用于鉆孔到相對(duì)于地質(zhì)邊界的位置的方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】用于鉆孔到相對(duì)于地質(zhì)邊界的位置的方法和系統(tǒng)
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉參考
[0002]本申請(qǐng)要求在2012年7月6日提交的澳大利亞臨時(shí)專利申請(qǐng)?zhí)枮?012902919的優(yōu)先權(quán)益，該申請(qǐng)的內(nèi)容通過引用整體并入本說明書。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本公開一般涉及到鉆孔技術(shù)，且更具體地說，涉及到用于鉆孔到相對(duì)于地質(zhì)邊界的位置的方法和系統(tǒng)。
[0004]背景
[0005]目前，當(dāng)開采出現(xiàn)在地層帶的金屬或礦物質(zhì)時(shí)，諸如，例如，煤、鉆石或銅，使用操作員控制的鉆機(jī)，井眼被鉆孔到進(jìn)入地層限定的深度，使將能夠執(zhí)行廢物爆破以移除覆蓋層。如果，例如，在一個(gè)露天礦中，需要對(duì)將覆蓋層從待開采的物質(zhì)的接合層分離的地層邊界鉆孔時(shí)，操作者通常鉆孔一定數(shù)量的、進(jìn)入接合層的井眼，且通過在鉆孔作業(yè)期間圍繞井眼的入口產(chǎn)生的在套環(huán)處沉積的物質(zhì)的顏色來檢測(cè)接合層的穿透。
[0006]標(biāo)準(zhǔn)程序是每第五個(gè)井眼鉆孔進(jìn)入接合層，且使用收集到的有關(guān)接合層的深度的信息來抑制對(duì)其余井眼的穿透進(jìn)入接合層，從而當(dāng)后續(xù)爆破發(fā)生時(shí)最小化與覆蓋層一起被移除的接合層的物質(zhì)的量。然而，在實(shí)踐中常見的是所有井眼都被鉆孔進(jìn)入接合層。這就導(dǎo)致了，當(dāng)后續(xù)爆破發(fā)生且被穿透的接合層物質(zhì)與覆蓋層一起被移除時(shí)，大量寶貴的接合層物質(zhì)被損失。
[0007]概述
[0008]在第一方面，提供了一種鉆孔到相對(duì)于地質(zhì)構(gòu)造中的地質(zhì)邊界的位置的方法，該方法包括
[0009]當(dāng)在地質(zhì)構(gòu)造中鉆孔井眼時(shí)，感測(cè)鉆孔參數(shù)；
[0010]饋送所感測(cè)的參數(shù)到控制器，所述控制器控制鉆機(jī)鉆孔井眼的作業(yè)；
[0011]使用所感測(cè)的參數(shù)來定位在地質(zhì)構(gòu)造中的鉆機(jī)的鉆頭的位置和其在被鉆孔的地質(zhì)構(gòu)造的地質(zhì)模型內(nèi)的相應(yīng)位置；
[0012]使用所感測(cè)的參數(shù)以及地質(zhì)模型定位相對(duì)于地質(zhì)邊界的鉆機(jī)的鉆頭的位置；和
[0013]在相對(duì)于邊界的限定的位置選擇終點(diǎn)且使用控制器以鉆孔到終點(diǎn)。
[0014]該方法可包括通過以下操作來選擇終點(diǎn):
[0015]檢測(cè)被排列在地質(zhì)邊界上方的地層帶；和
[0016]選擇相對(duì)于地層帶的位置作為終點(diǎn)。
[0017]該方法可包括使用鉆孔期間所感測(cè)的參數(shù)更新地質(zhì)模型。在實(shí)施方案中，該方法可包括在對(duì)當(dāng)前井眼到相對(duì)于地質(zhì)邊界的終點(diǎn)的鉆孔過程中，更新地質(zhì)模型，以用于將被鉆孔的后續(xù)的井眼。
[0018]該方法可包括使用隨鉆測(cè)量(MWD)數(shù)據(jù)感測(cè)井眼參數(shù)。該方法可包括從包含以下參數(shù)的組中選擇的參數(shù):鉆頭重量、穿透速率、旋轉(zhuǎn)速率、鉆頭扭矩、溫度、深度、XYZ轉(zhuǎn)換、氣體壓力、頻譜掃描數(shù)據(jù)，以及上述的組合。此外，該方法可包括在使用MWD數(shù)據(jù)進(jìn)行鉆孔作業(yè)期間實(shí)時(shí)更新地質(zhì)模型。
