MX2011010596A - Sistema y ensamble de medicion de cable de alta tension. - Google Patents

Abstract

Un ensamble de medición de tensión incluye un cable enrollado en un dispositivo de carrete, por lo menos un cabestrante para dirigir el cable hacia un punto corriente abajo, y por lo menos un dispositivo de medición de tensión conectado a una superficie fija para generar una señal de tensión indicativa de una fuerza de tensión en el cable. El dispositivo de medición de tensión puede incluir por lo menos uno de un enlace de tensión, un inclinómetro, una polea de medición de tensión con un eje de deformación o pasador de carga, una pluralidad de celdas de carga, y una polea de rueda libre montada en un poste instrumentado con un medidor de deformación. La fuerza de tensión se calcula a partir de la señal de tensión y un ángulo de cable del cable en el dispositivo de medición de tensión.

Description

SISTEMA y ENSAMBLE DE MEDICIÓN DE CABLE DE ALTA TENSIÓN.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Las declaraciones en esta sección simplemente proporcionan información antecedente con relación a la presente descripción y puede no constituir a la técnica anterior.

La invención se relaciona en general a equipo de superficie de sitio de pozo tal como el equipo de superficie de cable de acero y similares.

Los cables de diagrafía convencionales se almacenan en tambores con perfiles de tensión para igualar las tensiones que el cable encontrará cuando se despliegue en un pozo. Una gran parte de la tensión se relaciona al peso del cable desplegado en el pozo. Con los cables, más nuevos, y más largos que se utilizan en pozos costafuera, los pesos incrementados de los cables resultan en tensiones más elevadas. Si no disminuyen, estas tensiones serían, suficientes para aplastar el cable en el tambor o provocar que el tambor se colapse.

Dado los peligros potenciales para el equipo y personal asociados con los cables de acero que fallan bajo tensión elevada, es crucial que la tensión se monitoree con exactitud para evitar la sobrecarga de los cables.

Durante el despliegue y recuperación, una tensión de línea de una tensión de cable de diagrafía típicamente se monitorea mediante el uso de un Dispositivo de Tensión Montado en Cable (CMTD) el cual se instala en un camión.

La Figura 1 ilustra un ensamble 10 de medición de tensión de acuerdo con la técnica anterior. Como se muestra, el ensamble 10 incluye un tambor 12 para enrollar un cable 14, una pluralidad de poleas 16, 18 para dirigir el cable 14, y un dispositivo 20 cabrestante dispuesto en línea con el cable 14 entre el tambor 12 y uno más bajo de las poleas 16 para reducir la cantidad de tensión en el tambor 12. Un par de los CMTD 22 se utilizan, en donde uno de los CMTD 22 se acopla al cable 14 en un lado de tensión elevada del cabrestante 20, "corriente abajo" del cabrestante 20 y uno de los CMTD 22 se acopla al cable 14 en un lado de baja tensión, "corriente arriba" del cabrestante 20. Cada CMTD 22 se fija con respecto al cable 14 para medir la fuerza de tensión presente en el cable mientras que éste pasa a través del CMTD .

Las Figuras 2A-2C son vistas esquemáticas del cabrestante 20 de acuerdo con la técnica anterior. Como se muestra, el cabrestante 20 incluye un par de ruedas 24 con ranuras múltiples que están desplazadas una de la otra e inclinadas para permitir que el cable 14 deje una ranura en una de las ruedas 24 y entre en el centro de una ranura en la otra de las ruedas 24. La orientación de las ranuras en las ruedas 24 limita un movimiento de torsión que se imparte en el cable 14 por el tambor 12. El diámetro de las ruedas 24 en el cabrestante 20 es de preferencia el mismo que el de las poleas 16, 18 para asegurar que el cable 14 no se doble más allá de su radio de curvatura mínimo.

En sistemas y/o métodos actuales, un Dispositivo de Tensión Montado en Cable (CMTD) puede ser menos exacto bajo tensión elevada debido al eje de deformación utilizado para medir la tensión. Adicionalmente, la exactitud del CMTD puede comprometerse cuando las ruedas del CMTD comienzan a desgastarse bajo tensiones elevadas.

