Способ и система оценки отвинчивания на основании данных о давлении трубного ключа

Авторы патента:


Способ и система оценки отвинчивания на основании данных о давлении трубного ключа
Способ и система оценки отвинчивания на основании данных о давлении трубного ключа
Способ и система оценки отвинчивания на основании данных о давлении трубного ключа
Способ и система оценки отвинчивания на основании данных о давлении трубного ключа
Способ и система оценки отвинчивания на основании данных о давлении трубного ключа
Способ и система оценки отвинчивания на основании данных о давлении трубного ключа
Способ и система оценки отвинчивания на основании данных о давлении трубного ключа
Способ и система оценки отвинчивания на основании данных о давлении трубного ключа
Способ и система оценки отвинчивания на основании данных о давлении трубного ключа
Способ и система оценки отвинчивания на основании данных о давлении трубного ключа
Способ и система оценки отвинчивания на основании данных о давлении трубного ключа
Способ и система оценки отвинчивания на основании данных о давлении трубного ключа
Способ и система оценки отвинчивания на основании данных о давлении трубного ключа

 


Владельцы патента RU 2447255:

КИ ЭНЕРДЖИ СЕРВИСИЗ, ИНК. (US)

Способ оценки качества штанг предполагает получение информации о требуемом давлении раскрепления, верхнем и нижнем пределах давления раскрепления и фактического давления раскрепления. Требуемые величины давления раскрепления определяются на основании размера штанги и/или типа трубного ключа. Верхний и нижний пределы для допустимых величин давления раскрепления штанги могут вычисляться на основании требуемого давления раскрепления и/или размера штанги. Величины давления раскрепления штанг ниже нижнего предела и выше верхнего предела указывают на необходимость анализа состояния штанги, чтобы определить, можно ли данную штангу повторно использовать. Величины давления раскрепления штанги могут быть записаны в качестве данных давления раскрепления для дальнейшей оценки, включая определения неправильного свинчивания штанг и плохого состояния скважины. Обеспечивается идентификация труб, требующих замены. 4 н. и 21 з.п. ф-лы, 13 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретения

Настоящее изобретение в целом относится к развинчиванию резьбовых насосных штанг, извлекаемых из нефтяных скважин или скважин другого типа. Точнее говоря, изобретение относится к способам мониторинга и оценки давления при отвинчивании насосных штанг с целью облегчения классификации штанг и закупорки пор призабойной зоны.

Уровень техники

Нефтяные скважины и многие другие типы скважин часто содержат ствол скважины, облицованный стальными обсадными трубами. Обсадная труба - это колонна труб, которые на каждом конце имеют винтовую резьбу для взаимного соединения с помощью группы трубных муфт с внутренней резьбой. Нижний конец обсадных труб перфорирован, чтобы дать возможность нефти, воде, газу или другой определенной жидкости поступать во внутреннюю часть обсадных труб.

Внутри обсадных труб находится другая колонна труб, соединенных с помощью группы резьбовых трубных муфт. Эта внутренняя колонна труб, известных как насосно-компрессорные трубы, имеет намного меньший диаметр, чем у обсадных труб. Жидкость, находящаяся в земле, проходит через перфорационные отверстия обсадных труб и входит в кольцевое пространство между внутренней стенкой обсадной трубы и внешней стенкой насосно-компрессорной трубы. Из этого следует, что жидкость нагнетается сама через отверстия в насосно-компрессорной трубе и затем поднимается по насосно-компрессорной трубе до уровня земли при условии, что жидкость находится под достаточным давлением.

Если естественного давления жидкости недостаточно, то на нижней части насосно-компрессорной трубы устанавливается поршневой насос, чтобы вытеснять жидкость вверх по трубе. На уровне земли устанавливается привод с поршневым компрессором, чтобы приводить в движение поршень насоса посредством последней колонны насосных штанг (или штанг), которая движется вверх и вниз внутри обсадной трубы. Колонна насосных штанг обычно состоит из отдельных неразъемных штанг, на каждом конце которых нарезана резьба так, что они могут соединяться с помощью резьбовых соединений.

Так как протяженность обсадных труб, насосно-компрессорных труб и насосных штанг часто составляет тысячи футов на полную глубину скважины, то очень важно, чтобы их соответствующие соединения были должным образом затянуты во избежание дорогостоящего ремонта и вынужденного простоя. Соединение труб (т.е. соединение насосно-компрессорных труб и обсадных труб) и соединение насосных штанг обычно закрепляется с помощью инструмента, известного как трубный ключ. Различные по конструкции ключи имеют конкретное назначение, т.е. закрепление труб или штанг, однако любой вид ключей служит общей цели - закручиванию одного резьбового элемента относительно другого. Ключи обычно содержат гидравлический двигатель, который передает крутящий момент на группу зажимов трубного ключа, которые захватывают закрепляемый элемент или элементы.

При проведении профилактического осмотра или регламентных работ на участках скважины насосные штанги и насосно-компрессорные трубы удаляются из скважины для осуществления анализа или определения состояния ствола скважины. При извлечении насосных штанг и насосно-компрессорных труб из скважины каждую штангу и/или трубу необходимо освободить от соединительной муфты, которая соединяет одну штангу с другой. Когда произошло раскрепление штанги или трубы, оператор должен определить, будет ли штанга или труба повторно использоваться, или она сильно повреждена. Если насосные штанги и/или насосно-компрессорные трубы плохого качества, например имеют поврежденную резьбу, они могут пропускать жидкость и вызвать дальнейшее свое разрушение и разрушение других компонентов в скважине. Отвинчивание насосных штанг и насосно-компрессорных труб также может служить прогнозом будущего нарушения ниппеля штанг или труб. Если отвинчивание происходит при давлении значительно выше требуемого, то причиной этого может быть нарушение резьбы, которое будет ограничивать возможность штанги создавать соответствующее уплотнение, если она свинчивается и возвращается в скважину. С другой стороны, если отвинчивание происходит при давлении значительно ниже требуемого, то причина может быть связана с работой насоса или взаимодействием штанги/насоса.

Разработаны различные способы контроля при попытке доказать, что в скважине многократно применяются насосные штанги и насосно-компрессорные трубы только хорошего качества. Однако операторы и обслуживающий персонал буровой установки часто находятся в жестких временных рамках при извлечении насосных штанг и насосно-компрессорных труб, ремонте скважины и повторном спуске оборудования обратно в скважину. Во многих случаях операторы слишком заняты, чтобы уделять должное внимание состоянию штанг и труб, которые возможно уже повреждены. Следовательно, существует необходимость в дисплейной системе и методе оценки, благодаря которым осуществляется регистрация и анализ давления при отвинчивании штанг и труб и предупреждение оператору, находятся ли значения давления при отвинчивании за пределами требуемого диапазона, тем самым идентифицируя те штанги и трубы, которые в наибольшей степени нуждаются в замене.

Настоящее изобретение направлено на решение этих, а также подобных проблем в отношении отвинчивания штанг и труб.

Сущность изобретения

Способ оценки качества штанги и динамических характеристик ствола скважины содержит получение информации о размере штанги и типе ключа для извлечения штанг. Требуемые величины давления могут быть определены на основании размера штанги и типа ключа и введены в компьютерную систему, которую можно поместить на буровой установке. Верхний и нижний пределы для приемлемого давления при отвинчивании штанги могут быть вычислены на основании требуемого давления отвинчивания и/или размера штанги. Фактические величины давления отвинчивания могут оцениваться во время извлечения штанги из скважины, записываться на графическом дисплее и сравниваться с верхним и нижним пределами давления. Величина давления отвинчивания меньше нижнего предела или больше верхнего предела вызывает аварийную сигнализацию, извещая оператора буровой установки о необходимости оценить состояние штанги, чтобы определить, сможет ли данная штанга повторно использоваться. Кроме этого, графический дисплей сможет обеспечить оператора информацией касательно колонн с давлением отвинчивания выше или ниже требуемого диапазона и сможет сообщать о проблемах, которые возможны в стволе самой скважины. Также могут оцениваться величины давления отвинчивания штанг, для того чтобы определить средние и усредненные (mean) значения давления отвинчивания, определить количество раскреплений, произошедших сверх предельной нормы, количество раскреплений, произошедших ниже предельной нормы и общее число штанг или труб, извлеченных из ствола скважины.

В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения способ оценки качества сети трубных соединений на основании характеристик раскрепления содержит получение требуемого давления раскрепления для трубных соединений. Трубные соединения могут содержать штанги и трубы, и требуемое давление раскрепления определяется на основании размера штанг и труб. Верхний предел давления раскрепления может быть получен на компьютере на буровой установке. Верхний предел давления раскрепления может быть определен на основании требуемого давления раскрепления или может быть введен оператором или работником буровой установки. Фактическая величина давления раскрепления для каждой штанги и муфты или трубы и муфты можно получить и оценить во время операции извлечения из скважины. Эти фактические значения давления раскрепления затем могут сравниваться с верхним пределом давления раскрепления для определения, превышает ли фактическая величина давления верхний предел давления раскрепления.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения способ оценки качества трубных соединений на основании характеристик раскрепления содержит получение требуемого давления раскрепления для трубных соединений. Трубные соединения могут содержать штанги и трубы, и требуемое давление раскрепления может быть определено на основании размера штанг и труб. Верхний предел и нижний предел давления раскрепления может быть определен на компьютере на буровой установке. Любое из значений верхнего и нижнего пределов давления может быть определено на основании требуемого давления раскрепления или оно может быть введено оператором или работником буровой установки. Фактические пиковые значения для каждой штанги и муфты или трубы и муфты могут быть получены и оценены во время процедуры извлечения из скважины. Эти фактические пиковые значения давления раскрепления сравниваются с верхним пределом и нижним пределом давления раскрепления, чтобы определить, находится ли фактическое пиковое значение давления раскрепления больше верхнего предела или меньше нижнего предела давления раскрепления. Если фактическое пиковое значение больше верхнего предела или меньше нижнего предела, то может сработать аварийная сигнализация, предупреждающая оператора, что трубные соединения должны подвергаться более тщательной оценке в отношении дефектов.

