CN106988721A - 钻进系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钻进系统，该钻进系统包括钻架、钻杆、安装在钻架上并带动钻杆旋转的动力旋转装置、驱动钻杆钻进的液压推进油缸，以及液压泵，由电机驱动液压泵带动动力旋转装置以及液压推进油缸运行，带动钻杆实现钻进过程，其特征在于，钻进系统还包括传感器组件以及专家控制器，传感器组件包括安装在液压推进油缸内部的位移传感器；专家控制器用于在钻进过程中，获取位移传感器检测的钻进位移，计算钻进加速度；若到钻进加速度增大或无变化，则控制钻进压力增大；若钻进加速度减小，则控制钻进压力减小。本发明还提供一种钻进系统的控制方法。本发明实现了自动化、智能化地控制钻机系统作业，减少人为干预，提高钻机的钻进效率与取芯率。

Description

钻进系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及深海钻进技术领域，尤其涉及一种钻进系统及其控制方法。

背景技术

随着陆地资源的日益枯竭，探索海洋，开发海洋资源越来越受到关注，深海岩心取样钻机作为深海底地质勘探的重要装备，在海洋勘探领域发挥着日益重要的作用。现有的深海钻机智能化程度低，钻进过程需要大量的人为干预。由于钻机的能量来源于科考船，采用科考船的甲板为钻机供电，带动深海钻机工作，从而实现深海钻机的作业需求。启动甲板高压电向位于海床表面的深海钻机供电，深海钻机开始工作。

在深海钻机的作业过程中，通过设置在甲板控制室的控制面板，采用远程甲板进行控制操作。例如，拨动甲板控制室的按钮开关，控制电磁开关阀的通断，来对应的控制钻机进行旋转、钻进和冲洗液冲洗动作；此外，深海钻机上设置有摄像头设备以及用于测量钻杆旋转时的转速的转速传感器，摄像头设备实时将拍摄的画面上传至甲板控制室，由钻机操作操作人员根据监控画面以及钻机以及转速传感器检测到的转速，人为判断钻进过程的工作状况，然后根据钻机工作状况人为地调整钻进参数，如钻进压力。

但是，这种人为调整钻进参数的非智能化钻进方式，不仅对处于海底的深海钻机的钻进情况很难实时准确的把握，使得难以对钻进参数做出合理的调整，以及在控制过程上存在相当大的滞后性；基于上述原因，造成深海钻机的钻进效率与取芯率低下。

发明内容

本发明提供一种钻进系统及其控制方法，其主要目的在于实现自动化、智能化地控制钻机系统作业，减少人为干预，提高钻机的钻进效率与取芯率。

为实现上述目的，本发明提供一种钻进系统，该钻进系统包括：钻架、钻杆、安装在所述钻架上并带动所述钻杆旋转的动力旋转装置、驱动所述钻杆钻进的液压推进油缸，以及液压泵，由电机驱动所述液压泵带动所述动力旋转装置以及所述液压推进油缸运行，带动所述钻杆实现钻进过程，其特征在于，所述钻进系统还包括传感器组件以及专家控制器，所述传感器组件包括安装在所述液压推进油缸内部的位移传感器；所述专家控制器与所述动力旋转装置、所述液压推进油缸以及所述液压泵连接，所述专家控制器用于：

在所述钻进过程中，每间隔预设时间间隔获取所述位移传感器检测到的钻进位移，根据所述钻进位移计算钻进加速度；

若在所述预设时间间隔内，所述钻进加速度增大或者无变化，则控制钻进压力增大；

若在所述预设时间间隔内，所述钻进加速度减小，则控制钻进压力减小。

可选地，所述钻进系统还包括设置在所述钻架底部的物料收集管、安装在所述物料收集管上的地质探测传感器、安装在所述动力旋转装置上的震动传感器和扭矩传感器，所述地质探测传感器、所述震动传感器和所述扭矩传感器用于检测地质情况；

所述钻进系统还包括存储器，所述存储器中存储有地质情况与预设钻进参数之间的映射关系，所述预设钻进参数包括预设钻进压力、预设钻头旋转速度和预设冲洗液流量，所述专家控制器还用于：

