用于确定冲洗介质流的变化的方法和系统以及钻岩设备 |
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| 申请号 | CN201180041453.3 | 申请日 | 2011-08-25 | 公开(公告)号 | CN103069100A | 公开(公告)日 | 2013-04-24 |
| 申请人 | 阿特拉斯·科普柯凿岩设备有限公司; | 发明人 | 埃里克·阿尔登; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及用于确定在钻岩设备处冲洗介质流的变化的方法，其中， 压缩机 (8；301)排放加压气体流，所述气体流至少部分地用作在利用工具(3)钻探期间的冲洗介质，其中，在钻探期间，所述冲洗介质被引导至所述工具(3)，用于冲走钻探残留物，所述方法包括确定所述冲洗介质的压 力 变化的速率，以及当所述确定的速率超过第一值时产生 信号 。本发明还涉及系统和钻岩设备。 | ||||||
| 权利要求 | 1. 一种用于确定钻岩设备处冲洗介质流的变化的方法，其中，压缩机（8 ；301)排放加压气体的流，其中，所述气体流至少部分地用作在利用工具（3)钻探期间的冲洗介质，其中，在钻探期间，所述冲洗介质被引导到所述工具（3)，以便冲走钻探残留物，所述方法包括： -确定所述冲洗介质的压力变化的速率，以及 -当所述确定的速率超过第一值时产生信号。 |
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| 说明书全文 | 用于确定冲洗介质流的变化的方法和系统以及钻岩设备技术领域[0001] 本发明涉及用于确定冲洗介质流的方法和系统，特别地涉及用于在钻岩期间控制冲洗介质流的变化的方法。本发明还涉及系统和钻岩设备。 背景技术[0004] 冲击钻机还能够用于例如活塞撞击钻柱，以通过钻柱将冲击脉冲传送到钻探工具并且随后进一步到岩石上。冲击钻探通常与钻柱的旋转结合，以获得在每一冲程钻头的按钮部撞击新的岩石的钻探，因此提闻钻探的效率。 [0005] 在钻探期间钻探工具能够凭借进给力压靠在岩石上，以保证将尽可能多的冲击能从汽锤活塞传送到岩石上。 [0007] 这通常借助于冲洗介质，例如，诸如压缩空气、冲洗空气来执行，冲洗介质被引导通过钻柱中的通道，以便用于通过钻头中的冲洗空气孔释放，以随后使钻屑在途中向上通过孔。 [0008] 在钻岩期间，例如但不限于顶锤钻探，存在钻探期间钻头中的冲洗空气孔变得被钻探残留物阻塞并且因此使冲洗空气停止将钻探残留物冲走的危险。如果冲洗空气停止为钻孔清除钻探残留物，则钻探残留物会开始积聚在钻头上，其导致退化的钻探，并且钻头在最坏的情况下变得完全卡住。 [0010]目前，设置在压缩机与钻柱之间的所谓的文氏管通常用于其中使用由压缩空气构成的冲洗介质的钻台。压力开关测量文氏管上的压差，其中管上的压差随着通过管的流的增加而增加。压力开关设定成使得当文氏管上的压差以及因此冲洗空气流低于设定值时产生信号。 [0011] 然而，该解决方案具有几个缺点。除了该解决方案相对成本高、敏感和难以以正确的方式设定之外，压力开关包括不能被例如经由软件控制的模拟传感器。由于设定压力开关的困难，因此其通常凭借例如调节螺钉手动执行，也不能使压力水平差适于使得压力开关会对不同的操作点产生信号，其意味着与具有其他主要状态的其他情况相比压力开关能够在钻岩过程中出现的某些状态下更好地起作用。[0012] 因此，存在对用于在钻岩期间确定冲洗介质流的变化的改进方法的需要。 