В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения способ оценки качества штанг на основании характеристик раскрепления содержит получение входной информации, содержащей размер штанги, подлежащей раскреплению в колонне труб. Верхний и нижний пределы давления раскрепления могут быть определены на основании размера штанги и могут быть получены на компьютере или доступны с помощью компьютера на буровой установке, осуществляющей извлечение штанг. Данные о фактическом максимальном значении давления раскрепления для каждой штанги могут быть определены и оценены во время или после процедуры извлечения из скважины. Эти фактические максимальные значения давления раскрепления могут сравниваться с верхним пределом и нижним пределом давления раскрепления для определения, является ли фактическое максимальное значение давления раскрепления больше верхнего предела давления раскрепления или меньше нижнего предела давления раскрепления. Если фактическое максимальное значение давления больше верхнего предела или меньше нижнего предела, то может включаться аварийная сигнализация, предупреждающая оператора, что штанга должна подвергаться более тщательной оценке в отношении дефектов. Происходит осмотр штанги и принимается решение о возможности повторного использования штанги в скважине.

Эти и другие цели настоящего изобретения достигаются с помощью визуального воспроизведения и способа анализа данных, касающихся давления раскрепления штанг и труб.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 представляет вид сбоку передвижной буровой установки с поднятым подъемным краном в соответствии с одним вариантом реализации настоящего изобретения;

фиг.2 представляет вид сбоку передвижной буровой установки с убранным подъемным краном в соответствии с одним вариантом реализации настоящего изобретения;

фиг.3 представляет электрическую схему управляющей цепи в соответствии с одним вариантом реализации настоящего изобретения;

фиг.4 иллюстрирует подъем и спуск внутренней колонны насосно-компрессорных труб с помощью передвижной установки для ремонта в соответствии с одним вариантом реализации настоящего изобретения;

фиг.5 иллюстрирует один вариант реализации методологии сбора информации, представленной в табличной форме в соответствии с одним вариантом реализации настоящего изобретения;

фиг.6 представляет вид спереди пульта оператора в соответствии с одним вариантом реализации настоящего изобретения;

фиг.7 представляет блок-схему системы, которая осуществляет контроль набора трубных ключей, закрепляющих колонну деталей удлиненной формы в соответствии с одним вариантом реализации настоящего изобретения;

фиг.8 представляет вид сбоку набора трубных ключей для закрепления двух насосных штанг в муфте в соответствии с одним вариантом реализации настоящего изобретения;

фиг.9 представляет в разрезе вид сверху трубных ключей в соответствии с вариантом реализации, изображенным на фиг.8;

фиг.10 является логической блок-схемой, представляющей процесс определения, разбираются ли штанги при соответствующем давлении раскрепления на основе данных о давлении ключей, в соответствии с одним вариантом реализации настоящего изобретения;

фиг.11 является логической блок-схемой, иллюстрирующей этапы процесса анализа штанг и данных давления с целью определения потенциальных причин выхода величин давления раскрепления за пределы требуемого диапазона в соответствии с одним вариантом реализации настоящего изобретения;

фиг.12 является логической блок-схемой, представляющей этапы альтернативного процесса определения, разбираются ли штанги при соответствующем давлении раскрепления на основе данных о давлении ключей, в соответствии с одним вариантом реализации настоящего изобретения; и

фиг.13 представляет изображение графика гидравлического давления трубного ключа для определения, находятся ли величины давления раскрепления для штанг в пределах установленного диапазона в соответствии с одним вариантом реализации настоящего изобретения.

Подробное описание изобретения

Далее следует подробное описание примеров вариантов реализации изобретения со ссылкой на сопроводительные рисунки. Варианты реализации изобретения описываются в соответствии с тем, как они могут быть выполнены. Для ясности не все особенности фактического воплощения приведены в данном описании. Специалистам понятно, что при создании реального конструктивного исполнения для достижения определенных целей изобретателей должны быть приняты некоторые специальные решения, такие как согласование связанных с бизнесом и системных условий, которые могут изменяться от одного воплощения к другому. Более того, следует принять во внимание, что такие опытно-конструкторские разработки должны быть комплексными и требуют больших затрат времени, но тем не менее являются установившейся практикой для специалистов, чьи изобретения приносят определенную выгоду. Другие аспекты и преимущества различных воплощений изобретения будут очевидны из рассмотрения нижеследующего описания и сопроводительных рисунков. Так как ссылки в дальнейшем в основном относятся конкретно к штангам или насосно-компрессорным трубам в соответствии с описанием рисунков, то каждая ссылка должна восприниматься в широком смысле, включая и штанги, и трубы, если это специально не оговорено.

На фиг.1 показана убираемая автономная передвижная установка 20, содержащая раму 22, опирающуюся на колеса 24, двигатель 26, гидравлический насос 28, воздушный компрессор 30, первую коробку передач 32, вторую коробку передач 34, подъемник 36 с изменяемой скоростью, блок 38, раздвижной подъемный кран 40, первый гидроцилиндр 42, второй гидроцилиндр 44, первый преобразователь 46, монитор 48 и выдвижную педаль 50.

Двигатель 26 выборочно соединяется с колесами 24 и подъемником 36 посредством коробок передач 34 и 32 соответственно. Также двигатель 26 приводит в действие гидравлический насос 28 через линию связи 29 и воздушный компрессор 30 через линию связи 31. Компрессор 30 приводит в действие пневматический захват (не показан), и насос 28 приводит в действие набор гидравлических ключей (не показаны). Также насос 28 приводит в действие цилиндры 42 и 44, которые соответственно удлиняют и поворачивают подъемный кран 40, чтобы по выбору установить подъемный кран 40 в рабочее положение, как показано на фиг.1, и в нижнее положение, как показано на фиг.2. В рабочем положении подъемный кран 40 направлен вверх, но его продольная ось 54 смещена от вертикали под углом 56. Угловое смещение обеспечивает доступ блока 38 к стволу скважины 58 без взаимодействия с шарниром 60 подъемного крана. Благодаря угловому смещению 56 рама подъемного крана не служит препятствием для быстродействующего оборудования и перемещения многочисленных внутренних сегментов сети труб (известных как трубы, внутренняя колонна труб, насосные штанги или насосно-компрессорные трубы 62, в дальнейшем «трубы» или «штанги»).

Отдельные сегменты сети труб (колонны 62) и насосные штанги скрепляются между собой с помощью гидравлических ключей. Термин «гидравлический ключ», использующийся здесь и далее, относится к любому гидравлическому инструменту, который может скреплять вместе две трубы или насосные штанги. Например, можно использовать инструмент, предоставленный компанией B.J.Hughes, Хьюстон, Техас. При работе насос 28 запускает гидравлический двигатель (не показан) вперед и назад с помощью клапана. По существу, двигатель запускает ведущее зубчатое колесо, которое поворачивает элемент трубного ключа относительно стыкового хомута. Элемент и стыковой хомут захватывают плоские грани на сопряженных соединительных муфтах насосных штанг или колонны 62 внутренних труб согласно одному представленному варианту реализации изобретения. Однако хорошо в пределах объема изобретения иметь вращающиеся зажимы трубного ключа или захватные устройства, которые прижимают к круглой трубе (т.е. без плоскостей), в принципе подобные обычно применяемому трубному ключу, но с гидравлическим зажимом. Направление вращения двигателя определяет сборку или разборку соединительных муфт.

На рисунках подробно не показано, что при установке сегментов труб 62 используется пневматическая клиновая плашка для захвата труб, чтобы поддерживать трубу 62, пока следующий сегмент трубы 62 навинчивается с применением трубных ключей. Компрессор 30 снабжает сжатым воздухом через клапан для быстрого скрепления и освобождения пневматической клиновой плашки. Резервуар помогает поддерживать постоянное давление воздуха. Датчик давления подает на монитор 48 (фиг.3) сигнал, который неявно указывает на то, что буровая установка 20 находится в рабочем состоянии.