当检测到地质情况发生变化时，根据所述映射关系获取与当前的地质情况对应的预设钻进参数；

控制钻进系统按照所述预设钻进参数工作。

可选地，所述专家控制器还用于：

在检测到所述钻进过程启动时，获取为所述钻进系统设置的初始地质情况，控制所述钻进系统按照与所述初始地质情况对应的初始钻进参数工作。

可选地，所述钻进系统还包括滑轮组，所述液压推进油缸通过连接件经所述滑轮组与所述动力旋转装置连接、带动所述钻杆运动以实现所述钻进系统的钻进过程。

可选地，所述动力旋转装置包括旋转液压马达和动力旋转轴，所述旋转液压马达通过联轴器与所述动力旋转轴相连，所述动力旋转轴通过轴承与所述钻杆相连接、以带动所述钻杆旋转。

可选地，所述钻架为四轨道钻架。

可选地，所述钻进系统还包括液压控制阀组，所述液压控制阀组包括与所述液压推进油缸连接、用于控制所述液压推进油缸的液压压力和流量的比例式减压阀，以及与所述旋转液压马达连接、用于控制所述旋转液压马达的液压压力和流量的比例式流量阀。

可选地，所述液压泵包括恒功率泵和恒压变量泵，所述恒功率泵用于驱动所述旋转液压马达运行，所述恒压变量泵用于驱动所述液压推进油缸运行。

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种钻进系统的控制方法，该控制方法包括：在所述钻进系统的作业过程中，每间隔预设时间间隔获取设置在钻进系统的液压推进油缸中的位移传感器检测到的推进位移，并根据所述推进位移计算钻进加速度；

若在所述预设时间间隔内，所述钻进加速度增大或者无变化，则控制钻进压力增大；

若在所述预设时间间隔内，所述钻进加速度减小，则控制钻进压力减小。

可选地，所述控制方法还包括：

在钻进过程中，通过安装在所述钻进系统的动力旋转轴上的震动传感器、安装在所述钻进系统的物料收集管上的地质侦测传感器检测地质情况是否发生变化；

当检测到地质情况发生变化时，根据地质情况与预设钻进参数之间的映射关系，确定与当前的地质情况对应的预设钻进参数；

控制所述钻进系统按照所述预设钻进参数工作。

本发明提出的钻进系统及其控制方法，在钻机系统的用于驱动钻杆钻进的液压推进头缸的内部设置有位移传感器，在钻进过程中，根据位移传感器检测到的钻进位移计算钻杆的钻进加速度，此外，钻进系统还包括专家控制器，该专家控制器用于在检测到加速度增大或者无变化时，控制钻进压力增大，逐渐达到阿利莫夫钻进曲线中的第三个钻进区域，即钻削区，参照图2所示，这个区域是钻进过程的理想区域，钻进过程的能耗达到最低值，而转速曲线的斜率(钻进加速度)达到最大值；而随着钻进压力的逐渐增大，进入阿利莫夫钻进曲线的第四个钻进区域后，转速曲线的斜率会随着钻进压力的增大而减小，即钻进加速度会逐渐减小，因此，在检测到钻进加速度减小时，控制钻进压力减小，此时，由于钻进压力的减小，钻进加速度会随之增大，钻进过程逐渐恢复至阿利莫夫钻进曲线中的第三个钻进区域，本发明通过这样的方式，实现了对钻进过程的钻进压力进行自动、智能化的调节，使钻进过程始终维持在阿利莫夫曲线的钻削区，提高钻进效率以及钻进取芯率。

附图说明

图1为本发明钻进系统较佳实施例的结构示意图；

图2为回转切削式钻机的阿里莫夫钻进曲线；

图3为本发明钻进系统较佳实施例中的液压原理示意图；

图4为本发明专家控制器的软件实现模式图；

图5为本发明钻进系统的控制方法的较佳实施例的流程示意图；

图6为本发明钻进系统的控制方法的较佳实施例的控制逻辑示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供一种钻进系统。参照图1所示，为发明的钻进系统的较佳实施例的示意图。

