Способ и устройство для определения локальной пространственной протяженности фазы минерала ценного материала в породе



Способ и устройство для определения локальной пространственной протяженности фазы минерала ценного материала в породе
Способ и устройство для определения локальной пространственной протяженности фазы минерала ценного материала в породе
Способ и устройство для определения локальной пространственной протяженности фазы минерала ценного материала в породе

 


Владельцы патента RU 2553739:

СИМЕНС АКЦИЕНГЕЗЕЛЛЬШАФТ (DE)

Изобретение относится к способу и устройству для определения локальной величины зерна минерала для минерала ценного материала в породе месторождения или залежи, причем порода включает в себя по меньшей мере один другой минерал, и при этом минерал ценного материала имеет более высокую плотность, чем по меньшей мере один другой минерал. Способ характеризуется следующими этапами: выполнение процесса бурения посредством буровой установки в породе, при этом создается буровая мелочь, образование аэрозоля, включающего в себя буровую мелочь и газовый поток, перенос аэрозоля от буровой установки к по меньшей мере одному воздушному сепаратору, выполнение классификации в потоке, причем образуются по меньшей мере две фракции, включающие в себя частицы соответствующей равнопадаемости буровой мелочи, и определение свойства по меньшей мере одной из фракций, которая применяется как мера для локальной величины зерна минерала для минерала ценного материала в породе. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к способу и устройству для определения локальной величины зерна минерала для минерала ценного материала в породе месторождения или залежи, причем порода включает в себя по меньшей мере один другой минерал, и причем минерал ценного материала имеет более высокую плотность, чем по меньшей мере один другой минерал.

Под понятием «величина зерна минерала» для минерала ценного материала при этом понимается не величина зерна кристаллитов этого минерала, а локальная пространственная протяженность фазы минерала ценного материала в породе.

Величина зерна минерала и распределение минералов в породе до настоящего времени определяются с высокими временными затратами за счет того, что в месторождении или залежах на различных местах берутся и анализируются пробы породы. Для этого собираются обломки породы величиной примерно с кулак и/или выполняются разведочные бурения в грубом растре, чтобы получить буровой керн для анализа. Эти пробы породы анализируются в лаборатории в отношении их минералогического и химического состава. В то время как химический анализ по существу определяет тип и объем содержащихся элементов, минералогический анализ определяет тип и объем содержащихся минералов, а также их пространственное расположение. Для определения пространственного расположения минералов пробы породы шлифуются в направлении определенных пространственных осей. За счет оптического анализа полученных микрошлифов или аншлифов (полированных шлифов), например, под микроскопом можно узнать пространственное расположение и распределение минералов в породе. При пространственно широко распределенном расположении минералов имеют место меньшие величины зерна минералов, в то время как группирования минералов в определенных местах имеют место в случае больших величин зерна минералов.

В отношении структуры месторождения или залежи или пространственного распределения величин зерна минерала ценного материала в месторождении или залежи таким способом может быть предоставлено лишь немного информации, и то со значительной временной задержкой.

Моделирование месторождения, то есть создание модели месторождения или залежи, включая трехмерную регистрацию слоев пород или формаций пород с различными величинами зерна минерала ценного материала, едва ли возможно, ввиду незначительного располагаемого количества информации. Поэтому ориентированные на локально имеющуюся породу, то есть содержание минералов ценных материалов и их величину зерна минерала, выемка и селективная оценка возможны лишь в ограниченной степени.

В зависимости от величины зерен минералов, требуются различные степени размельчения породы, чтобы раскрывать минерал ценного материала и иметь возможность эффективно отделять его из всего добытого потока материала. Так, порода с минералами ценного материала с большой величиной зерна минерала для раскрытия минерала ценного материала должна размельчаться в меньшей степени, чем порода с минералами ценного материала с меньшей величиной зерна минерала.

До настоящего времени добытая порода размельчалась до средней величины зерна минерала, при этом первая часть породы, которая включает в себя минерал ценного материала с высокой величиной зерна минерала, размельчается излишне сильно, а вторая часть породы, которая включает в себя минерал ценного материала с меньшей величиной зерна минерала, размельчается в недостаточной степени. Излишне сильное измельчение первой части породы приводит к излишне высокому потреблению энергии для процесса размельчения. Напротив, недостаточное размельчение второй части породы приводит к недостаточному раскрытию и вследствие этого к недостаточной отделяемости минерала ценного материала и тем самым к неэффективной эксплуатации месторождения.

В WO 2010/000055 A1 описан способ и устройство для, в частности, непрерывного локального анализа буровой мелочи из бурового шлама. Отбирается проба буровой мелочи, которая является репрезентативной для пробуренной формации породы, и анализируется в отношении типа породы и химического состава. При необходимости параметры бурения, включая глубину бурения, эмиссии гамма-лучей и/или другие параметры, протоколируются, и выполняется их корреляция с результатами анализа пробы.

Задачей изобретения является создание способа и устройства, с помощью которых обеспечивается возможность определения локальной величины зерна минерала для минерала ценного материала в породе месторождения или залежи быстро и с высоким разрешением.