Ensambles, sistemas, y métodos más exactos son necesarios para medir la tensión de un cable bajo tensión elevada. También permanece deseable proporcionar mejoras en eficiencia, flexibilidad, conflabilidad, y sustentabilidad para equipo de superficie de sitio de pozo.

COMPENDIO DE LA INVENCIÓN Una modalidad de un ensamble de medición de tensión incluye un cable enrollado en un dispositivo de carrete, por lo menos un cabrestante para dirigir el cable hacia un punto corriente abajo, y por lo menos un dispositivo de medición de tensión conectado a una superficie fija para proporcionar una medición indicativa de la tensión en el cable.

En una modalidad, un sistema para medir la tensión de un cable incluye: un dispositivo de carrete que tiene los medios para desplegar y recuperar el cable; un cabrestante que tiene una pluralidad de ruedas con ranuras múltiples para dirigir el cable hacia un punto corriente abajo un dispositivo de medición de tensión acoplado a una superficie fija para proporcionar una medición indicativa de una tensión en el cable; y un procesador para calcular la tensión en el cable basado en la medición del dispositivo de medición de tensión .

La invención también incluye métodos para medir la tensión de un cable.

En una modalidad, un método comprende las etapas de: proporcionar un dispositivo de carrete que tenga los medios para desplegar y recuperar el cable; dirigir el cable hacia un punto corriente abajo; proporcionar un dispositivo de medición de tensión acoplado a una superficie fija para detectar una medición indicativa de la tensión en el cable; y calcular la tensión en el cable basado en la medición del dispositivo de medición de tensión.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Éstas y otras características y ventajas de la presente invención se entenderán mejor por referencia a la siguiente descripción detallada cuando se consideren junto con los dibujos anexos en donde: La Figura 1 es una representación esquemática de un sistema y ensamble de medición de tensión de acuerdo con la técnica anterior ; las Figuras 2A, 2B y 2C son representaciones esquemáticas en planta superior, elevación lateral y elevación frontal respectivamente de un cabrestante del ensamble de medición de la Figura 1; la Figura 3 es una representación esquemática de un sistema y ensamble de medición de tensión de acuerdo con una modalidad de la presente invención; la Figura 4 es una representación esquemática de un sistema y ensamble de medición de tensión de acuerdo con la segunda modalidad de la presente invención; la Figura 5 es una representación esquemática de un sistema y ensamble de medición de tensión de acuerdo con la tercera modalidad de la presente invención; la Figura 6 es una representación esquemática de un sistema y ensamble de medición de tensión de acuerdo con la cuarta modalidad de la presente invención; la Figura 7 es una representación esquemática de un sistema y ensamble de medición de tensión de acuerdo con la quinta modalidad de la presente invención; la Figura 8 es una representación esquemática de un sistema y ensamble de medición de tensión de acuerdo con la sexta modalidad de la presente invención; las Figuras 9A, 9B, y 9C son representaciones esquemáticas de un sistema y ensamble de medición de tensión de acuerdo con la séptima modalidad de la presente invención; y las Figura 10A y 10B son representaciones esquemáticas de un sistema y ensamble de medición de tensión de acuerdo con la octava modalidad de la presente invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Con referencia ahora a la Figura 3, se muestra una modalidad de un ensamble de medición de tensión que se indica generalmente en 100. Como se muestra, el ensamble incluye un dispositivo 102 de carrete para enrollar un cable 104, un cabrestante 106 que tiene una pluralidad de ruedas 107 con ranuras múltiples, una pluralidad de poleas 108, 110 para dirigir el cabe 104, y un dispositivo 112 de medición de tensión.

Como un ejemplo no limitante, el dispositivo 102 de carrete es un tambor e incluye medios para desplegar y recuperar el cable 104 tal como un huinche como se le conoce en la técnica.

El cabrestante 106 es un ensamble de cabrestante convencional que tiene un par de ruedas 107 con ranuras múltiples que están desplazadas una de la otra e inclinadas a un ángulo predeterminado para permitir que el cable 104 deje una ranura en una de las ruedas 107 y entre al centro de una ranura en la otra de las ruedas 107, como se aprecia por alguien con experiencia en la técnica. El cable 104 se despliega desde el dispositivo 102 de carrete y viaja a través del cabrestante 106.