发明内容[0014] 本发明涉及用于确定在钻岩设备处冲洗介质流的变化的方法，其中，压缩机排放加压气体的流，其中，所述气体流至少部分地用作在利用工具钻探期间的冲洗介质，其中，在钻探期间，所述冲洗介质被引导到所述工具，以便冲走钻探残留物，所述方法包括：确定所述冲洗介质的压力变化的速率，以及当所述确定的速率超过第一值时产生信号。 [0015] 本发明具有以下优点，即，获得用于确定冲洗介质流的变化，特别是，冲洗介质流降低的方法，其独立于在冲洗介质系统/回路中主导的实际工作压力。 [0016] 通常，冲洗介质系统的实际工作压力在正在进行钻探期间能够显著地改变。例如，与在钻探开始只使用一个钻杆时相比，在孔的钻探的最后阶段当多个钻杆在钻柱中接合在一起时，只有冲洗介质压力的与冲洗阻力相关的达到钻头的部分能够大于两倍甚至更大。 [0017] 通过根据本发明确定压力变化在冲洗介质回路中发生的速率，该速率能够用作提供到冲洗介质回路的流与实际通过钻头流出的流之间的差的表示，由此能够独立于当前工作压力来确定变化。压力变化能够例如依靠压力传感器确定，由此能够执行两个或更多个连续的压力确定，以确定所述压力变化。 [0018] 本发明还具有下述优点，流量变化的确定/检测能够发生在系统中的压力已经升高到例如最大压力水平之前，其又具有以下结果，即，控制系统和/或钻岩设备的操作者能够比之前可能更早地意识到即将发生的问题。因此，还能够在较早的阶段采取措施，以便解决正要发生的阻塞问题。 [0019] 本发明特别适合于其中使用流控制的压缩机产生所述冲洗介质流的系统。在流控制的压缩机处的工作压力通常与允许的压缩机/冲洗空气回路最大工作压力基本上不同(工作压力较低）。在该情况下，本发明提供能够与现有技术相比更快地产生警告信号的解决方案，在现有技术中，首先工作压力必须在冲洗空气流降低的检测发生之前增大到允许的最大压力。附图说明 [0020] 图1公开了能够有利地利用本发明的钻岩设备。 [0021] 图2公开了根据本发明的示例性实施方式的用于确定冲洗气流的变化的系统。 [0022] 图3公开了根据现有技术的用于确定冲洗气流的变化的系统。 [0023] 图4公开了在冲洗介质流动时的压力变化。 [0024] 图5公开了根据本发明的示例性方法的流程图。 具体实施方式[0025] 图1不出了根据本发明的第一不例性实施方式的钻岩设备,对于其,将描述冲洗空气流的具有创造性的监控。 [0026] 图1中示出的钻岩设备包括钻台1，在该示例中为地面钻台，其支撑以顶锤钻机11形式的钻机。 [0027] 钻台I示出为在使用中对岩石中的孔2进行钻探，孔2起始于地面并且当前钻至深度a。意在使孔形成具有深度β的孔，取决于使用地区，其能够在孔与孔之间和/或在使用地区与使用地区之间进行很大程度地改变。完成的孔由虚线示出。（示出的钻台高度与孔的深度之间的关系无意以任何方式成比例。钻台的总高度Y能够例如为10米，而孔深度β能够小于或显著大于10米，例如20米、30米、40米或更大)。 [0028] 顶锤钻机11经由钻架13安装在进给梁5上。进给梁5又经由进给梁保持器12附接至吊臂19。顶锤钻机11经由由钻柱支承部14支承的钻柱6将冲击作用提供到钻头3形式的钻探工具上，钻探工具将冲击波能量从顶锤钻机11传送到岩石上。出于实践原因(除了可能对于非常浅的孔），钻柱6不是由一件钻杆构成的，而是总体上由多个钻杆构成。当钻探已经进展到相当于钻杆长度的距离时，新的钻杆与一个或更多个钻杆螺纹连接在一起，该一个或更多个钻杆已经被螺纹连接在一起，由此在新的钻杆与现有钻杆螺纹连接在一起之前，钻探能够进展到另一个钻杆长度。 [0030] 使用冲洗介质对钻孔进行冲洗，除去在钻探期间形成的钻屑，从而能够以高效方式执行钻探（冲洗介质还能够包括添加物。