在本实施例中，该钻进系统100包括钻架01、钻杆02、安装在钻架01上并带动钻杆02旋转的动力旋转装置03、驱动钻杆02钻进的液压推进油缸04，以及液压泵05，由电机驱动液压泵05带动动力旋转装置03以及液压推进油缸04运行，带动钻杆02实现钻进过程，其特征在于，钻进系统100还包括传感器组件以及专家控制器(图中未示出)，传感器组件包括安装在液压推进油缸04内部的位移传感器001。专家控制器与动力旋转装置03、液压推进油缸04，以及液压泵05连接。

专家控制器用于：

在所述钻进过程中，每间隔预设时间间隔获取所述位移传感器001检测到的钻进位移，根据所述钻进位移计算钻进加速度；

若在所述预设时间间隔内，所述钻进加速度增大或者无变化，则控制钻进压力增大；

若在所述预设时间间隔内，所述钻进加速度减小，则控制钻进压力减小。

关于本实施例提出的钻进系统100的能量供给，可以由外部设备供给，例如，采用科考船的甲板为钻进系统100供电，具体地，钻进系统100还包括与专家控制器通信连接的光电转换通讯机，该光电转换通讯机可连接至外部供电装置。光电转换通讯机主要是实现光信号与电信号的转换，与专家控制器采用串行通讯，光电转换通讯机通过水密光纤接头与用于连接深海钻机与科考船甲板的铠装光电复合缆相连接。

通过上述方式实现科考船为钻进系统100供电，带动钻机系统上的电机运行，进而驱动液压泵05工作，来自液压泵05的液压油通过液压阀控制各个执行机构动作，从而实现深海钻机的作业需求。

上述安装在液压推进油缸04内部的位移传感器001检测到的推进位移，即为钻杆02的钻头的钻进位移，专家控制器通过该位移可以计算出钻头的钻进加速度，在该实施例中，每间隔预设时间间隔，例如每间隔2-5秒，获取传感器检测到的位移，计算出钻进加速度，判断钻进加速度的变化情况，根据钻进加速度对钻进压力进行调整。

以回转切削式钻机为例，参照图2所示，为回转切削式钻机的阿里莫夫钻进曲线。图2中的曲线1为比功(能耗)曲线，曲线2为转速曲线。阿里莫夫钻进曲线包括四个钻进区域：Ⅰ—研磨区，在这个区域，钻进比功较高，转速曲线的斜率小，即在此区域随着钻进压力的增大，钻进速度增长不大；Ⅱ—研磨钻削过渡区，此区域与第一区域的唯一区别为比功急剧下降，钻进速度缓慢增长；Ⅲ—钻削区，在此区域比功达到最小值，而斜率(即钻进加速度)达到最大值，属于理想的钻进区域；Ⅳ—阻塞区，此区域随着钻进压力的增大，斜率反而变小。

在该实施例中，专家控制器通过计算得到的钻进加速度对钻进压力进行调整，专家控制器在检测到加速度增大或者无变化时，控制钻进压力增大，逐渐达到阿利莫夫钻进曲线中的第三个钻进区域，即钻削区，这个区域是钻进过程的理想区域，钻进过程的能耗达到最低值，而转速曲线的斜率达到最大值；而随着钻进压力的逐渐增大，进入阿利莫夫钻进曲线的第四个钻进区域后，转速曲线的斜率会随着钻进压力的增大而减小，即钻进加速度会逐渐减小，因此，在检测到钻进加速度减小时，控制钻进压力减小，此时，由于钻进压力的减小，钻进加速度会随之增大，逐渐恢复至阿利莫夫钻进曲线中的第三个钻进区域。本实施例通过这样的控制机制，无需人为参与对钻进压力进行调节，实现了对钻进过程的钻进压力进行自动、智能化的调节，使钻进过程始终维持在阿利莫夫曲线的钻削区，提高钻进效率以及钻进取芯率。

上述实施例中的专家控制器可以由主控芯片及其外围电路构成，其中，主控芯片可以采用STM32芯片。钻进系统100还包括滑轮组011，液压推进油缸04通过连接件(如钢丝绳)经滑轮组011与动力旋转装置03连接、带动钻杆02运动以实现钻进系统100的钻进过程。动力旋转装置03包括旋转液压马达和动力旋转轴031，旋转液压马达通过联轴器与动力旋转轴031相连，动力旋转轴031通过轴承与钻杆02相连接、以带动钻杆02旋转。其中，上述滑轮组011可以包括一组动滑轮与定滑轮。

