定向鉆孔目標指引設備和方法
【專利摘要】與用于執(zhí)行水平定向鉆孔的系統(tǒng)結合使用的設備，所述系統(tǒng)包括從鉆機到鉆具延伸的鉆柱，由此所述鉆具能夠基于轉動方向而被指引。所述系統(tǒng)還包括用于產(chǎn)生將所述鉆具引導到目標位置的指引命令的裝置。顯示器被配置為至少部分響應所述指引命令來選擇性地指示旋轉命令、推進命令和自旋命令中的每一個。描述了指示所述鉆具的當前轉動方向的指引指示器。3-D網(wǎng)格可活動地位于指引或目標指示器的中央。取整的指引命令比可將目標轉動方向的顯示限制為只針對給定的鉆具發(fā)射器能夠感測和指示的那些目標轉動方向。
【專利說明】定向鉆孔目標指弓I設備和方法
[0001]本申請要求于2012年I月5日提交的美國臨時專利申請第61/583，566號的優(yōu)先權,其全部內容通過引用合并于此。
[0002]本申請涉及并要求于2012年12月21日提交的標題為“定向鉆孔目標指引設備和方法”的美國第13/725，718號的優(yōu)先權，其內容通過引用合并于此。

【技術領域】
[0003]本申請總體上至少涉及地下定向鉆孔領域，更特別地，涉及定向鉆孔目標指引系統(tǒng)、設備和相關方法。

【背景技術】
[0004]鉆具公知是可以攜帶傳感器、發(fā)射器和相關電子設備的可指引鉆頭。鉆具通常通過可從鉆機延伸的鉆柱控制。鉆柱通常是由在下文中可稱作鉆桿的鉆管部分所形成的，它們可以選擇性地彼此連接以使鉆柱前進或縮回。通常使用鉆頭上的斜角面來實現(xiàn)指引。在旋轉的同時使鉆柱前進可讓鉆具筆直前進，而在斜面指向固定角度時使鉆柱前進將讓鉆具偏向某些方向。
[0005]用于引導鉆具的一個現(xiàn)有技術方法涉及被稱作導向或指引系統(tǒng)的系統(tǒng)?？傮w上，該系統(tǒng)產(chǎn)生最終使得鉆具被指引到目標的指引命令。然而， 申請人:認識到，該現(xiàn)有技術的系統(tǒng)很大程度上受限于不經(jīng)解釋就將實際指引命令顯示給操作員。僅基于對指引命令的訪問，操作員將指引命令正確解釋或譯成鉆機機器動作以成功引導鉆具到達目標位置的技能變得極為重要。例如，依賴操作員從相對多樣化的源和位置采集信息，以便正確地對鉆機提供輸入動作，使鉆具對給定的指引命令作出恰當響應。
[0006]引導鉆具的另一現(xiàn)有技術方法涉及被稱作目標路徑或鉆孔計劃的方法。該鉆孔計劃一般是在實際水平定向鉆孔操作之前預先確定。鉆孔計劃可以自定義為使其適應任何情況組合，例如，避開先前已存在的工具、構筑物、障礙物和/或地產(chǎn)邊界。該高級系統(tǒng)的示例見于共同擁有的通過引用合并的美國專利第6，035，951號(下文稱作‘951專利)；參考該專利的圖17-19進行詳細描述。較后面的圖的每個包括可由操作員用來沿著由‘951專利的圖17中的參考數(shù)字626所指定的目標路徑引導鉆具的指引協(xié)調器630。在鉆孔期間，操作員必須將指引協(xié)調器顯示翻譯成施加到鉆機的機器動作以使鉆具響應于與目標路徑的偏差返回到目標路徑并沿著目標路徑前進。
[0007]前述相關領域的示例和其相關限制意在說明而非排他限定。在閱讀本說明書和研究附圖之后本領域技術人員將易于獲悉相關領域的其他限定。


【發(fā)明內容】

[0008]下面的示例及其方面結合意在示例和說明而非限制范圍的系統(tǒng)、工具和方法進行描述。在不同實施例中，上述問題的一個或多個被減輕或消除，而其他實施例指向其他改進。
[0009]一般而言，所公開的設備及相關方法與用于執(zhí)行水平定向鉆孔的系統(tǒng)一同使用，該系統(tǒng)包括從鉆機延伸到鉆具的鉆柱，用于使得該鉆具能夠基于其轉動方向而被指引。該系統(tǒng)包括用于產(chǎn)生將鉆具引導到目標位置的指引命令的配置。根據(jù)本公開的一個方面，顯示器被配置為至少部分響應于指引命令來選擇性地指示旋轉(rotate)命令、推進(push)命令和自旋(spin)命令中的每一個?？蓪Σ僮鲉T可視化示出旋轉、推進和自旋命令中的每一個。
[0010]根據(jù)本公開的另一方面，顯示器被配置為在顯示器上按照與目標指示器具有一定位置關系的方式示出指引指示器，并且該指引指示器被配置為呈現(xiàn)表示了所述鉆具的當前轉動方向并且指示了將所述鉆具指引到所述目標位置的期望指引方向的信息。
[0011]在本公開的又一方面中，所描述的設備及相關方法與用于執(zhí)行水平定向鉆孔的系統(tǒng)一同使用，所述系統(tǒng)包括從鉆機延伸到鉆具的鉆柱，用于使得該鉆具能夠基于其轉動方向而被指引，并且所述鉆具發(fā)射顯示給定分辨率的當前轉動方向信號，以定義一組預定的、角度間隔的轉動方向位置，其中每個轉動方向位置可以由當前轉動方向信號來確定。設備及相關方法涉及用于產(chǎn)生豎直指引命令和水平指引命令的裝置，使得該豎直指引命令和水平指引命令之間的指引命令比能夠定義用于將鉆具引導到目標的期望的指引方向，該期望的指引方向不限于由所述發(fā)射器的給定分辨率所定義的所述預定間隔的轉動方向。顯示器被配置為基于指引命令來顯示與目標指示器具有偏離的位置關系的指引指示器，并且至少當期望指引方向落入到預定間隔轉動位置之間時該指引指示器圖像化地顯示基于期望指引方向的修改后的期望指引方向，該修改后的期望指引方向對應于預定轉動方向位置的最接近的一個，以使得該修改后的期望指引方向與預定的間隔轉動方向之一在角度上對齊。
[0012]在本公開的又一方面中，所描述的設備及相關方法與用于執(zhí)行水平定向鉆孔的系統(tǒng)一同使用，所述系統(tǒng)包括從鉆機延伸到鉆具的鉆柱，用于使得該鉆具能夠基于其轉動方向而被指引，并且該系統(tǒng)被配置為產(chǎn)生指引命令以使得該鉆具可以對目標導向追蹤。設備及相關方法涉及被配置為基于指引命令按照與目標指示器具有一定位置關系的方式示出指引指示器的顯示器。在顯示器上示出網(wǎng)格圖案，所述網(wǎng)格圖案從目標指示器和指引指示器中的所選擇的一個開始。
[0013]除了上述示例性方面及實施例以外，通過參考附圖和研究下面的說明將使其他方面和實施例變得顯而易見。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]參考附圖示出示例性實施例。本文所公開的實施例和附圖意在說明而非限制。
[0015]圖1是將根據(jù)本公開的目標指引設備及其方法用于使得鉆具對目標位置導向追蹤的區(qū)域的正面圖解視圖。
[0016]圖2是示出結合附加特征的旋轉命令的實施例的外觀的圖解屏幕截圖。
[0017]圖3是示出結合附加特征的推進命令的實施例的外觀的圖解屏幕截圖。
[0018]圖4是示出結合附加特征的自旋命令的實施例的外觀的圖解屏幕截圖。
[0019]圖5是根據(jù)本公開的示出目標指引方法的操作的方法實施例的流程圖。
[0020]圖6是根據(jù)本公開的示出指引指示器的實施例的外觀的圖解屏幕截圖。
[0021]圖7圖解示出漸進增加傾斜值的本公開的指引指示器的屏幕截圖的實施例的外觀。
[0022]圖8是圖解示出漸進減少傾斜值的本公開的指引指示器的屏幕截圖的實施例的外觀。