La primer polea 108 (es decir, polea trasera o polea inferior) se coloca para recibir el cable 104 del cabrestante 106. Se entiende que la primera polea 108 puede disponerse en cualquier posición relativa al cabrestante 106.

La segunda polea 110 (es decir, polea frontal o polea superior) típicamente se dispone en una posición elevada relativa a la primera polea 108. La segunda polea 110 recibe el cable 104 de la primera polea 108 y alinea el cable 104 con una ubicación de despliegue predeterminada tal como, por ejemplo, un sondeo que penetra a un yacimiento subterráneo. Se entiende que la segunda polea 110 puede disponerse en cualquier posición relativa a la primer polea 108.

El dispositivo 112 de medición de tensión incluye una conexión 114 de tensión de lado elevado y un inclinómetro 116. La conexión 114 de tensión se acopla entre una ancla 118 estática y la primera polea 108 para medir la fuerza que se ejerce entre los mismos. La conexión 114 de tensión puede ser cualquier acoplador capaz de medir una fuerza lineal o tensión que se ejerce en la conexión 114. El inclinómetro 116 se dispone para medir el ángulo de cable que representa un cambio de dirección del cable 104 con respecto a un eje predeterminado a medida que el cable 104 entra y sale de la primera polea 108. Como un ejemplo no limitante, el inclinómetro 116 puede ser un nivel digital fabricado por Johnson Level & Tool Mfg. Co., Inc., de Mequon, I . Sin embargo, otros dispositivos para medir el ángulo de un cable pueden utilizarse.

En ciertas modalidades, un Dispositivo de Tensión Montado en Cable (C TD) 120 se acopla al cable 104 entre el dispositivo 102 de carrete y el cabrestante 106 (es decir, el lado de baja tensión) .

En ciertas modalidades, un procesador 122 se encuentra en comunicación de datos con por lo menos uno de los dispositivos 112 de medición de tensión y al CMTD 120. Como se muestra, el procesador 122 analiza y evalúa los datos recibidos basándose en un conjunto 124 de instrucciones. El conjunto 124 de instrucciones, el cual puede representarse dentro de cualquier medio legible por computadora, incluye instrucciones ejecutables por procesador para configurar el procesador 122 para realizar una variedad de tareas y cálculos. Se entiende que el conjunto 124 de instrucciones puede incluir por lo menos un algoritmo, un proceso matemático, y una ecuación para calcular la tensión de un cable 104. Además, se entiende que el procesador 122 puede ejecutar una variedad de funciones tal como, por ejemplo, controlar diferentes configuraciones del dispositivo 112 de medición de tensión y el CMTD 120.

Como un ejemplo no limitante, el procesador 112 incluye un dispositivo 126 de almacenamiento. El dispositivo 126 de almacenamiento puede ser un dispositivo de almacenamiento único o pueden ser dispositivos de almacenamiento múltiples. Además, el dispositivo 126 de almacenamiento puede ser un sistema de almacenamiento de estado sólido, un sistema de almacenamiento magnético, un sistema de almacenamiento óptico o cualquier otro sistema o dispositivo de almacenamiento adecuado. Se entiende que el dispositivo 126 de almacenamiento se adapta para almacenar el conjunto 124 de instrucciones. Otros datos e información pueden almacenarse en el dispositivo 126 de almacenamiento tales como, por ejemplo, los parámetros calculados por el procesador 122. Además se entiende que ciertos parámetros conocidos pueden almacenarse en el dispositivo 126 de almacenamiento para que se recuperen por el procesador 122.