[0019]在一個(gè)實(shí)施方案中，控制器可以是自主控制器，且該方法可包括將終點(diǎn)選擇為地質(zhì)邊界。在另一個(gè)實(shí)施方案中，控制器可由操作者來控制，且該方法可包括當(dāng)?shù)竭_(dá)終點(diǎn)時(shí)提醒操作者，使得操作者可控制鉆機(jī)以避免或最小化對(duì)地質(zhì)邊界的穿透。
[0020]在第二方面，提供了一種鉆孔到相對(duì)于地質(zhì)構(gòu)造中的地質(zhì)邊界的位置的方法，該方法包括
[0021]當(dāng)在地質(zhì)構(gòu)造中鉆孔井眼時(shí)，感測(cè)井眼參數(shù)；
[0022]使用包括地質(zhì)邊界的地質(zhì)構(gòu)造的地質(zhì)模型以在相對(duì)于邊界的限定的位置處確定終點(diǎn)，
[0023]饋送所感測(cè)的參數(shù)和終點(diǎn)到控制器，該控制器控制鉆機(jī)鉆孔井眼的作業(yè)；
[0024]使用控制器以鉆孔到終點(diǎn)；和
[0025]使用感測(cè)的參數(shù)更新地質(zhì)模型，且更新后續(xù)將被鉆孔的孔洞的終點(diǎn)。
[0026]在第三方面，提供了一種用于鉆孔到相對(duì)于地質(zhì)構(gòu)造中的地質(zhì)邊界的位置的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括
[0027]傳感器包，其用于感測(cè)與鉆機(jī)在地質(zhì)構(gòu)造中進(jìn)行的鉆孔作業(yè)相關(guān)聯(lián)的參數(shù)；
[0028]數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，其用于存儲(chǔ)地質(zhì)構(gòu)造的地質(zhì)模型和關(guān)于感測(cè)參數(shù)的數(shù)據(jù)，地質(zhì)模型包括與地質(zhì)邊界相關(guān)的數(shù)據(jù)；
[0029]處理器模塊，其被配置為使用與感測(cè)的參數(shù)相關(guān)的數(shù)據(jù)來監(jiān)視鉆孔作業(yè)，且在地質(zhì)構(gòu)造中定位鉆機(jī)的鉆頭的位置和其在地質(zhì)模型中對(duì)應(yīng)的位置，該處理器模塊還被配置為產(chǎn)生被排列在相對(duì)于地質(zhì)邊界的被限定位置的終點(diǎn)；和
[0030]鉆機(jī)控制器，其與處理器模塊通信，鉆機(jī)控制器被配置為控制鉆機(jī)的作業(yè)，且當(dāng)已經(jīng)到達(dá)終點(diǎn)時(shí)使鉆機(jī)停止鉆孔。
[0031]該系統(tǒng)處理器模塊可被配置為通過以下操作來選擇終點(diǎn):
[0032]檢測(cè)被排列在地質(zhì)邊界上方的地層帶；和
[0033]選擇相對(duì)于地層帶的位置作為終點(diǎn)。
[0034]該處理器模塊可操作以使用在鉆孔期間所感測(cè)的參數(shù)來更新地質(zhì)模型。在一個(gè)實(shí)施方案中，處理器模塊可在鉆孔當(dāng)前井眼期間更新地質(zhì)模型，以估計(jì)相對(duì)于地質(zhì)邊界的終點(diǎn)，以用于將被鉆機(jī)鉆孔的后續(xù)井眼。
[0035]該傳感器包可使用隨鉆測(cè)量(MWD)傳感器。該傳感器包可包括若干傳感器，所述若干傳感器從包含以下項(xiàng)的組中選擇:鉆頭重量、穿透速率、旋轉(zhuǎn)速率、鉆頭扭矩、溫度、深度、XYZ變換、氣體壓力、頻譜掃描數(shù)據(jù)，以及上述的組合。
[0036]處理器模塊可配置為在從傳感器包接收到數(shù)據(jù)時(shí)實(shí)時(shí)更新地質(zhì)模型。