此外，需要说明说明的是，本实施例中的钻架01采用多轨道结构，参照图1所示，可以采用四轨道钻架01，相对于现有技术中采用的双轨道钻架01有更好的受力性能，更能保证钻进的稳定性。

作为一种实施方式，将钻进压力按照其调节范围分为多个档位，例如，将钻进压力P分为六档，以符号{P1，P2，P3，P4，P5，P6}表示，该钻进系统100还包括存储器，该存储器用于存储上述钻进压力数据，专家控制器在对钻进压力调整时，按照存储器中存储的档位进行调整，例如，若检测到钻进加速度减小，而钻进压力为P5，则将钻进压力减小一档，调整为P4。

进一步地，在其他实施例中，该钻进系统100还包括设置在钻架01底部的物料收集管07、安装在物料收集管07上的地质探测传感器002、安装在动力旋转装置03上的震动传感器003和扭矩传感器004，扭矩传感器004检测旋转切削扭矩。地质探测传感器002和震动传感器003用于检测地质情况。其中，震动传感器003可以设置在动力旋转轴031上。

钻进系统100还包括存储器，存储器中存储有地质情况与预设钻进参数之间的映射关系，预设钻进参数包括预设钻进压力、预设钻头旋转速度以预设冲洗液流量，专家控制器还用于：

当检测到地质情况发生变化时，根据映射关系获取与当前的地质情况对应的预设钻进参数；控制钻进系统100按照预设钻进参数工作。

需要说明的是，上述所有传感器均是可以用于深海的传感器，能承受50MPa以上水压，接口均采用海洋装备领域专用的水密接头。

该实施例中，在钻进系统100上设置地质探测传感器002和震动传感器003。地质探测传感器002采用荧光照射与图像模式识别的方式判断物料属性，以判断所述的地质类型，例如花岗岩、玄武岩等，该实施例中，可以将地质类型集存储在存储器中，例如{花岗岩，玄武岩，硫化物}，以符号{HG,GR,RO}表示。通过上述震动传感器003和扭矩传感器004检测海底的地质状态，例如沉积物、砾石等，同样的，可建立地质状态集并存储在存储器中，例如{沉积物，砾石，整体岩石}，以符号{SE,GR,RO}表示。

此外，在该实施例中，还可以在液压推进油缸04的进出油口处设置压力传感器，通过该压力传感器检测的压力值与扭矩传感器004检测的数值，推算出钻进过程中的地质硬度，可以将其分为多个等级，建立地质硬度等级集并存储在存储器中，例如可以符号{D1，D2，D3，D4，D5，D6，D7，D8，D9，D10}表示。将钻进加速度的变化集{减小，不变，增大}，以符号{AS,CO,AM}表示，并存储在存储器中。并将上述根据根据钻进加速度调节钻进加速度的机制用以下规则表示，并存储在存储器中：

IF AS，THEN DA；

IF CO，THEN IA；

IF AM，THEN IA。

可选的，该钻进系统100还包括液压控制阀组06，专家控制器通过液压控制阀组06与动力旋转装置03、液压推进油缸04，以及液压泵05连接。所述液压控制阀组06包括与所述液压推进油缸04连接、用于控制所述液压推进油缸04的液压压力和流量的比例式减压阀，以及与所述旋转液压马达连接、用于控制所述旋转液压马达的液压压力和流量的比例式流量阀。

具体地，液压控制阀组06用于控制液压推进油缸04、冲洗液压马达、旋转液压马达的液压压力和流量，可以实现各个执行机构的定压与定流控制。控制阀组主要包含：一对比例式减压阀组成调速阀，可以控制液压推进油缸04保持恒定推力，并可实现对此推力进行无极调节；一个比例式流量阀，可以控制冲洗马达相对稳定转速转动，并可实现对转速的无极调节。