Además, como un ejemplo no limitante, el procesador 122 incluye un dispositivo o componente 128 programable. Se entiende que el componente 128 programable puede estar en comunicación con cualquier otro componente del ensamble 100 de medición de tensión tal como, por ejemplo, el dispositivo 112 de medición de tensión y el CMTD 120. En ciertas modalidades, el componente 128 programable, se adapta para administrar y controlar las funciones de procesamiento del procesador 122. Específicamente, el componente 128 programable se adapta para controlar el análisis de los datos recibidos por el procesador 122. Se entiende que el componente 128 programable puede adaptarse para almacenar datos e información en el dispositivo 126 de almacenamiento, y recuperar datos e información del dispositivo 126 de almacenamiento .

En uso, el cable 104 se despliega y recupera mediante el dispositivo 102 de carrete. Cuando el cable 104 se enruta a través del cabrestante 106 y las poleas 108, 110, una señal de tensión que representa la fuerza de tensión en el cable se genera por la conexión 114 de tensión y una señal de ángulo que representa a un ángulo de cable de entrada/salida del cable 104 en la primera polea 108 se genera por el inclinómetro 116. Específicamente, la tensión en el cable 104 en el lado de tensión elevada del cabrestante 106 se calcula utilizando la tensión (llamada Tensión TD-L) que se mide por la conexión 114 de tensión y el ángulo (T) de cable que se mide por el inclinómetro 116. Como un ejemplo no limitante la siguiente ecuación puede utilizarse para calcular la tensión en el cable 104: CT = MT/(2 x eos T) . CT es la tensión del cable y MT es la medición de tensión detectada por el dispositivo 112 de medición de tensión. El coseno de un ángulo en un triángulo recto que se forma entre la hipotenusa y un lado adyacente es igual a la longitud del lado adyacente dividido entre la longitud de la hipotenusa. En la Figura 3, el ángulo T del cable es igual a una mitad del ángulo entre la entrada a y salida del cable de la primera polea 108. El vector de fuerza que representa la tensión medida es el lado adyacente y el vector de fuerza que representa la tensión del cable es la hipotenusa. Ya que la tensión medida es el resultado de la tensión del cable aplicada tanto en la entrada a y la salida de la primera polea 108, la tensión medida se debe dividir entre dos.

Sin embargo, se entiende que otras ecuaciones, formulas, y algoritmos pueden utilizarse para calcular la tensión en el cable 104.

Con referencia ahora a la Figura 4, se muestra una modalidad de un ensamble de medición de tensión que se indica generalmente en 200 similar al ensamble 100 de medición de tensión a excepción de cómo se describe a continuación en la presente. Como se muestra, el ensamble 200 incluye un dispositivo 202 de carrete para enrollar un cable 204, un cabrestante 206 que tiene una pluralidad de ruedas 207 con ranuras múltiples, una pluralidad de poleas 208, 210 para dirigir el cable 204, y una pluralidad de dispositivos 212, 213 de medición de tensión.

Como un ejemplo no limitante, el dispositivo 202 de carrete es un tambor e incluye un medio para desplegar y recuperar el cable 204 tal como un huinche como se conoce en la técnica.

El cabrestante 206 en un ensamble de cabrestante convencional que tiene un par de ruedas 207 con ranuras múltiples que están desplazadas una de la otra e inclinadas a un ángulo predeterminado para permitir que el cable 204 deje una ranura en una de las ruedas 207 y entre en el centro de la ranura en otra de las ruedas 207, como se aprecia por alguien con experiencia en la técnica.

La primera polea 208 (es decir, polea trasera o polea inferior) se coloca para recibir el cable 204 del cabrestante 206. Se entiende que la primera polea 208 puede disponerse en cualquier posición relativa al cabrestante 206.

La segunda polea 210 (es decir, polea frontal o polea superior) se coloca típicamente en una posición elevada relativa a la primera polea 208. La segunda polea 210 recibe el cable 204 de la primera polea 208 y alinea el cable 204 con una ubicación de despliegue predeterminada tal como, por ejemplo, un pozo. Se entiende que la segunda polea 210 puede disponerse en cualquier posición relativa a la primera polea 208.