Снова ссылаясь на фиг.1, следует сказать, что нагрузка, приложенная к блоку 38, воспринимается прижимающим гидравлическим башмаком 92, который поддерживает подъемный кран 40. Гидравлический башмак 92 в принципе является поршнем в цилиндре (в качестве варианта - мембрана) так, как это обеспечивается компанией M.D.Totco, Cedar Park, Texas. Гидравлическое давление в гидравлическом башмаке 92 возрастает с возрастанием нагрузки на блок 38. На фиг.3 первый преобразователь 46 преобразовывает гидравлическое давление в сигнал 94 напряжения постоянного тока величиной 0-5 В, который передается в монитор 48. В качестве варианта первый преобразователь 46 может преобразовывать гидравлическое давление в сигнал 4-20 миллиампер. Монитор 48 преобразовывает сигнал 94 в цифровую форму, сохраняет его в запоминающем устройстве 96, увязывает его с отметкой реального времени и в результате передает данные в дистанционный компьютер 100 или компьютер 700 на фиг.7 посредством проводной системы, модема 98, линии связи T1, WiFi или другого устройства или способа передачи данных, известного специалистам.

На фиг.3 также показаны преобразователи 46 и 102, соединенные с монитором 48. Преобразователь 46 показывает давление на левом башмаке 92 и преобразователь 102 показывает давление на правом башмаке 92. Генератор 118, запускаемый двигателем 26, обеспечивает выходное напряжение, пропорциональное скорости двигателя. Это выходное напряжение прикладывается к делителю напряжения со сдвоенными резисторами, чтобы подать сигнал напряжением 0-5 В постоянного тока в точку 120, и затем подается на усилитель 122. Генератор 118 представляет только один из многих разнообразных тахометров, которые обеспечивают сигнал обратной связи, пропорциональный скорости двигателя. Другой пример тахометра предполагает наличие двигателя 26, запускающего генератор переменного тока и измеряющего его частоту. Преобразователь 80 создает сигнал, пропорциональный давлению гидравлического насоса 28 и, следовательно, пропорциональный крутящему моменту трубных ключей.

Цепь 124 телефонного доступа, относящаяся к «POCKET LOGGER» (портативное устройство регистрации) Расе Scientific, Inc. Charlotte, N.C., содержит четыре входных канала 126, 128, 130 и 132; запоминающее устройство 96 и часы 134. Цепь 124 периодически опрашивает входы 126, 128, 130 и 132 на выбираемой пользователем частоте выборки; оцифровывает данные считывания; сохраняет оцифрованные значения и сохраняет время суток, когда была осуществлена выборка входов. Специалистам следует принять во внимание, что при наличии соответствующей цепи может быть опрошено любое количество входов, и данные по получении могут передаваться немедленно.

Оператор на компьютере 100, удаленном от рабочего места, где работает установка 20 для ремонта скважин, осуществляет доступ к данным, сохраняемым в цепи 124, с помощью модема 98 на базе ПК и сотового телефона 136 или других известных способов передачи информации. Телефон 136 считывает данные, через линии связи 138 (отраслевой телефонный стандарт RJ11) и передает данные на модем 98 с помощью антенн 140 и 142, в другом варианте данные передаются с помощью кабельного модема или системы WiFi (не показанной). В одном варианте реализации настоящего изобретения телефон 136 содержит CELLULAR CONNECTION.TM (систему сотового соединения), предоставляемую Motorola Incorporated of Schaumburg, Ш. (модель S1936C для сотовых приемопередатчиков серии 11 и модель S1688E для более старых сотовых приемопередатчиков).

Некоторые детали, касающиеся монитора 48, которые важно отметить, заключаются в том, что доступ к нему с помощью модема делает монитор 48 практически недоступным для самого персонала на рабочем месте. Однако систему можно легко модифицировать, чтобы предоставить персоналу возможность обрабатывать или корректировать передаваемые данные. Усилители 122, 144, 146 и 148 создают условия для своих входных сигналов, чтобы обеспечить соответствующие входы 126, 128, 130 и 132, имея подходящий диапазон мощности и амплитуды. Достаточная величина мощности необходима для RC-цепей 150, которые в течение короткого периода (например, 2-10 секунд) поддерживают амплитуду входов 126, 128, 130 и 132 даже после того, как выходы преобразователей 46, 102 и 80 и выход генератора 118 уменьшаются. Это гарантирует захват коротких выбросов без осуществления выборки и сохранения избыточного количества данных. Источник питания постоянного тока 152 подает чистое и точное напряжение возбуждения на преобразователи 46, 102 и 80, а также питает цепь 124 соответствующим напряжением с помощью делителя 154 напряжения. Датчик давления 90 активизирует источник питания 152 с помощью реле 156, контакты которого замыкаются посредством катушки индуктивности 160, возбуждаемой батареей 162, На фиг.4 представлено изображение передвижной установки 20 для ремонта скважин, опускающей колонну 62 труб, как указано стрелкой 174 на фиг.4.

Фиг.5 изображает методологию операции захвата в форме таблицы в соответствии с одним вариантом реализации изобретения. Согласно фиг.5 оператор сначала выбирает идентификатор операций для его/ее предстоящей работы; если выбран режим «ОБЩИЙ», то тогда оператор должен выбрать одно из положений буровой установки вверх/вниз, поднятие/спуск насосно-компрессорных труб или насосных штанг или вынос/затаскивание насосно-компрессорных труб и насосных штанг (опции не показаны на фиг.5). Если выбран режим «ПОРЯДОК ДЕЙСТВИЙ: ВНУТРЕННИЙ», то тогда оператор должен выбрать монтаж или демонтаж вспомогательной установки для технического обслуживания, длинный ход поршня, содержание парафина, монтаж/демонтаж противовыбросового превентора (ВОР), ловильные работы в скважине, работы ясом, свабирование, приток в ствол скважины, бурение, очистка скважины, операции глушения скважины, такие как заглушка скважины или прокачивание жидкости, поднятие насосов, установка/снятие трубного якоря, установка/снятие пакера и вынос/затаскивание утяжеленных бурильных труб и/или других устройств. Наконец, если выбран режим «ПОРЯДОК ДЕЙСТВИЙ: ВНЕШНИЙ», то оператор должен выбрать операции, выполняемые третьей стороной, такие как монтаж или демонтаж вспомогательного оборудования для ремонта, возбуждение скважины, цементирование, каротаж, перфорирование или технический контроль скважины и другие общие работы по обслуживанию, выполняемые третьей стороной. После того как операция идентифицирована, она классифицируется. Для всех классификаций, кроме классификации «ВЫПОЛНЯЕМАЯ ЗАДАЧА: ПОРЯДОК ДЕЙСТВИЙ», выбирается идентификатор отклонений и затем происходит классификация с использованием классификационных величин отклонений.

Фиг.6 представляет вид интерфейса оператора буровой установки или интерфейс супервизора согласно одному варианту реализации настоящего изобретения. В соответствии с фиг.6 все, что требуется от оператора, состоит в том, что он или она вводит данные операций в компьютер 605. Оператор может взаимодействовать с компьютером 605, используя разнообразные средства, включающие в себя набор на клавиатуре 625 или использование сенсорного экрана 610. В одном варианте реализации дисплей с сенсорным экраном 610 с программными экранными кнопками, такими как извлечение насосных штанг или насосно-компрессорных труб из ствола скважины 615, предоставляется оператору, как показано на фиг.6, что позволяет оператору без труда выбрать операцию из группы программных кнопок. Например, если оператору предоставлен дисплей 610, изображенный на фиг.6, то по прибытии на буровую площадку оператор должен сначала нажать кнопку «МОНТАЖ». Затем оператор должен выбрать, например, «УСТРОЙСТВО ОБСЛУЖИВАНИЯ», «УСТРОЙСТВО ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ» или «ТРЕТЬЯ СТОРОНА». Затем оператор должен выбрать, чтобы операция или выполнялась, или исключалась, как описано выше. Кроме того, как показано на фиг.6, перед извлечением (перемещением) 615 или опусканием (установкой) насосных штанг 62 оператор может устанавливать верхний и нижний предел для блока 38 путем нажатия кнопок установки вверх и установки вниз после передвижения блока 38 в надлежащее положение.

Теперь обратимся к фиг.7, где в соответствии с одним вариантом реализации настоящего изобретения представлен вид спереди пульта оператора. На фиг.7 представлен дисплей 610 для мониторинга операции закрепления комплекта ключей 712. На дисплее 610 имеется режим изучения, который позволяет адаптировать дисплей 610 к различным ключам 712 и условиям эксплуатации. После временной работы в режиме изучения дисплей 610 переходит к режиму мониторинга. Данные, полученные в режиме мониторинга, сравниваются с данными, полученными в режиме изучения, чтобы определить, произошли ли какие-либо изменения во время операции закрепления.

Схематически изображенные трубные ключи 712 представляют различные типы ключей, включая, но не ограничивая, ключи для закрепления насосных штанг, насосно-компрессорных труб или муфт. На фиг.7 ключи 712 показаны при сборке колонны удлиненных элементов 714, которые схематически иллюстрируют любой удлиненный элемент с резьбой на концах для соединения элементов 714 с серией резьбовых муфт 716. Примерами удлиненных элементов 714 могут служить без ограничения насосные штанги, насосно-компрессорные трубы и муфты. Ключи 712 содержат, по меньшей мере, один набор зажимных плашек для захвата и вращения одного удлиненного элемента 714 относительно другого, тем самым завинчивая, по меньшей мере, один удлиненный элемент в ближайшую муфту 716. Привод 718 обеспечивает вращение зажимных плашек. Привод 718 изображен схематически и может представлять различные типы приводов, и те, которые могут совершать поступательное движение (например, поршень/цилиндр) или вращательное и может управляться гидравлически, пневматически и электрически.