Задача решается способом для определения локальной величины зерна минерала для минерала ценного материала в породе месторождения или залежи, причем порода включает в себя по меньшей мере один другой материал, причем минерал ценного материала имеет более высокую плотность, чем по меньшей мере один другой минерал, при этом способ содержит следующие этапы:

выполнение процесса бурения посредством буровой установки в породе, при этом создается буровая мелочь,

образование аэрозоля, включающего в себя буровую мелочь и газовый поток,

перенос аэрозоля от буровой установки к по меньшей мере одному воздушному сепаратору,

выполнение классификации в потоке, причем образуются по меньшей мере две фракции, включающие в себя частицы соответствующей равнопадаемости буровой мелочи, и

определение свойства по меньшей мере одной из фракций, которое применяется как мера для локальной величины зерна минерала для минерала ценного материала в породе.

Задача также решается устройством для осуществления соответствующего изобретению способа, содержащим

по меньшей мере одну буровую установку,

по меньшей мере одно устройство для обеспечения газового потока, которое через по меньшей мере один газопровод соединено с по меньшей мере одной буровой установкой,

по меньшей мере один воздушный сепаратор на каждую буровую установку, который соединен с по меньшей мере одной буровой установкой через по меньшей мере один аэрозольный трубопровод,

по меньшей мере одно устройство для выполнения определения свойства по меньшей мере одной из фракций, и

по меньшей мере один вычислительный блок, соединенный линией передачи данных с по меньшей мере одним устройством для определения свойства и для коррелирования его с локальной величиной зерна минерала для минерала ценного материала в породе.

Изобретение использует знание о том, что свойства буровой мелочи, которая создается буровой установкой во время процесса бурения, находятся в непосредственной связи с величиной зерна минералов, которые имеются в пробуриваемой породе. Целенаправленная оценка классифицированной в потоке фракции буровой мелочи позволяет неожиданным образом сделать достаточно точные выводы о величине зерна минерала ценного материала, имеющегося в пробуриваемой породе.

Способ и устройство обеспечивают возможность особенно быстрого и достаточно точного определения величины зерна минерала ценного материала в породе. Определение осуществляется во время процесса бурения, так что данные для каждой скважины предоставляются в зависимости от глубины погружения и актуальным образом. Вместо оценки бурового керна, получаемого при колонковом бурении, для определения соответствующей структуры породы, можно при разведке месторождения просто лишь анализировать буровую мелочь. Число скважин может быть заметно увеличено, так как больше не требуются затратные лабораторные анализы буровых кернов. В частности, теперь также могут использоваться взрывные скважины (шпуры) для определения соответствующей структуры породы, которые размещаются в более тесном растре, чем разведывательные скважины. Взрывные скважины проходятся в типовом случае с горизонтальным расстоянием от 2 до 5 м, причем данные могут предоставляться с разрешением по вертикали в дм-диапазоне. Таким способом возможно особенно быстрое и точное моделирование месторождения и, как следствие, особенно эффективная разработка месторождения.

В предпочтительном выполнении способа осуществляется определение свойства таким образом, что выполняется анализ величины частиц на частицах фракций с равнопадаемостью, причем по меньшей мере в одной из фракций получают две фракции частиц с различными средними величинами частиц, которые за счет прерывистого гранулометрического состава отделяются друг от друга, причем величины d частиц первой фракции частиц применяются в качестве меры для локальной величины зерна минерала ценного материала в породе. Под прерывистым гранулометрическим составом здесь понимается область, в которой для определенных величин частиц не имеется частиц при анализе величин частиц.

В случае, когда анализ величин частиц по меньшей мере двух фракций показывает прерывистый гранулометрический состав, та первая фракция частиц применяется в качестве меры для локальной величины зерна минерала ценного материала в породе, которая получена из фракции, для которой прерывистый гранулометрический состав является наибольшим, то есть расстояние между первой и второй фракциями частиц является наибольшим.

Распределение величин частиц в буровой мелочи, которая получена в процессе бурения на буровой установке, находится в прямой взаимосвязи с величиной зерна минерала для минералов, которые имеются в пробуриваемой породе. Целенаправленная оценка распределения величин частиц классифицированной в потоке фракции буровой мелочи позволяет неожиданным образом делать достаточно точные выводы относительно величин зерна минерала ценного материала, имеющихся в пробуриваемой породе.

Устройство для выполнения определения свойства фракций выполнено предпочтительным образом для выполнения анализа величин частиц, причем устройство и/или по меньшей мере один вычислительный блок выполнен с возможностью регистрации величин частиц первой фракции частиц и коррелирования их с локальной величиной зерна минерала ценного материала в породе.

В общем случае в настоящее время для способа рассматривается в качестве требуемого то, что минерал ценного материала в породе имеет плотность, составляющую по меньшей мере 1,5 плотности других минералов. При меньших различиях по плотности при анализе величин частиц одной из полученных после классификации в потоке фракций буровой мелочи получаются неразличимые или не оцениваемые однозначно друг от друга фракции частиц, которые разделены посредством прерывистого гранулометрического состава.

Так как между возникновением буровой мелочи и оценкой распределения величин частиц классифицированных в потоке фракций буровой мелочи существует некоторая разность по времени, она должна, разумеется, учитываться при создании модели, чтобы иметь возможность локально ассоциировать с породой корректную величину зерна минерала.