例如能够将含有或不含添加物的水加入冲洗空气）在本示例中冲洗介质为压缩空气、冲洗空气。 [0031] 在公开的钻岩设备中，冲洗空气经由罐从压缩机8引入。在本示例中，使用油润滑压缩机，由此罐构成分离罐（见下文关于图2-3的描述）。在一个实施方式中，压缩机不是油润滑压缩机，由此能够使用另一类型的罐。替代性地，根本不使用罐。冲洗空气从罐经由软管被引导到钻柱以被引导通过钻杆，钻杆由例如钢制成的厚壁管构成。使用在纵向方向上在杆壁中形成或通过杆壁形成的通过钻柱的通道，以将冲洗空气从钻台I通过钻柱6进给，以便经由钻头中的冲洗空气孔进行释放，以随后使钻屑在途中向上通过钻孔。 [0032] 冲洗空气在钻杆与钻壁之间的空间中冲洗钻屑向上通过并离开钻孔2，如由图1中的向上指示的箭头示出的（根据替代性实施方式，钻屑经由钻柱中的通道被冲洗出钻孔，由此冲洗介质被引导通过在钻柱中形成的另一通道中的孔）。 [0033] 无论需要的流动路径如何，为了使钻屑随着冲洗空气向上通过孔，冲洗空气至少达到一定的流动速率。该使钻屑随着冲洗空气向上通过钻孔并且不会滞留在钻孔中结果出现阻塞问题所需要的最小流动速率主要取决于钻屑的大小、形状和密度。由于太低的流动速率能够使钻探性能退化并在最坏的情况下导致钻探卡住，因此流动速率足够高以使得钻屑随着空气流到达地面是重要的。同时，重要的是，空气流的速率不必太高，因为太高的流导致增加的能量消耗，并由于钻柱经受的由冲洗空气向上通过钻孔运送的钻屑造成的冲撞作用而导致增加的部件磨损。 [0034] 钻台还包括控制单元18，控制单元18构成钻台控制系统的部分并且能够用于控制各种功能，例如，如根据下文的根据本发明对冲洗空气流进行监控。 [0035] 压缩机8通过内燃机9驱动，并且根据本示例，使用螺旋压缩机来挤压冲洗空气使其通过钻柱中的通道向下到达钻头3。螺旋压缩机由具有固定排量的压缩机构成。在公开的实施方式中，压缩机8直接连接到内燃机，其意味着内燃机速度的变化将直接通过压缩机8的转速的相应变化来反映。根据替代性实施方式，压缩机经由某种适当的传动装置连接到动力源。根据公开的实施方式，压缩机是流量控制的，即，压缩机以如下方式被控制：即，只要还没达到系统的最大压力，则受控制的流独立于压缩机流产生的在压缩机之后的冲洗空气回路中的压力进行排放。 [0036] 来自具有固定排量的压缩机的流原则上能够根据两种原理进行控制，其中一种由对压缩机的转速的控制构成。由具有固定排量的压缩机排放的流与压缩机的转速直接成比例，并且在当压缩机的动力源（在该情况下为内燃机9)能够被自由地进行速度控制的情况下，由压缩机排放的流还能够仅凭借控制转速而被控制到在压缩机容量的O到100%之间的任意水平。 [0037] 然而，压缩机和/或可能主要的动力源能够具有最小转速，例如，由于内燃机必须保持至少空转速度以致根本上运行，由此对于速度控制的实际上可能较低限制常常是某一最小速度，其还对压缩机仅凭借速度控制能够排放如何低的流施加限制。通常还存在连接到动力源的其他消耗装置，例如，所述液压泵10、15，为了获得足够的动力，其能够需要比在目前压缩机所需要的更高的内燃机速度，以排放所希望的流。因此，根据一个实施方式，对压缩机以下述方式进行控制，即，压缩机排放最低可能的流，只要该流等于或超过希望的流。还能够通过控制压缩机的入口阀来控制压缩机的流。通过以控制的和希望的方式借助于入口阀来控制压缩机入口中的负压，由压缩机排放的流能够被精确地控制到所希望的流。因此，在替代性实施方式中，根据该第二原理控制压缩机。 [0038] 压缩机的流的控制还能够例如设定成根据在并行申请“METHOD AND SYSTEM FORCONTROLLING A COMPRESSOR AT A ROCK DRILLING APPARATUS (用于控制在钻岩设备中的压缩机的方法和系统）”中描述的方法进行控制，该并行申请具有与本申请相同的发明人和递交日期。 [0039] 根据在所述申请中公开的方法，其给出压缩机分别根据第一模式和第二模式进行工作的解决方案，并且其中，在所述第一模式中，由压缩机排放的流设定成通过控制所述压缩机的速度来控制，并且其中，在所述第二模式中，由压缩机排放的流设定成通过控制在压缩机的入口处的空气流来控制。结果，压缩机的转速的要求能够设定成根据在所述申请中描述的方法来确定。 [0040] 压缩机要排放的流的确定能够通过控制单元18并基于一个或更多个参数来确定。例如，冲洗空气流的确定能够基于钻孔的当前深度。压缩机的流还能够全部地或部分地基于孔的尺寸、钻杆的尺寸、钻机的冲击机构动力（冲击压力和/或冲击频率），使得无论冲击动力如何，都能够在任何时刻保证流适合钻探期间产生的钻屑。 [0041] 当然，冲洗空气流还能够独立于冲击压力被控制。例如，能够考虑岩石的性质，由此能够至少部分地与实施钻探的岩石的性质相关地对冲洗空气流进行控制。 [0042] 由压缩机排放的流的控制还能够基于其他参数。 [0043] 如所提到的，根据现有技术使用文氏管来检测在冲洗空气回路中的流的变化。为了清楚起见，图3示出用于根据现有技术检测冲洗空气流的问题的系统的示例。该系统包括用于产生加压空气/冲洗空气的压缩机301。被压缩的空气取自压缩机的周围，并凭借入口阀302提供到压缩机301。加压的空气被引入压缩机罐/分离罐303，其中，在压缩期间以传统的方式加入的油与加压的空气分离，以当压缩空气时作为润滑剂重新使用。 [0044] 加压的空气随后经由文氏管304和软管305被引导至钻柱306，并通过钻头中的孔在钻柱的相对另一端释放，用于从钻孔中排出钻屑。 [0045] 文氏管是众所周知的，并且原则上由具有从两端朝向中间渐缩的管构成，由此管在中间具有与管的端部相比较小的直径。当管的横截面减小时，流率的速度增大，由于在流中包含的能量基本上恒定，因此其具有根据已知的方程压力减小的结果。 [0046] 通过凭借压差计310对在渐缩部分之前与在渐缩部分中间的压力进行测量，能够确定压差，其中，压差将取决于流。该压差随后用于确定流的变化。文氏管在现有技术中被较多地描述，因此此处不做进一步描述。 [0047] 另外，压力计307设定成在压缩机罐303中（或压缩机的高压侧的任何其他适当的位置）测量压力，并为调节器308提供来自压力计307的信号。压力计307是模拟压力计，类似地，调节器308是模拟调节器。调节器308关于基准压力309来对由压缩机301排放的压力进行控制。基准压力通常借助于例如手动操作的手柄进行设定。手柄能够例如以下述方式进行工厂设定，即，基准压力对应于系统允许的最大压力。最大压力通常确定到下述水平，即，不会由于过高的压力水平而导致部件损坏的危险。 [0048] 基准压力309能够凭借所述手柄被改变。钻台的操作者能够例如在操作者确切知道钻探将不需要系统能够输送的最大能力的情况下降低基准压力。然而，工厂设定的设置常常完全未触动地保留。 [0049] 调节器308凭借入口阀302的机械控制对压缩机301的工作压力进行控制。如果压缩机301的工作压力比基准压力309低，则借助于入口阀302使得对着压缩机301的入口的开口变大。在另一方面，如果压缩机的工作压力比设定的基准压力309高，则借助于入口阀302使得朝向压缩机入口的开口变小。通过连续地控制入口阀打开的程度，能够因此连续地控制压缩机的工作压力。 [0050] 因此，这意味着当压缩机罐303的压缩机与基准压力相等时，入口阀将完全关闭，以在如果压缩机罐中的压力降至基准压力以下再次打开。