[0023]圖9是示出產(chǎn)生本公開的指引指示器的方法實施例的流程圖。
[0024]圖10是示出旋轉命令的實施例的外觀的圖解屏幕截圖，在其中指引指示器居中而目標指示器基于指弓I命令圍繞指弓I指示器移動。

【具體實施方式】
[0025]下面的說明被呈現(xiàn)以使得本領域的普通技術人員做出和使用本發(fā)明且下面的說明在專利申請及其要求的背景下提供。對所描述的實施例的各種修改對本領域技術人員將是顯而易見的并且本文所教導的通用原理可以應用到其他實施例。因此，本發(fā)明并非意圖限制所示實施例，而是符合與包括修改和等同的本文所描述的原理和特征相一致的最廣泛的范圍。需注意，附圖并非按比例繪制并且以所認為的最佳示出相關特征的方式來在本質上進行圖解說明。對于在附圖中所提供的不同視角描寫的術語，例如，諸如上/下、左/右等被用來增強讀者的理解力而非意圖限制。
[0026]現(xiàn)在參考附圖，其中貫穿各個附圖的相同項由相同的參考數(shù)字來示出，現(xiàn)在參考附圖1，其示出了用于執(zhí)行地下操作的系統(tǒng)的一個實施例，通常由參考數(shù)字10來表示。該系統(tǒng)包括便攜式裝置20，其示出在地面22上的位置并且進一步放大到插入圖中。應當注意到的是，裝置20內的組件間布線為了保持說明清楚而未被示出，但是應當理解的是布線存在并且可以容易地由本領域普通技術人員根據(jù)本全部公開來實施。裝置20包括測量bx、by和bz表示的三正交排列磁通量分量的三軸天線群26。適合于此處場合的一個有用的天線群在與本申請共同擁有并通過引用合并于此的美國專利第6，005，532號中公開。天線群26電連接到接收器部分32。傾斜傳感器配置34可設置用于測量重力角度，由此可以確定在水平坐標系中的通量分量。
[0027]裝置20可進一步包括圖像化顯示器36、具有天線40的遙測裝置38和與各種組件相稱地內連的處理部分42。處理部分可包括被配置為執(zhí)行在操作期間所需要的各種程序的數(shù)字信號處理器(DSP)。應當認識到的是，圖形化顯示器36可以是觸摸屏幕，以便有助于操作員選擇在屏幕上所定義的各種按鈕和/或可有助于在屏幕上所定義的提供給操作員選擇的各種按鈕間的卷動。該觸摸屏幕可以單獨使用或與諸如鍵盤之類的輸入裝置48組合。輸入裝置48可以無需觸摸屏幕來使用。此外，可以采用輸入裝置的各種變型并且可使用滾輪和其他適合的公知形式的選擇裝置。處理部分可包括諸如一個或多個處理器、任意適當類型的存儲器以及模數(shù)轉換器之類的組件。如本領域所公知的，模數(shù)轉換器應當能夠檢測至少是所關注的最高頻率的兩倍的頻率?？梢砸黄鸢℅PS (全球定位系統(tǒng))接收器50和GPS天線52。GPS組件可以是勘測級的以便提供增強的位置確定精度?？梢园葱杼砑悠渌M件(未示出)，例如，諸如有助于與鉆孔方向相關的位置確定的磁力計和用于測量裝置高于地面的高度的超聲換能器等。
[0028]在本實施例中，裝置20可以可選地以兩種方式配置來向發(fā)出諸如偶極電磁信號之類的定位場62的鉆具60提供目標。在第一配置中，裝置20自身作為目標。在第二配置中，裝置20可以指引鉆具到位于裝置下面的位移目標T。例如，兩種配置都在是本申請的共同擁有并通過引用合并于此的美國專利第6，250，402號(下文稱作‘402專利)中描述，如此可以產(chǎn)生左/右(ΛΥ)和上/下(ΛΖ)指引命令以引導鉆具到所述裝置或位移目標。此外，例如，根據(jù)‘402專利，該配置確定鉆具的深度D以及鉆具到目標的水平距離
S。本申請的共同擁有并通過引用合并于此的美國專利第6，727，704號中使用產(chǎn)生指引命令和相關信息的更進一步的高級方法，其中目標位置不限于是位于便攜式裝置正下方。如下文中將要進一步描述的，所有信息可以從裝置的遙測天線40發(fā)射用于在鉆機70處使用。例如，關于‘951專利，在又一配置中，目標位置可與沿著如上所述的預定鉆孔計劃(即，目標路徑)80之類的位置相對應。在本示例中，目標路徑由虛線表示且只部分示出。在又一實施例中，便攜式裝置可使用搖桿或其他合適的允許便攜式裝置的操作員來直接產(chǎn)生鉆機驅動命令的機械裝置。通過非限制性示例的方式，一種該裝置在共同擁有并通過全部引用合并于此的美國專利第6，079，506 (下文稱作‘506專利)中描述。特別地，如‘506專利的圖3和圖4中所示的，手持式便攜式裝置140包括搖桿148。使用該搖桿，任何合適的鉆機驅動命令組能被可選地發(fā)給鉆機處的操作員。與產(chǎn)生用于指引鉆具的相關信息具體技術無關，以下所描述的技術可使用這種信息產(chǎn)生鉆機驅動命令。根據(jù)本公開的全部內容，可以認為本領域的普通技術人員可以根據(jù)本文所給出的教導而容易地使用合理地產(chǎn)生指引命令的任意系統(tǒng)。
[0029]仍參考圖1，系統(tǒng)10進一步包括具有接收沿著相對的一對軌道83的長度移動的滑動架82的鉆機70。鉆具26包括不對稱面84并且依附在鉆柱86的相對端。通常，鉆柱86是由多個可移動可依附的鉆管部分所形成的，由此鉆機可使用箭頭88方向上的移動來推動鉆柱到地下并響應于相反移動使鉆柱縮回。鉆管部分可限定用于攜帶鉆探泥漿或在壓力之下從鉆具射出的幫助鑿穿地面以及冷卻鉆頭的流體的穿過隧道。通常，鉆探泥漿液用作暫停并沿著鉆柱的外部長度執(zhí)行對地面開鑿。通過調整非對稱面84使得鉆具響應于可被稱作“推進模式”的向前推進的運動偏向地下期望的方向，可以以公知方法實現(xiàn)指引。通過鉆機使鉆柱旋轉或自旋通常使得鉆具前進或筆直前進，一般被稱作“自旋”或“前進”模式。
[0030]本示例構思在主XYZ坐標系內的鉆具的運動。為了簡化起見，在本示例中，X軸通常至少可與地面同延擴展且通常位于鉆具的預期路徑之上，然而，可采用任意其他合適的坐標軸配置。主坐標系的原點由參考標記90確定，基本上是鉆具進入地面的那個點。盡管笛卡爾坐標系被用作本文所公開的不同實施例所采用的主坐標系的基礎，但是應當認識到的是，本術語是用作描述目的且可以使用任意適合的坐標系。如所記載的，X軸向前延伸。當面向沿著X軸的向前方向時Y軸向右延伸而Z軸向下定向。
[0031]鉆孔操作由在本身包括與遙測天線104連接的遙測接收器102、顯示屏幕106、諸如鍵盤110之類的輸入裝置、可包括合適界面和存儲器以及一個或多個處理器的處理配置112的控制臺100(在放大插入圖中最佳可見)的操作員(未示出)控制。為了說明目的且在所附權利要求中，應當注意到術語顯示可認為包含至少是能夠示出在附圖中所示的不同屏幕演示的實施例的合適設備。例如，該合適設備的非限制性示例包括控制臺100和裝置20以及與合適的處理配置相關聯(lián)或被合適的處理配置驅動的任意合適的顯示屏幕。例如，多個控制桿114控制滑動架82的移動。在實施例中，屏幕106可以是觸摸屏，因此鍵盤110可以是可選的。
