ES2710440T3 - Método y dispositivo para controlar una plataforma de perforación de rocas - Google Patents
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Abstract
Un método para controlar una plataforma (1) de perforación que incluye un vehículo de transporte con al menos una viga (3) de alimentación, en el que una máquina (2) de perforación se puede mover en ambos sentidos, en el que los parámetros de plataforma son establecidos por una unidad (6) de control y en el que cada uno de una pluralidad de modos operativos (M1-M6) incluye configuraciones operativas específicas para diferentes parámetros de la plataforma, en el que cada modo operativo (M1-M6) se puede seleccionar de tal manera que el funcionamiento de la plataforma está relacionado con un tipo particular de roca, en el que se ha de realizar la perforación, y - cada modo operativo (M1-M6) incluye configuraciones operativas que están adaptadas al tipo predominante de roca, caracterizado por que se ha seleccionado el tamaño de la broca, y en el que uno o más de los siguientes varían en función del tamaño de la broca: flujo de lavado a presión, velocidad de rotación, presión de alimentación, presión de percusión, la proporción de la relación entre la fuerza de alimentación y el par de rotación, punto de partida para iniciar la función anti-atasco, - la activación del modo operativo (M1-M6) también establece los valores de parámetro para, activar o desactivar diferentes funciones de control de perforación, que son una o más del grupo: incremento, lavado a presión del orificio, función de control de amortiguación, rotación incrementada, función anti-atasco, control de presión de alimentación, control de flujo de alimentación.
Description
DESCRIPCION
Metodo y dispositivo para controlar una plataforma de perforacion de rocas
Campo de la invencion
La invencion se refiere a un metodo y a un dispositivo para controlar una plataforma de perforacion de rocas que incluye un vefnculo de transporte con al menos una viga de alimentacion, en la que una maquina de perforacion se puede mover en ambos sentidos, en donde los parametros para el control de la plataforma de perforacion son establecidos por una unidad de control; y en donde cada uno de una pluralidad de modos operativos incluye configuraciones operativas espedficas para diferentes parametros operativos de la plataforma. El documento WO 2006/089367 A1 describe un metodo y un dispositivo mas cercanos a la tecnica anterior. A partir del documento US 2005/0211468 se conoce el hecho de controlar los parametros de perforacion debido a la seleccion de un tamano de broca.
Antecedentes de la invencion
Cuando se realiza una perforacion de rocas por percusion, una onda de choque es generada por el mecanismo de percusion de la maquina de perforacion. Esta onda de choque es transmitida como una onda de tension energetica a traves de la barra de perforacion hasta la barrena. Cuando la onda de tension llega a la barrena, sus elementos de boton de metal duro son empujados contra la roca con una fuerza tan fuerte que la roca es fracturada. Con el fin de que los elementos de boton de metal duro entren en contacto con una roca no afectada despues de un golpe, la barra de perforacion es hecha girar por medio de un rotador que incluye un motor de rotacion (a menudo accionado hidraulicamente) y una transmision. El polvo de roca es retirado continuamente de la parte frontal de la barrena mediante lavado a presion.
La maquina de perforacion esta montada sobre un cuna, que se puede mover en ambos sentidos en una viga de alimentacion. La maquina de perforacion y la corredera son accionadas hacia la roca a lo largo de una viga de alimentacion por medio de un motor de alimentacion que puede ser un cilindro hidraulico o un alimentador de cadena.
Cuando una nueva plataforma de perforacion es entregada a un comprador, es establecida con configuraciones basicas con respecto a los parametros de perforacion o funcionamiento de la plataforma de perforacion. Estos parametros son entre otros los niveles de presion y de flujo hidraulico para los diferentes componentes de la plataforma. Ademas, se han establecido las caracterfsticas para las funciones operativas de la plataforma que conciernen a como se controlara la plataforma o a como reaccionara a las condiciones operativas detectadas de manera diferente.
Las configuraciones basicas de una nueva plataforma de perforacion estan ajustadas normalmente a las condiciones operativas que prevalecen en un area deseada de utilizacion de la plataforma y posiblemente a los requisitos del usuario. Si la plataforma de perforacion es movida a otro sitio con otras condiciones de perforacion o, mas generalmente, durante variaciones considerables de las condiciones para perforar, los parametros deberfan estar ajustados para ser establecidos de manera diferente con el fin de adaptarse a estas nuevas condiciones para que la perforacion sea tan eficiente como sea posible.
Los ajustes de las configuraciones de plataforma son llevados a cabo normalmente por un tecnico y en algunos casos por el operador de la plataforma, por lo que se establecen una pluralidad de parametros que afectan al mecanismo de percusion, al motor de rotacion, al motor de alimentacion, etc., de la maquina de perforacion.