В одном варианте изобретения дисплей 610 содержит электрическую цепь 720, которая электрически соединена с выходом 721 и четырьмя входами. Схематически изображенная электрическая цепь 720 может быть представлена любой цепью, адаптированной к получению сигнала на входе и выдаче ответа на выходе. Примерами этой схемы 720 могут быть без ограничения компьютеры, контроллеры с программным управлением, схемы, содержащие дискретные электрические элементы, схемы, содержащие интегральные схемы, и различные их комбинации.

Входы схемы 720 согласно конкретному варианту реализации содержат первый вход 722, электрически соединенный с первым датчиком 724, второй вход 726, электрически соединенный со вторым датчиком 728, вход 730 изучения и вход 732 допустимого предела. Однако следует отметить, что допускается применение дисплея с меньшим количеством входов или с другими входами по сравнению с используемыми в данном примере в пределах объема изобретения.

В ответ на вращательное действие или затягивающее действие ключей 712 датчики 724 и 728 создают входные сигналы 734 и 736 соответственно. Термин «вращательное действие» относится к любому виду вращательного движения любого элемента, связанного с устройством ключей 712. Примерами такого элемента могут без ограничения служить редукторы, зажимные устройства, насосные штанги, муфты и насосно-компрессорные трубы. Термин «затягивающее действие» относится к усилию, прикладываемому при затяжке резьбового соединения. Схематически изображенные датчики 724 и 728 могут быть представлены широким диапазоном датчиков, которые реагируют на вращательное или затягивающее действие ключей 712. Примерами датчиков 724 и 728 могут служить без ограничения датчик давления (например, для восприятия гидравлического давления гидравлического двигателя), тензометрический датчик (например, для восприятия механического напряжения по мере того, как ключи развивают крутящий момент), переключатель-ограничитель (например, используемый как счетчик для отсчета числа прохождений зубьев шестерни или используемый при обнаружении действия отдачи ключей 712 в начале затягивания соединения); датчик Холла, бесконтактный переключатель или фотоэлектрический глаз (например, используемый как счетчик для подсчета числа прохождения зубьев шестерни); и датчик тока (например, для измерения мощности или электрического тока, подаваемого на электродвигатель, когда он служит приводным устройством для ключей 712).

Вход 730 изучения и вход 732 допустимого предела являются элементами пользовательского интерфейса, которые позволяют оператору воздействовать на работу дисплея 610 способами, которые будут разъясняться ниже. Дисплей 610 может быть подключен к схеме 720, датчикам 724, 728 и входам 730 и 732. В одном варианте реализации дисплей 610 обеспечивает оператора графической информацией; однако специалистам понятно, что дисплей 610 может содержать без ограничения дисплей с сенсорным экраном, графопостроитель, принтер или другое устройство для создания графических представлений. Дисплей 610 также содержит таймер 725, соединенный со схемой 720. Таймер 725 может быть любым устройством, которое может применять для работы с компьютером, программируемым логическим контроллером или другим устройством управления для определения полного времени от момента получения входного сигнала.

Для иллюстрации дисплей 610 будет описан со ссылкой на группу ключей 812 насосной штанги, использующихся для завинчивания двух насосных штанг 838 и 840 в муфту 842, как показано на фиг.8 и 9. Однако следует подчеркнуть, что дисплей 610 может быть использован без труда с другими типами ключей 812 для закрепления других типов удлиненных элементов. В данном примере гидравлический двигатель 818 является приводным устройством ключей 812. Двигатель 818 приводит во вращение различные зубчатые колеса приводного механизма 944, который вращает верхний ряд зажимов 946 относительно нижнего ряда зажимов 848. Верхние зажимы 946 адаптированы к захвату плоских граней 860 насосной штанги 840 и нижние зажимы 848 захватывают плоские грани 852 на штанге 838. Таким образом, поскольку верхние зажимы 946 вращаются относительно нижних захватов 848, верхняя насосная штанга 840 вращается относительно нижней штанги 838, что заставляет обе штанги 838 и 840 плотно завинчиваться в муфте 842.

В примере на фиг.8 и 9 датчик 924 является обычным датчиком давления в гидравлическом взаимодействии с двигателем 818, воспринимающим гидравлическое давление, которое приводит в действие двигатель 818. Гидравлическое давление возрастает с величиной крутящего момента, вызванного ключами 812, так что датчик 924 создает входной сигнал 834, который представляет этот крутящий момент. Двигатель 818 может также содержать предохранительный клапан 892 давления. Предохранительный клапан 892 давления ограничивает давление, которое прикладывается к двигателю 818, таким образом способствуя ограничению той степени соединения, до которой возможно производить затяжку. В одном варианте реализации предохранительный клапан 892 давления является регулируемым с помощью известных средств регулирования, чтобы иметь возможность изменять величину гидравлического давления исходя из различных диаметров («размеров») и качества штанг и труб.

Далее будут рассмотрены процессы согласно вариантам реализации настоящего изобретения со ссылкой на фиг.10-12. Определенные этапы описанных ниже процессов должны обязательно предпосылать другие, чтобы настоящее изобретение функционировало в соответствии с описанием. Однако настоящее изобретение не ограничивает порядок этапов, если этот порядок или последовательность не изменяет функционирование настоящего изобретения нежелательным образом. То есть понятно, что некоторые этапы могут выполняться перед другими этапами или после других этапов или параллельно с другими этапами в пределах объема и сущности настоящего изобретения.

Обратимся теперь к фиг.10, где представлена логическая блок-схема в соответствии с одним вариантом реализации настоящего изобретения, иллюстрирующая способ 1000 определения, что штанги 838 разбираются при соответствующем давлении раскрепления на основании оценки данных о давлении ключей. Согласно фиг.1, 7, 8 и 10 способ 1000 начинается на этапе ПУСК и продолжается до этапа 1002, на котором принимается сообщение, что оператор извлекает из скважины 58 штанги 838. В одном варианте сообщение принимается на компьютере 605 путем выбора оператором операции 615 извлечения на дисплее 610 или путем использования клавиатуры 625, мыши, или дисплей 610 является дисплеем с сенсорным экраном. На этапе 1004 запрашивается размер штанги. В одном варианте реализации размер штанги запрашивается оператором на дисплее 610. Стандартными размерами штанг являются три четверти дюйма, семь восьмых дюйма и один дюйм. Информация о размере штанг принимается на этапе 1006. Информация о размере штанг может вводиться оператором с помощью клавиатуры 625 компьютера 605.

В определенных вариантах различные типы ключей могут применяться для разных работ. В этих случаях становится необходимым обеспечить информацию, характеризующую работу ключей 812 на данный момент. В одном варианте реализации применяются два разных типа ключей 812: Mark IV и Mark V. На этапе 1008 осуществляется запрос информации, описывающей ключи 812, которые используются в текущей работе. В одном варианте реализации запрос производится с помощью компьютера 605 на дисплее 610. На этапе 1010 от оператора принимается информация о типе ключа, например на компьютере 605 с помощью клавиатуры 625, однако также могут быть использованы другие известные устройства ввода в компьютер. На этапе 1012 определяется требуемое давление раскрепления. В одном варианте реализации требуемое давление раскрепления определяется на основании типа ключа и размера штанги. В другом варианте реализации требуемое давление раскрепления основано на давлении, необходимом для правильного свинчивания штанг определенного размера с помощью определенного типа ключей 812, когда штанги 838 опускаются в скважину 58. В другом варианте требуемое давление раскрепления сохраняется в компьютере 605 или в месте с доступом компьютера 605 к Интернету. В альтернативном варианте оператор может ввести требуемое давление раскрепления на основании информации, относящейся к конкретным штангам 838, опускаемым в скважину 58, или на основании обычных штанг 838 и ключей 812 того типа, который применяется для операции извлечения.

На этапе 1014 производится запрос для определения, изменились ли угол конусного соединения или размер штанги. Изменение размера штанги может влиять на величины требуемого давления и, следовательно, на верхний и/или нижний пределы давления, которые необходимо контролировать. Если размер штанги или угол конусного соединения не изменились, то линия «НЕТ» ведет к этапу 1020. В другом случае, если размер штанги или угол конусного соединения изменились, то линия «ДА» ведет к этапу 1016, на котором принимается информация о новом размере штанги или угла конусного соединения. В одном варианте реализации эта информация вводится оператором в компьютер 605. На этапе 1018 компьютер 605, оператор или другой внешний объект определяет величины требуемого давления для нового размера штанги или угла конусного соединения.

На этапе 1020 устанавливается верхний предел давления раскрепления штанги. В одном варианте реализации верхний предел давления раскрепления штанги является заданным процентом свыше величины требуемого давления раскрепления штанги. Заданный процент может составлять 1-100% свыше величины требуемого давления штанги. В большинстве случаев заданный процент составляет 20-25%. В альтернативном варианте верхний предел давления раскрепления штанги является заданной постоянной величиной свыше величины требуемого давления раскрепления штанги, заданная постоянная величина составляет 50-800 фунтов на квадратный дюйм («psi») сверх требуемого давления раскрепления штанги. Верхний предел может быть установлен компьютером 605 на основании входной информации или может быть установлен оператором введением верхнего предела в компьютер 605 с помощью клавиатуры 625.