[0032]在鉆孔操作期間，裝置20使用天線陣列26接收信號62并且處理所接收的信號，例如，根據(jù)上述合并的‘402專利來產(chǎn)生所述(Λ Y)和(Λ Z)指引命令以及深度D和距離S，所有這些可以使用遙測信號120發(fā)射到鉆機處的遙測系統(tǒng)102。應當認識到的是，定位信號62可以用任何合適的方式來調制，以將信息攜帶到裝置20。作為非限制性示例，該調制的信息可包括諸如傾斜之類的方位傳感器讀數(shù)和轉動方向傳感器讀數(shù)、電池狀態(tài)、溫度、轉動方向、圍繞鉆具的鉆探泥漿壓力以及任何其他相關信息。應理解的是，作為調制定位信號的替代，主題信息可使用諸如管中電線配置之類的電導體從鉆樁帶上到鉆機。在任一情況下，所有信息對于鉆機處的控制臺100可用。在一些實施例中，應當認識到的是指引命令可以無需手持式便攜定位器來產(chǎn)生。這類系統(tǒng)的示例在上述合并的‘951專利以及本申請共同擁有且通過全部引用合并于此的公開的美國專利申請第2011-0174539中描述。在其他實施例中，控制臺100可以在離鉆機較遠處設置，例如，作為包括鉆機驅動控制以及顯示器106的便攜式/遠端單元。
[0033]現(xiàn)在參考圖2-圖4，例如，其是可在圖1的顯示器106上出現(xiàn)的目標指引應用程序的實施例的外觀的圖解示圖。應當認識到的是顯示的圖像的示圖由于在專利申請及其要求的背景下對所示附圖的約束而被限制為黑白線條圖，雖然如此，可以在顯示器上以任意合適方式使用全色。至少一些目標指引應用程序的特征將依照它們在彩色顯示器上的可能的外觀來進行描述。此外，一些特征可涉及以動畫形式顯示的元素的逐步移動，例如，仿真3-D(三維)圖像?？傊?，顯示可包括一系列的共享圓心202的同心圓200。徑向線204可從圓心202延伸，例如，以15度增幅。如將進一步討論的，同心圓200和徑向線204共同作用以模擬三維隧道的圖像。目標符號210同樣以202為中心且可包括十字準線212以及在圓214內所形成的交叉X形。需注意目標符號可以用廣泛范圍的不同配置來設置且不限于所描述的配置。在一些實施例中，目標位置可以基于來自便攜式裝置20的信號確定而在其他實施例中，目標位置可以是沿著預定目標路徑的任意合適的位置。如將要描述的，雖然目標符號在進行鉆孔操作期間未從中心202移動，但是目標符號的相對大小可以響應于鉆具離實際目標位置的距離而改變。傾斜規(guī)220存在于顯示器106的左邊緣附近并可顯示最近的或當前的在鉆機處接收的傾斜值。在圖2的示例中，在與位于傾斜弧230中心的鉆頭符號224鄰近的傾斜窗口 222中示出作為當前傾斜值的0.0%的傾斜值。傾斜值的范圍至少從-30%到+30%。通常，對于鉆孔操作而言相對罕見使用超出該范圍的數(shù)值。然而，在該操作的情況下，當前傾斜值可在傾斜窗口 222中示出。應當認識到的是本申請的任何屏幕顯示的傾斜值可以按照百分比級或角度來指定。顯示器106可顯示距離目標的當前距離240，其對應于當前數(shù)值S。在圖2的示例中，當前距離示出為20英尺O英寸。一連串V形圖案可以從距離顯示對齊到目標方向上的點。
[0034]已描述圖2-圖4示圖之間所共有的目標指引的特征，關于這些單獨視圖的額外細節(jié)將會結合與在指示操作員引導鉆具到目標的整體過程中所涉及的鉆孔操作的具體級的每個視圖相對應的討論來提供。
[0035]很明顯的，圖2涉及在繼續(xù)進行之前指示操作員重新定向或旋轉鉆具的轉動方向的背景下的顯示器上示出的轉動/傾斜規(guī)260、離目標圓心202的位移。應當注意轉動/傾斜規(guī)可被稱作指引指示器。因此，圖2的視圖可以認為是表示旋轉或轉動命令模式。在實施例中，雖然未做要求，但可顯示詞匯“旋轉”或其他合適的文本顯示來表達當前的驅動命令。文本顯示可以有外框和/或使用任意合適的顏色組合和/或活動圖形元素示出。在另一實施例中，在圖2的屏幕圖像之前可以顯示不同的顯示屏幕，包括向操作員強調驅動命令在變化的更大的文本顯示，下面所描述的具有其他文本顯示的情況也同樣如此。對于圖2而言，可以假定鉆具是靜止的。在本實施例中，轉動/傾斜規(guī)通常以具有12圓周位置的鐘面形式來示出。例如，從遙測信號120 (圖1)解碼，轉動條262可示出鉆具的當前轉動方向。當前轉動方向還可以用如在鐘面的中央處的轉動圓266來示出。在本示例中，當前轉動方向示出為12:00點。此外,轉動/傾斜規(guī)260以意在直觀地演示相對于根據(jù)來自操作員的所需要的轉動輸入的目標的由轉動/傾斜規(guī)唯一表示的鉆具的當前狀態(tài)的方式從中心202處被按角度隔開和位移?？刹捎帽热缭谵D動/傾斜規(guī)的外圍上的插入符號270的形式來設置圖形化指示以表明根據(jù)轉動/傾斜規(guī)上的位置的轉動/傾斜規(guī)的角方向。即，轉動/傾斜規(guī)以這樣的方式從目標角位移，假設操作員能夠至少沿著鉆機的長度向下看目標，期望的是顯示能夠被操作員看到的視圖。此外，轉動/傾斜規(guī)圖像化地且數(shù)字化地向操作員示出鉆具的當前轉動方向。因此，此處所描述的轉動/傾斜規(guī)顯示將大量的信息合并為方便容易地解釋的視圖。應注意角位移可基于豎直指引命令ΛZ和橫向指引命令ΛY之比(Λ Z/ Λ Y)的反正切來確定，其中指引命令可通過遙測信號120得到。
[0036]仍參考圖2，可連同轉動/傾斜規(guī)設置深度指示274以指示從遙測信號120所解碼的鉆具的當前深度。在本實施例中，深度指示在與在顯示的上邊緣和轉動/傾斜規(guī)的上外圍之間的間隔開的若干反向V形圖案相鄰的窗口中示出。應當認識到的是，深度指示和相關反向V形圖案基于指引命令與轉動/傾斜規(guī)的移動相一致地移動。為了向操作員表明需要調整轉動方向，顯示器可以以任意合適的方式引起操作員對轉動條262的注意。例如，轉動條可以是紅色的，閃爍的和/或使用一些組合特征的活動的。同時，插入符號270可使用顏色、動畫等呈現(xiàn)與轉動條相同的行為或任意適合的行為以向操作員表明需要轉動輸入。例如，基于轉動/傾斜規(guī)的鐘面的外觀和/或顏色可以向操作員提供進一步的指示。例如，鐘面或鐘面的一些限制部分可以用只要轉動條262未與插入符號270對齊就一直保持的黃色或其一些變形來陰影化。還可以設置需求轉動輸入的聽覺指示。響應于該指示，操作員可以為了使轉動條262與插入符號270對齊而旋轉鉆柱。通過轉動鉆具，轉動條以下面將進一步詳細描述的方式圍繞轉動/傾斜規(guī)旋轉。在實施例中，指引協(xié)調器260的位置可以基于X和Y指引命令的幅值和標記來確定。在一些實施例中，轉動指示器可以與指引協(xié)調器分開設置，例如，在靠近顯示的一個角落出現(xiàn)的鐘面上。
[0037]圖2進一步用作介紹延伸穿過規(guī)的鐘面的傾斜指示器278。傾斜指示器作為傾斜水平可認為是可互換的。由于在圖2中的當前傾斜讀數(shù)是O度，所以傾斜指示器二等分鐘面。如將在后續(xù)附圖中所見的，傾斜指示器可響應于傾斜方向的變化在轉動/傾斜規(guī)上豎直移動。此外，可以使用任意合適的方案來定義當前傾斜讀數(shù)，例如，包括定義對應于傾斜水平的恰當位置的邊界的顏色陰影。