Los parametros basicos que son diffciles de establecer son:
- Presion de alimentacion; demasiado alta puede dar como resultado la desviacion de la direccion de perforacion -demasiado baja puede dar como resultado desgaste, juntas en cadena de perforacion sueltas y por ultimo rotura de la cadena de perforacion.
- Presion de percusion; demasiado alta puede dar como resultado desgaste y rotura, reflejos aumentados a traves de la cadena de perforacion - demasiado baja da como resultado una productividad reducida.
- Velocidad de rotacion; demasiado alta puede dar como resultado el desgaste y a veces la desviacion de la direccion de perforacion - demasiado baja da como resultado el desgaste y la productividad reducida. Excepto para los parametros basicos, hay un gran numero de parametros de perforacion que necesitan establecerse, tales como, solo como un ejemplo:
- Velocidad de alimentacion y niveles de control de alimentacion; Demasiado altos pueden dar como resultado que se dane el equipo si la barrena entra en una cavidad durante la perforacion, Demasiado bajos dan como resultado una productividad reducida.
- Niveles de control de presion de amortiguacion; Niveles demasiado altos pueden dar como resultado una reduccion de la productividad debido a que la presion de percusion es reducida al nivel de sujecion demasiado a menudo; Demasiado bajos dan como resultado desgaste y rotura.
- Presion media de lavado a presion; Demasiado alta dara como resultado el desgaste de la barrena y un alto consumo de ene^a ; Demasiado baja da como resultado el atasco de la barrena.
Un problema con la configuracion manual de los parametros es que es muy complejo proporcionar correctamente una plataforma de perforacion moderna con las configuraciones de parametro precisas, dado que alterar un parametro puede afectar a las condiciones de uno o una pluralidad de otros parametros. En particular, la fuerza de alimentacion y el par de rotacion necesitan estar equilibrados entre sf para mantener una operacion de perforacion eficiente. La falta de tal equilibrio debido a las condiciones de formacion de roca alteradas puede conducir mas facilmente a problemas de atascamiento.
Por lo tanto, puede ser muy diffcil incluso para un tecnico u operador experto con gran conocimiento acerca de la funcion del sistema obtener buenos resultados. Muy a menudo se ha de realizar un metodo de prueba y error, lo que puede consumir mucho tiempo.
Una consecuencia de esto es que no se realizan en absoluto a menudo nuevos ajustes o que la plataforma es establecida de tal manera que la operacion no sera tan eficiente como podna haber sido. Esto podna conducir o bien a un desgaste aumentado y/u o bien a una operacion inefectiva innecesaria.
Como un ejemplo de la tecnica anterior se puede mencionar el documento US2004/0140112 A1. Este documento describe una disposicion para controlar un proceso de perforacion de rocas, en el que se puede elegir una pluralidad de modos de control para controlar la perforacion desde diferentes criterios. Como ejemplos de modos de control se han mencionado: modo de eficiencia, modo de calidad, modo de coste y modo de optimizacion.
El objeto y las caractensticas mas importantes de la invencion
Los objetos de la presente invencion son proporcionar un metodo y un dispositivo en los que los inconvenientes de la tecnica anterior son al menos reducidos.
Estos objetos son obtenidos en un metodo y un dispositivo como se ha definido en las reivindicaciones 1 y 6.
Por la presente se ha conseguido que se garantice que la plataforma de perforacion este ajustada y configurada en la direccion de, en la medida de lo posible, ser optimizada para operar en un tipo particular de roca. Por la presente los parametros operativos seran establecidos con el fin de estar adaptados a la situacion de perforacion predominante.
Como un ejemplo podna mencionarse que en roca de una cierta dureza, donde es facil tener contacto con la roca, es posible perforar “agresivamente”, es decir con una fuerza de alimentacion y una presion de percusion mayores, mientras que en otros tipos de roca, por ejemplo en roca mas blanda, puede ser necesario tener un control mas dinamico con velocidad de alimentacion y niveles de control de velocidad de alimentacion superiores, pero con una fuerza de alimentacion inferior.
En cada modo, las configuraciones tambien pueden ser ajustadas entre sf de tal manera que las configuraciones actuen al mismo tiempo y no se contrarresten entre sf, lo que podna ser de otra manera facilmente el caso con sistemas ajustados manualmente. Por ejemplo, una presion de percusion alta junto con una fuerza de alimentacion baja podna ser perjudicial para el equipo en ciertas condiciones. Se pueden evitar entre otras tales combinaciones no deseadas a traves de la invencion.