На этапе 1022 устанавливается нижний предел давления раскрепления штанги. В одном варианте реализации нижним пределом давления раскрепления штанги является величина меньше требуемого давления раскрепления штанги на заданный процент. Заданный процент может составлять 10-100% ниже требуемого давления раскрепления штанги. В альтернативном варианте нижний предел давления раскрепления штанги является заданной постоянной величиной ниже требуемого давления раскрепления штанги. Заданная постоянная величина составляет 50-800 фунтов на квадратный дюйм ниже требуемого давления раскрепления штанги. Нижний предел может устанавливаться компьютером 605 на основании входной информации, такой как размер штанги и тип ключа или может быть установлен оператором вводом нижнего предела в компьютер 605 с помощью клавиатуры 625.

На этапе 1024 производится запрос для определения, остановлен ли блок 38 после подъема. Такое определение может осуществляться путем анализа графика положения блока (не показанного), анализа данных, считываемых с кодового датчика положения (не показанного) на подъемнике 36 или где-либо еще вдоль подъемного каната, соединенного с подъемником 36, или оператором, включающим кнопку на дисплее 610, обозначающую, что операция извлечения свечи штанг 838 завершена. Если блок 38 не остановлен после подъема, то линия «НЕТ» возвращается к этапу 1024 для проведения нового анализа. Или же линия «ДА» следует к этапу 1026, на котором записывается и оценивается следующий пик гидравлического давления, который происходит прежде, чем блок 38 снова будет передвигаться вертикально. В одном варианте реализации пиковое значение гидравлического давления регистрируется и анализируется на компьютере 605. В другом варианте реализации может использоваться таймер 725, на котором устанавливается заданный период времени для определения пикового значения гидравлического давления таким образом, что для определения пикового значения оценивается только давление в заданном диапазоне времени. В одном варианте реализации заданный промежуток времени может быть между одной и тридцатью секундами.

Фиг.13 представляет график 1300, изображающий общую характеристику данных гидравлического давления ключа во время операции извлечения штанги в соответствии с одним вариантом реализации настоящего изобретения. Обратимся к фиг.13. График 1300 является графиком 1305 гидравлического давления, в котором ось Х представляет время, а ось Y представляет давление в фунтах на квадратный дюйм. Однако выбор осей Х и Y и способ изображения давления не ограничивается показанным на графике 1305. График 1305 содержит данные 1310 гидравлического давления, представленные как линии на графике 1305. Однако точки на линии 1310 могут быть также представлены в отдельности как однозначно определенные точки, которые не соединяются для образования линии. Более того, пневматическое давление и другие формы энергии, известные специалистам, которые могут измеряться и изменяться в зависимости от объема работы, могли бы заменить гидравлическое давление.

График 1305 включает в себя требуемое давление раскрепления 1315, представленное сплошной линией 1000 фунтов на кв.дюйм, верхний предел давления раскрепления 1320, представленный пунктирной линией 1250 фунтов на кв.дюйм, и нижний предел давления раскрепления 1325, представленный точечным пунктиром в 750 фунтов на кв.дюйм. Данные 1310 содержат пиковые значения 1330 и провалы. В одном варианте реализации рассматривается случай, когда давление раскрепления находится в требуемом диапазоне, если пиковое значение 1330 находится между нижним пределом 1325 и верхним пределом 1320. Как показано на графике 1305, пиковое значение 1330 значительно выше верхнего предела 1320. Кроме этого пиковое значение 1335 меньше нижнего предела и не будет приниматься во внимание в пределах диапазона. В дополнение к анализу собственно штанг 838, основанному на давлении раскрепления, данные 1310 могут предоставлять информацию о состоянии скважины 58. Как будет описано более подробно в дальнейшем, когда определенные участки колонны штанг 62 превосходят верхний предел, в то время как другие участки находятся преимущественно в пределах диапазона, то это может означать, что имеются проблемы со скважиной 58 на том участке, на котором помещаются штанги 838, имеющие величины давления раскрепления выше верхнего предела 1320. Например, как показано на графике 1305, до точки 24 большая часть пиковых значений находится в пределах требуемого диапазона. Однако после точки 24 далее пиковые значения превосходят верхний предел 1320. Компьютер 605 может обнаруживать эти участки или зоны, где существенно превышен верхний предел давления раскрепления штанги, и оповещать о том, что эта часть скважины должна быть исследована, прежде чем штанги 838 снова будут опускаться в скважину 58.

Вернемся к фиг.10. На этапе 1028 производится оценка определения, является ли пиковое значение гидравлического давления больше верхнего предела или меньше нижнего предела. В одном варианте реализации такая оценка осуществляется компьютером 605 на буровой установке 20. В ином случае оценка может осуществляться другим компьютером на буровой площадке или компьютером вне площадки. Если пиковое значение гидравлического давления больше верхнего предела или меньше нижнего предела, то линия «ДА» ведет к этапу 1030, где создается сигнал аварийной тревоги. Аварийный сигнал может быть звуковым, визуальным или и тем и другим. Примерами звуковой аварийной сигнализации могут служить, без ограничения, гудки, сирены и свистки. Примерами визуальной аварийной сигнализации являются, без ограничения, проблесковый свет, включение света и сообщения, выведенные на дисплей 610 компьютера 605. Аварийная сигнализация может приводиться в действие, даже когда пиковое значение гидравлического давления находится между верхним и нижним пределами. В этих вариантах могут создаваться различные типы аварийных сигналов с различной высотой звучания в зависимости от того, является ли пиковое значение гидравлического давления меньше нижнего предела, больше верхнего предела или находится между верхним и нижним пределом.

Раскрепление отдельных штанг 838 и/или пиковые значения гидравлического давления анализируются с целью определения причины выхода пикового значения гидравлического давления за рамки диапазона. В одном варианте изобретения штанги 838 проверяются на износ и повреждения для определения возможности их повторного использования. Процесс продолжается от этапа 1032 к этапу 1034.

Вернемся к этапу 1028. Если пиковое значение гидравлического давления не больше верхнего предела или меньше нижнего предела, то линия «НЕТ» ведет к этапу 1034. На этапе 1034 осуществляется запрос, должна ли другая штанга 838 извлекаться из скважины 58. Если это так, то линия «ДА» ведет обратно к этапу 1014. В другом случае линия «НЕТ» ведет к этапу 1036, на котором вычисляются усредненные и средние значения давления раскрепления для полного извлечения штанг 838 или штанг 838 определенного размера. В одном варианте реализации среднее значение может вычисляться путем деления суммы пиковых значений гидравлического давления для раскрепления каждой штанги определенного размера на количество операций раскрепления для штанг 838 данного размера. Усредненные значения могут вычисляться с использованием известных приемов с помощью той же самой информации, приведенной выше. В одном варианте реализации усредненные и средние значения вычисляет компьютер 605, однако они также могут вычисляться другим компьютером или на месте работ, или за его пределами.

На этапе 1038 вычисляется количество штанг 838, имеющих пиковое значение гидравлического давления выше предельного во время процедуры раскрепления. В некоторых вариантах компьютер 605 может использовать счетчик во время операции извлечения и считать количество пиковых значений выше верхнего предела. Возможен вариант, когда компьютер 605 по завершении извлечения штанг 838 может анализировать данные о гидравлическом давлении во время операции раскрепления и считать количество пиковых значений, превышающих верхний предел. На этапе 1040 вычисляется количество штанг, имеющих пиковое значение гидравлического давления меньше нижнего предела во время операции раскрепления. В некоторых вариантах компьютер 605 может использовать счетчик во время операции раскрепления и считать количество пиковых значений меньше нижнего предела. Возможен вариант, когда компьютер 605 по завершении извлечения штанг 838 может анализировать данные о гидравлическом давлении во время операции раскрепления и считать количество пиковых значений меньше нижнего предела. На этапе 1042 вычисляется общее количество извлеченных штанг 838 и количество штанг 838 по размерам. В некоторых вариантах компьютер 605 может использовать счетчик во время операции раскрепления и считать количество пиковых значений гидравлического давления во время операции раскрепления в течение операции извлечения. Возможен вариант, когда компьютер 605 по завершении извлечения штанг 838 может анализировать данные о гидравлическом давлении во время операции раскрепления и считать общее количество пиковых значений гидравлического давления во время операции раскрепления при извлечении. Кроме этого, так как компьютер 605 способен осуществлять прием данных, относящихся к размерам штанг, во время операции извлечения, то счет также может быть организован по размерам штанг. Процесс продолжается от этапа 1042 к этапу ОКОНЧАНИЕ.

Фиг.11 представляет логическую блок-схему, иллюстрирующую способ исследования штанг и данных о давлении с целью определения потенциальных проблем, вызывающих пиковые значения гидравлического давления раскрепления больше верхнего предела или меньше нижнего предела, как было изложено выше на этапе 1032 фиг.10 и 12. Теперь обратимся к фиг.1, 6, 8, 10, 11 и 12. Способ 1032 начинается на этапе 1105, на котором запрашивается, создается ли аварийная сигнализация в случае, если давление превышает верхний предел. Специалистам понятно, что та же самая операция может основываться на анализе пикового значения давления раскрепления независимо от того, произведена аварийная сигнализация или нет. Если нет аварийной сигнализации для давления, превышающего верхний предел, то линия «НЕТ» ведет к этапу 1135. В другом случае линия «ДА» ведет к этапу 1110.

