(yīng)，從而根據(jù)該示例，用作限定值的頻率值變得更低或更高。
自然地，該設(shè)備包括用于控制的存儲(chǔ)部件，在該存儲(chǔ)器部件中存儲(chǔ)所確定的模型和閾值條件及其它的參數(shù)以及可能還有測(cè)量的振動(dòng)及其分析結(jié)果。例如，存儲(chǔ)部件可以是控制裝置8中的存儲(chǔ)器，或者可以是包括在挖掘計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)的存儲(chǔ)器，從而巖石鉆機(jī)的控制裝置可以進(jìn)行使用。
以上，僅通過示例性的方式在說明書和附圖中對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，而本發(fā)明不限于此。因此，振動(dòng)信號(hào)可以直接地從鉆桿測(cè)量或者間接地從巖石鉆機(jī)的各種零件測(cè)量?？梢杂眠m當(dāng)?shù)臏y(cè)量裝置或者通過其他本身已知的測(cè)量方法來將振動(dòng)測(cè)量為聲音信號(hào)、超聲波信號(hào)、加速度、應(yīng)力波、鉆孔設(shè)施中應(yīng)力波的傳播?？梢詮你@孔設(shè)施、巖石鉆機(jī)的框架中的任何一個(gè)測(cè)量或者從巖石鉆機(jī)中的其它的適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)測(cè)量應(yīng)力波。進(jìn)而，可以通過使用激光測(cè)量裝置或者適用于該目的的其他光學(xué)測(cè)量裝置來執(zhí)行光學(xué)測(cè)量?？梢砸愿鞣N方式處理測(cè)量的振動(dòng)信號(hào)，以便于數(shù)學(xué)地或通過聲、電等提供期望的可比較模型和可比較的信號(hào)。
為了安全起見，在撞擊之后，能夠在緊固方向上旋轉(zhuǎn)鉆孔設(shè)施，從而脫開的螺紋接合被輕微地緊固，并且鉆孔設(shè)施的零件不能相互分離。這也可以自動(dòng)地執(zhí)行，使得控制裝置被布置為在撞擊之后在緊固方向上短時(shí)間的扭轉(zhuǎn)鉆孔設(shè)施。
權(quán)利要求
1.一種用于檢測(cè)鉆桿的螺紋接合的緊密性的方法，當(dāng)由于利用巖石鉆機(jī)(I)的沖擊裝置撞擊鉆孔設(shè)施(6)而導(dǎo)致鉆孔設(shè)施(6)的至少一個(gè)螺紋接合松開時(shí),所述方法基于撞擊時(shí)所述鉆孔設(shè)施￠)中所產(chǎn)生的振動(dòng)來預(yù)先確定用于所述螺紋接合松開的情況的至少一個(gè)松開模型，測(cè)量在撞擊過程中從所述鉆孔設(shè)施(6)源發(fā)的振動(dòng)，并且將測(cè)量的振動(dòng)信號(hào)與所述松開模型作比較以便于確定所述螺紋接合的緊密性，其特征在于，進(jìn)一步預(yù)先確定用于所述螺紋接合被緊固的情況的至少一個(gè)緊固模型，將在撞擊過程中測(cè)量的所述振動(dòng)信號(hào)與所述緊固模型和所述松開模型二者作比較，并且基于所述比較來確定在確定的時(shí)刻所述螺紋接合的緊密性與哪個(gè)模型對(duì)應(yīng)得更好。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，基于鉆桿^a)的物理屬性來理論地確定所述模型。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，當(dāng)所述螺紋接合緊固以及當(dāng)所述螺紋接合松開時(shí)，通過在鉆孔過程中撞擊所述鉆孔設(shè)施(6)并且測(cè)量來自所述鉆孔設(shè)施￠)的振動(dòng)來確定所述模型。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，通過基于操作者操作所述設(shè)備的活動(dòng)而撞擊以使得所述鉆孔設(shè)備￠)的所述螺紋接合脫開，來確定所述模型。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，確定所述模型之間的閾值條件，在所述閾值條件的一邊，所述螺紋接合被認(rèn)為是松開的，而在所述閾值條件的另一邊，所述螺紋接合被認(rèn)為是緊固的。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述模型之間的閾值條件是可調(diào)節(jié)的。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述巖石鉆機(jī)(I)的控制裝置(8)根據(jù)所述巖石鉆機(jī)(I)和/或所述鉆孔條件來自動(dòng)地調(diào)節(jié)所述閾值條件。
8.根據(jù)權(quán)利要求5至7中的任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述閾值條件被理論地確定。
9.根據(jù)權(quán)利要求5至7中的任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述閾值條件被實(shí)驗(yàn)性地確定，使得有經(jīng)驗(yàn)的操作者執(zhí)行撞擊，并且由所述操作者決定的撞擊停止值被設(shè)置為所述模型之間的所述閾值條件。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，從所述巖石鉆機(jī)(I)測(cè)量振動(dòng)。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，從所述鉆孔設(shè)施(6)測(cè)量振動(dòng)。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述振動(dòng)被測(cè)量為聲音信號(hào)。
13.根據(jù)權(quán)利要求I至11中的任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述振動(dòng)被測(cè)量為應(yīng)力波。
14.根據(jù)權(quán)利要求I至11中的任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述振動(dòng)被測(cè)量為加速度。
15.根據(jù)權(quán)利要求I至11中的任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述振動(dòng)被測(cè)量為機(jī)械振動(dòng)。
16.根據(jù)權(quán)利要求I至11中的任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述振動(dòng)被測(cè)量為超聲波。