Dichos parametros operativos son preferiblemente una pluralidad del grupo: presion de motor de alimentacion, presion de motor de rotacion, niveles de control, velocidad de rotacion, presion de percusion, flujo de motor de alimentacion, flujo de motor de rotacion, flujo de fluido de lavado a presion, nivel de control de presion de amortiguacion, niveles de control de velocidad de alimentacion.
De acuerdo con la invencion, la activacion de un modo de control tambien establece los valores de parametro para, activar o desactivar diferentes funciones de control de perforacion de la plataforma. Por la presente dichas funciones de control de perforacion son una o mas del grupo:
- Incremento, lo que significa que la presion de percusion es aumentada o “incrementada” en el caso de que la barrena se encuentre con roca mas dura. Esto es preferido en caso de que la perforacion sea realizada en roca blanda o semidura, donde la dureza de la roca puede variar considerablemente.
- Lavado a presion del orificio. Se requiere un lavado a presion mas intenso en roca mas blanda. Es regulado a partir de la posicion, el flujo de aire, el numero de cavidades.
- Funcion de control de amortiguacion, donde la presion de alimentacion es regulada en funcion de la presion de amortiguacion. Esta funcion funciona bien en roca dura pero puede ser directamente inadecuada en roca blanda.
- Rotacion incrementada, que puede ser util en roca blanda pero inadecuada en roca dura debido al desgaste aumentado de la broca.
- Funcion anti-atasco.
En el caso de la funcion anti-atasco, la presion de rotacion al motor de rotacion como una norma sera aumentada cuando la maquina de perforacion este en camino de atascarse, dado que se requiere entonces un par superior con el fin de hacer girar la barrena.
Si la presion de rotacion continua subiendo a un nivel que corresponde a un “limite de atascamiento”, debena iniciarse una funcion con proteccion anti-atascamiento que da como resultado una alimentacion inversa del deslizamiento de la barrena. Si el atascamiento no cesa dentro de un tiempo establecido, todas las funciones de perforacion debenan terminarse.
- Control de presion de alimentacion - control de flujo de alimentacion.
En una funcion de control de perforacion alternativa considerada por la solicitante, se ha proporcionado una combinacion de presion y control de flujo del flujo de alimentacion al motor de alimentacion con el fin de proporcionar un control mas suave y mas sensible cuando la maquina de perforacion esta en camino de resultar atascada. Esta funcion podna iniciarse cuando la presion de rotacion aumenta por encima de un primer nivel, que podna ser un valor establecido determinado empmcamente del parametro que indica que el par de rotacion y de este modo la resistencia a la rotacion aumenta por encima de valores que pueden considerarse que corresponden a perforacion de roca normal. Dado que esto reduce el flujo de alimentacion funcionara de la forma mas adecuada posible para roca media y blanda.
Dichos medios operativos estan relacionados con cualquiera del grupo: roca blanda, roca semi-dura, roca dura. Tambien pueden ser completados con grupos adicionales tales como roca suelta, roca abrasiva, roca que contiene mineral, etc.
A traves de la invencion, con respecto a diferentes funciones de control de perforacion para diferentes modos, se podna prescribir: si la funcion ha de ser activa, cual de una pluralidad de variedades de funcion ha de ser activa, que niveles de presion y de flujo han de ser establecidos para iniciar medidas de control dentro del modo respectivo.
De acuerdo con la invencion se ha seleccionado el tamano de la broca. De acuerdo con una realizacion preferida, tambien se ha seleccionado el tamano de la barra. Esto puede hacerse preferiblemente de forma manual. Por la presente el sistema esta adaptado facilmente al proceso de perforacion que influye en los elementos del equipo.
Uno o mas de los siguientes vanan en funcion del tamano de la broca; el flujo de lavado a presion, la velocidad de rotacion, la presion de alimentacion, la presion de percusion, la proporcion de la relacion entre la fuerza de alimentacion y el par de rotacion, el punto de partida para iniciar la funcion anti-atasco.
Preferiblemente una o mas de las siguientes vana en funcion del tamano de la barra: presion de percusion, presion de motor de alimentacion.
Los operadores expertos a menudo tienen una sensacion del rendimiento de la plataforma de perforacion que en ciertos aspectos va mas alla de lo que se puede obtener mediante un sistema de control. De acuerdo con un aspecto de la invencion ha sido posible recomendar ajustes de parametros dentro de los intervalos recomendados o a partir de un valor establecido.