[0038]圖3演示了響應于操作員使鉆柱轉動以讓轉動條262與插入符號270對齊的表明給操作員的進一步不旋轉地推進或前進鉆桿到土地的推進或前進命令的顯示器106的圖像的實施例。雖然未做要求，但是在實施例中，可以顯示詞匯“推進”或其他合適的文字顯示來表達當前的驅動命令。文本顯示可以有外框和/或使用任意合適的顏色組合和/或活動圖形元素示出。如果操作員錯過了對齊條件，例如，由于鉆柱中收卷的原因，則操作員可簡單地繼續(xù)旋轉鉆柱任意數(shù)目的循環(huán)直到實現(xiàn)對齊。響應于實現(xiàn)轉動條和插入符號的對齊條件，配色可以變化。例如，轉動條和/或插入符號可以變成綠色和/或呈現(xiàn)任意合適的行為，例如，諸如閃爍來向操作員表明鉆柱應當不旋轉地前進。鉆具之后可以前進直到指示其他情況。在該前進過程期間，顯示器106的元素可以響應為向操作員表明鉆具正朝向目標移動。在一個特征中，圓200的直徑可以如箭頭280所示地擴張。類似地，圓200可以響應于鉆柱的縮回來活動以減小直徑。
[0039]仍參考圖3，現(xiàn)在適當?shù)乜紤]關于讓轉動條262與插入符號270對齊的若干細節(jié)。在實施例中，轉動/傾斜規(guī)260連同插入符號270可以位于任意的根據(jù)當前指引命令比所定義的角方向。然而，取決于在鉆具60中使用的特定發(fā)射器的轉動方向感測能力，結果可能不能夠實現(xiàn)轉動條和插入符號之間的完美對齊。在該實施例中，諸如顏色和/或動畫之類的其他指示可以向操作員表明雖然在轉動條和插入符號之間未對齊一定角度但是使鉆柱前進是恰當?shù)摹Ｈ欢?，在另一實施例中，基于當前指引命令比的轉動/傾斜規(guī)260和插入符號270的定位可以考慮在鉆具60中使用的特定發(fā)射器的轉動方向感測能力來實現(xiàn)。即，給定發(fā)射器通常包括轉動方向傳感器或具有限制分辨率的感測配置。例如，可利用具有12位置(即，鐘位置)的轉動方向感測和24位置(1/2鐘位置)的轉動方向感測的發(fā)射器。對于常量轉動速度，圍繞轉動/傾斜規(guī)的轉動條262的前進以逐步方式從一個感測轉動位置向下一個行進。通常，基于遙測信號，當前感測的位置可以被取整到可示出的最接近的可利用的轉動方向。換一種方式表述，轉動/傾斜規(guī)260和/或插入符號270被可定位地限于與給定發(fā)射器通過將當前指引命令比約束為整數(shù)所能夠感測到的位置相對應或匹配的角方向。因此，轉動/傾斜規(guī)260和插入符號270可以被定位在圍繞與可以由使用中的發(fā)射器示出或感測到的轉動方向相對應的圓心202均勻間隔開的角度位置上。通過這樣的方式，轉動位置的每個可以在轉動/傾斜規(guī)上示出，可以帶來或實現(xiàn)與插入符號270的對齊條件。因此，顯示器可以被配置為基于指引命令示出指引指示器與目標指示器的偏離位置關系使得指引指示器圖形化地顯示修改的期望指引方向。修改的指引方向是基于期望的指引方向，如此當期望的指引方向落入預定間隔的轉動位置之間時，使得修改的指引方向可與最接近的一個預定的轉動方向位置對應，以將修改的指引方向與預定間隔的轉動方向之一在角度上對齊。
[0040]參考圖4，響應于操作員將鉆具變換方向到朝向目標的筆直路徑上的顯示器106的圖像的實施例被示出。即，鉆具應通過在“自旋”模式中在推進的同時自旋鉆具而碰撞目標。圖4中的屏幕106的圖像可以認為是向操作員提供自旋命令。在實施例中，雖然未做要求，但可顯示詞匯“自旋”或其他合適的文本顯示來表達當前的驅動命令。文本顯示可以有外框和/或使用任意合適的顏色組合和/或活動圖形元素示出。例如，響應于降低到小于或等于選定閾值的指引命令ΛΥ和ΛΧ兩者，可以進入自旋模式。合適的閾值，以非限制性示例的方式，對于具有對每個指引命令的給定范圍為256單位的發(fā)射器而言，可選擇為指引命令的+/-5單位。一旦任一指引命令違反閾值，則顯示器可分別回歸到圖2和圖3的旋轉命令或推進命令模式。根據(jù)需要，顯示器可以在不同命令模式之間切換。需注意到目標的距離240被示出為降低為15英尺O英寸而深度274被示出為增加到12英尺O英寸。鉆頭符號224在傾斜弧230上與同樣示出在傾斜窗口 222中的當前傾斜值-2.5%對應的位置處示出。
[0041]仍參考圖4，在進入自旋命令模式時，顯示器的外觀可以以任意合適的方式變化。在實施例中，目標符號210的大小(即，直徑)可以增加并位于轉動/傾斜規(guī)262的中央。轉動/傾斜規(guī)自身的外觀可以變化。在實施例中，轉動/傾斜規(guī)的外環(huán)400可以改變與其外觀相關的在圖2和圖3的屏幕中的顏色，例如，變換為綠色圓形帶。外環(huán)400可以是活動的，例如，包括旋轉部分和/或顏色遮蔽由箭頭402所表示的那個旋轉來向操作員演示鉆柱的旋轉是期望的。作為另一特征，注意到插入符號270可以根據(jù)進入的該顯示模式而消失。
[0042]圖4額外地示出了傾斜趨勢指示器410a和410b的圖像的一個實施例，其可以集合地使用參考數(shù)字410來表示。在本示例中，最小傾斜指示器410a指定-2%而最大傾斜指示器410b指定+5%。最小和最大值可以用任意合適的方式來確定。在一個實施例中，最小和最大傾斜值可以指定為在直到當前時間的一段時間內(例如，最近10秒內)所測得的相應數(shù)值。在另一實施例中，最小和最大傾斜值可以從預定數(shù)量的最近的傾斜值中選取，例如，最近三十個傾斜讀數(shù)。傾斜趨勢指示器可以表面鉆孔條件。例如，當鉆具遭受高度振動時，傾斜趨勢指示器通常彼此分離。經(jīng)受相對平滑的操作，傾斜趨勢指示器通?？繑n。在鉆具響應于撞擊諸如巖石之類的障礙物而偏向的事件中，傾斜趨勢指示之一可響應鉆具的當前所指示的傾斜讀數(shù)。在例如當單獨的傾斜讀數(shù)非常不同時的情形下表示鉆孔完成，傾斜趨勢指示器也是有用的。
[0043]參照圖2-圖4以及將在另外的圖中所示的，傾斜信息還可設置為轉動/傾斜規(guī)262的一部分。在實施例中，轉動/傾斜規(guī)上的“水平線”可以響應于當前傾斜讀數(shù)而豎直地移動，使得水平線在O傾斜處等分轉動/傾斜規(guī)，隨著傾斜變得朝向負數(shù)而向上移動，隨著傾斜變得朝向正數(shù)而向下移動。任意合適的方案可用作定義傾斜水平，例如，包括彩色陰影。
[0044]圖5是通常由參考數(shù)字500所表示的流程圖，其示出了根據(jù)本公開的目標指引應用的操作的實施例。方法從502開始到504是分析通過例如遙測信號120接收的最近的鉆具位置和相關信息。在一些實施例中，至少諸如基于傳感器的方向讀數(shù)之類的一些信息可以通過使用鉆柱的數(shù)據(jù)傳輸在鉆機接收。在506，測試確定鉆具是否與目標對齊。例如，如上所討論的，該確定可以基于考慮閾值的指引命令的幅度值?？紤]到由給定發(fā)射器所檢測到的轉動位置的數(shù)量，對齊可以基于指引命令所提供的角分辨率來確定。例如，指引命令可以取整為可由給定發(fā)射器檢測/示出的最接近的轉動方向。如果鉆具是對齊的，則操作前進到510使顯示器106可發(fā)出例如基于其在圖4中的圖像的自旋命令。另一方面，如果鉆具與目標沒有對齊，則操作下一步前進到旋轉模式(圖2)或推進模式(圖3)的適當一個。因此，步驟512以如圖3所示的推進命令的顯示相一致的方式，基于指引命令比測試鉆具的當前轉動方向角是否與需要指引的方向對齊。如上所述，指引命令可取整為可由給定發(fā)射器檢測/示出的最接近的轉動方向。如果對齊是合適的，則操作繼續(xù)進行到514使的圖3的推進命令屏幕或其等同可以顯示給操作員。如果對齊是不合適的，則操作繼續(xù)進行到518使得圖2的旋轉命令屏幕或其等同可以顯示給操作員。在自旋命令510、推進命令514和旋轉命令518的每個之后，操作回歸到514。所述過程可以以迭代方式重復直到鉆具到達目標。過程的迭代可以以任意合適的速度執(zhí)行以更新顯示。在實施例中，迭代可以快速地執(zhí)行，這受限于系統(tǒng)硬件影響的約束。例如，可以每當從地下發(fā)射器電子設備接收到轉動更新時執(zhí)行迭代。