Los dispositivos 212, 213 de medición de tensión, son cada uno poleas medidoras de tensión que se montan al cabrestante 206. El primer dispositivo 212 de medición de tensión se dispone adyacente a un lado elevado 214 del cabrestante 206. El segundo dispositivo 213 de medición de tensión se dispone adyacente a un lado 216 frontal o de salida del cabrestante 206. En ciertas modalidades, los dispositivos 212, 213 de medición de tensión se acoplan en una posición fija relativa a uno del otro. Como tal, el ángulo de cable del cable 204 que entra y sale de los dispositivos 212, 213 de medición de tensión se fijan y conocen, de ese modo se elimina el requerimiento de medir el ángulo para calcular una tensión en el cable 204.

Como un ejemplo no limitante, cada uno de los dispositivos 212, 213 de medición de tensión incluyen un eje 218, 219 de tensión o pasador de carga que se dispone a través del mismo para medir una fuerza en el dispositivo 212, 213 de medición de tensión debido a la tensión en el cable 204. Como un ejemplo no limitante adicional, los dispositivos 212, 213 de medición de tensión se acoplan a una superficie fija (es decir ancla) mediante una conexión de tensión (no mostrada) similar a la conexión 114 mostrada en la Figura 3. También, uno de los dispositivos 212, 213 puede simplemente ser una polea sin capacidad de medición de tensión.

En ciertas modalidades, un Dispositivo de Tensión Montado en Cable (CMTD) 220 se acopla al cable 204 entre el dispositivo 202 de carrete y el cabrestante 206 (es decir el lado de tensión baja) .

En ciertas modalidades, un procesador 222 está en comunicación de datos con por lo menos uno de los dispositivos 212, 213 de medición de tensión y el CMTD 220. Como se muestra, el procesador 222 analiza y evalúa datos recibidos basándose en un conjunto 224 de instrucciones. El conjunto 224 de instrucciones, el cual puede representarse dentro de cualquier medio legible por computadora, incluye instrucciones ejecutables por procesador para configurar el procesador 222 para realizar una variedad de tareas y cálculos. Se entiende que el conjunto 224 de instrucciones puede incluir por lo menos un algoritmo, un proceso matemático, y una ecuación para calcular la tensión del cable 204. Además, se entiende que el procesador 222 puede ejecutar una variedad de funciones tales como, por ejemplo, controlar varias configuraciones de los dispositivos 212, 213 de medición de tensión y el CMTD 220. En la modalidad mostrada, el procesador 222 incluye un dispositivo 226 de almacenamiento y un componente 228 programable.

En uso, el cable 204 se despliega y recupera mediante el dispositivo 202 de carrete. Mientras que el cable 204 se enruta a través del cabrestante 206, las poleas 208, 210, y los dispositivos 212, 213 de medición de tensión, una tensión en el cable 204 ejerce una fuerza en el eje de deformación 218, 219 de cada uno de los dispositivos 212, 213 de medición de tensión. La tensión en el cable 204 en el lado de tensión elevada del cabrestante 206 se calcula mediante el uso de una señal de tensión (es decir fuerza de tensión) que se genera de por lo menos uno de los ejes 218, 219 de tensión y la señal de ángulo que representa un ángulo (T) de salida del cable 204 de por lo menos uno de los dispositivos 212, 213 de medición de tensión. Como un ejemplo no limitante se conoce el ángulo (T) de cable del cable 204 que sale del dispositivo 212 de medición de tensión, ya que cada uno de los dispositivos 212, 213 de medición de tensión se montan a una superficie estática en posición generalmente fija relativa al cabrestante 206. Como tal, la siguiente ecuación puede utilizarse para calcular la tensión en el cable 204: CT = MT/(2 x eos T) . CT es la tensión del cable y MT es la deformación medida detectada por los dispositivos 212, 213 de medición de tensión, ya sea individualmente o como un promedio de las dos mediciones .

Sin embargo, se entiende que otras ecuaciones, formulas, y algoritmos pueden utilizarse para calcular la tensión en el cable 204.

Con referencia ahora a la Figura 5, se muestra una modalidad de un ensamble de medición de tensión que se indica generalmente en 300 similar al ensamble de medición de tensión 100 excepto como se describe a continuación en la presente. Como se muestra, el ensamble 300 incluye un dispositivo 302 de carrete para enrollar un cable 304, un cabrestante 306 que tiene una pluralidad de ruedas 307 con ranuras múltiples, una pluralidad de poleas 308, 310 para dirigir el cable 304, y un dispositivo 312 de medición de tensión.