Aunque a menudo hay problemas con los ajustes manuales, de acuerdo con este aspecto de la invencion, es ventajoso permitir una cierta libertad para que operadores expertos ajusten finamente la forma en la que se configura la plataforma. En particular es ventajoso cuando el sistema brinda la oportunidad para que operadores expertos influyan en la configuracion de ciertos parametros dentro de ciertos lfmites que pueden estar predeterminados. En una realizacion preferida, el sistema da indicaciones de configuraciones recomendadas al operador, por lo que el operador tiene la oportunidad de realizar ciertos ajustes a las configuraciones recomendadas, bien de modo que se desvfen con un valor maximo determinado desde un valor de parametro recomendado o bien para realizar ajustes dentro de un intervalo recomendado. Estas recomendaciones estan determinadas de una manera ventajosa, de tal manera que ningun parametro entre en conflicto con otro.
Las ventajas correspondientes son obtenidas en un dispositivo de acuerdo con la invencion.
Otras ventajas y caractensticas de la invencion seran explicadas en la siguiente descripcion detallada.
Breve descripcion de los dibujos
La invencion se describira ahora con mas detalle a modo de realizaciones y con referencia a los dibujos, en los que:
La fig. 1 muestra diagramaticamente una plataforma de perforacion equipada con un dispositivo de acuerdo con la invencion con un sistema de control,
La fig. 2 muestra diagramaticamente un dispositivo de entrada para un dispositivo de acuerdo con la invencion,
La fig. 3 muestra diagramaticamente una secuencia de metodo en forma de un diagrama de flujo simple;
La fig. 4 muestra un diagrama de fuerza de alimentacion en funcion del par,
La fig. 5 muestra un diagrama de nivel maximo de potencia de percusion en funcion del tamano de la barra de perforacion, y
La fig. 6 muestra un dispositivo de entrada alternativo para un dispositivo de acuerdo con la invencion.
Descripcion detallada de las realizaciones
En la fig. 1, el numero de referencia 1 indica una plataforma de perforacion para perforar roca, que tiene un brazo que transporta un viga 3 de alimentacion. En la viga 3 de alimentacion es, como convencionalmente, soportada una maquina 2 de perforacion de rocas que se puede mover en ambos sentidos, que actua en una barra 4 de perforacion, que en su extremo distal esta provista de una barrena 5.
La maquina 2 de perforacion de rocas incluye de una manera conocida per se un dispositivo de rotacion (no mostrado) para hacer girar la barra 4 de perforacion durante la perforacion. Un motor de rotacion es accionado hidraulicamente por un flujo de fluido de rotacion que emana de la bomba 7 sobre el conducto 8. La presion en el conducto 8 es la presion de rotacion que es detectada por el sensor 9 de presion.
La maquina 2 de perforacion de rocas es accionada con una fuerza F de alimentacion en su movimiento hacia delante por un motor de alimentacion (no mostrado) que es accionado hidraulicamente por un flujo de alimentacion que es generado por una bomba 10 y transmitido sobre un conducto 11 de alimentacion. La presion en el conducto 11 de alimentacion es la presion de alimentacion que es detectada por un sensor 12 de presion. El numero de referencia 6 indica una unidad de procesamiento central (CPU) que recibe una senal desde los sensores 9 y 12 y vigila asf las presiones en estos conductos. Un mecanismo de percusion (no mostrado) dentro del alojamiento de la maquina de perforacion es un accionamiento habitual mediante un flujo de fluido de percusion que tiene una presion de fluido de percusion. La posicion y la velocidad del taladro de roca son determinadas con un sensor de longitud (no mostrado) en la viga de alimentacion.
La CPU 6 se comunica, cuando se trata de funciones de control, con entre otros las bombas 7 y 10 asf como con la maquina 2 de perforacion de rocas. La presion del fluido de percusion es vigilada y controlada por la CPU 6. Ademas, la CPU 6 tiene preferiblemente otras funciones, que no se han descrito aqrn dado que no son objeto de la presente invencion. La fig. 1 muestra una plataforma subterranea pero la invencion tambien puede aplicarse a una plataforma operada en superficie.
13 indica un dispositivo de entrada en forma de una pantalla tactil, que esta destinada a comunicarse con la CPU con el fin de elegir un modo que ha de ser utilizado. En el caso de la pantalla tactil mostrada, seis modos M1-M6 son previamente programados y representados con campos de botones en la pantalla tactil. 14 indica una memoria que esta conectada a la CPU y que contiene configuraciones para los diferentes modos. La memoria tambien puede ser parte de una memoria interna en la CPU. Alternativamente, los valores para un modo espedfico puede comunicarse con la plataforma sobre una LAN, sobre Internet o similar.
Tambien se puede utilizar otros metodos para realizar los modos de entrada tales como un menu en el programa del operador de la plataforma; que la plataforma es controlada a distancia para la entrada automatica de un modo que ha de ser utilizado para un sitio de operacion particular; o que la plataforma sobre la CPU este conectada simplemente a un conjunto de botones, uno o mas botones con salientes de ajuste, etc.