[0045]參考圖6，現(xiàn)在關注關于轉動/傾斜規(guī)260的更多細節(jié)。首先注意到，如圖2-4中所示，轉動/傾斜規(guī)可以在顯示器106上示出為全部目標指引顯示的部分，或者如圖6和/或裝置20的顯示器36中所示,單獨地在顯示器106上示出。在任一,清況中，轉動/傾斜規(guī)260的外觀可以完全相同的，然而，允許使用轉動/傾斜規(guī)的單獨視圖進一步說明清楚至少某些特征，最大的一副視圖是本討論的目標。轉動/傾斜規(guī)260至少通常與其圖2中的圖像相對應，包括轉動圓266，其示出12點轉動指示，具有與在12點位置處對齊的轉動條262。雖然轉動條被示出為透明的以示出下方的鐘面，但是轉動條可以是任意合適的顏色且可以遮蓋住其下方的鐘面圖。在本示例中，傾斜指示器278指定當前傾斜讀數(shù)是O百分比。如上所討論的，傾斜指示器的位置可用作不同顏色區(qū)域之間的邊界。例如，傾斜指示器下方的區(qū)域600可以是深色或黑色的而上方的區(qū)域可以是淺色的。在實施例中，在傾斜指示器278的位置以上并具有由虛線604所限定的上邊界的過渡區(qū)或區(qū)域602，可以逐步地明暗，例如，從靠近傾斜指示器位置的白色到接近到達上邊界604是幾乎全部褪色的區(qū)域上邊緣處的金色。鐘面的上部610可以是不同的顏色，例如，藍色。如所見的，轉動/傾斜規(guī)的鐘面上的每個不同顏色區(qū)域的比例可以響應于傾斜角度的變化而改變。區(qū)域602可以與傾斜指示器278的移動相一致地豎直移動。區(qū)域602的豎直寬度可以響應于當前傾斜至而改變。例如，隨著傾斜向正方向增加，該區(qū)域可豎直地變窄。相反地，隨著傾斜朝負方向增加，區(qū)域可豎直地變寬或者保持不變。例如所示的，數(shù)字指示可提供用于鐘面上的選定位置。在基于施加到區(qū)域600、602和610的顏色施加陰影到轉動圓的實施例中，可以選取配色來保持轉動圓266的可見性。
[0046]圖7示出了顯示器106上的漸增正傾斜值的轉動/傾斜規(guī)的圖像的實施例，由參考數(shù)字700a-f指定，每個標有所示的傾斜值和所示的旋轉值。應當認識到的是，上述根據(jù)圖6的各個區(qū)域可容易地針對這些截圖的每個而提供。通過非限制性示例方式，對于標準坐標系，傾斜指示器線的位置可以通過選取當前傾斜值的讀數(shù)并之后乘以至少是部分基于規(guī)的高度的常數(shù)來確定。
[0047]圖8示出了顯示器106上的漸增負傾斜值的轉動/傾斜規(guī)的圖像的實施例，由參考數(shù)字800a_f指定，每個標有所示的傾斜值和所示的旋轉值。應當認識到的是，上述根據(jù)圖6的各個區(qū)域可容易地針對這些截圖的每個而提供。
[0048]參考圖9，通常由參考數(shù)字900所表明的用于產(chǎn)生如各個附圖中所見的轉動/傾斜規(guī)的方法實施例被示出。在902，包括傾斜數(shù)據(jù)和轉動數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)被接收。如上所述，該數(shù)據(jù)可以通過遙測技術和/或任意其他適合的方式來接收，例如經(jīng)由鉆柱從鉆具上傳到鉆機的傳輸。所接收的數(shù)據(jù)被解碼并在904被傳輸?shù)綌?shù)據(jù)存儲。例如，數(shù)據(jù)存儲可以位于在鉆機上的控制臺100的存儲器中。新的傾斜數(shù)據(jù)之后在906用于調整如傾斜規(guī)200 (圖2-4)、傾斜趨勢指示器(圖4中的410a和410b)和圖2_4和圖5_8中所見的轉動/傾斜規(guī)所反映的傾斜指示。同樣，新轉動數(shù)據(jù)可在910被用于調整如圖2-4和圖5-8中所見的轉動/傾斜規(guī)所反映的轉動指示。步驟906和步驟910之后，操作返回902并可使用貫穿系統(tǒng)操作的該循環(huán)來進行。
[0049]圖10是如可出現(xiàn)在圖1的顯示器106上的目標指引應用的另一實施例的外觀的圖解示圖。需注意的是為了簡潔起見一些相同組件的說明未做重復。在本實施例中，同心圓200的圓心集中在轉動規(guī)260之上，其具有相對轉動規(guī)(即，指引指示器260)可移動的符號210’，使得標記外框相比圖2-4而言是顛倒的。S卩，目標符號基于指引命令圍繞圖10中的中央轉動規(guī)移動。例如，徑向線204以15度增量從轉動規(guī)的中心延伸。響應于鉆具的前進和后退運動，同心圓200和徑向線204可繼續(xù)共同作用來模擬具有與施加到圓200類似動畫的三維隧道的外觀。目標符號210’可包括在圓214內所形成的交叉X形。需注意的是目標符號可以在廣泛的不同配置中設置且不限于所描述的配置。目標符號在鉆孔操作進行期間基于指引命令相對于圓200的中心移動。如上所述的，在實施例中，目標符號的相對大小可響應于鉆具距實際目標位置的距離而變化。傾斜規(guī)220在顯示器106的左邊緣附近示出且可以顯示最新的或當前的在鉆機處所接收的傾斜值。在圖10的示例中，0.0%傾斜值被示出為當前傾斜值。距離目標的當前距離240被示出為15英尺O英寸，而當前深度指示274顯示鉆具的深度為12英尺O英寸。一連串的V形圖案可從距離指示向轉動規(guī)方向上的點對齊。
[0050]仍參考圖10，在實施例中，一連串的六邊形1000從轉動規(guī)260導向目標210’。一連串中每個六邊形的直徑可隨著距轉動規(guī)/鉆具的距離的增加而逐步地減少尺寸。在一個特征中，一連串中的每個六邊形的角方向可以基于在鉆孔路徑上的相關點處的鉆柱的彎曲度來確定。通過這樣的方法，顯示器直觀地示出沿著路徑的3-D彎曲度。使用六邊形并非意在限制，可以采用任意合適的符號或符號組來表示向前的鉆孔路徑。鉆孔路徑及其相關彎曲度可以用任意合適的方法來確定，例如，基于在鉆孔之前進行確定或即時確定的預先規(guī)劃的期望路徑。需注意的是圖10的屏幕截圖通過示出旋轉命令的方法類同于圖2的示圖。當然，配色和/或動畫可以采用與上述說明相一致的方式來使用并且在始終維持在本文所揭露的教導的范圍內的同時具有很大的靈活性。本領域的普通技術人員采用本公開能夠容易地實施與圖3的推進命令相對應的顯示器。與圖10相一致的旋轉命令和/或推進命令可以結合圖4的自旋命令容易地使用，以形成全部命令，這是因為目標和指引指示器被對齊用于自旋命令。