[0037]在一個(gè)實(shí)施方案中，鉆機(jī)可以是自主的鉆機(jī)，且鉆機(jī)控制器可在處理器模塊的作用下運(yùn)行，以當(dāng)已經(jīng)到達(dá)終點(diǎn)時(shí)停止鉆孔。在另一個(gè)實(shí)施方案中，鉆機(jī)可以是操作者可控的鉆機(jī)，且控制器可響應(yīng)來自操作者的命令，以當(dāng)已經(jīng)到達(dá)終點(diǎn)時(shí)停止鉆孔。
[0038]在第四方面，提供了一種用于鉆孔到相對(duì)于地質(zhì)構(gòu)造中的地質(zhì)邊界的位置的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括
[0039]傳感器包，其用于感測(cè)與鉆機(jī)在地質(zhì)構(gòu)造中進(jìn)行的鉆孔作業(yè)相關(guān)聯(lián)的參數(shù)；
[0040]數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，其用于存儲(chǔ)包括地質(zhì)邊界的地質(zhì)構(gòu)造的地質(zhì)模型，該數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊還存儲(chǔ)被排列在相對(duì)于地質(zhì)邊界所限定的位置處的終點(diǎn)；
[0041]處理器模塊，其被配置為監(jiān)視鉆孔作業(yè)；
[0042]鉆機(jī)控制器，其與處理器模塊通信，鉆機(jī)控制器被配置為控制鉆機(jī)的作業(yè)，且當(dāng)已經(jīng)到達(dá)終點(diǎn)時(shí)使鉆機(jī)停止鉆孔；和
[0043]所述處理器模塊還被配置為使用所感測(cè)的參數(shù)來更新用于將被鉆機(jī)鉆孔的后續(xù)的孔洞的終點(diǎn)。
[0044]處理器模塊可被配置為產(chǎn)生終點(diǎn)，其然后被存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)模塊中。
[0045]本公開還延伸到當(dāng)其被安裝在計(jì)算機(jī)上時(shí)使計(jì)算機(jī)執(zhí)行上述任何方法的軟件。
[0046]在第五方面，提供了一種鉆機(jī)，其包括:
[0047]鉆孔平臺(tái)；
[0048]支撐結(jié)構(gòu)，其安裝在平臺(tái)上；
[0049]鉆孔機(jī)構(gòu)，其由支撐結(jié)構(gòu)可移置地支撐，鉆孔機(jī)構(gòu)終止于用于鉆孔井眼的鉆頭；和
[0050]鉆機(jī)控制器，其承載在鉆孔平臺(tái)上，鉆機(jī)控制器可操作以控制鉆孔機(jī)構(gòu)的作業(yè)，且鉆機(jī)控制器還響應(yīng)命令以當(dāng)鉆頭到達(dá)被排列在相對(duì)于地質(zhì)邊界被限定的位置處的終點(diǎn)時(shí)停止鉆孔。
[0051]鉆機(jī)可包括傳感器包，用于感測(cè)關(guān)于鉆孔作業(yè)的參數(shù)。
[0052]附圖簡述
[0053]現(xiàn)在，通過僅示例性參考附圖的方式描述本公開的實(shí)施方案，其中:
[0054]圖1示出了被控制的鉆機(jī)的示意性透視圖；
[0055]圖2示出了用于鉆孔到相對(duì)于地質(zhì)構(gòu)造中的地質(zhì)邊界的位置的系統(tǒng)的實(shí)施方案的框圖；
[0056]圖3示出了圖3的處理器模塊的作業(yè)的框圖；
[0057]圖4示出鉆孔到相對(duì)于地質(zhì)構(gòu)造中的地質(zhì)邊界的位置的方法的實(shí)施方案的流程圖；
[0058]圖5示出系統(tǒng)的圖形顯示的示例；
[0059]圖6示出探測(cè)孔洞的曲線圖，其指示了在被鉆孔的地質(zhì)構(gòu)造中的不同的地層帶；
[0060]圖