Предпочтительным образом, определяется локальная величина зерна минерала ценного материала в форме рудного минерала. В качестве «руды» обозначаются природные минеральные агрегаты, представляющие хозяйственный интерес, из которых посредством обработки может выделяться один или более ценных материалов. Чаще всего это минералы, которые содержат больше или меньше металлических компонентов, таких как, например, железо, медь, никель, олово, цинк, серебро, золото и т.д.

В особенно предпочтительном выполнении способа анализ величин частиц, классифицированных в потоке фракций, осуществляется автоматически, в частности, посредством оптического анализа, особенно предпочтительно посредством лазерной дифракции. При этом частицы выбранной фракции оптически регистрируются и измеряются.

В частности, производится анализ величин частиц для частиц с равнопадаемостью фракций непрерывно во время их падения, например, непосредственно на соответствующем отводном канале или разгрузочной шахте для фракции на воздушном сепараторе. Таким образом, результат анализа находится в особенно тесной временной взаимосвязи с бурением в определенном местоположении в породе и может простым способом учитываться в вычислениях при знании скорости транспортировки буровой мелочи.

Во время процесса бурения, в частности, определяются глубина погружения бурового долота буровой установки и/или данные местоположения для местоположения бурового долота в месторождении или залежи и логически связываются с относящейся к этому месту мерой для локальной величины зерна минерала, чтобы отсюда определить трехмерное распределение величин зерна минерала ценного материала в месторождении или залежи. Этот процесс также обозначается как моделирование месторождения, как уже пояснялось ранее. Для того чтобы по возможности точно определять текущее местоположение бурового долота в течение бурения в месторождении или залежи, в частности, измеряется глубина бурения и наклон скважины и местоположение точки приложения сил при бурении, предпочтительно с помощью по меньшей мере одного блока GPS.

Предпочтительным образом на буровой установке регистрируется по меньшей мере один заданный параметр бурения и по меньшей мере одно измеренное значение, характеризующее текущий режим бурения буровой установки. Затем предпочтительно выполняется вычислительное исключение зависимости по меньшей мере одного измеренного значения от по меньшей мере одного параметра бурения, и полученная по меньшей мере одна характеристика, зависимая от текстуры породы, применяется в качестве дополнительной меры для определения локальной величины зерна минерала ценного материала. Это повышает точность определения величин зерна минерала ценного материала.

По меньшей мере один параметр бурения образован, например, из прижимающего усилия бурового долота буровой установки, числа оборотов бурового долота, материала бурового долота, геометрии бурового долота, объемного расхода газа газового потока, длительности использования или состояния износа бурового долота, частоты ударов бурового долота и т.п. Частота ударов получается при этом, в числе прочего, из данных прижимающего усилия и данных газового потока.

По меньшей мере одно измеренное значение, характеризующее текущий режим бурения, выбирается, в частности, из группы измеренных значений, включающей в себя скорость бурения, результирующий вращающий момент на силовой вращающейся головке бурового долота, давление газа газового потока, ввод энергии в буровую установку, колебательный режим буровых штанг буровой установки и т.п.

Так, например, скорость бурения, в том числе, зависит от твердости и состава пробуриваемой породы, причем высокая твердость и/или скопление твердых минералов приводят к снижению скорости бурения. Кроме того, скорость бурения зависит от того, какая буровая установка и буровой инструмент используются. В частности, здесь имеют значение тип, геометрия и состояние износа бурового долота. Эти параметры бурения, разумеется, надо учитывать при оценке скорости бурения.

По меньшей мере один вычислительный блок устройства соединен информационно-технически с по меньшей мере одним устройством. Под этим понимается соединение посредством кабельной проводки, но в особенности беспроводное соединение. Беспроводная передача данных к по меньшей мере одному вычислительному блоку позволяет реализовать защищенное от пыли и сотрясений расположение вычислительного блока, пространственно отделенное от позиции бурения.

По меньшей мере один вычислительный блок устройства, кроме того, предпочтительно выполнен с возможностью регистрации по меньшей мере одного параметра бурения или по меньшей мере одного измеренного значения на буровой установке, характеризующего текущий режим бурения буровой установки. Для этого могут служить имеющиеся на буровой установке датчики, или на буровой установке устанавливаются дополнительные датчики.

По меньшей мере один вычислительный блок, кроме того, предпочтительно выполнен с возможностью вычислительного исключения зависимости по меньшей мере одного измеренного значения, характеризующего текущий режим бурения буровой установки, от по меньшей мере одного параметра бурения, и вычисления по меньшей мере одной характеристики, зависимой от текстуры породы, которая образует дополнительную меру для локальной величины зерна минерала ценного материала и/или твердости породы. Вычислительное исключение зависимости от параметров бурения требует обозримого количества предварительных опытов, в которых определяются и коррелируются друг с другом отдельные параметры влияния. Полученная таким способом база данных предпочтительно сохраняется в по меньшей мере одном вычислительном блоке и служит для определения характеристики, зависимой только от текстуры породы.