No solo las condiciones de la roca influyen en el funcionamiento de la plataforma de perforacion. Diferentes barrenas y diferentes barras de perforacion tambien tienen un impacto sobre diferentes parametros operativos. Por esa razon se ha previsto tener la posibilidad de ser capaz tambien de introducir informacion en la CPU acerca de la barrena y preferiblemente de la barra de perforacion utilizada durante el proceso de perforacion.
En la fig. 2 se ha mostrado un dispositivo de entrada que tiene un selector 30 de modo para seleccionar una de tres condiciones de roca, a saber roca blanda (S) media (M) o dura (H).
El dispositivo en la fig. 2 tiene ademas medios para introducir el tamano de la broca por medio de un selector 31 de rotacion para elegir entre un numero adecuado de, preferiblemente, tamanos de broca estandar. Aqrn como un ejemplo tres (1,2 y 3) que representa 115, 125 y 140 mm de diametro de broca.
El dispositivo en la fig. 2 tiene ademas medios para introducir el tamano de la barra. El numero de referencia 32 indica un selector de rotacion para seleccionar uno de tres (A, B y C) diferentes tamanos de barra, aqrn como un ejemplo que representa 45, 51 y 60 mm de diametro de barra.
Utilizando un dispositivo de entrada simple tal como el mostrado en la fig. 2 en conexion con un sistema electrohidraulico, estos parametros previamente definidos pueden ser introducidos en los modos de control en el sistema controlador. Esto simplificara los procedimientos de ajuste y configuracion del sistema.
El dispositivo de entrada en la fig. 2 podna ser modificado, por ejemplo de tal manera que los selectores para el tamano de barra y de broca esten incluidos en una pantalla tactil similar a la de la fig. 1.
En la fig. 3 se ha mostrado una secuencia de metodo en forma de un diagrama de flujo, en el que:
La posicion 20 indica el inicio de la secuencia.
La posicion 21 indica la eleccion de un modo operativo relacionado con el tipo particular de roca en el que se ha de realizar la perforacion y la introduccion del tamano de barra y de broca para el procedimiento de perforacion deseado.
La posicion 22 indica la activacion del modo operativo elegido y de este modo la configuracion de los parametros operativos que son almacenados para el modo operativo elegido.
La posicion 23 indica la configuracion y la activacion, respectivamente, de funciones de control de perforacion relacionadas con el modo operativo elegido.
La posicion 24 indica el funcionamiento de la plataforma de perforacion de acuerdo con el modo operativo activado.
La posicion 25 indica el final de la secuencia.
Los medos relacionados con el dispositivo de acuerdo con la invencion que ejecutan las funciones activadas de acuerdo con la invencion son per se dispositivos de control convencionales:
Los medios para controlar el mecanismo de percusion pueden incluir un sensor para detectar la presion de amortiguacion o la presion de alimentacion y como una respuesta al mismo controlar la presion de percusion y/o la longitud de carrera del piston de percusion.
El medio para vigilar un parametro que esta relacionado con el par de rotacion, para la presion o el flujo que controla la fuerza de alimentacion como una respuesta a variaciones del valor para ese parametro es realizado de manera adecuada, por un lado, como un software en la CPU en combinacion con medios de control de fluido conocidos per se, por otro lado, como un software en la CPU en combinacion con medios de control de fluido conocidos per se.
El medios para reducir y aumentar, respectivamente, la fuerza de alimentacion alterando un flujo de alimentacion para un medio de motor de fluido que realiza la alimentacion en relacion a un cambio del valor de parametro es realizados como un software en la CPU en combinacion con medios de control de fluido conocidos per se.
El medio para iniciar una funcion anti-atascamiento con parametros de maquina de perforacion previamente establecidos es realizado de manera adecuada a traves del software en la CPU en combinacion con medios de configuracion mecanica conocidos per se.
Para el control de flujo se puede utilizar de manera adecuada una valvula de presion compensada, lo que significa que una diferencia de presion sobre el interior y el exterior de la valvula principal para la alimentacion debe ser mantenida tan constante como sea posible.
Para el control de presion tambien se puede utilizar un limitador de presion controlado electronicamente. Cuando la presion sobrepasa un cierto nivel es abierta a un deposito y la presion es reducida en el conducto. Tambien se puede utilizar una bomba hidraulica controlada.