El dispositivo 312 de medición de tensión incluye una polea montada a una superficie frontal 314 del cabrestante 306 y un inclinómetro 315. Como un ejemplo no limitante, el dispositivo 312 de medición de tensión incluye un eje de deformación 316 o pasador de carga dispuesto a través del mismo para medir una fuerza en el dispositivo 312 de medición de tensión debido a una tensión en el cable 304. Como un ejemplo no limitante adicional, el dispositivo 312 de medición de tensión se acopla a una superficie fija (es decir un ancla) mediante una conexión de tensión (no mostrada) similar a la conexión 114 mostrada en la Figura 3. El inclinómetro 315 se dispone para medir un ángulo del cable 304 con respecto a un eje predeterminado cuando el cable 304 entra y sale del dispositivo 312 de medición de tensión. Como un ejemplo no limitante, el inclinómetro 315 puede ser un nivel digital fabricado por Johnson Level & Tool Mfg. Co, Inc. Sin embargo, pueden utilizarse otros dispositivos para medir un ángulo de cable del cable.

En ciertas modalidades, un Dispositivo de Tensión Montado en Cable (CMTD) 318 se acopla al cable 304 entre el dispositivo 302 de carrete y el cabrestante 306 (es decir el lado de tensión baja) .

En uso, el cable 304 se despliega y recupera por el dispositivo 302 de carrete. Cuando el cable 304 se enruta a través del cabrestante 306, las poleas 308, 310, y el dispositivo 312 de medición de tensión, una tensión en el cable 304 ejerce una fuerza en el eje de deformación 316 del dispositivo 312 de medición de tensión. La tensión en el cable 304 en el lado de tensión elevada del cabrestante 306 se calcula utilizando la fuerza (fuerza de deformación) que se mide por el eje de deformación 316 y un ángulo (T) de salida se mide por el inclinómetro 315. Como un ejemplo no limitante la siguiente ecuación puede utilizarse por el procesador 122, 222 para calcular la tensión en el cable 304: CT = T/(2 x eos T) . CT es la tensión del cable y T es la deformación medida detectada por el dispositivo 312 de medición de tensión.

Con referencia ahora a la Figura 6, se muestra una modalidad de un ensamble de medición de tensión indicado generalmente en 400 similar al ensamble 200 de medición de tensión a excepción de cómo se describe a continuación en la presente. Como se muestra, el ensamble incluye un dispositivo 402 de carrete para enrollar un cable 404, un cabrestante 406 que tiene una pluralidad de ruedas 407 de ranuras múltiples, una pluralidad de poleas 408, 410 para dirigir al cable 404, y una pluralidad de dispositivos 412, 413 de medición de tensión.

Los dispositivos 412, 413 de medición de tensión son cada uno poleas medidoras de tensión que se montan al cabrestante 406. El primer dispositivo 412 de medición de tensión se dispone adyacente a un lado superior 414 del cabrestante 406. El segundo dispositivo 413 de medición de tensión se dispone adyacente al primer dispositivo 412 de medición de tensión en el lado superior 414 del cabrestante 406, donde el segundo dispositivo 413 de medición de tensión se adapta para recibir el cable 404 desde el primer dispositivo 412 de medición de tensión. Se entiende que los dispositivos 412, 413 de medición de tensión pueden disponerse en una posición fija con respectos uno a otro para que el ángulo de cable del cable 404 que entra y sale de la polea 412 de medición de tensión se fije, por consiguiente se elimina el requerimiento de medir el ángulo de cable para calcular la tensión.

Como un ejemplo no limitante, cada uno de los dispositivos 412, 413 de medición de tensión incluyen un eje de deformación 416, 418 o pasador de carga que se dispone a través del mismo para medir una fuerza en el dispositivo 412, 413 de medición de tensión debido a una tensión en el cable 404. Como un ejemplo no limitante adicional, los dispositivos 412, 413 de medición de tensión se acoplan a una superficie fija (es decir ancla) mediante una conexión de tensión (no mostrada) similar a la conexión 114 mostrada en la Figura 3.