换言之，对于压缩机罐中的任何给定的压力，产生的冲洗空气流（从压缩机罐出来的流）能够是压缩机能够输送的最大流的0-100%。如果钻头中的冲洗空气孔阻塞，使得冲洗空气不能通过，则压缩机罐中的压力将因此被控制到基准压力309，但是流将始终下降至O。 [0051] 因此，由于在这种控制中难以确定流，所以使用压差压力计310来测量文氏管304上的压差。当通过文氏管的流为O时，管上的压差也为0，而当流最高时管上的压差也将最高。通过将压差计310的极限值设定到下述水平，即，与钻头被认为被阻塞或将被阻塞的情况下的流相对应，当达到极限值时能够产生警告信号，并且钻岩设备的操作者能够意识到该问题。 [0052] 然而，根据上述内容，这种解决方案的问题在于难以设定压力保护（其通常借助于调节螺钉进行设定），由于该原因，压力保护在钻探开始时或者在工厂设定到任何适当值，其随后在钻探期间被保持，并且因此当新的钻杆被增加到钻柱时压力保护不改变。 [0053] 这种解决方案的另一问题在于，由于只要还没达到基准压力水平，则通过文氏管的流将被消耗用于该压力的积聚，因此只有当在由文氏管下游的软管和钻柱表示的体积中的压力已经上升到基准压力时，才会产生警告信号。因此，即使钻头能够被完全阻塞，仍会有冲洗空气流通过文氏管。该压力的积聚能够花费不同的时间量，其中，时间将取决于文氏管下游的系统的体积、以及当阻塞发生时系统中的当前压力。压力的积聚导致在产生警告信号之前的延迟，结果阻塞情况/钻头卡住的情况将从阻塞发生时更加变得恶化，直到产生警告信号。 [0054] 图3中示出的解决方案的问题在压缩机根据上文所述向着希望的流进行控制，而不是压力控制的情况下变得更加严重，因为在该解决方案中压缩机的工作压力通常更低(实际需要的流通常比在根据上文所述的压力控制期间获得的流低），并且压缩机流也通常更低（在图3中示出的解决方案中，只要压缩机罐的压力比基准压力低，则压缩机流将处于最大值），其意味着结果文氏管下游的体积中的压力的积聚在产生警告信号之前将花费甚至更长的时间和甚至更长的延迟。 [0055] 本发明通过确定压力变化在冲洗介质回路中发生的速率的表示来解决该问题，其中，使用该速率来确定是否将要发生钻头的阻塞。本发明在图2中作为示例示出。图2示出具有入口阀202的压缩机8。图中还示出了压缩机罐/分离罐203，压力传感器207连接到罐/分离罐203。压力传感器207设定成向控制单元208输送信号。 [0056] 从压缩机8供给到罐203的流随后经由管204和钻柱6引导至钻头3，用于排出钻屑。根据图2中示出的实施方式的压力基于基准流209被控制，而不是如在图3中示出的解决方案基于基准压力对压缩机进行控制。 [0057] 基准流209能够例如在钻探期间从钻台控制系统的另一部分，例如控制冲击力、进给力和旋转等的控制单元18获得。基准流能够例如通过控制单元18中的计算来确定，其中，当前孔深度、孔直径等能够在确定时使用。 [0058] 控制单元208则基于获得的基准流，根据上文所述通过控制入口阀202或者通过控制压缩机的转速，例如通过控制内燃机的速度，并且根据上文描述的并行申请“METHODAND SYSTEM FOR CONTROLLING A COMPRESSOR AT A ROCK DRILLING APPARATUS (用于控制在钻岩设备中的压缩机的 方法和系统）”的另一实施方式来控制压缩机8的流。控制单元208由数字控制单元构成，其因此接收表示基准流的数字信号。通过基于数字流控制压缩机8，从而会随时知道由压缩机8排放的流。这意味着完全在冲洗空气回路中产生的压力将取决于当前的流阻力，如上文已经描述的，当前流阻力能够例如随着钻杆的数量进行变化。 [0059] 不是如现有技术中当检测冲洗空气流停止时使用文氏管，本发明仅利用了压力传感器207和已知的由压缩机排放的流的情形。 [0060] 根据已知的连续方程，在给定体积时以下是有效的：cjy Y (P) _] 11" =I+I古（方程 I) [0062]其中： [0063] qin是来自压缩机的流，其根据上文是已知的； [0064] qut是从钻头出来的流； [0065] β e是空气的压缩模数。压缩模数取决于空气的物理特性并且能够依靠在控制体积中（等温的、绝热的或两者的结合）执行的压缩过程的类型而略微改变。然而，具有良好近似值的该误差源能够被认为是可忽略的。如果要求更高的精确性，则能够确定在压缩机之后的空气温度，例如，凭借温度传感器，由此该温度能够用来对该变化进行校正。[0066] 在根据图2的系统中，体积V包括由压缩机的出口直到钻头之间的系统来确定的体积，所述系统即基本上压缩机罐和冲洗空气软管以及在罐与冲击机构之间的钻柱。实践中，体积V将随着压缩机罐中的当前油位（通常，其介于限定的最小值与最大值之间）以及钻杆的数量和钻杆中的冲洗空气通道的直径略微变化。 [0067] 因此,根据一个实施方式,冲洗空气通道的直径被输入钻岩设备的控制系统中，从而能够考虑该直径。类似地，系统能够设置成跟踪记录钻柱中的钻杆的数量，从而也能够在进行钻探的过程中考虑该体积的变化。还可以在分离罐中使用油位传感器，以考虑变化的油位。 [0068] 然而，该体积的变化不是连续的，而是例如关于油位非常缓慢地发生，由此如果执行任何校正，则能够以相对长的时间间隔来执行体积校正，以致达到每小时一次或每天一次。类似地，当改变钻柱的数量时，发生钻柱的体积变化，在钻探停止时发生钻柱数量的改变。dV [0069] 因此当应用上述方程I时没有必须执行·Γ的连续计算。在at [0070] 一个实施方式中，甚至能够认为在钻探期间体积恒定。由于总体积V的绝大部分将由压缩机罐构成，因此具有良好近似值的根据上文的变化常常能够被认为可忽略，并且体积V被认为是恒定的。除了压缩机罐，系统的大部分体积由位于压缩机与钻柱之间的冲洗空气软管构成，并且由于这些部分具有恒定的体积，因此它们能够有利地包含在被认为恒定的体积中。在上文的方程I的两种情况能够因此简化为下面的方程2 ：[0071 ] [0072] 其中，V可以能够改变，例如，当根据上文改变钻杆的数量时，但是，从计算来讲，还是认为是恒定的。 [0073] 因此方程2的未知量包括#和从钻头出来的流qut。at [0074] 用于根据本发明确定流变化的示例方法500在图5中示出，并且起始于步骤501，在步骤501，确定是否执行流确定，其例如能够设定成如果压缩机启动和/或冲洗开始则执行。在步骤502，确定.，即压力变化的速度（导数）。压力变化的速率（导数）根据本发 at 明凭借来自压力传感器207的连续的测量进行确定。这在图4中被示例出，图4示出了压力随时间的变化，如由压力传感器207测量的。计算以两个任意的连续测量为例子示出，其 中，压力Pi以及Pi+1分别相应地在时间t和ti+1获得。导数&因此能够确定为’ dt tM 即通过以At为时间间隔执行所述的确定，能够产生导数的变化。替代性地，能够使 At 用确定导数的另一适当方法。 [0075] 另外，如认识到的，方程2意味着如果压力导数比O大，则通过钻头出来的流比由压缩机供给的空气的量少，其表示钻头阻塞。利用#的知识，可以连续地计算qin_qut的关 at系，即，通过钻头出来的流如何与从压缩机出来的流相关。一旦#>0, qut < qin，即，从钻头 ώ 出来的流比从压缩机出来的流小。