Наконец, по меньшей мере один вычислительный блок предпочтительно выполнен с возможностью определения локальной величины зерна минерала ценного материала на основе упомянутой меры и дополнительной меры. Тем самым еще более повышается точность определения локального значения величины зерна минерала для минерала ценного материала.

По меньшей мере один воздушный сепаратор и по меньшей мере одно устройство для определения свойства выбранной фракции, в частности, для выполнения анализа величин частиц, предпочтительно расположены в непосредственной близости от буровой установки, в частности, на буровой установке. За счет этого минимизируется время для транспортировки буровой мелочи от места возникновения к воздушному сепаратору и необходимое время анализа. В качестве воздушного сепаратора предпочтительно используется сепаратор с поперечным потоком.

В предпочтительном выполнении устройства на по меньшей мере одной буровой установке имеется по меньшей мере один датчик корпусного шума для регистрации по меньшей мере одного измеренного значения, характеризующего текущий режим бурения, в форме колебательного режима буровых штанг буровой установки. Исходя из вибрации буровых штанг, можно сделать вывод о свойствах породы, например, твердости породы, которая пробуривается в текущий момент.

На основе определенной на по меньшей мере одном вычислительном устройстве модели и далее переданных на нее значений, с использованием по меньшей мере одного вычислительного устройства предпочтительно может осуществляться управление режимом добычи в области месторождения или залежи, прежде всего в отношении подрыва, транспортировки и хранения добытой породы, а также размельчения породы. Так, при знании модели и тем самым локальной величины зерна минерала для минерала ценного материала и, при необходимости, локальной твердости породы, можно корректировать локально используемое количество взрывчатого вещества, добытую породу в зависимости от свойства можно хранить на различных местах или дополнительно размельчать в различной степени, чтобы раскрывать минерал ценного материала.

Фиг.1-3 должны на примере пояснять возможный способ и устройство согласно изобретению. При этом на чертежах показано следующее:

Фиг.1 - схематичное представление хода выполнения способа;

Фиг.2 - схематичное представление устройства для выполнения способа;

Фиг.3 - схематичное представление основных потоков данных и материалов для способа.

Фиг.1 схематично показывает ход выполнения способа для определения локальной величины зерна минерала для минерала ценного материала в породе 10а месторождения или залежи 10 (см. также фиг.2). Порода 10а содержит минерал ценного материала в форме халькопирита и другой минерал в форме кварца, причем минерал ценного материала имеет плотность, по меньшей мере в 1,5 раза превышающую плотность другого минерала.

В породе 10а посредством буровой установки 1 исходя из точки 1а приложения усилия бурения выполняется процесс бурения, причем образуется буровая мелочь 7, 8, включающая в себя частицы 7 из минерала ценного материала и частицы 8 из другого минерала. За счет ввода газового потока посредством блока 2 через газопровод 3 в буровую установку 1 в направлении бурового долота 1b, буровая мелочь 7, 8 уносится от бурового долота 1b. Из буровой мелочи 7, 8 и газового потока образуется текучий аэрозоль 4, который транспортируется противоположно направлению бурения на земную поверхность. Аэрозоль 4 направляется по аэрозольному трубопроводу 4а от буровой установки 1 к воздушному сепаратору 5, здесь в форме сепаратора с поперечным потоком, и выполняется классификация в газовом потоке 9, причем буровая мелочь 7, 8 разлагается на по меньшей мере две, в данном примере на три фракции 6а, 6b, 6с. Однако буровая мелочь может также разлагаться на большее количество фракций. Каждая фракция 6а, 6b, 6с включает в себя, соответственно, частицы буровой мелочи 7, 8, характеризуемые равнопадаемостью, то есть, например, во фракции 6с находятся как мелкие частицы 7' из минерала ценного материала, так и заметно более крупные частицы 8' другого минерала с меньшей плотностью, которые на основе одинаковой скорости оседания уносятся газовым потоком 9 в одинаковой степени.

Теперь над всеми тремя фракциями 6а, 6b, 6с выполняется анализ величин частиц. Он может проводиться последовательно, но предпочтительно выполняется одновременно для всех фракций 6а, 6b, 6с, которые высыпаются из разгрузочных шахт 5а, 5b, 5c воздушного сепаратора 5. Конкретная последовательность действий показана в качестве примера для фракции 6с, которая высыпается из разгрузочной шахты 5c воздушного сепаратора 5. При этом определяется частотность (распространенность) h частиц для каждой величины d частицы или диаметра частицы. Получаются две фракции 7а, 8а частиц с различными средними величинами dm1 и dm2 частиц, которые здесь являются разделенными друг от друга за счет прерывистого гранулометрического состава. Под прерывистым гранулометрическим составом здесь понимается область, в которой для определенных величин частиц не имеется частиц.

Затем анализ величин частиц дополнительно оценивается для той фракции, в которой расстояние между двумя фракциями частиц максимально. Область прерывистого гранулометрического состава соответственно здесь особенно велика. Здесь принимается, что для фракции 6с это условие выполняется.

Величина d частиц первой фракции 7а частиц фракции 6с служит теперь в качестве меры для локальной величины зерна минерала для минерала ценного материала в породе 10а. При этом величина d частиц первой фракции 7а частиц пропорциональна величине зерна минерала для минерала ценного материала в породе 10а.