Los controles de perforacion existentes en el mercado a menudo tienen un valor de condicion previamente establecido no ajustable o utilizan metodos de prueba y error en el sitio para determinar los parametros de control para conseguir mejores resultados de anti-atasco, regulacion de potencia de perforacion y ajustes del nivel de energfa del sistema. Este procedimiento requiere personal operativo experimentado para realizar el ajuste y la configuracion. Se considera poco practico si este procedimiento necesita ser realizado regularmente en el sitio de perforacion con diferentes formaciones rocosas. Como se ha indicado anteriormente, en la practica tales sistemas se han dejado sin ajustar debido a las dificultades asociadas con la realizacion de los procedimientos de configuracion.
El mecanismo anti-atasco con respecto a la perforacion por percusion esta basado en el principio de que el nivel del par de rotacion regula el nivel de fuerza de alimentacion (o fuerza de empuje) con el fin de impedir el atasco de la cadena de perforacion. Esto esta basado en la teona de que el nivel del par es proporcional a la fuerza de alimentacion suministrada a la cadena de perforacion. Cuando se aplica demasiada fuerza de alimentacion en ciertas condiciones de roca, el nivel de torsion se elevara demasiado alto y mas alla de las capacidades del motor de rotacion de perforacion de la roca. Apareceran entonces las condiciones de atascamiento.
Si los parametros en el mecanismo anti-atasco estan previamente definidos de tal manera que virtualmente cualquier operador de perforacion puede ajustar facilmente el sistema en la direccion de su optimo cuando la fuerza de alimentacion es establecida por el sistema, se podna ganar mucho. Por la presente se ha conseguido que el proceso
anti-atasco sea tan eficiente como sea posible en cualquier momento con el fin de conseguir una perforacion suave y la mejor utilizacion de la energfa.
En la fig. 4, la fuerza de alimentacion esta representada en funcion del nivel de par que empieza desde T1: F - k (T -T1). Si utilizamos D para representar el tamano de la broca y H para representar la dureza de la roca, T1 en la ecuacion anterior es definida en funcion tanto del tamano D de la broca como de la dureza H de la roca. La pendiente k de la curva tambien esta en funcion del tamano D de la broca y la dureza H de la roca. Estos pueden estar representados como: T1 = fi (D, H)
k = f2 (D, H)
el nivel maximo de potencia de percusion esta relacionado directamente con el tamano de la barra de perforacion, la fuerza de alimentacion aplicada, las limitaciones de nivel de tension del material utilizado en barras de perforacion y los acoplamientos para conectar las barras. Si P representa la potencia de perforacion y d representa el tamano de la barra, la relacion tambien puede ser descrita como sigue:
P = f3 (d, F); Esto se ha representado en la fig. 5;
donde en las ecuaciones anteriores:
F = fuerza de alimentacion de perforacion
T = par de rotacion de perforacion
H = condicion de dureza de la roca
D = tamano de la barrena
P = nivel de potencia de percusion de perforacion
d = tamano de la barra de perforacion
k = proporcion en la relacion par-alimentacion
La relacion exacta entre las variables en las ecuaciones anteriores esta definida por la resistencia mecanica del material el nivel maximo de tension y los datos empmcos del campo de prueba. Como la mayona, solo se necesitana introducir tres parametros en las ecuaciones anteriores para que esten previamente definidos: condicion de la roca, tamano de la barrena y tamano de la barra de perforacion, de los que al menos los dos ultimos parametros mencionados estan determinados facilmente.
Con el fin de evaluar en que tipo de roca ha de ser realizada la perforacion y por lo tanto que modo debena ser utilizado en el sitio, la base para esa evaluacion pueden ser examenes de la roca, la montana, valores obtenidos empmcamente durante las perforaciones de prueba, etc.
En la fig. 6, se ha mostrado una disposicion de presentacion y entrada para representar diferentes valores de parametro y para permitir ajustes manuales. Con esta disposicion, los operadores expertos tienen la oportunidad de influir en las configuraciones de ciertos parametros elegidos dentro de ciertos Smites. Alternativamente el medio de entrada para la entrada del operador al sistema puede ser un dispositivo de anulacion que permite al operador, preferiblemente dentro de intervalos, modificar un valor de parametro seleccionado por el sistema.
En esta realizacion, el sistema da indicaciones de las configuraciones recomendadas al operador dentro de los intervalos de parametro recomendados, por lo que se recomienda al operador que realice ajustes dentro de estos intervalos.
En particular, la fig. 6 muestra un diseno 33 de pantalla de presentacion que tiene tres instrumentos de parametro: un instrumento 34 de presion de rotacion, un instrumento 35 de presion de percusion y un instrumento 36 de presion de amortiguacion.
El instrumento 36 de presion de amortiguacion puede ser intercambiado por un instrumento 36 de presion de alimentacion (motor). En ese caso, se pueden proporcionar valores de intervalo recomendados para la presion de alimentacion. Como se ha descrito anteriormente, el operador puede acometer ajustes de las configuraciones de presion de alimentacion de acuerdo con las recomendaciones.