[0051]雖然上述討論主要依照可視化顯示器設計驅動命令的指示，但是應當認識到的是，可以采用任何適當?shù)姆绞较虿僮鲉T傳達推進命令。通過非限制性示例的方式，實施例可采用聽覺的推進命令、基于觸摸的觸覺推進命令、鉆機控制阻力(例如，操作員驅動的控制桿)、指示特定驅動命令恰當?shù)暮?或非恰當?shù)目刂频你@機振動控制或其任意合適的組合，包括使用可視化顯示器的組合。
[0052]上述說明所啟用的顯示器被認為提供了導向追蹤或目標指引系統(tǒng)的背景下與特定鉆孔操作的成功結果相關聯(lián)的直觀的信息表示。需要指出的是這類顯示迄今為止還未出現(xiàn)。鉆孔操作的進展以這樣的方法進行監(jiān)控，以非常迅速的方式使用自定義的顯示模式向操作員發(fā)出極大地增加成功完成給定鉆孔操作的可能性的每個指示的恰當指示。特別地，顯示器被配置為至少部分響應于指引命令向操作員選擇性地和自動地提供指示作為鉆機的驅動命令，包括旋轉命令、推進命令和自旋命令中的每一個。應當認識到的是可以提供足夠操作給定鉆機的一個或多個命令的集合，并且該驅動命令集合不限于具體的在本文中所詳細描述的命令。即，驅動命令集可以以任意期望的方法來定制，例如，基于一個或多個本文所描述的驅動命令、其他驅動命令和/或任意合適的驅動命令的組合。在實施例中，在整個鉆孔進行期間的任意給定時間，顯示器可發(fā)出恰當?shù)你@機驅動命令。即，操作員能夠一直依靠以當前鉆機驅動命令的形態(tài)存在的指導。除了指示鉆機驅動命令之外，顯示器還能夠合并相關信息(例如，鉆具進到指引指示器的當前轉動方向)以提供結合或考慮當前鉆機驅動命令的鉆機和鉆具的實際操作狀態(tài)的直觀表示。此外，可以有效地消除操作員解釋或譯出指引命令的需求以及諸如規(guī)劃恰當?shù)你@機驅動的鉆具的當前轉動方向之類的其他信息的需求。
[0053]本發(fā)明的上述說明示出以說明和描述。并非意圖窮舉或將本發(fā)明限制為精確地形式或所公開的形式，通過上述教導本領域的普通技術人員將認識到教導的某些修改、置換、添加和組合，從而可能做出其他修改和變化。
[0054]本文所描述的所有元件、部件和步驟是優(yōu)選地包括。應當認識到的是，對本領域的技術人員顯而易見的是，任意的這些元件、部件和步驟可以由其他元件、部件和步驟進行替換或全部刪除。
[0055]在本文中，至少下面的構思被公開。
[0056]構思1.用于執(zhí)行水平定向鉆孔的系統(tǒng)中的設備，所述系統(tǒng)包括從鉆機延伸到鉆具的鉆柱，用于使得該鉆具能夠基于其轉動方向而被指引，所述系統(tǒng)包括用于產(chǎn)生將所述鉆具引導到目標位置的指引命令的裝置，所述設備包括:
[0057]顯示器，其被配置為至少部分響應于所述指引命令來選擇性地指示旋轉命令、推進命令和自旋命令中的每一個。
[0058]構思2.根據(jù)構思I的設備，其中所述顯示器被配置為可視化地向操作員指示所述旋轉命令、所述推進命令和所述自旋命令中的每一個。
[0059]構思3.根據(jù)構思I或2所述的設備，其中所述顯示器基于所述指引命令示出位于所述顯示器上的指引指示器，并且該指引指示器指示了所述鉆具的轉動方向。
[0060]構思4.根據(jù)構思3所述的設備，其中所述指引指示器在鐘面上圖形化地指示所述轉動方向。
[0061]構思5.根據(jù)構思3所述的設備，其中所示指引指示器數(shù)字化地指示所述轉動方向。
[0062]構思6.根據(jù)構思I至5中任一項所述的設備，其中所述系統(tǒng)產(chǎn)生包括豎直指引命令和水平指引命令的指引命令，并且其中所述顯示器被配置為基于所述豎直指引命令和所述水平指引命令中的每一個的幅值的閾值來在所述自旋命令與所述推進命令和所述旋轉命令中的每一個之間切換。
[0063]構思7.根據(jù)構思6所述的設備，其中所述推進命令和所述旋轉命令中的每一個的幅值被指定為256個單位的范圍內并且所述閾值小于或等于5個單位。
[0064]構思8.根據(jù)構思6所述的設備，其中所述指引指示器被配置為當所述旋轉命令被發(fā)布時相對于所述推進命令和所述自旋命令的外觀而改變外觀。
[0065]構思9.根據(jù)構思8所述的設備，其中所述指引指示器被配置為包括與所述推進命令和所述自旋命令相對應的第一直徑以及與所述旋轉命令相對應的較大的第二直徑。
[0066]構思10.根據(jù)構思9所述的設備，其中所述顯示器示出目標指示器且該顯示器被配置為響應于滿足所述閾值的所述豎直指引命令和所述水平指引命令兩者來將所述指引指示器的中心置于所述目標指示器。
[0067]構思11.根據(jù)構思1-10中任一項所述的設備，其中所述目標位置被定義為與發(fā)射導向追蹤信號的便攜式裝置成固定關系。
[0068]構思12.根據(jù)構思1-11中任一項所述的設備，其中所述目標位置是沿著預定鉆孔計劃的點。
[0069]構思13.用于執(zhí)行水平定向鉆孔的系統(tǒng)中的設備，所述系統(tǒng)包括從鉆機延伸到鉆具的鉆柱，用于使得該鉆具能夠基于其轉動方向而被指引，所述系統(tǒng)包括用于產(chǎn)生將所述鉆具引導到目標位置的指引命令的裝置，所述設備包括:
[0070]顯示器，其被配置為在所述顯示器上按照與目標指示器具有一定位置關系的方式示出指引指示器，并且所述指引指示器被配置為呈現(xiàn)表示了所述鉆具的當前轉動方向并且指示了將所述鉆具指引到所述目標位置的期望指引方向的信息。
[0071]構思14.根據(jù)構思13所述的設備，其中所述指引指示器在鐘面上圖形化地示出所述當前轉動方向。
[0072]構思15.根據(jù)構思13所述的設備，其中所述指引指示器包括示出當前轉動方向的轉動條。
[0073]構思16.根據(jù)構思15所述的設備，其中所述轉動條被配置為響應于所述鉆具的當前轉動方向在所述鐘面上的多個預定轉動位置之間逐步地移動。
[0074]構思17.根據(jù)構思13所述的設備，其中所述指引指示器數(shù)字化地指示所述鉆具的當前轉動方向。
[0075]構思18.根據(jù)構思13-17中任一項所述的設備，其中所述指引指示器圖形化地指示所述鉆具的當前轉動方向。
[0076]構思19.根據(jù)構思18所述的設備，其中所述指引指示器包括指示了當前傾斜方向的傾斜水平線。
[0077]構思20.根據(jù)構思13-19中任一項所述的設備，其中所述鉆具呈現(xiàn)傾斜方向并且表征該傾斜方向的傾斜讀數(shù)被至少周期性地發(fā)射到所述顯示器并且其中所述顯示器被配置為基于多個所述發(fā)射的傾斜讀數(shù)示出當前傾斜方向以及包括最小傾斜和最大傾斜的傾斜傾向。
[0078]構思21.根據(jù)構思13-20中任一項所述的設備，其中所述目標指示器在所述顯示器上位置固定并且所述指引指示器圍繞所述目標指示器移動以呈現(xiàn)位置關系。
[0079]構思22.根據(jù)構思13-21所述的設備，其中所述指引指示器在所述顯示器上位置固定并且所述目標指示器圍繞所述指引指示器移動以呈現(xiàn)位置關系。