На основе определенной локальной величины зерна минерала породы на каждое место бурения и глубину погружения бурового долота в породу, можно теперь создать модель 100 месторождения. Если на достаточном количестве мест бурения были определены величины зерна минерала ценного материала на различных глубинах погружения, то модель 100 месторождения достаточно точно отображает трехмерную картину месторождения, причем в ней можно видеть пространственные слои 50, 60, 70, 80, 90 породы с различной локальной величиной зерна минерала ценного материала. Исходя от точки 1а приложения усилия бурения, здесь перпендикулярно глубине погружения были определены пять различных величин зерна минерала для минерала ценного материала.

Фиг.2 схематично показывает устройство для выполнения способа в области месторождения 10 с породой 10а, показанной в разрезе. Устройство содержит буровую установку 1 с буровым долотом 1b и блок 2 для обеспечения газового потока для образования аэрозоля 4, который через по меньшей мере один газопровод 3 соединен с буровой установкой 1. Устройство также содержит воздушный сепаратор 5, который соединен с буровой установкой 1 через аэрозольный трубопровод 4а.

Для того чтобы выполнить классификацию в потоке буровой мелочи 7, 8, воздушный сепаратор 5 в этом примере снабжается от блока 2 через дополнительный газопровод 3' газовым потоком 9 (см. фиг.1). Устройство также содержит устройство 11 для выполнения анализа величин частиц на частицах, обладающих равнопадаемостью, фракций 6а, 6b, 6с, а также соединенный с ним информационно-технически, но размещенный отдельно от места бурения вычислительный блок 12. Устройство 11 выполняет здесь оптический анализ, в частности, посредством лазерной дифракции, и устанавливается последовательно на соответствующей разгрузочной шахте 5а, 5b, 5c воздушного сепаратора 5 для фракций 6а, 6b, 6с, где фракции 6а, 6b, 6с как раз находятся в свободном падении. Альтернативно и предпочтительно имеется столько устройств 11, сколько разгрузочных шахт 5а, 5b, 5c, причем каждое установлено на соответствующей разгрузочной шахте 5а, 5b, 5c воздушного сепаратора 5, чтобы одновременно выполнять анализ величин частиц для каждой из фракций 6а, 6b, 6с.

Определенные устройством 11 результаты анализа величин частиц могут оцениваться либо в устройстве 11 и оценка может передаваться на вычислительный блок 12, либо вычислительный блок 12 берет на себя оценку. При оценке фракции частиц каждой фракции 6а, 6b, 6с анализируются, и выбирается та фракция, для которой расстояние между первой фракцией 7а частиц и второй фракцией 7b частиц является максимальным. Первая фракция 7а частиц этой выбранной фракции 6а, 6b, 6с применяется для определения локальной величины зерна минерала ценного материала в породе 10а, так как между ними существует корреляция.

Для того чтобы местоположение бурения буровой установки 1 в месторождении или залежи 10 можно было регистрировать, буровая установка 1 содержит по меньшей мере один GPS-блок 14. Данные местоположения, в частности, текущая глубина погружения бурового долота 1b, и по меньшей мере одно измеренное значение, характеризующее текущий режим работы, например, скорость бурения, передаются, в частности, по радиосвязи 15 на вычислительный блок 12, установленный пространственно отдельно от позиции бурения.

На основе имеющихся теперь данных посредством вычислительного блока 12 устанавливается модель 100 месторождения или модель залежи.

На буровой установке 1 предпочтительно также установлен датчик 13 корпусного шума, который служит для регистрации дополнительного измеренного значения, характеризующего текущий режим бурения, в данном случае колебательный режим буровых штанг 1с буровой установки 1. Зная заданные на буровой установке 1 параметры бурения и колебательный режим буровых штанг 1с, можно исключить зависимость колебательного режима от параметров бурения путем вычислений с помощью дополнительного вычислительного блока 12а, который расположен вблизи буровой установки 1. Получается зависимая от текстуры породы характеристика, которая может использоваться в качестве дополнительной меры для определения локальной величины зерна минерала для минерала ценного материала, и, в частности, дополнительно может использоваться твердость породы. Данные колебательного режима, как правило, настолько обширны, что передача данных для них посредством радиосвязи на вычислительный блок 12 могла бы быть реализована лишь с трудом. Во всяком случае, установленный непосредственно на месте работ вычислительный блок 12а может передать по радиосвязи выполненную оценку данных колебаний от дополнительного вычислительного блока 12а на удаленно расположенный вычислительный блок 12.

Фиг.3 схематично показывает основные потоки данных и материала для возможного способа. Вычислительный блок 12 посредством источника D данных снабжается, как правило, известными параметрами BP бурения, причем в качестве источника данных может служить обслуживающий персонал и/или иные электронные приборы. Параметры ВР бурения передаются в форме данных относительно типа буровой установки 1, типа и геометрии бурового долота буровой установки 1, длительности использования, в течение которой буровое долото уже эксплуатировалось, усилия прижатия и/или числа оборотов бурового долота и т.д. При этом, как правило, используется проводная линия передачи данных. В процессе бурения от буровой установки 1 или имеющихся на ней приемников измеренных значений передаются характеризующие режим бурения измеренные значения MW на вычислительный блок 12. Измеренные значения MW представляют собой, например, скорость бурения, ввод энергии в буровую установку 1 и т.д. Кроме того, от по меньшей мере одного GPS-блока 14 передаются текущие данные местоположения BMD буровой установки 1, в частности бурового долота, на вычислительный блок 12.