34', 35' y 36' indican indicadores para el instrumento respectivo. El instrumento 34 de presion de rotacion es utilizado solamente para la presentacion de la presion de rotacion predominante. Como contraste, cada uno de los instrumentos 35 y 36, en un modo semi-manual, muestra indicaciones de intervalos recomendados, dentro de los cuales, se recomienda a un operador que realice ajustes.
Para el instrumento 34, los indicadores 38.1,38.2 y 38.3 son indicadores de nivel de control que indican niveles donde se activan diferentes funciones.
Para el instrumento 35 que muestra la presion por percusion, el intervalo recomendado esta indicado por un indicador de lnmite mmimo que esta indicado con 39.1 y un indicador de lnmite maximo con 39.2. Para condiciones de roca mas blanda, se necesita menos potencia de impacto lo que da como resultado un intervalo de presion recomendado inferior. Cuando las condiciones de la roca cambian a roca semi-dura, la presion por percusion necesaria para la penetracion es superior y por lo tanto el intervalo recomendado es superior. Una relacion similar se aplica al cambio de roca media a dura. Normalmente la presion por percusion es establecida por el sistema, cuando el modo es cambiado, el nivel de presion es establecido normalmente en el medio del intervalo recomendado, pero tambien puede ser en otras partes del intervalo recomendado.
La presion de amortiguacion es el resultado de la presion de alimentacion y la dureza de la roca. La roca mas blanda proporciona habitualmente una presion de amortiguacion inferior que la roca dura con la misma presion de alimentacion. Aumentando la presion de alimentacion, aumentara la presion de amortiguacion. Para conseguir un buen equilibrio entre la fuerza de alimentacion y la presion por percusion, el intervalo de presion de amortiguacion recomendado para el modo seleccionado se ha mostrado en el instrumento 36, donde un indicador de lnmite mmimo esta indicado con 40.1, un indicador de lnmite maximo esta indicado con 40.2. 40.3 indica un indicador de nivel de control que corresponde a los indicadores 38.1, 38.2, 38.3 en el instrumento 34.
Para los instrumentos 35 y 36, los intervalos entre el indicador de lfmite mmimo y el indicador de lfmite maximo respectivos son intervalos, dentro de los cuales se recomienda al operador que realice ajustes.
La entrada al sistema puede ser realizada mediante un cursor controlador por raton (no mostrado) que apunta hacia arriba y hacia abajo las flechas giradas junto a cada instrumento (no mostrado). La entrada tambien podrfa ser presionando botones en un teclado separado (no mostrado). La pantalla tambien puede ser una pantalla tactil para la entrada directa de datos. En particular, un valor deseado de entrada esta indicado preferiblemente con un marcador espedficos, por ejemplo similar a los indicadores, respecto de cada instrumento.
El diseno de la pantalla de presentacion en la fig. 6 tambien podrfa indicar otros valores de parametro en diferentes campos (no mostrados aqrn). Estos parametros no estan sujetos a estar influenciados por el operador en esta realizacion. Una pantalla con el diseno 33 puede ser la misma que la pantalla 33 en la fig. 1 o ser paralela a tal pantalla.
Los operadores con habilidades diferentes pueden tener diferentes niveles de acceso y se les otorgan diferentes autoridades para realizar ajustes para diferentes parametros y/o para diferentes intervalos de parametros.
La invencion puede ser modificada dentro del marco de las reivindicaciones y pueden existir desviaciones de la realizacion descrita anteriormente.
Como se ha indicado anteriormente, los parametros tambien podrfan ser introducidos en el sistema sobre una LAN o de cualquier otra manera adecuada.
Claims (12)
1. Un metodo para controlar una plataforma (1) de perforacion que incluye un veldculo de transporte con al menos una viga (3) de alimentacion, en el que una maquina (2) de perforacion se puede mover en ambos sentidos, en el que los parametros de plataforma son establecidos por una unidad (6) de control y en el que cada uno de una pluralidad de modos operativos (M1-M6) incluye configuraciones operativas espedficas para diferentes parametros de la plataforma, en el que cada modo operativo (Ml-M6) se puede seleccionar de tal manera que el funcionamiento de la plataforma esta relacionado con un tipo particular de roca, en el que se ha de realizar la perforacion, y
- cada modo operativo (M1-M6) incluye configuraciones operativas que estan adaptadas al tipo predominante de roca, caracterizado por que se ha seleccionado el tamano de la broca, y en el que uno o mas de los siguientes vanan en funcion del tamano de la broca: flujo de lavado a presion, velocidad de rotacion, presion de alimentacion, presion de percusion, la proporcion de la relacion entre la fuerza de alimentacion y el par de rotacion, punto de partida para iniciar la funcion anti-atasco,
- la activacion del modo operativo (M1-M6) tambien establece los valores de parametro para, activar o desactivar diferentes funciones de control de perforacion, que son una o mas del grupo: incremento, lavado a presion del orificio, funcion de control de amortiguacion, rotacion incrementada, funcion anti-atasco, control de presion de alimentacion, control de flujo de alimentacion.
