Control with Acoustic Method of Disintegration of Rocks by Rotary Drilling

Control con método acústico de la desintegración de rocas mediante perforación rotatoria

La contribución describe la solución técnica y algorítmica de la optimización de la perforación rotativa. Los criterios de optimización global expresan la energía específica mínima en la perforación y la velocidad máxima de perforación. El artículo presenta los primeros resultados de la investigación sobre la utilización de métodos acústicos en la medición indirecta de la función de criterio mediante la optimización de estos procesos.

INTRODUCCIÓN

El proceso de perforación rotatoria de rocas está determinado por varios factores, siendo el principal de ellos:

- las características físico-mecánicas de las rocas,

- característica de la herramienta de perforación,

- régimen de perforación (P- potencia, n - revolución, v- velocidad de perforación, F- fuerza, etc.),

- régimen de lavado

Para una optimización de este proceso se utilizan los siguientes criterios:

- máxima vida útil de la herramienta,

- velocidad máxima de perforación,

- energía específica mínima de perforación.

En [1 - 3] se formularon dos criterios de optimización:

- minimización de la energía específica W (J·m^-3):

​$W=\frac{P\cdot t}{V}$    (1)

- maximización de la velocidad de perforación promedio v (mm⋅s-1) o criterio de optimización combinado

- maximización de la relación Φ (mm⋅s^-1(J-m^-3)):

​$j=\frac{v}{W}$     (2)

El proceso de separación de rocas, desde el punto de vista de su control, tiene dos magnitudes básicas de control: la fuerza de presión F y las rpm de la herramienta de perforación n. En la Figura 1 se muestra la dependencia de las funciones eriteria (1), (2) y (3) de la fuerza de presión para tres tipos de rocas diferentes [3]. Está claro a partir de la figura que existe una fuerza de presión óptima. Evidentemente, se producirá una situación diferente en el caso de un aumento de las revoluciones cuando sea posible suponer un aumento teóricamente ilimitado de la velocidad de separación. De ello se deduce que la ubicación del extremo real de la función de criterio puede estar fuera del área de trabajo que está limitada por las capacidades técnicas del dispositivo de perforación. El hecho anterior determina la elección del método de optimización adecuado y el algoritmo correspondiente.

ALGORITMOS DE OPTIMIZACIÓN

El proceso de separación de rocas es muy complejo y estocástico desde el punto de vista del modelado y control. Es un problema de múltiples parámetros.