参照图3所示，为本发明钻进系统100较佳实施例中的液压原理示意图，此该发明实施例中的液压系统的控制采用双泵结构，液压泵05包括恒功率泵和恒压变量泵，恒功率泵与旋转液压马达直连实现旋转自适应负载横功率钻进，两者之间利用三位电磁换向阀进行启动停止控制，利用比例调速阀限制最高流量，这几个液压元件之间通过液压管路连接；恒压变量泵驱动冲洗液压马达和液压推进油缸04动作，冲洗液压马达使用比例式流量阀作为调速阀(即图3中冲洗液压马达处连接的比例调速阀)进行调速，液压推进油缸04采用由双比例减压阀组成的调压阀对推进过程进行推进压力无极调速，冲洗液压马达和液压推进油缸的启动停止采用两位电磁阀进行控制；为了设定恒功率泵和恒压变量泵的工作压力，在恒功率泵和恒压变量泵的出口处分别设置有电磁溢流阀，为了保持液压系统清洁，在系统的回油处设置有回油过滤器，液压油被过滤后留回油箱；两个液压泵均利用电机驱动。

该钻进系统100还包括冲洗组件(图中未示出)，所述冲洗组件包括用于为钻进过程提供冲洗液的第一冲洗组件和用于收集来自钻进口的冲洗物料的第二冲洗组件，所述第一冲洗组件和第二冲洗组件均由冲洗液压马达通过联轴器与离心式水泵相连；动力旋转轴031上设置有用以流通冲洗液的流道，第一冲洗组件通过所述流道为钻进过程提供冲洗液；第二冲洗组件与物料收集管07相连接。

此外，本实施例中预先建立地质情况与预设钻进参数之间的映射关系并存储在存储器中，其中，地质情况包括地质类型、地质状态，在一些实施例中还可以进一步的包括地质硬度，预设钻进参数包括预设钻进压力、预设钻头旋转速度以预设冲洗液流量。钻头旋转速度可以分为多个档位，例如设置六档，以符号{V1，V2，V3，V4，V5，V6}表示，冲洗组件的冲洗流量设置多个档位，例如设置三个档位，以符号{Q1,Q2,Q3}表示。

基于上述各个参数的符号集，映射关系可以表示为：

IF GR and D1 and HG，THEN V2 and Q2 and P2；

IF GR and D2 and HG，THEN V2 and Q3 and P4；

IF GR and D3 and HG，THEN V2 and Q2 and P5；

IF RO and D4 and HG，THEN V2 and Q2 and P6；

IF GR and D5 and HG，HHEN V3 and Q3 and P3；

IF GR and D6 and HG，THEN V2 and Q2 and P3；

IF RO and D7 and HG，THEN V4 and Q2 and P4；

IF RO and D8 and HG，THEN V5 and Q3 and P5；

IF GR and D9 and HG，THEN V2 and Q3 and P6；

IF GR and D10 and HG，THEN V6 and Q2 and P1。

上述映射关系只为举例说明，用户可以根据实际使用情况进行设置。该钻进系统100设置有人机交互接口，该接口可以外接设置显示器的操作台，用户可以通过该接口为钻进系统100配置上述映射关系、各种数据集合等参数。

在钻进过程中，专家控制器实时获取上述传感器检测到的地质情况，判断当前钻头处的地质是否发生了变化，若检测到发生变化，则按照上述映射关系，重新为当前检测到的地质设置对应的预设钻进参数。可以理解的是，在钻进系统100开始工作前，操作人员可以通过上述人机交互接口为钻进系统100配置一个初始的地质情况，系统从映射关系中查找与其对应的预设钻进参数作为钻进参数的初始值，钻进系统100启动后，按照该初始值作业。若检测到的地质情况未发生变化，则仍然按照上述方式每间隔预设时间间隔的获取位移传感器001测得的钻进位移，对钻进压力进行动态调整。

基于上述方式对地质情况进行检测，在检测到地质情况发生变化时，及时地对钻进参数进行调整，以使其适应当前的地质情况，以进一步高钻进效率以及钻进取芯率。

此外，传感器组件还包括安装于液压推进油缸进出油口处的压力传感器005，用于监测液压推进油缸进出油口的压差，从而推算钻杆的钻进压力，安装于旋转液压马达进出油口处的压力传感器006，用于监测旋转液压马达进出油口处的压差，从而推算出钻杆旋转时的扭矩；安装于液压泵出口处的压力传感器007，用于监测冲洗液的冲洗压力；安装于动力旋转装置上的转速传感器008，用于测量钻杆钻进旋转时的转速。上述这些传感器与专家控制器和存储器连接，获取钻进过程的钻进参数，如钻进压力、钻头旋转速度以及冲洗液流量，并将钻进参数存储到存储器中。