2. El metodo segun la reivindicacion 1, caracterizado por que dichos parametros operativos son una pluralidad del grupo de: presion de motor de alimentacion, presion de motor de rotacion, velocidad de rotacion, presion de percusion, flujo de fluido de percusion, flujo de motor de alimentacion, flujo de motor de rotacion, flujo de fluido de lavado a presion, nivel de control de presion de amortiguacion.
3. El metodo segun la reivindicacion 1 o 2, caracterizado por que la activacion de un modo operativo (M1-M6) establece valores para las funciones de control de perforacion de la plataforma (1).
4. El metodo segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que dichos modos operativos (M1-M6) estan relacionados con cualquiera del grupo: roca blanda, roca semi-dura, roca dura, roca suelta, roca abrasiva, roca que contiene mineral.
5. El metodo segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que se ha seleccionado el tamano de la barra.
6. El dispositivo para controlar una plataforma (1) de perforacion, que incluye un vedculo de transporte con al menos una viga (3) de alimentacion, en el que una maquina (2) de perforacion se puede mover en ambos sentidos, en el que una unidad (6) de control esta dispuesta para configurar parametros para la plataforma, y en el que el dispositivo incluye medios (14) de memoria para almacenar una pluralidad de modos operativos (M1-M6), por lo que cada modo operativo (M1-M6) incluye configuraciones operativas espedficas para diferentes parametros operativos de la plataforma, en el que
- cada modo operativo (M1-M6) se puede seleccionar de tal manera que el funcionamiento de la plataforma esta relacionado con el tipo de roca, en el que se ha de realizar la perforacion, y
- cada modo operativo (M1-M6) incluye configuraciones operativas que estan adaptadas al tipo predominante de roca,
caracterizado por que
el dispositivo incluye un dispositivo de entrada para introducir datos relacionados con el tamano de la broca que se puede seleccionar, y medios para variar uno o mas de los siguientes en funcion del tamano de la broca: flujo de lavado a presion, velocidad de rotacion, presion de alimentacion, presion de percusion, proporcion de la relacion entre la fuerza de alimentacion y el par de rotacion, punto de partida para iniciar la funcion anti-atasco,
- en el que la activacion de un modo operativo (M1-M6) tambien establece los valores de parametro para, activar o desactivar diferentes funciones de control de perforacion, que son uno o mas del grupo: incremento, lavado a presion del orificio, funcion de control de amortiguacion, rotacion incrementada, funcion anti-atasco, control de presion de alimentacion, control de flujo de alimentacion.
7. El dispositivo segun la reivindicacion 6, caracterizado por que dichos parametros operativos son una pluralidad del grupo de: presion de motor de alimentacion, presion de motor de rotacion, velocidad de rotacion, presion de percusion, flujo de fluido de percusion, flujo de motor de alimentacion, flujo de motor de rotacion, flujo de fluido de lavado a presion, nivel de control de presion de amortiguacion.
8. El dispositivo segun la reivindicacion 6 o 7, caracterizado por que cuando se activa un modo operativo (M1-M6) los valores para funciones de control de perforacion de las plataformas estan dispuestos para ser establecidos.
9. El dispositivo segun la reivindicacion 6, 7, u 8, caracterizado por que dichas funciones de control de perforacion son uno o mas del grupo de: incremento, lavado a presion del orificio, control de presion de alimentacion, flujo de control de alimentacion, funcion anti-atasco, funcion de control de amortiguacion, super rotacion, control de velocidad de alimentacion de presion de percusion.
10. El dispositivo segun una de las reivindicaciones 6-9, caracterizado por que incluye un dispositivo de entrada para seleccionar cualquiera de las condiciones de roca del grupo: roca blanda, roca semi-dura, roca dura, roca suelta, roca abrasiva, roca que contiene mineral.
11. El dispositivo segun cualquiera de las reivindicaciones 6-10, que incluye un dispositivo de entrada para introducir datos relacionados con el tamano de barra que se puede seleccionar, caracterizado por medios para variar uno o mas de los siguientes en funcion del tamano de la barra: presion de percusion, presion de motor de alimentacion.
12. Una plataforma de perforacion que incluye un dispositivo segun cualquiera de las reivindicaciones 6-11.
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