Сформированная буровой установкой буровая мелочь ВК после образования аэрозоля передается на воздушный сепаратор 5 и классифицируется в потоке. Фракции, которые выдаются из разгрузочных шахт воздушного сепаратора 5, анализируются по меньшей мере одним устройством 11 в отношении имеющихся в них распределений величин частиц. Определенные данные PGA анализа, при необходимости после дополнительной оценки в устройстве 11 относительно фракции с наибольшим прерывистым гранулометрическим составом, передаются на вычислительное устройство 12.

После того как измеренные значения MW, данные местоположения BMD и данные PGA анализа величин частиц в области позиции бурения BG получены, они предпочтительно беспроводными средствами 15 (см. пунктирные линии) передаются на пространственно удаленный вычислительный блок 12.

Измеренные значения MW для режима бурения, которые имеются в форме данных колебаний SDMW, передаются по проводному соединению 15а на дополнительный вычислительный блок 12а и здесь непосредственно в области позиции бурения BG оцениваются, и затем беспроводными средствами 15 передаются на вычислительный блок 12.

На основе определенной в вычислительном блоке модели 100 осуществляется, в частности, управление режимом добычи в области месторождения или залежи, прежде всего в отношении подрыва, транспортировки и хранения добытой породы, а также размельчения породы. Так, зная модель 100 и при необходимости локальную твердость породы, можно, например, корректировать локально используемое количество взрывчатого вещества, добытую породу в зависимости от свойства хранить в различных местах или размельчать в различной степени.

На фиг.1-3 показаны только примеры для способа и устройства. Специалист сможет без труда согласовать соответствующее изобретению устройство и соответствующий изобретению способ с соответствующим месторождением или соответствующей залежью, чтобы определять локальные величины зерна минералов для имеющихся минералов ценных материалов.

Так, естественно, в зависимости от месторождения или залежи, можно выполнять бурение вертикально, и/или горизонтально, и/или наклонно в недра земли. Кроме того, может использоваться другой тип воздушного сепаратора и/или устройства для выполнения определения свойства выбранной фракции. Так, например, можно осуществлять ситовый анализ фракций, классифицированных в потоке, на фракции частиц, причем это в общем случае требует больше временных затрат, чем оптический анализ величин частиц.

1. Способ определения локальной величины зерна минерала для минерала ценного материала в породе (10а) месторождения или залежи (10), причем порода (10а) включает в себя по меньшей мере один другой минерал, и причем минерал ценного материала имеет более высокую плотность, чем по меньшей мере один другой минерал, отличающийся следующими этапами:
выполнение процесса бурения посредством буровой установки (1) в породе (10а), при этом создается буровая мелочь (7, 8),
образование аэрозоля (4), включающего в себя буровую мелочь (7, 8) и газовый поток,
перенос аэрозоля (4) от буровой установки (1) к по меньшей мере одному воздушному сепаратору (5),
выполнение классификации в потоке, причем образуются по меньшей мере две фракции (6а, 6b, 6с), включающие в себя частицы соответствующей равнопадаемости буровой мелочи (7, 8), и
определение свойства по меньшей мере одной из фракций (6а, 6b, 6с), которая применяется как мера для локальной величины зерна минерала для минерала ценного материала в породе (10а).

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что определение свойства осуществляется тем, что выполняют анализ величин частиц на частицах фракций (6а, 6b, 6с) с равнопадаемостью, причем по меньшей мере в одной из фракций (6а, 6b, 6с) получают две фракции (7а, 8а) частиц с различными средними величинами частиц (dm1, dm2), которые за счет прерывистого гранулометрического состава разделяются друг от друга, причем величины d частиц первой фракции (7а) частиц применяют как меру для локальной величины зерна минерала для минерала ценного материала в породе (10а).

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что в случае, когда анализ величин частиц по меньшей мере двух фракций (6а, 6b, 6с) показывает прерывистый гранулометрический состав, первая фракция частиц применяется в качестве меры для локальной величины зерна минерала, которая получена из той фракции (6а, 6b, 6с), для которой прерывистый гранулометрический состав является наибольшим.

4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что определяют локальную величину зерна минерала для рудного минерала.

5. Способ по п.2 или 3, отличающийся тем, что анализ величин частиц осуществляют автоматически посредством оптического анализа.

6. Способ по п.2 или 3, отличающийся тем, что анализ величин частиц с равнопадаемостью фракций (6а, 6b, 6с) осуществляют непрерывно во время их падения.

7. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что во время процесса бурения регистрируют глубину погружения бурового долота (1b) буровой установки (1) и/или данные местоположения для местоположения бурового долота (1b) в месторождении или залежи (10) и логически связывают с мерой, относящейся к этому месту, и что отсюда определяют трехмерное распределение величин зерна минерала для минерала ценного материала в месторождении или залежи (10).

8. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что на буровой установке (1) регистрируют по меньшей мере один заданный параметр бурения и по меньшей мере одно измеренное значение, характеризующее текущий режим бурения буровой установки (1), зависимость по меньшей мере одного измеренного значения от по меньшей мере одного параметра бурения исключают вычислительным способом, и что по меньшей мере одну получаемую характеристику, зависимую от текстуры породы, применяют в качестве дополнительной меры для определения локальной величины зерна минерала для минерала ценного материала.

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что по меньшей мере один параметр бурения образован из прижимающего усилия бурового долота (1b) буровой установки (1), и/или числа оборотов бурового долота (1b), и/или объемного расхода газа газового потока для образования аэрозоля (4), и/или частоты ударов бурового долота (1b), и/или предшествующей длительности использования бурового долота (1b), и/или данных материала или геометрии бурового долота (1b).

10. Способ по п.8, отличающийся тем, что по меньшей мере одно измеренное значение, характеризующее текущий режим бурения, выбирают из группы измеренных значений, включающей в себя скорость бурения, результирующий вращающий момент на силовой вращающейся головке бурового долота (1b), давление газа газового потока для образования аэрозоля (4), ввод энергии в буровую установку (1) и колебательный режим буровых штанг буровой установки (1).

11. Способ по п.9, отличающийся тем, что по меньшей мере одно измеренное значение, характеризующее текущий режим бурения, выбирают из группы измеренных значений, включающей в себя скорость бурения, результирующий вращающий момент на силовой вращающейся головке бурового долота (1b), давление газа газового потока для образования аэрозоля (4), ввод энергии в буровую установку (1) и колебательный режим буровых штанг буровой установки (1).

12. Устройство для осуществления способа по любому из пп.1-11, содержащее
по меньшей мере одну буровую установку (1),
по меньшей мере одно устройство (2) для обеспечения потока газа для образования аэрозоля (4), которое через по меньшей мере один газопровод (3) соединено с по меньшей мере одной буровой установкой (1),
по меньшей мере один воздушный сепаратор (5) на каждую буровую установку (1), который соединен с по меньшей мере одной буровой установкой (1) через аэрозольный трубопровод (4а),
по меньшей мере одно устройство (11) для выполнения определения свойства фракций (6а, 6b, 6с), и
по меньшей мере один вычислительный блок (12), информационно-технически соединенный с по меньшей мере одним устройством (11), для регистрации свойства и коррелирования его с локальной величиной зерна минерала для минерала ценного материала в породе (10а).

13. Устройство по п.12, причем по меньшей мере одно устройство (11) выполнено с возможностью выполнения анализа величин частиц, и причем по меньшей мере одно устройство (11) или по меньшей мере один вычислительный блок (12) выполнен с возможностью коррелирования первой фракции частиц (7а) с локальной величиной зерна минерала для минерала ценного материала в породе (10а).

14. Устройство по п.12 или 13, причем по меньшей мере один вычислительный блок (12) дополнительно выполнен с возможностью регистрации по меньшей мере одного параметра бурения или по меньшей мере одного измеренного значения на буровой установке (1), характеризующего текущий режим бурения буровой установки (1).

15. Устройство по п.12 или 13, причем по меньшей мере один вычислительный блок (12) дополнительно выполнен с возможностью осуществления вычислительного исключения зависимости по меньшей мере одного измеренного значения, характеризующего текущий режим бурения буровой установки (1), от по меньшей мере одного параметра бурения и вычисления по меньшей мере одной характеристики, зависимой от текстуры породы, которая образует дополнительную меру для локальной величины зерна минерала для минерала ценного материала и/или твердости породы.

16. Устройство по п.14, причем по меньшей мере один вычислительный блок (12) дополнительно выполнен с возможностью осуществления вычислительного исключения зависимости по меньшей мере одного измеренного значения, характеризующего текущий режим бурения буровой установки (1), от по меньшей мере одного параметра бурения и вычисления по меньшей мере одной характеристики, зависимой от текстуры породы, которая образует дополнительную меру для локальной величины зерна минерала для минерала ценного материала и/или твердости породы.

17. Устройство по п.15, причем по меньшей мере один вычислительный блок (12) дополнительно выполнен с возможностью определения локальной величины зерна минерала для минерала ценного материала на основе упомянутой меры и дополнительной меры.

18. Устройство по п.16, причем по меньшей мере один вычислительный блок (12) дополнительно выполнен с возможностью определения локальной величины зерна минерала для минерала ценного материала на основе упомянутой меры и дополнительной меры.

19. Устройство по п.12 или 13, причем по меньшей мере один воздушный сепаратор (5) и по меньшей мере одно устройство (11), в особенности, для выполнения анализа величины частиц размещены в непосредственной близости от буровой установки (1), в особенности на буровой установке (1).

20. Устройство по п.12 или 13, причем на по меньшей мере одной буровой установке (1) имеется по меньшей мере один датчик (13) корпусного шума для регистрации колебательного режима буровых штанг (1с) буровой установки (1).



