[發(fā)明專利]用于監(jiān)測和控制不壓井起下作業(yè)卡瓦的系統(tǒng)和方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210255425.8
• 申請日: 2012-05-04
• 公開（公告）號: CN102767358A
• 公開（公告）日: 2012-11-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: J·塔斯基寧;T·勒布朗;S·麥金農(nóng);L·托內(nèi)爾
• 申請（專利權(quán)）人: 斯納伯考制造股份有限公司
• 主分類號: E21B44/00
• 分類號: E21B44/00;E21B19/14
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進委員會專利商標(biāo)事務(wù)所 11038
• 代理人: 蔣旭榮

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及用于監(jiān)測和控制在修井、完井、鉆井、和油井維修設(shè)備、特別是不壓井起下作業(yè)設(shè)備中載荷支承部件的接合及載荷轉(zhuǎn)移的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

修井、完井、鉆井設(shè)備用于將管道進給到地下井內(nèi)以及從地下井取出。比如，如已知的那樣，在采油采氣工業(yè)中不壓井起下作業(yè)設(shè)備用于便于進入處于壓力下的井中。不壓井起下作業(yè)設(shè)備在控制處于壓力下的井時操縱著各種管狀部件(如管道、管、及井底鉆具組件)進入和離開井。傳統(tǒng)的不壓井起下作業(yè)設(shè)備包括固定卡瓦和游動卡瓦，這些卡瓦被相繼地操作以便使管件穿過井口移進井內(nèi)以及移出井，盡管可能存在促使管件落入井中的重型管件載荷(“使管道加重(pipe?heavy)”)或者作用在管件上促使管件從井出來的由儲藏壓力生成的力(“使管道減輕(pipe?light)”)。

當(dāng)不壓井起下作業(yè)進井或者出井時，過渡或“平衡點”發(fā)生在使管道減輕和使管道加重之間，其中管道重量和由井施加的、作用在管柱的橫截面上的提升力基本相等。因此，幾百英尺的管道能以最小的作用力運動。

不壓井起下作業(yè)通常由操作者手動控制，當(dāng)不壓井起下作業(yè)進井或者出井時，該操作者相繼地啟動游動卡瓦和固定卡瓦。不壓井起下作業(yè)卡瓦是載荷支承部件，且依靠摩擦來限制管件或管柱。然而，對于操作者而言，在轉(zhuǎn)移載荷到另一套載荷支承部件之前，意外地釋放一套載荷支承部件是常見的。這樣的錯誤可致使管柱落下或彈射出，從而使得員工處于危險境地并且損害設(shè)備。

因此，本領(lǐng)域中需要減輕現(xiàn)有技術(shù)中的困難的方法和系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明涉及用于監(jiān)測和控制在修井、完井、鉆井和油井維修設(shè)備中載荷支承部件的接合和載荷轉(zhuǎn)移的系統(tǒng)和方法。在沒有限制的情況下，在一個實施方式中，該設(shè)備包括不壓井起下作業(yè)裝置。

一方面，本發(fā)明包括用于監(jiān)控和控制具有第一和第二載荷支承部件的修井機，所述第一和第二載荷支承部件先后地操作以便接合管道并使管道運動到井內(nèi)或者運動到井外，該系統(tǒng)包括：

a)與第一載荷支承部件相聯(lián)的第一致動傳感器以及與第二載荷支承部件相聯(lián)的第二致動傳感器，其中致動傳感器直接或間接地檢測載荷支承部件在管道上的接合；以及

b)控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)可操作地與第一和第二致動傳感器連接且適于接收來自傳感器的輸入信號，并且其配置為執(zhí)行包括以下步驟的方法：當(dāng)將管柱載荷從一個載荷支承部件轉(zhuǎn)移到另一個載荷支承部件時，在完全釋放或允許完全釋放相對的載荷支撐部件之前確認第一或第二載荷支承部件已經(jīng)與管道接合。

在一個實施方式中，修井機為不壓井起下作業(yè)設(shè)備，且第一和第二載荷支承部件包括固定卡瓦和游動卡瓦。

在一個實施方式中，第一和第二致動傳感器均包括確定卡瓦位置的位置傳感器，其中卡瓦可在與管道接合的第一位置以及與管道解開的第二位置之間運動。在另一個實施方式中，第一和第二致動傳感器均包括確定卡瓦載荷狀態(tài)的載荷傳感器。如果卡瓦負荷，這意味著卡瓦已經(jīng)與管道接合。相反，如果卡瓦沒有負荷，卡瓦沒有與管道接合。優(yōu)選地，該系統(tǒng)對于每一套卡瓦包括位置傳感器和載荷傳感器。

控制系統(tǒng)適于處理輸入信號以便提供位置和載荷狀態(tài)的測量，且比較測量值與預(yù)定值，其中如果測量值等于預(yù)定值，游動卡瓦或固定卡瓦的位置和載荷狀態(tài)得到確認。

在一個實施方式中，位置傳感器檢測卡瓦運動部分的位置或者致動卡瓦的液壓缸活塞桿的位置。在一個實施方式中，位置傳感器包括測量用于給液壓缸供以能量的液壓流體流的流量計。

在一個實施方式中，載荷傳感器包括氣囊式傳感器、液壓囊式傳感器、電子測壓元件、液壓測壓元件或應(yīng)變儀。在一個實施方式中，載荷傳感器還包括壓力傳感器。

在另一個實施例中，本發(fā)明包括利用具有第一和第二載荷支承部件的修井機使管道行進的方法，所述第一和第二載荷支承部件先后地操作以將管道運動到井眼內(nèi)或者運動到井眼外所述方法包括以下步驟：

(a)使管道與第一載荷支承部件接合，并使第二載荷支承部件運動到第一位置；

(c)使管道與第二載荷支承部件接合；

(d)在完全釋放第一載荷支承部件之前，確認第二載荷支承部件已經(jīng)充分地接合管道；

(e)將第二載荷支承部件運動到第二位置，以便使管道運動到井眼內(nèi)或者井眼外。

在一個實施方式中，修井機為不壓井起下作業(yè)設(shè)備，且第一和第二載荷支承部件包括游動卡瓦和固定卡瓦。在一個實施方式中，確認卡瓦與管道接合的步驟包括確認卡瓦已經(jīng)到達閉合位置和/或確定卡瓦是否支承充足的載荷的步驟。