На этапе 1110 производится запрос, превышают ли все или большая часть пиковых значений гидравлического давления во время операции раскрепления верхний предел для штанг 838, удаляемых из скважины 58 во время операции извлечения. В одном варианте реализации эта большая часть может составлять семьдесят пять процентов и выше, однако любая величина больше пятидесяти процентов находится в пределах объема данного изобретения. В некоторых вариантах такая оценка осуществляется компьютером 605. Если все или большая часть пиковых значений давления превышает верхний предел, то линия «ДА» ведет к этапу 1115, на котором определяется, что штанги 838 свинчены при давлении выше требуемого давления свинчивания. Затем процесс переходит от этапа 1115 к этапу 1130.

Вернемся к запросу на этапе 1110. Если все или большая часть пиковых значений гидравлического давления не превосходит верхний предел, то линия «НЕТ» ведет к этапу 1120. На этапе 1120 осуществляется запрос, является ли заданный процент пиковых значений гидравлического давления для штанг 838 на определенном участке скважины 58 выше верхнего предела. Например, во время операции раскрепления пиковые значения гидравлического давления, в общем, должны находиться в пределах требуемого диапазона, ниже верхнего предела и выше нижнего предела для большинства штанг 838. Хотя вдоль одного определенного участка скважины 58 девяносто процентов пиковых значений давления превышают верхний предел. Следовательно, почти все пиковые значения давления возвращаются в пределы требуемого диапазона. Подобного рода показания давления могут означать наличие проблемы в скважине 58. В одном варианте реализации заданный процент может быть любым значением, превышающим шестьдесят процентов. Если заданный процент не превышает верхний предел, то линия «НЕТ» ведет к этапу 1130. В другом случае линия «ДА» ведет к этапу 1125, на котором компьютер 605 определяет, что существует проблема на участке скважины 58, из которой извлекаются данные штанги 838.

На этапе 1130 оператор или другие работники оценивают трубный конец с наружной резьбой и муфту 842 для штанги 838, чтобы определить, свернута или деформирована резьба, присутствует ли коррозия на резьбе и может ли штанга 838 повторно использоваться или ее необходимо заменить. Оператор также может применять резьбовой калибр, помещая его вокруг резьбы, чтобы выяснить, не свернута ли она. Процесс продолжается от этапа 1130 к этапу 1034 на фиг.10 или этапу 1234 на фиг.12. На этапе 1135 осуществляется запрос, производилась ли аварийная сигнализация, когда пиковое значение гидравлического давления было меньше нижнего предела. Что касается этапа 1105, то специалистам понятно, что подобная операция может основываться на анализе пикового значения гидравлического давления во время операции раскрепления независимо от того, производилась ли аварийная сигнализация или нет. Если аварийная сигнализация не производилась при давлении меньше нижнего предела, тогда линия «НЕТ» ведет к этапу 1034 на фиг.10 или 1234 на фиг.12. В другом случае линия «ДА» ведет к этапу 1140. На этапе 1140 происходит определение компьютером 605, что причиной пиковых значений давления может быть соударение штанг и насоса и/или удар плунжера насоса по жидкости. Оператор или другие работники буровой установки 20 инструктированы на предмет анализа состояние насоса, чтобы определять, ударяют ли штанги насос или происходит удар плунжера насоса по жидкости. Затем процесс переходит от этапа 1140 к этапу 1034 на фиг.10 или этап 1234 на фиг.12.

Теперь возвратимся к фиг.12, где в соответствии с одним вариантом реализации настоящего изобретения изображена логическая блок-схема, иллюстрирующая альтернативный способ 1200 определения, разбирались ли штанги 838 при надлежащем давлении раскрепления на основании оценки данных о давлении ключа. Согласно фиг.1, 7, 8 и 12 способ 1200 начинается с этапа ПУСК и продолжается до этапа 1202, на котором принимается сообщение, что оператор извлекает штанги 838 из скважины 58. В одном варианте реализации сообщение вводится на компьютер 605 оператором, выбирающим операцию 615 извлечения на дисплее 610 либо с помощью клавиатуры 625, мыши, либо с помощью сенсорного экрана дисплея, если дисплей 610 является дисплеем с сенсорным экраном. На этапе 1024 запрашивается размер штанги. В одном варианте реализации размер штанги запрашивается оператором на дисплее 610. Информация о размере штанги принимается на этапе 1206. Информация о размере штанги может вводиться оператором на клавиатуре 626 компьютера 605.

На этапе 1208 осуществляется запрос об обеспечении информацией, описывающей ключи 812, применяемые при текущей работе. В одном варианте реализации запрос производится с помощью дисплея 610 компьютера 605. На этапе 1210 принимается информация о типе ключа от оператора, например, на компьютер 605 посредством клавиатуры 625, однако другие устройства ввода, известные в области применения компьютеров, также могут быть использованы. На этапе 1212 определяется требуемое давление раскрепления. В одном варианте реализации требуемое давление раскрепления определяется на основании типа ключа и размера штанги. В некоторых вариантах требуемое давление раскрепления основано на давлении, необходимом для свинчивания должным образом штанги определенного размера с ключом 812 определенного типа, когда штанги 838 опускаются в скважину 58. В некоторых вариантах требуемое давление раскрепления сохраняется в компьютере 605 или в месте, доступном для компьютера 605, например, посредством Интернета. В альтернативном варианте может вводить требуемое давление на основании информации, относящейся к тем определенным штангам 838, которые опускаются в скважину 58, или на основании обычных штанг 838 и ключей 812 такого типа, который применяется для этой операции извлечения.

На этапе 1214 осуществляется запрос, изменяется ли угол конусного соединения или размер штанги. Изменение размера штанги может менять требуемое давление раскрепления и, следовательно, верхний и/или нижний пределы давления, которые необходимо контролировать. Если не происходит изменения размера штанги или угла конусного соединения, то линия «НЕТ» ведет к этапу 1220. И наоборот, если размер штанги или угол конусного соединения изменяются, то линия «ДА» ведет к этапу 1216, на котором принимается информация о новом размере штанги или угла конусного соединения. В одном варианте эта информация вводится оператором в компьютер 605. На этапе 1218 компьютер 605, оператор или другой внешний объект определяет требуемое давление раскрепления для нового размера штанги или угла конусного соединения.

На этапе 1220 устанавливается верхний предел для давления раскрепления штанги. В одном варианте верхним пределом давления раскрепления для штанги является заданный процент сверх требуемого давления раскрепления штанг. Заданный процент может составлять 10-100% сверх требуемого давления раскрепления штанг. Как правило, заданный процент находится в диапазоне 20-25%. В альтернативном варианте верхний предел давления раскрепления штанг является заданной постоянной величиной в диапазоне 50-800 фунтов на кв. дюйм сверх требуемого давления раскрепления штанг. Верхний предел может устанавливаться с помощью компьютера 605 на основании входной информации или может устанавливаться оператором путем ввода верхнего предела в компьютер 605 с помощью клавиатуры 625.

На этапе 1222 компьютер 605 производит оценку гидравлического давления для ключей 812 во время операции раскрепления. На этапе 1224 осуществляется запрос, находится ли гидравлическое давление выше требуемого уровня, но ниже верхнего предела. Если так, то линия «ДА» ведет к этапу 1225, на котором формируется сигнал о том, что величина давления находится в пределах требуемого диапазона. В разных вариантах сигнал может быть звуковым, визуальным или и тем, и другим. Примером звуковых сигналов могут быть без ограничения гудки, сирена и свистки. К примерам визуальных сигналов относятся без ограничения вспыхивающий свет, включение света и сообщения на дисплее 610 компьютера 605. На этапе 1226 компьютер записывает пиковые значения давления при операции раскрепления на штанге 838.

Возвращаемся к этапу 1224. Если давление не находится между требуемым уровнем и верхним пределом, то линия «НЕТ» ведет к этапу 1228. На этапе 1228 осуществляется запрос, находится ли гидравлическое давление выше верхнего предела. Если давление не превышает верхний предел, то линия «НЕТ» ведет к этапу 1234. В другом случае линия «ДА» ведет к этапу 1229, на котором компьютер 605 записывает пиковые значения гидравлического давления, превышающие верхний предел во время операции раскрепления. На этапе 1230 создается сигнал о том, что гидравлическое давление превышает верхний предел. В разных вариантах этот сигнал может быть звуковым, визуальным или и тем, и другим.

На этапе 1032 исследуются отвинченные штанги или пиковые значения гидравлического давления с целью определения причины выхода за пределы диапазона пиковых значений гидравлического давления. В одном варианте штанги 838 проверяются на предмет износа и повреждения с целью определения возможности их повторного использования. Процесс продолжается от этапа 1232 к этапу 1234. На этапе 1234 осуществляется запрос, должна ли другая штанга 838 извлекаться из скважины 58. Если так, то линия «ДА» ведет обратно к этапу 1214. В другом случае линия «НЕТ» ведет к этапу 1236, на котором вычисляются низкие и средние значения давления раскрепления для полного извлечения штанг 838 или штанги определенного размера. В одном варианте среднее значение может вычисляться путем деления суммы пиковых значений давления при раскреплении каждой штанги 838 определенного размера на количество операций раскрепления для данного размера штанги 838. Усредненные значения могут быть вычислены с использованием известных технических средств с помощью той же самой информации, приведенной выше. В одном варианте компьютер 605 вычисляет низкие и средние значения, однако низкие и средние значения также могут быть вычислены другим компьютером или на месте работ или за его пределами.