这表示阻塞将要发生。通常会发生较小的阻塞，其随后 仅通过冲洗介质流来直接处理，由此1^再次降低，为此，根据本发明使用极限值来确定是 ώ 否将要发生严重的阻塞。因此，如果压力导数f变得太大，其意味着钻头将要变得阻塞。因 At Λ P AJp 此，在步骤503中，竺与极限值了'Hmii进行比较，并且如果竺超过极限值了·Umii,则在 At At At At 步骤504产生信号，以通知钻台的操作者和/或钻台的控制系统阻塞将要发生。操作者和 /或控制系统随后能够采取适当的措施来解决正在发生的阻塞问题，现有技术中较多地描 述了其中的方法，并且该方法能够用于此处。例如，能够减小或完全停止冲击压力和进给压 力，以给予冲洗空气系统恢复的可能性。 [0076] 否则，方法返回步骤501。 [0077] 因此，根据本发明，流变化（流降低）能够通过确定系统中压力变化的速率（即，压力的导数的变化）来快速地确定。 [0078] 最大压力导数（当钻头变得完全阻塞时产生）取决于供给的冲洗空气的量，即，压缩机流。为此，压力导数的极限值 取决于实际压缩机流量和/或压缩机的高压侧 的压力（例如，如由压力计207确定的压力）能够是有利的。 [0079] 因此在钻探过程期间，上文提到的极限值不能是固定的。 [0080] 此外，极限值能够例如设定成其对应于当通过钻头中的冲洗空气孔出来的流已经降低至例如压缩机的输出流的70%或50%或者任何其他适当部分的情形。 [0081] 系统还能够被设定成避免阻塞的“（false)错误”指示，例如完全凭借冲洗空气流解决的非常短的持续时间的阻塞情况。在这种情况下，系统能够设定成使得必须在一定 CU 时间内超过极限值，例如半秒、一秒或通过任何其他适当的时间间隔。 [0082] 根据一个示例性实施方式，使用以下表达来确定是否发生阻塞： [0083] [0084] 其中，const由常量构成，q_Flush由以最大流的百分比表示的希望的流量构成，并且p_derivative_max由认为可能在系统中产生的最大压力增加速率构成。最大压力增加速率主要取决于压缩机的最大流能力和系统的体积。 [0085] 在图2的解决方案在压力控制的模式下工作的情形中，例如，由于压缩机已经达到最大允许的工作压力，上文描述的对流的监控以另一方式执行。在该操作模式中，压缩机工作压力受到控制，由此系统力图保持恒定的第二压力，其意味着¥=0。由于在该情况下， dt 方程2简化为qin = qut,因此足以监控来自压缩机的流，其中qin能够从压缩机控制直接获得。当qin降至给定极限以下时，根据上文产生报警信号。 [0086] 上文描述的对流的监控能够进一步设定成延迟某适当的时间段，例如在系统的启动时，以避免通常在冲洗启动时准确发生的瞬变。 [0087] 在一个实施方式中，在一些情况下还考虑第二导数，例如，当启动系统时。第二导数描述了压力增大的加速度，并且能够用来确定是否是正在发生压力增大，例如，取决于刚已经启动的系统，并且压力由此向着工作压力增大并且不是由于阻塞而增大。即使产生压力增大，并且即使压力增大的速度仍在增大，压力增大的速度增大的速率，即加速度能够减小，其能够用作没有正在发生阻塞的指示，至少只要认为加速度与压力一起增大，以保证压力增大仍在进行。 [0088] 本发明已经在上文通过流控制的压缩机进行了示例说明。然而，压缩机还能够以另一方式进行控制，由此能够凭借，例如流量计，例如在压缩机的高压侧，确定由压缩机排放的流。本发明还能够用于不同于上文示例说明的其他类型的钻探方法，例如，如在DTH (潜孔）钻探期间。 |
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