首页 / 一种基于钻进特征的钻孔效率评价方法

一种基于钻进特征的钻孔效率评价方法有效专利 发明

具体技术细节

[0003] 本发明的目的是提供一种能够提高钻机的钻进效率,节约钻孔时间和成本的基于钻进特征的钻孔效率评价方法。
[0004] 本发明的目的是通过下述工艺技术方案来实现的:
[0005] 本发明的目的在于提供一种基于钻进特征的钻孔效率评价方法,该方法利用室内钻进试验,通过分析钻进特征,引入迟滞因子和修正系数,建立钻进效率评价模型,对钻进效率进行评价分级。
[0006] 为实现上述目的,本发明采用以下技术方案实现:
[0007] 本发明的一种基于钻进特征的钻孔效率评价方法,其特征在于,包括如下步骤:
[0008] S1,依据矿山地质条件制备性质相同的均质岩石样本;
[0009] S2,在试验轴压和转速的共同作用下进行室内钻进试验,获取钻进位移数据;
[0010] S3,将钻进过程进行特征分段,确定各个阶段速度特征占比;
[0011] S4,根据各阶段速度特征占比,建立钻进效率评价模型;
[0012] S5,将钻进效率评价模型分成等级,并根据各评价等级进行钻进效率等级评价。
[0013] 优选地,所述的S1中,均质岩石样本主要为开采的矿岩种类,岩石试件尺寸为直径50±1mm,高度100±1mm的标准圆柱形均质岩石样本试件。
[0014] 优选地,所述的S2中,在试验轴压和转速的共同作用下进行室内钻进试验,是在恒定轴压和恒定转速的共同作用下进行的,基于相似性原则选择室内钻进试验的轴压和转速,满足现场钻机的转速与轴压匹配关系,室内试验轴压和转速选择的相似比是室内试验轴压与现场轴压之比、室内试验转速与现场转速之比,
[0015]
[0016] 优选地,所述S2中,获取钻进位移数据包括钻机空转钻进时的位移和钻进均质岩石样本的位移数据,计算出空转钻进时的速度V0,并绘制钻进均质岩石样本时的位移时程曲线。
[0017] 优选地,所述S3中将钻进过程进行特征分段,确定各个阶段速度特征占比,是根据所述的钻进均质岩石样本时的位移时程曲线将钻进过程分为两个阶段,并确定各个阶段速度特征占比,第一阶段为初始钻进阶段,阶段特征为短时间内位移迅速增加,第一阶段的平均速度V1即阶段直线斜率k1,第二阶段为稳定钻进阶段,阶段特征为位移随时间呈线性增加,斜率在第一阶段后保持不变,第二阶段的平均速度速度V2为阶段直线斜率k2,k2
[0018] 三个阶段速度特征占比为:
[0019]
[0020]
[0021]
[0022] 式中:E1为钻进第一阶段速度占比;E2为钻进第二阶段速度占比;Ek为出现卡钻等现象阶段的速度占比。
[0023] 优选地,所述S4中根据各阶段速度特征占比,建立钻进效率评价模型,[0024] 如公式(5)所示;
[0025]
[0026] 式中:η为效率评价指数,H为孔深,mm;hv1为第一阶段钻进速深度,mm;hv2为第二阶段钻进速深度,mm;hk为卡钻深度,k=0~H,mm;hv2=H‑hv1‑hk,Ks为现场效率修正系数,根据矿石硬度由小至大,修正系数取值范围为Ks=1.0~1.15。
[0027] 优选地,所述S5中,将钻进效率评价模型分成等级,并根据各评价等级进行钻进效率等级评价,是将钻进效率评价模型分为I~Ⅳ等级,钻进效率评价模型评价等级为Ⅰ时,钻进效率极高,无需调整响应参数;钻进效率评价模型评价等级为Ⅱ时,钻进效率较高;钻进效率评价模型评价等级为Ⅲ时,钻进效率较低;钻进效率评价模型评价等级为Ⅳ时,钻进效率极低。
[0028] 本发明的优点是:
[0029] 本发明主要通过室内相似性钻进试验,有效解决现场试验及数据提取的复杂性,利用钻机运行参数和钻进速度特征,引入修正因子符合现场作业情况,对整体钻进效率进行评价分级,在评价效率的同时反馈并给出钻进运行参数的调整建议,从而提高钻机的钻进效率,节约钻孔时间和成本。