На этапе 1238 вычисляется количество штанг, имеющих гидравлическое давление выше верхнего предела во время операции раскрепления. В некоторых вариантах компьютер 605 может использовать счетчик во время операции раскрепления и считать количество пиковых значений выше верхнего предела. В альтернативном варианте компьютер 605 после завершения извлечения штанг 838 может оценивать данные о гидравлическом давлении во время операций раскрепления и считать количество пиковых значений давления, превышающих верхний предел. На этапе 1240 вычисляется общее количество штанг 838, извлекаемых во время операции извлечения, и количество штанг 838 по размерам. В некоторых вариантах компьютер 605 может использовать счетчик во время операции раскрепления и считать количество пиковых значений во время операции извлечения. В альтернативном варианте компьютер 605 после завершения извлечения штанг 838 может оценить данные о гидравлическом давлении во время операций раскрепления и считать общее количество пиковых значений. Кроме того, так как компьютер 605 может осуществлять прием данных, относящихся к размерам штанг во время операции извлечения, то может быть организован счет штанг по размерам. Затем процесс следует от этапа 1240 к этапу ОКОНЧАНИЕ.

Хотя изобретение описано со ссылкой на предпочтительные варианты реализации изобретения, специалистам понятно, что возможны различные модификации в пределах объема изобретения. Поэтому объем изобретения определяется исходя из нижеследующей формулы изобретения. Из предшествующего описания понятно, что в варианте реализации настоящего изобретения устранен недостаток прототипа. Специалистам ясно, что настоящее изобретение не ограничено каким-либо конкретно рассмотренным вариантом применения, а также что описанные в данном документе варианты реализации имеют иллюстративный характер, а не ограничительный. Из описания примеров реализации изобретения следует, что равноценные заменители описанных здесь элементов могут быть предложены самими специалистами, а также способы создания других вариантов реализации настоящего изобретения могут быть предложены самими практиками в данной области техники. Следовательно, объем данного изобретения ограничен только пунктами нижеприведенной формулы изобретения.

1. Способ оценки качества труб на основании характеристик раскрепления во время удаления колонны труб из скважины, включающий определение требуемого давления раскрепления, определение верхнего предела давления раскрепления, определение фактического давления раскрепления во время операции раскрепления трубы от колонны труб и определение, превышает ли фактическое давление раскрепления верхний предел давления раскрепления.

2. Способ по п.1, в котором дополнительно формируют аварийную сигнализацию в том случае, если фактическое давление раскрепления превышает верхний предел давления раскрепления.

3. Способ по п.1, в котором дополнительно определяют размеры трубы, которая подлежит отвинчиванию во время операции раскрепления, и определяют требуемое давление раскрепления на основании, по меньшей мере, размера трубы.

4. Способ по п.2, в котором дополнительно осуществляют оценку положения подвижного блока, при котором он содействует подъему колонны труб из скважины, определяют, соответствует ли положение подвижного блока тому положению, при котором происходит раскрепление, определяют пиковое значение фактического давления раскрепления, в то время как подвижный блок находится в положении, при котором происходит раскрепление, и не передвигается в вертикальном направлении, и определяют, превышает ли пиковое значение давления раскрепления верхний предел давления раскрепления.

5. Способ по п.1, в котором дополнительно регистрируют фактическое давление раскрепления для нескольких операций раскрепления на колонне труб и определяют среднее значение фактического давления раскрепления.

6. Способ по п.1, в котором дополнительно регистрируют фактическое давление раскрепления для нескольких операций раскрепления на колонне труб и определяют количество случаев превышения фактическим давлением верхнего предела давления раскрепления.

7. Способ по п.1, в котором дополнительно регистрируют фактическое давление раскрепления для нескольких операций раскрепления на колонне труб и определяют количество труб в колонне на основании определения количества операций раскрепления для колонны труб.

8. Способ по п.1, в котором дополнительно регистрируют фактические значения давления раскрепления в качестве данных раскрепления, формируют сигнал оценки труб на основании положительного решения, что фактическое давление раскрепления превышает верхний предел давления раскрепления, осматривают трубу с целью определения возможности повторного применения данной трубы в скважине и изучают данные раскрепления с целью определения причины превышения фактическим давлением раскрепления верхнего предела давления раскрепления.

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что при изучении данных раскрепления осуществляют оценку данных раскрепления, определяют, превышает ли заданный процент данных раскрепления верхний предел давления раскрепления и формируют сигнал о том, что труба в колонне труб свинчена при давлении свинчивания выше требуемого давления раскрепления.

10. Способ по п.8, отличающийся тем, что при изучении данных раскрепления осуществляют оценку данных раскрепления, определяют, является ли заданный процент заданной последовательности значений фактического давления раскрепления ниже верхнего предела давления раскрепления, определяют, является ли заданный процент другой последовательности значений фактического давления раскрепления выше верхнего предела давления раскрепления, и формируют сигнал о том, что должен быть проанализирован участок скважины, соответствующий местоположению большинства труб, содержащих последовательность пиковых значений фактического давления раскрепления выше верхнего предела давления раскрепления.

11. Способ по п.1, отличающийся тем, что верхний предел давления раскрепления является заданным процентным содержанием требуемого давления раскрепления.

12. Машиночитаемый носитель, содержащий выполняемые компьютером команды для осуществления этапов, предусмотренных п.1.

13. Способ оценки качества трубы на основании характеристик раскрепления во время удаления колонны труб из скважины, включающий определение требуемого давления раскрепления, определение верхнего предела давления раскрепления, определение нижнего предела давления раскрепления, определение пикового значения фактического давления раскрепления во время операции раскрепления трубы в колонне труб, определение, является ли пиковое значение фактического давления раскрепления больше верхнего предела давления раскрепления или меньше нижнего предела давления раскрепления, и формирование аварийной сигнализации на основании положительного определения, что пиковое значение фактического давления раскрепления больше верхнего предела или меньше нижнего предела давления раскрепления.

14. Способ по п.13, в котором дополнительно получают входную информацию о размере трубы, подлежащей раскреплению во время операции раскрепления, определяют требуемое давление на основании входной информации, определяют верхний предел давления раскрепления на основании требуемого давления раскрепления и определяют нижний предел давления раскрепления на основании требуемого давления раскрепления.

15. Способ по п.14, в котором дополнительно осуществляют оценку положения подвижного блока, при котором блок содействует подъему колонны труб из скважины, определяют, соответствует ли положение подвижного блока тому положению, при котором происходит раскрепление, определяют пикового значения фактического давления раскрепления, в то время как блок находится в положении, при котором происходит раскрепление.

16. Способ по п.13, в котором дополнительно осуществляют запись пикового значения фактического давления раскрепления для нескольких операций раскрепления на колонне труб и вычисляют среднее пиковое значение давления раскрепления.

17. Способ по п.13, в котором дополнительно осуществляют запись пиковых значений давления раскрепления для нескольких операций раскрепления на колонне штанг, определяют число пиковых значений давления раскрепления больше верхнего предела давления раскрепления и определяют число пиковых значений давления раскрепления меньше нижнего предела давления раскрепления.

18. Способ по п.13, в котором дополнительно осуществляют регистрацию данных о раскреплении, содержащих пиковое значение фактического давления раскрепления для нескольких операций раскрепления на колонне труб, изучают данные о раскреплении с целью определения причины того, что фактическое давление раскрепления превышает верхний предел давления раскрепления.

19. Способ по п.18, в котором при изучении данных о раскреплении определяют, является ли заданный процент данных раскрепления больше верхнего предела давления раскрепления, и формируют сигнал о том, что труба в колонне труб была свинчена с колонной при давлении свинчивания выше требуемого давления раскрепления.

20. Способ по п.18, в котором при изучении данных о раскреплении определяют, является ли заданный процент заданной последовательности пиковых значений фактического давления раскрепления ниже верхнего предела давления раскрепления, определяют, является ли заданный процент другой заданной последовательности пиковых значений фактического давления раскрепления выше верхнего предела давления раскрепления, и формируют сигнал о том, что должно быть определено качество участка скважины, соответствующего местонахождению большинства труб, содержащих другую последовательность пиковых значений фактического давления раскрепления выше верхнего предела давления раскрепления.

21. Способ по п.18, в котором при изучении данных о раскреплении определяют, является ли заданный процент пиковых значений фактического давления раскрепления для колонны труб ниже нижнего предела давления раскрепления, и формируют сигнал для оценки работы насоса на основании положительного решения, что заданный процент пиковых значений фактического давления раскрепления для колонны труб ниже нижнего предела давления раскрепления.

22. Способ оценки качества штанг на основании характеристик раскрепления во время удаления колонны штанг из скважины, включающий получение входной информации, содержащей размер штанги, подлежащей отвинчиванию во время операции раскрепления, определение верхнего предела давления раскрепления на основании размера штанги, определение нижнего предела давления раскрепления на основании размера штанги, прием данных, содержащих пиковое значение фактического давления раскрепления во время операции раскрепления на каждой штанге, определение, является ли пиковое значение фактического давления раскрепления выше верхнего предела или ниже нижнего предела давления раскрепления, формирование аварийной сигнализации на основании положительного решения, что пиковое значение фактического давления раскрепления выше верхнего предела и ниже нижнего предела давления раскрепления, и осмотр штанги для определения возможности повторного использования трубы в скважине.