[0080]構思23.根據(jù)構思22所述的設備，其中所述顯示器被配置為示出從指引指示器導向目標指示器的一連串的幾何形狀。
[0081]構思24.用于執(zhí)行水平定向鉆孔的系統(tǒng)中的設備，所述系統(tǒng)包括從鉆機延伸到鉆具的鉆柱，用于使得該鉆具能夠基于其轉動方向而被指引，并且所述鉆具發(fā)射顯示給定分辨率的當前轉動方向信號，以定義一組預定的、角度間隔的轉動方向位置，其中每個轉動方向位置可以由當前轉動方向信號來確定，所述設備包括:
[0082]用于產(chǎn)生豎直指引命令和水平指引命令的裝置，使得該豎直指引命令和水平指引命令之間的指引命令比能夠定義用于將鉆具引導到目標的期望的指引方向，該期望的指引方向不限于由所述發(fā)射器的給定分辨率所定義的所述預定間隔的轉動方向；和
[0083]顯示器，被配置為基于指弓I命令來顯示與目標指示器具有偏離的位置關系的指引指示器，并且至少當期望指引方向落入到預定間隔轉動位置之間時該指引指示器圖像化地顯示基于期望指引方向的修改后的期望指引方向，該修改后的期望指引方向對應于預定轉動方向位置的最接近的一個，以使得該修改后的期望指引方向與預定的間隔轉動方向之一在角度上對齊。
[0084]構思25.根據(jù)構思24所述的設備，其中每個指引命令由256個單位的范圍指定并且當前轉動方向信號的給定分辨率不超過24個時鐘位置，使得所述修改后的期望指引方向被取整為所述時鐘位置中的一個。
[0085]構思26.用于執(zhí)行水平定向鉆孔的系統(tǒng)中的設備，所述系統(tǒng)包括從鉆機延伸到鉆具的鉆柱，用于使得該鉆具能夠基于其轉動方向而被指引，并且該系統(tǒng)被配置為產(chǎn)生指引命令以使得所述鉆具可以對目標導向追蹤，所述設備包括:
[0086]顯示器，其被配置為基于所述指引命令按照與目標指示器具有一定位置關系的方式示出指引指示器；
[0087]網(wǎng)格圖案，其在顯示器上示出并且從所述目標指示器和所述指引指示器中的選定的一個上開始。
[0088]構思27.根據(jù)構思26所述的設備，其中所述網(wǎng)格圖案包括多個元素并且至少一些網(wǎng)格圖案的元素被配置為響應于所述鉆具朝向所述目標的移動而移動。
[0089]構思28.根據(jù)構思27所述的設備，其中所述網(wǎng)格圖案圖形化地表示三維隧道結構。
[0090]構思29.根據(jù)構思28所述的設備，其中所述網(wǎng)格圖案被配置為使得所述元素的移動模擬所述鉆具在所述三維隧道結構內的移動。
[0091]構思30.在用于執(zhí)行水平定向鉆孔的系統(tǒng)中的一種方法，所述系統(tǒng)包括從鉆機延伸到鉆具的鉆柱，用于使得該鉆具能夠基于其轉動方向而被指引，所述系統(tǒng)包括用于產(chǎn)生將所述鉆具引導到目標位置的指引命令的裝置，所述方法包括:
[0092]至少部分響應于所述指引命令來選擇性地可視化指示旋轉命令、推進命令和自旋命令中的每一個。
[0093]構思31.在用于執(zhí)行水平定向鉆孔的系統(tǒng)中的一種設備，所述系統(tǒng)包括從鉆機延伸到鉆具的鉆柱，用于使得該鉆具能夠基于其轉動方向而被指引，所述系統(tǒng)包括用于產(chǎn)生將所述鉆具引導到目標位置的指引命令的裝置，所述設備包括:
[0094]顯示器，其配置為至少部分響應于所述指引命令來選擇性地可視化指示旋轉命令、推進命令和自旋命令中的每一個。
[0095]構思32.在用于執(zhí)行水平定向鉆孔的系統(tǒng)中的一種設備，所述系統(tǒng)包括從鉆機延伸到鉆具的鉆柱，用于使得該鉆具能夠基于其轉動方向而被指引，所述系統(tǒng)包括用于產(chǎn)生將所述鉆具引導到目標位置的指引命令的裝置，所述設備包括:
[0096]顯示器，其被配置為在所述顯示器上按照與目標指示器具有一定位置關系的方式示出指引指示器，并且所述指引指示器被配置為呈現(xiàn)表示了所述鉆具的當前轉動方向并且指示了將所述鉆具指引到所述目標位置的期望指引方向的信息。
[0097]構思33.在用于執(zhí)行水平定向鉆孔的系統(tǒng)中的一種設備，所述系統(tǒng)包括從鉆機延伸到鉆具的鉆柱，用于使得該鉆具能夠基于其轉動方向而被指引，并且所述鉆具發(fā)射顯示給定分辨率的當前轉動方向信號，以定義一組預定的、角度間隔的轉動方向位置，其中每個轉動方向位置可以由當前轉動方向信號來確定，所述設備包括:
[0098]用于產(chǎn)生豎直指引命令和水平指引命令的裝置，使得該豎直指引命令和水平指引命令之間的指引命令比能夠定義用于將鉆具引導到目標的期望的指引方向，并且該期望的指引方向不限于由所述發(fā)射器的給定分辨率所定義的所述預定間隔的轉動方向；和
[0099]顯示器，被配置為基于指弓I命令來顯示與目標指示器具有偏離的位置關系的指引指示器，并且至少當期望指引方向落入到預定間隔轉動位置之間時該指引指示器圖像化地顯示基于期望指引方向的修改后的期望指引方向，該修改后的期望指引方向對應于于預定轉動方向位置的最接近的一個，以使得該修改后的期望指引方向與預定的間隔轉動方向之一在角度上對齊。
[0100]構思34.用于執(zhí)行水平定向鉆孔的系統(tǒng)中的一種設備，所述系統(tǒng)包括從鉆機延伸到鉆具的鉆柱，用于使得該鉆具能夠基于其轉動方向而被指引，并且該系統(tǒng)被配置為產(chǎn)生指引命令以使得所述鉆具可以對目標導向追蹤，所述設備包括:
[0101]顯示器，其被配置為基于所述指引命令按照與目標指示器具有一定位置關系的方式示出指引指示器；
[0102]網(wǎng)格圖案，其在顯示器上示出并且從所述目標指示器和所述指引指示器中的選定一個上開始。
[0103]構思35.在用于執(zhí)行水平定向鉆孔的系統(tǒng)中的一種設備，所述系統(tǒng)包括從鉆機延伸到鉆具的鉆柱，用于使得該鉆具能夠基于其轉動方向而被指引，所述系統(tǒng)包括用于產(chǎn)生引導所述鉆具到目標位置的指引命令的裝置，所述設備包括:
[0104]至少部分響應于所述指引命令的旋轉命令、推進命令和自旋命令的每一個的可視化指示器。
[0105]構思36.使用構思1-35中任一項的方法。
[0106]構思37.實施構思1-35中任一項的方法。
[0107]構思38.結合用于執(zhí)行水平定向鉆孔的系統(tǒng)而使用的設備，所述系統(tǒng)包括從鉆機延伸到鉆具的鉆柱，用于使得該鉆具基于轉動命令可轉向。所述系統(tǒng)還包括用于產(chǎn)生將所述鉆具引導到目標位置的指引命令的裝置。至少部分響應于所述指引命令，顯示器被配置為選擇性地表示轉動命令、推進命令和自旋命令中的每一個。描述了指示所述鉆具的當前轉動方向的指引指示器。3-D網(wǎng)格可活動地位于指引或目標指示器的中央。取整的指引命令比可將目標轉動方向的顯示限制為只針對給定的鉆具發(fā)射器能夠感測和指示的那些目標轉動方向。
【權利要求】
1.用于執(zhí)行水平定向鉆孔的系統(tǒng)中的設備，所述系統(tǒng)包括從鉆機延伸到鉆具的鉆柱，用于使得該鉆具能夠基于其轉動方向而被指引，所述系統(tǒng)包括用于產(chǎn)生將所述鉆具引導到目標位置的指引命令的裝置，所述設備包括: 顯示器，其被配置為至少部分響應于所述指引命令來選擇性地指示旋轉命令、推進命令和自旋命令中的每一個。