法律保护范围

涉及权利要求数量7:其中独权1项,从权-1项

1.一种基于钻进特征的钻孔效率评价方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1,依据矿山地质条件制备性质相同的均质岩石样本;
S2,在试验轴压和转速的共同作用下进行室内钻进试验,获取钻进位移数据;
S3,将钻进过程进行特征分段,确定各个阶段速度特征占比;
S4,根据各阶段速度特征占比,建立钻进效率评价模型;
S5,将钻进效率评价模型分成等级,并根据各评价等级进行钻进效率等级评价。
2.根据权利要求1所述的基于钻进特征的钻孔效率评价方法,其特征在于,所述的S1中,均质岩石样本主要为开采的矿岩种类,岩石试件尺寸为直径50±1mm,高度100±1mm的标准圆柱形均质岩石样本试件。
3.根据权利要求1所述的基于钻进特征的钻孔效率评价方法,其特征在于,所述的S2中,在试验轴压和转速的共同作用下进行室内钻进试验,是在恒定轴压和恒定转速的共同作用下进行的,基于相似性原则选择室内钻进试验的轴压和转速,满足现场钻机的转速与轴压匹配关系,室内试验轴压和转速选择的相似比是室内试验轴压与现场轴压之比、室内试验转速与现场转速之比,
4.根据权利要求1所述的基于钻进特征的钻孔效率评价方法,其特征在于,所述S2中,获取钻进位移数据包括钻机空转钻进时的位移和钻进均质岩石样本的位移数据,计算出空转钻进时的速度V0,并绘制钻进均质岩石样本时的位移时程曲线。
5.根据权利要求1基于钻进特征的钻孔效率评价方法,其特征在于,所述S3中将钻进过程进行特征分段,确定各个阶段速度特征占比,是根据所述的钻进均质岩石样本时的位移时程曲线将钻进过程分为两个阶段,并确定各个阶段速度特征占比,第一阶段为初始钻进阶段,阶段特征为短时间内位移迅速增加,第一阶段的平均速度V1即阶段直线斜率k1,第二阶段为稳定钻进阶段,阶段特征为位移随时间呈线性增加,斜率在第一阶段后保持不变,第二阶段的平均速度速度V2为阶段直线斜率k2,k2三个阶段速度特征占比为:
式中:E1为钻进第一阶段速度占比;E2为钻进第二阶段速度占比;Ek为出现卡钻等现象阶段的速度占比。
6.根据权利要求1基于钻进特征的钻孔效率评价方法,其特征在于,所述S4中根据各阶段速度特征占比,建立钻进效率评价模型,
如公式(5)所示;
式中:η为效率评价指数,H为孔深,mm;hv1为第一阶段钻进速深度,mm;hv2为第二阶段钻进速深度,mm;hk为卡钻深度,k=0~H,mm;hv2=H‑hv1‑hk,Ks为现场效率修正系数,根据矿石硬度由小至大,修正系数取值范围为Ks=1.0~1.15。
7.根据权利要求1所述的基于钻进特征的钻孔效率评价方法,其特征在于,所述S5中,将钻进效率评价模型分成等级,并根据各评价等级进行钻进效率等级评价,是将钻进效率评价模型分为I~Ⅳ等级,钻进效率评价模型评价等级为Ⅰ时,钻进效率极高,无需调整响应参数;钻进效率评价模型评价等级为Ⅱ时,钻进效率较高;钻进效率评价模型评价等级为Ⅲ时,钻进效率较低;钻进效率评价模型评价等级为Ⅳ时,钻进效率极低。

当前第2页 第1页 第2页 第3页
相关技术
特征钻孔相关技术
评价方法相关技术
钟小宇发明人的其他相关专利技术