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способам автоматического контроля крупности частиц в потоке пульпы в процессе измельчения материала и может быть использовано в области обогащения руд полезных ископаемых, а также в горно-металлургической, строительной и других областях промышленности.

Изобретение относится к технике автоматизации измерений и может быть использовано при анализе взвешенных частиц произвольной формы. Согласно способу производят освещение потока частиц световым пучком и регистрацию параметров световых сигналов, формируемых частицами при их пролете через выделенную область потока частиц.

Изобретение относится к способам автоматического контроля крупности дробленой руды в потоке и может быть использовано в области обогащения руд полезных ископаемых, в горно-металлургической, строительной и других областях промышленности.

Изобретение относится к области оптической диагностики физических сред и может быть использовано в приборах, предназначенных для измерения распределения концентрации и размеров микро- и наночастиц в жидкостях и газах.

Изобретение может быть использовано для определения замеров параметров отработавших газов (ОГ) ДВС. Способ заключается в отборе газов в пробоотборник и последующем анализе материала пробы.

Изобретение относится к океанологическим исследованиям. Устройство включает в себя средство для генерации параллельного потока импульсов оптического излучения, средство для формирования оптическим путем реперного объема прямоугольного сечения, средство для перемещения реперного объема, средство для приема и преобразования оптического излучения в электрические сигналы и средство для регистрации изменения амплитуды электрических импульсов, снабженное средством для определения разности между сигналом в отсутствие импульсов и сигналом, полученным во время действия импульсов, и средством, формирующим временной интервал на время регистрации частиц.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для определения параметров мелкодисперсной водогазовой смеси перед закачкой в пласт.

Изобретение относится к области измерения характеристик аэрозольных частиц оптическими методами. Способ заключается в измерении ослабления оптического излучения в видимой и ближней инфракрасной областях спектра.

Изобретение относится к способам автоматического контроля крупности частиц в потоке пульпы в процессе измельчения материала и может быть использовано в области обогащения руд полезных ископаемых, а также в горно-металлургической, строительной и других областях промышленности.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, а именно к оптико-электронным способам контроля и регулирования параметров дисперсных сред. По зарегистрированному импульсному световому изображению рассеченной плоской с малой толщиной части факела распыла определяют параметры распыла капель в данной части факела с помощью системы единиц дисперсности на основе формулы объема шара (сферы) капли, для чего в указанном изображении производят сортировку и подсчет количества капель стандартных классов диапазонов микроскопических размеров в их смежной последовательности.

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к области инженерных изысканий, и может быть использовано для определения напряженно-деформированного состояния пород, а именно определения стадии развития деформационных процессов в массиве материала (в горном массиве, грунтов под инженерным сооружением и т.п.).

Группа изобретений относится к горной промышленности и строительству, а именно к прогнозу динамических проявлений в массиве горных пород при изменении его напряженно-деформированного состояния.

Изобретение относится к горному делу, а именно к повышению безопасности ведения горных работ. Технический результат достигается тем, что измерение относительного изменения радиационной температуры поверхности забоя пласта осуществляют дистанционно с расстояния 1,0-1,5 м через 3-5 м по длине лавы, при этом в каждой точке измерения к учету принимают среднее значение, полученное не менее чем в 30 циклах измерений, а границей защищенной зоны принимают расстояние от линии примыкания пласта к выработанному пространству до точки фиксации стабилизации значения радиационной температуры.
Изобретение относится к горному делу, преимущественно к угольной промышленности. Предложен способ прогноза местонахождения нижней границы взрывоопасной газовой зоны в очистном забое, включающий проходку параллельных выработок на выемочном участке, проведение скважины в кровлю пласта и измерение концентрации метана по ее длине подвижным газоизмерительным зондом.
Изобретение относится к горному делу, преимущественно к угольной промышленности. Техническим результатом является повышение точности определения протяженности зоны опорного давления от очистного забоя.

Изобретение относится к области горного дела, а именно к лабораторным исследованиям механизма фильтрации жидкостей в трещиноватых горных породах, и может быть использовано при извлечении метана из угольных пластов с предварительным их гидроразрывом, а также в нефтедобывающей и газодобывающей отраслях и научных организациях.

Изобретение относится к способам определения природных напряжений в массиве горных пород, которые используются в качестве граничных условий при расчете напряжений в горных конструкциях и элементах систем разработки для оценки их устойчивости.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для контроля изменения физико-механического состояния массива горных пород. Заявленное решение направлено на повышение достоверности контроля изменения физико-механического состояния массива горных пород за счет улучшения отношения сигнал/шум информационно-измерительной системы.

Изобретение относится к бурению скважин и может найти применение при регулировании условий бурения. Техническим результатом является оптимизация процесса бурения скважины.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть применено для доставки датчиков в скважину. Способ состоит в том, что датчик и порция раствора для его тампонирования доставляются в скважину одновременно в специальной капсуле, причем порция тампонирующего раствора упаковывается в легко разрываемый пакет, который размещают в капсуле впереди датчика по ходу продвижения ее в скважину.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для повышения достоверности оценки запасов углеводородов и математического моделирования пластовых процессов в низкопроницаемых коллекторах нефти и газа.
Наверх