参照图4所示，为本发明专家控制器的软件实现模式图。其中，过程接口用来输入来自传感器的压力、位移、转速参数等参数，即检测当前状态下的钻进参数，输出控制液压阀相关的控制指令等有关控制信息，以改变钻进参数；动态数据库或者称作为全局数据库或者称为综合数据库，在这个数据库中存放着输入的钻进参数以便给推理机进行推理使用，而推理得出的中间结果和最终结论也暂存在动态数据库中；知识库里面存放着有关控制钻进参数的知识或者规则，例如上述各符号集，以及映射关系等，推理机以动态数据库中提供的数据作为前提，根据规则经过推理作出修改钻进参数的决策，并通过过程接口输出实现控制，推理机和知识库是专家控制器的核心，其推理过程参照图6所示的控制逻辑图。上述软件实现模式图只是本发明中的专家控制器的一种实现方式，在其他实施例中，可以采用其他的软件方式，只要能够实现本发明的控制逻辑即可。

此外，基于上述钻进系统100，本发明还提出一种钻进系统100的控制方法。

参照图5所示，为本发明钻进系统100的控制方法较佳实施例的流程示意图。本实施例中，该方法包括以下步骤：

步骤S10，在所述钻进系统100的作业过程中，每间隔预设时间间隔获取设置在钻进系统100的液压推进油缸04中的位移传感器001检测到的推进位移，并根据所述推进位移计算钻进加速度；

步骤S20，若在所述预设时间间隔内，所述钻进加速度增大或者无变化，则控制钻进压力增大；

步骤S30，若在所述预设时间间隔内，所述钻进加速度减小，则控制钻进压力减小。

进一步的，该方法还包括以下步骤：

在钻进过程中，通过安装在所述钻进系统100的动力旋转轴031上的震动传感器003、安装在所述钻进系统100的物料收集管07上的地质侦测传感器检测地质情况是否发生变化；

当检测到地质情况发生变化时，根据地质情况与预设钻进参数之间的映射关系，确定与当前的地质情况对应的预设钻进参数；

控制所述钻进系统100按照所述预设钻进参数工作。

关于该实施例的控制方法，其具体实现方式参见上述实施例，在此不再赘述。

以下以一个具体的钻进过程的控制过程为例对该控制方法进行说明。参照图6所示，为本发明钻进系统100的控制方法的较佳实施例的控制逻辑示意图。

参照图6，在钻进过程开始之前，先给定钻进系统100一个地质情况；在钻进系统100中存储有与地质情况与预设钻进参数的映射关系。控制钻进系统100开始作业，系统根据映射关系获取与给定的地质情况对应的预设钻进参数作业，在作业过程中，每间隔预设时间间隔的获取位移传感器001测得的钻进位移，例如，每2秒获取一次，根据钻进位移计算钻进加速度是否增大或者不变，若是，则在增大钻进压力，若否，则将钻进压力减小。在对钻进压力调整之后，获取地质探测传感器002、扭矩传感器004、震动传感器003检测到的数值，根据这些数据判断地质情况是否发生变化，若发生变化，则按照映射关系获取与变化后的地质情况重新设定上述预设钻进参数，其中，预设钻进参数包括预设钻进压力、预设钻头旋转速度以预设冲洗液流量，如果地质情况没有发生变化，则判断钻进过程是否结束，若没有，则继续判断钻进加速度是否增大或者不变，并继续按照上述过程进行循环判断，以对钻进压力进行调整，直至检测到钻进过程结束，其中，在侦测到结束指令时，判定钻进过程结束。通过这个自动化、智能化的控制逻辑，使得钻进系统100的钻进曲线始终维持在阿利莫夫钻进曲线中的第三个钻进区域，即钻削区，这个区域是钻进过程的理想区域，钻进过程的能耗达到最低值，而转速曲线的斜率(钻进加速度)达到最大值，提高钻进效率以及钻进取芯率。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、装置、物品或者方法不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、装置、物品或者方法所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、装置、物品或者方法中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在如上所述的一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种钻进系统，所述钻进系统包括钻架、钻杆、安装在所述钻架上并带动所述钻杆旋转的动力旋转装置、驱动所述钻杆钻进的液压推进油缸，以及液压泵，由电机驱动所述液压泵带动所述动力旋转装置以及所述液压推进油缸运行，带动所述钻杆实现钻进过程，其特征在于，所述钻进系统还包括传感器组件以及专家控制器，所述传感器组件包括安装在所述液压推进油缸内部的位移传感器；所述专家控制器与所述动力旋转装置、所述液压推进油缸以及所述液压泵连接，所述专家控制器用于：