2.根據(jù)權利要求1的設備，其中所述顯示器被配置為可視化地向操作員指示所述旋轉命令、所述推進命令和所述自旋命令中的每一個。
3.根據(jù)權利要求1所述的設備，其中所述顯示器基于所述指引命令示出位于所述顯示器上的指引指示器，并且該指引指示器指示了所述鉆具的轉動方向。
4.根據(jù)權利要求3所述的設備，其中所述指引指示器在鐘面上圖形化地指示所述轉動方向。
5.根據(jù)權利要求3所述的設備，其中所示指引指示器數(shù)字化地指示所述轉動方向。
6.根據(jù)權利要求1所述的設備，其中所述系統(tǒng)產(chǎn)生包括豎直指引命令和水平指引命令的指引命令，并且其中所述顯示器被配置為基于所述豎直指引命令和所述水平指引命令中的每一個的幅值的閾值來在所述自旋命令與所述推進命令和所述旋轉命令中的每一個之間切換。
7.根據(jù)權利要求6所述的設備，其中所述推進命令和所述旋轉命令中的每一個的幅值被指定為256個單位的范圍內并且所述閾值小于或等于5個單位。
8.根據(jù)權利要求6所述的設備，其中所述指引指示器被配置為當所述旋轉命令被發(fā)布時，相對于所述推進命令和所述自旋命令的外觀而改變外觀。
9.根據(jù)權利要求8所述的設備，其中所述指引指示器被配置為包括與所述推進命令和所述自旋命令相對應的第一直徑以及與所述旋轉命令相對應的較大的第二直徑。
10.根據(jù)權利要求9所述的設備，其中所述顯示器示出目標指示器且該顯示器被配置為響應于滿足所述閾值的所述豎直指引命令和所述水平指引命令兩者來將所述指引指示器的中心置于所述目標指示器。
11.根據(jù)權利要求1所述的設備，其中所述目標位置被定義為與發(fā)射導向追蹤信號的便攜式裝置成固定關系。
12.根據(jù)權利要求1所述的設備，其中所述目標位置是沿著預定鉆孔計劃的點。
13.用于執(zhí)行水平定向鉆孔的系統(tǒng)中的設備，所述系統(tǒng)包括從鉆機延伸到鉆具的鉆柱，用于使得該鉆具能夠基于其轉動方向而被指引，所述系統(tǒng)包括用于產(chǎn)生將所述鉆具引導到目標位置的指引命令的裝置，所述設備包括: 顯示器，其被配置為在所述顯示器上按照與目標指示器具有一定位置關系的方式示出指引指示器，并且所述指引指示器被配置為呈現(xiàn)表示了所述鉆具的當前轉動方向并且指示了將所述鉆具指引到所述目標位置的期望指引方向的信息。
14.根據(jù)權利要求13所述的設備，其中所述指引指示器在鐘面上圖形化地示出所述當前轉動方向。
15.根據(jù)權利要求13所述的設備，其中所述指引指示器包括示出當前轉動方向的轉動條。
16.根據(jù)權利要求15所述的設備，其中所述轉動條被配置為響應于所述鉆具的當前轉動方向在所述鐘面上的多個預定轉動位置之間逐步地移動。
17.根據(jù)權利要求13所述的設備，其中所述指引指示器數(shù)字化地指示所述鉆具的當前轉動方向。
18.根據(jù)權利要求13所述的設備，其中所述指引指示器圖形化地指示所述鉆具的當前轉動方向。
19.根據(jù)權利要求18所述的設備，其中所述指引指示器包括指示了當前傾斜方向的傾斜水平線。
20.根據(jù)權利要求13所述的設備，其中所述鉆具呈現(xiàn)傾斜方向并且表征該傾斜方向的傾斜讀數(shù)被至少周期性地發(fā)射到所述顯示器，并且其中所述顯示器被配置為基于多個所述發(fā)射的傾斜讀數(shù)示出當前傾斜方向以及包括最小傾斜和最大傾斜的傾斜傾向。
21.根據(jù)權利要求13所述的設備，其中所述目標指示器在所述顯示器上位置固定并且所述指引指示器圍繞所述目標指示器移動以呈現(xiàn)位置關系。
22.根據(jù)權利要求13所述的設備，其中所述指引指示器在所述顯示器上位置固定并且所述目標指示器圍繞所述指引指示器移動以呈現(xiàn)位置關系。
23.根據(jù)權利要求22所述的設備，其中所述顯示器被配置為示出從指引指示器導向目標指示器的一連串的幾何形狀。
24.用于執(zhí)行水平定向鉆孔的系統(tǒng)中的設備，所述系統(tǒng)包括從鉆機延伸到鉆具的鉆柱，用于使得該鉆具能夠基于其轉動方向而被指引，并且所述鉆具發(fā)射顯示給定分辨率的當前轉動方向信號，以定義一組預定的、角度間隔的轉動方向位置，其中每個轉動方向位置可以由當前轉動方向信號來確定，所述設備包括: 用于產(chǎn)生豎直指引命令和水平指引命令的裝置，使得該豎直指引命令和水平指引命令之間的指引命令比能夠定義用于將鉆具引導到目標的期望的指引方向，該期望的指引方向不限于由所述發(fā)射器的給定分辨率所定義的所述預定間隔的轉動方向；和 顯示器，其被配置為基于指引命令來顯示與目標指示器具有偏離的位置關系的指引指示器，并且至少當期望指引方向落入到預定間隔轉動位置之間時該指引指示器圖像化地顯示基于期望指引方向的修改后的期望指引方向，該修改后的期望指引方向對應于預定轉動方向位置中最接近的一個，以使得該修改后的期望指引方向與預定的間隔轉動方向之一在角度上對齊。
25.根據(jù)權利要求24所述的設備，其中每個指引命令由256個單位的范圍指定并且當前轉動方向信號的給定分辨率不超過24個時鐘位置，使得所述修改后的期望指引方向被取整為所述時鐘位置中的一個。
26.用于執(zhí)行水平定向鉆孔的系統(tǒng)中的設備，所述系統(tǒng)包括從鉆機延伸到鉆具的鉆柱，用于使得該鉆具能夠基于其轉動方向而被指引，并且該系統(tǒng)被配置為產(chǎn)生指引命令以使得所述鉆具能夠對目標導向追蹤，所述設備包括: 顯示器，其被配置為基于所述指引命令按照與目標指示器具有一定位置關系的方式示出指引指不器；和 網(wǎng)格圖案，其在顯示器上示出并且從所述目標指示器和所述指引指示器中的選定的一個上開始。
27.根據(jù)權利要求26所述的設備，其中所述網(wǎng)格圖案包括多個元素并且至少一些網(wǎng)格圖案的元素被配置為響應于所述鉆具朝向所述目標的移動而移動。
28.根據(jù)權利要求27所述的設備，其中所述網(wǎng)格圖案圖形化地表示三維隧道結構。
29.根據(jù)權利要求28所述的設備，其中所述網(wǎng)格圖案被配置為使得所述元素的移動模擬所述鉆具在所述三維隧道結構內的移動。
30.在用于執(zhí)行水平定向鉆孔的系統(tǒng)中的一種方法，所述系統(tǒng)包括從鉆機延伸到鉆具的鉆柱，用于使得該鉆具能夠基于其轉動方向而被指引，所述系統(tǒng)包括用于產(chǎn)生將所述鉆具引導到目標位置的指引命令的裝置，所述方法包括: 至少部分響應于所述指引命令來選擇性地可視化指示旋轉命令、推進命令和自旋命令中的每一 個。
【文檔編號】E21B7/04GK104053856SQ201380004747
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2013年1月3日 優(yōu)先權日:2012年1月5日
【發(fā)明者】布魯斯·科派克, 大衛(wèi)·巴爾 申請人:默林科技股份有限公司