23. Способ по п.22, в котором дополнительно регистрируют данные о раскреплении, содержащие пиковое значение фактического давления раскрепления для нескольких операций раскрепления на штангах, изучают данные о раскреплении с целью определения причины того, что фактическое давление раскрепления превышает верхний предел давления раскрепления.

24. Способ по п.23, в котором при изучении данных о раскреплении определяют, является ли процент данных о раскрепления выше верхнего предела давления раскрепления, и формируют сигнал о том, что штанги были свинчены при давлении свинчивания выше требуемого давления свинчивания.

25. Способ по п.23, в котором при изучении данных о раскреплении определяют, является ли заданная последовательность пиковых значений фактического давления раскрепления ниже верхнего предела давления раскрепления, определяют, является ли другая последовательность пиковых значений фактического давления раскрепления выше верхнего предела давления раскрепления, и формируют сигнал о том, что должен быть оценен участок скважины, соответствующий местонахождению большего количества штанг, содержащих последовательность пиковых значений фактического давления раскрепления выше верхнего предела давления раскрепления.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области нефтегазовой промышленности, в частности к устройству для раскрепления труб при бурении и ремонте скважин. .

Изобретение относится к автоматизации операции по спуску и подъему труб при добыче нефти. .

Изобретение относится к буровой технике, в частности к устройствам для свинчивания и развинчивания бурильных труб. .

Изобретение относится к области машиностроения, конкретно к устройствам для свинчивания и развинчивания насосных штанг. .
Изобретение относится к нефтепромысловому оборудованию и может быть использовано для капитального ремонта нефтяных скважин. .

Изобретение относится к буровой технике, а именно к устройствам для свинчивания и развинчивания труб при горизонтальном бурении. .

Изобретение относится к нефтегазодобывающей отрасли, а именно к конструкциям устройств для зажима трубных элементов, установленных на автоматических буровых ключах, предназначенных для свинчивания/развинчивания резьбовых соединений труб.

Изобретение относится к устройствам для свинчивания и развинчивания насосно-компрессорных труб

Изобретение относится к техническому оборудованию для капитального ремонта скважин, в том числе к устройствам для свинчивания и развинчивания насосно-компрессорных труб

Изобретение относится к гидравлическому зажимному устройству. Обеспечивает ослабление усилий на поршень гидроцилиндра, действующих на зажим в направлениях, отличных от направления продольной оси гидроцилиндра. Гидравлическое зажимное устройство содержит зажим, установленный на опоре внутри каркаса, к которому жестко прикреплен корпус гидроцилиндра, имеющего поршень и выполненного с возможностью создания усилия, направленного по продольной оси гидроцилиндра и прикладываемого к зажиму. К поршню гидроцилиндра и к зажиму примыкает промежуточный компонент, на одном конце которого имеется сферический концевой участок, входящий в сферическую опору, находящуюся в поршне. 7 з.п. ф-лы, 6 ил.

Группа изобретений относится к комбинированным механизмам управления выдвижением захвата и к способам их использования для захвата трубных изделий и трубных колонн. Обеспечивает передачу аксиальных и крутильных нагрузок на захватываемое трубное изделие или от него, увеличение рабочего диапазона захвата. Комбинированный механизм управления выдвижением захвата содержит захватывающий инструмент с радиальными захватывающими элементами и механизм управления выдвижением захвата, содержащий кольцевой корпус с центральным внутренним каналом и периферийной внешней поверхностью, жесткие спицы и направляющие спиц, расположенные на кольцевом корпусе с возможностью их радиального перемещения из втянутого положения в зацепленное положение. Согласно способу увеличения рабочего диапазона захвата обеспечивают захватывающий инструмент с радиальными захватывающими элементами, обеспечивают указанный механизм управления выдвижением захвата, устанавливают изделие или цилиндрический захватывающий инструмент в центральный внутренний канал кольцевого корпуса и другое изделие или цилиндрический захватывающий инструмент вокруг периферийной внешней поверхности кольцевого корпуса со спицами, расположенными в кольцевом пространстве между захватывающими элементами захватывающего инструмента и изделием, при этом первый конец каждой спицы зацепляется с захватывающими элементами, и второй конец каждой спицы прямо или непрямо зацепляется с изделием; радиально перемещают захватывающие элементы захватывающего инструмента, чтобы захватывающие элементы прикладывали давление на первом конце каждой спицы, причем спицы радиально перемещаются из втянутого положения в выдвинутое положение и действуют как радиальные удлинители захватывающих элементов захватывающего инструмента. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к станку для довертывания элементов (1) и (2) на концы трубы (3), например, из алюминиевых сплавов, имеющей муфтовое и ниппельное соединения. Техническим результатом является повышение качества свинчивания замковых соединений с трубой. Станок содержит шпиндельную бабку (4), патрон (5) для зажима ниппеля (1) и его вращения, датчик (6) оборотов первого элемента (1), расположенный на шпиндельной бабке (4) и кинематически связанный с приводным валом шпиндельной бабки (4), датчик (7) оборотов трубы (3), взаимодействующий с прижимным роликом (8), устройство зажима (9), установленное подвижно вдоль оси трубы (3), силоизмерительные датчики (10), расположенные с противоположных сторон устройства зажима (9). Устройство зажима (9) снабжено патроном зажима (11), жестко соединенного с поворотным валом (12) и двуплечим рычагом (13), взаимодействующим с силоизмерительными датчиками (10). Труба (3) расположена на опорах (14) рамы (15). Система управления (16) станка снабжена монитором (17). 2 ил.

Изобретение относится к оборудованию, используемому для технического обслуживания и ремонта нефтяных и газовых скважин, а именно относится к механизированным трубным ключам. Техническим результатом является создание трубного ключа, обеспечивающего сокращение времени на свинчивание/развинчивание соединения труб и повышение безопасности при выполнении операций за счет уменьшения контактов оператора с ключом. Предложена система приводных челюстей трубного ключа для свинчивания или развинчивания соединений труб, в которой челюсть содержит головку, приспособленную к введению крюка, содержащего хвостовик, снабженный на конце резьбой. При этом резьбовой конец хвостовика зацеплен на конце головки, противоположной крюкообразному концу, с регулировочным гаечным узлом, снабженным гидравлическим приводом. Причем регулировочный гаечный узел может быть введен в действие с помощью блока управления для обеспечения возможности автоматического разведения и сведения челюсти трубного ключа для обхвата труб различных диаметров. 4 н. и 16 з.п. ф-лы, 16 ил.

Заявленная группа изобретений относится к способу и устройству для проведения спускоподъемных скважинных операций. Устройство для спуска и подъема колонны труб в скважине содержит, по меньшей мере, два спускоподъемных устройства. Спускоподъемные устройства установлены возле отверстия на буровой площадке, предназначенного для приема колонны. Каждое спускоподъемное устройство независимо от одного или нескольких других спускоподъемных устройств выполнено с возможностью фиксировать колонну или секцию колонны и перемещать колонну или секцию колонны в ее осевом направлении, а также вращать секцию колонны вокруг оси колонны во время осевого перемещения. Каждое спускоподъемное устройство снабжено трубным захватом, который установлен над отверстием на буровой площадке и выполнен с возможностью перемещения в осевом направлении колонны. Трубный захват содержит средство, которое обеспечивает разъемное соединение с колонной, предотвращающее ее вращение, а также средство, установленное на конце или возле конца колонны и выполненное с возможностью вращения секции колонны вокруг ее оси и перемещения секции колонны в осевом направлении. При этом средства трубного захвата выполнены таким образом, чтобы их можно было удалять от траектории движения одного или нескольких других спускоподъемных устройств. Изобретение обеспечивает уменьшение времени спускоподъемных операций и повышение их автоматизации. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Группа изобретений относится к устройству и способу бурения с непрерывным вращением бура и с непрерывной подачей бурового раствора. Устройство для буровой установки, которая содержит первую буровую машину с верхним приводом, установленную с возможностью вертикального перемещения вдоль направляющей, и вторую буровую машину, установленную между первой буровой машиной и скважиной с возможностью вертикального перемещения вдоль направляющей независимо от первой буровой машины с верхним приводом и снабженную поворотным столом, способным выдерживать вес бурильной колонны, приводом вращения, обеспечивающим непрерывное вращение бурильной колонны, и жидкостной камерой, способной обеспечивать жидкостное соединение между концом бурильной колонны и блоком подачи бурового раствора, при этом жидкостная камера снабжена отверстиями для бурильной колонны, содержащими устройства, которые могут закрывать отверстия для бурильной колонны с обеспечением непроницаемости для жидкости. Вторая буровая машина снабжена также приводным трубным ключом, который обеспечивает возможность соединения и отсоединения элемента и бурильной колонны, при этом указанный приводной трубный ключ установлен в жидкостной камере и выполнен с возможностью вертикального перемещения для соединения и отсоединения элемента и бурильной колонны. Обеспечивается соединение трубных элементов с бурильной колонной и их отсоединение с непрерывным вращение бура и непрерывной подачей бурового раствора. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 7 ил.
Наверх