在所述钻进过程中，每间隔预设时间间隔获取所述位移传感器检测到的钻进位移，根据所述钻进位移计算钻进加速度；

若在所述预设时间间隔内，所述钻进加速度增大或者无变化，则控制钻进压力增大；

若在所述预设时间间隔内，所述钻进加速度减小，则控制钻进压力减小。

2.根据权利要求1所述的钻进系统，其特征在于，所述钻进系统还包括设置在所述钻架底部的物料收集管、安装在所述物料收集管上的地质探测传感器、安装在所述动力旋转装置上的震动传感器和扭矩传感器，所述地质探测传感器、所述震动传感器和所述扭矩传感器用于检测地质情况；

所述钻进系统还包括存储器，所述存储器中存储有地质情况与预设钻进参数之间的映射关系，所述预设钻进参数包括预设钻进压力、预设钻头旋转速度和预设冲洗液流量，所述专家控制器还用于：

当检测到地质情况发生变化时，根据所述映射关系获取与当前的地质情况对应的预设钻进参数；

控制钻进系统按照所述预设钻进参数工作。

3.根据权利要求2所述的钻进系统，其特征在于，所述专家控制器还用于：

在检测到所述钻进过程启动时，获取为所述钻进系统设置的初始地质情况，控制所述钻进系统按照与所述初始地质情况对应的初始钻进参数工作。

4.根据权利要求2或3中任一项所述的钻进系统，其特征在于，所述钻进系统还包括滑轮组，所述液压推进油缸通过连接件经所述滑轮组与所述动力旋转装置连接、带动所述钻杆运动以实现所述钻进系统的钻进过程。

5.根据权利要求4所述的钻进系统，其特征在于，所述动力旋转装置包括旋转液压马达和动力旋转轴，所述旋转液压马达通过联轴器与所述动力旋转轴相连，所述动力旋转轴通过轴承与所述钻杆相连接、以带动所述钻杆旋转。

6.根据权利要求5所述的钻进系统，其特征在于，所述钻架为四轨道钻架。

7.根据权利要求5所述的钻进系统，其特征在于，所述钻进系统还包括液压控制阀组，所述液压控制阀组包括与所述液压推进油缸连接、用于控制所述液压推进油缸的液压压力和流量的比例式减压阀，以及与所述旋转液压马达连接、用于控制所述旋转液压马达的液压压力和流量的比例式流量阀。

8.根据权利要求5所述的钻进系统，其特征在于，所述液压泵包括恒功率泵和恒压变量泵，所述恒功率泵用于驱动所述旋转液压马达运行，所述恒压变量泵用于驱动所述液压推进油缸运行。

9.一种钻进系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：

在所述钻进系统的作业过程中，每间隔预设时间间隔获取设置在钻进系统的液压推进油缸中的位移传感器检测到的推进位移，并根据所述推进位移计算钻进加速度；

若在所述预设时间间隔内，所述钻进加速度增大或者无变化，则控制钻进压力增大；

若在所述预设时间间隔内，所述钻进加速度减小，则控制钻进压力减小。

10.根据权利要求9所述的钻进系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：

在钻进过程中，通过安装在所述钻进系统的动力旋转轴上的震动传感器、安装在所述钻进系统的物料收集管上的地质侦测传感器检测地质情况是否发生变化；

当检测到地质情况发生变化时，根据地质情况与预设钻进参数之间的映射关系，确定与当前的地质情况对应的预设钻进参数；

控制所述钻进系统按照所述预设钻进参数工作。