17.根據(jù)權(quán)利要求I至11中的任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述振動(dòng)被光學(xué)地測(cè)量。
18.根據(jù)權(quán)利要求I至11中的任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，測(cè)量所述鉆孔設(shè)施 (6)中的應(yīng)力波的傳播。
19.一種用于檢測(cè)鉆桿的螺紋接合的緊密性的設(shè)備，當(dāng)由于利用巖石鉆機(jī)(I)的沖擊裝置撞擊鉆孔設(shè)施而導(dǎo)致鉆孔設(shè)施出)的至少一個(gè)螺紋接合松開時(shí)，該設(shè)備包括控制裝置(8)，所述控制裝置(8)用于控制所述巖石鉆機(jī)(I);存儲(chǔ)器部件，所述存儲(chǔ)器部件用于存儲(chǔ)預(yù)先確定的松開模型，所述松開模型表示所述鉆孔設(shè)施￠)的螺紋接合被松開的情況； 測(cè)量裝置(9)，所述測(cè)量裝置(9)用于測(cè)量在撞擊過程中從鉆桿源發(fā)的振動(dòng)；以及分析部件(11)，所述分析部件(11)用于根據(jù)預(yù)定原理來分析測(cè)量的振動(dòng)，并且用于與所述松開模型作比較，以便于確定所述螺紋連接是否已經(jīng)被松開，其特征在于，在所述存儲(chǔ)器部件中還預(yù)先存儲(chǔ)至少一個(gè)緊固模型，所述至少一個(gè)緊固模型表示所述鉆孔設(shè)施￠)的螺紋接合緊固的情況，所述分析部件(11)被布置為將在撞擊過程中測(cè)量的振動(dòng)信號(hào)與所述緊固模型和所述松開模型二者作比較，并且基于所述比較來確定在確定的時(shí)刻所述螺紋接合的緊密性與哪個(gè)模型對(duì)應(yīng)得更好。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其特征在于，所述存儲(chǔ)器部件被包括在所述控制裝置⑶內(nèi)。
21.根據(jù)權(quán)利要求19或20所述的設(shè)備，其特征在于，所述存儲(chǔ)器部件存儲(chǔ)在所述模型之間確定的閾值條件，在所述閾值條件的一邊，所述螺紋接合被認(rèn)為是松開的，而在所述閾值條件的另一邊，所述螺紋接合被認(rèn)為是緊固的。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的設(shè)備，其特征在于，所述控制裝置(8)被布置為基于所述模型的測(cè)量結(jié)果來調(diào)節(jié)所述閾值條件。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的設(shè)備，其特征在于，所述巖石鉆機(jī)(I)的所述控制裝置(8) 被布置為根據(jù)所述巖石鉆機(jī)(I)和/或所述鉆孔條件來自動(dòng)地調(diào)節(jié)所述閾值條件。
24.根據(jù)權(quán)利要求19至23中的任何一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述測(cè)量裝置(9) 被布置為測(cè)量來自所述巖石鉆機(jī)(I)的振動(dòng)。
25.根據(jù)權(quán)利要求19至24中的任何一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述測(cè)量裝置(9) 被布置為測(cè)量來自所述鉆孔設(shè)施￠)的振動(dòng)。
26.根據(jù)權(quán)利要求19至25中的任何一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述測(cè)量裝置(9) 被布置為將振動(dòng)測(cè)量為聲音信號(hào)。
27.根據(jù)權(quán)利要求19至25中的任何一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述測(cè)量裝置(9) 被布置為將振動(dòng)測(cè)量為應(yīng)力波。
28.根據(jù)權(quán)利要求19至25中的任何一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述測(cè)量裝置(9) 被布置為將振動(dòng)測(cè)量為加速度。
29.根據(jù)權(quán)利要求19至25中的任何一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述測(cè)量裝置(9) 被布置為將振動(dòng)測(cè)量為機(jī)械振動(dòng)。
30.根據(jù)權(quán)利要求19至25中的任何一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述測(cè)量裝置(9) 被布置為將振動(dòng)測(cè)量為超聲波。
31.根據(jù)權(quán)利要求19至25中的任何一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述測(cè)量裝置(9) 被布置為光學(xué)地測(cè)量振動(dòng)。
32.根據(jù)權(quán)利要求19至25中的任何一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述測(cè)量裝置(9) 被布置為將振動(dòng)測(cè)量為所述鉆孔設(shè)施￠)內(nèi)的應(yīng)力波的傳播。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種方法和設(shè)備，該方法和設(shè)備用于在由于利用巖石鉆機(jī)(1)的沖擊裝置撞擊鉆孔設(shè)施(6)而使得鉆孔設(shè)施(6)的至少一個(gè)螺紋接合松開時(shí)檢測(cè)鉆桿螺紋接合緊密性。為了檢測(cè)緊密性，預(yù)先確定了用于螺紋接合緊固的情況的至少一個(gè)緊固模型，將在撞擊過程中測(cè)量的信號(hào)與緊固模型和松開模型作比較，并且基于該比較來確定在確定的時(shí)刻螺紋接合的緊密性與哪個(gè)模型對(duì)應(yīng)得更好。
文檔編號(hào)E21B44/00GK102985636SQ201180032173
公開日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2011年5月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月4日
發(fā)明者托墨·皮理楠, 約納·哈卡拉, 安西·克拉普里, 韋薩·烏伊托 申請(qǐng)人:山特維克礦山工程機(jī)械有限公司