[发明专利]用于检测钻柱的接头的状态的方法和系统

权利要求书

1.一种用于确定钻机(100)的钻柱(107)的至少一个接头(205，206，207，208)的状态的方法，所述钻机(100)包括：冲击装置(105)，所述冲击装置(105)包括用于将冲击波引入到所述钻柱(107)中的冲击元件(115)；以及传感器(209)，所述传感器(209)用于感测由所述冲击元件(115)的冲击引起的所述钻柱(107)中的应力波，所述方法包括当所述冲击元件(115)将应力波引入到所述钻柱(107)中时进行以下操作：

确定由所述冲击元件(115)引起的入射应力波的表示；

确定反射波的表示，所述反射波表示所述入射应力在到达所述至少一个接头(205，206，207，208)时的反射；

估计所述至少一个接头(205，206，207，208)的刚度，通过估计由所述入射波施加在所述至少一个接头(205，206，207，208)上的力和由所述力引起的位移来估计所述刚度，以及

基于所估计的刚度生成表示所述至少一个接头(205，206，207，208)的状态的信号。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括：

通过将所述入射波和所述反射波的和乘以所述钻柱(107)的部件的横截面积(A_joint，A_rod)来估计所述力。

3.根据权利要求1或2所述的方法，还包括在估计所述接头的刚度之前进行以下操作：

对所述入射应力波的表示和所述反射应力波的表示中的至少一者进行滤波。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，还包括：

在估计所述接头的刚度之前，去除所述入射波和/或所述反射波的表示中的偏移，所述偏移与由所述钻柱(107)中的其他反射引起的信号电平有关(107)。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，还包括：

将所述刚度估计为由所述入射波施加在所述至少一个接头(205，206，207，208)上的力的变化相对于由所述力引起的所述接头的位移的变化。

6.根据权利要求5所述的方法，还包括：

当力的变化相对于位移的变化超过阈值时，确定所述接头被拧紧。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，还包括：

监测所述至少一个接头(205，206，207，208)的估计刚度，以及

借助于钻机控制系统基于所监测的所述至少一个接头(205，206，207，208)的估计刚度来调整一个或更多个钻探控制参数。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，还包括：

估计所述钻柱(107)的所述接头(205，206，207，208)中的多个接头或全部接头的刚度。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，还包括当所有接头(205，206，207，208)都要被松动时进行以下操作：

借助于对所述接头(205，206，207，208)的刚度的估计，确定所有接头(205，206，207，208)是否都松动，以及

当确定所有接头(205，206，207，208)都松动时，生成信号。

10.根据权利要求9所述的方法，还包括：

借助于钻机控制系统控制所述冲击元件(115)向所述钻柱(107)施加冲击，

借助于对所述接头(205，206，207，208)的刚度的估计来持续地确定所有接头(205，206，207，208)是否都松动，以及

当确定所有接头(205，206，207，208)都松动时，停止向所述钻柱(107)施加冲击。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，还包括通过估计所述传感器(209)在时间上何时能够检测到源自特定接头的反射来确定所述接头的状态。