En ciertas modalidades, un Dispositivo de Tensión Montado en Cable (CMTD) 420 se acopla al cable 404 entre el dispositivo 402 de carrete y el cabrestante 406 (es decir el lado de tensión baja) .

En uso, el cable 404 se despliega y se recupera por un dispositivo 402 de carrete. Cuando el cable 404 se enruta a través del cabrestante 406, las poleas 408, 410, y los dispositivos 412, 413 de medición de tensión, una tensión en el cable 404 ejerce una fuerza en el eje de deformación 416, 418 de cada uno de los dispositivos 412, 413 de medición de tensión. La tensión en el cable 404 en el lado de tensión elevada del cabrestante 406 se calcula por el procesador 122, 222 utilizando la fuerza (fuerza de deformación) que se mide por el eje de deformación 416 y un ángulo (T) de cable conocido. Como un ejemplo no limitante la siguiente ecuación puede utilizarse para calcular una tensión en el cable 404: CT = MT/(2 x eos T) . CT es la tensión del cable y MT es la deformación medida detectada por los dispositivos 412, 413 de medición de tensión, ya sea individualmente o como un promedio de las dos mediciones .

Con referencia ahora a la Figura 7, se muestra una modalidad de un ensamble de medición de tensión que se indica generalmente en 500 similar al ensamble de medición de tensión 300 excepto como se describe a continuación en la presente. Como se muestra, el ensamble incluye un dispositivo 502 de carrete para enrollar un cable 504, un cabrestante 506 que tiene una pluralidad de ruedas 507 de ranuras múltiples, una pluralidad de poleas 508, 510 para dirigir el cable 504, y un dispositivo 512 de medición de tensión.

El dispositivo 512 de medición de tensión incluye una polea que se monta a una superficie superior 514 del cabrestante 506 y un inclinómetro 515. Como un ejemplo no limitante, los dispositivos 512 de medición de tensión incluyen un eje de deformación 516 o pasador de carga que se dispone a través del mismo para medir una fuerza en el dispositivo 512 de medición de tensión debido a una tensión en el cable 504. Un inclinómetro 515 se dispone para medir un ángulo de cable del cable 504. Un inclinómetro 515 se dispone para medir el ángulo de cable del cable 504 que se relaciona a un eje predeterminado cuando el cable 504 sale del dispositivo 512 de medición de tensión. Como un ejemplo no limitante, el inclinómetro 515 puede ser un nivel digital fabricado por Johnson Level & Tool Mfg. Co . , Inc. Como un ejemplo no limitante adicional, el dispositivo de medición de tensión se acopla a una superficie fija (es decir ancla) mediante una conexión de tensión (no mostrada) similar a la conexión 114 mostrada en la Figura 3 separado en el piso de perforación sobre el cabrestante.

En ciertas modalidades, un Dispositivo de Tensión Montado en Cable (CMTD) 518 se acopla al cable 504 entre el dispositivo 502 de carrete y el cabrestante 506 (es decir el lado de tensión baja) .

En uso, el cable 504 se despliega y recupera por el dispositivo 502 de carrete. Cuando el cable 504 se enruta a través del cabrestante 506, las poleas 508, 510, y el dispositivo 512 de medición de tensión, una tensión en el cable 504 ejerce una fuerza en el eje de deformación 516 del dispositivo 512 de medición de tensión. La tensión en el cable 504 en el lado de tensión elevada del cabrestante 506 se calcula mediante el uso de la fuerza (es decir fuerza de deformación) que se mide por el eje de deformación 516 y el ángulo (T) de cable que se mide por el inclinómetro 515. Como un ejemplo no limitante la siguiente ecuación puede utilizarse por el procesador 122, 222 para calcular una tensión en el cable 504: CT = MT/(2 x eos T) . CT es la tensión del cable y MT es la deformación medida detectada por el dispositivo 512 de medición de tensión.

Con referencia ahora a la Figura 8, se muestra una modalidad de un ensamble de medición de tensión que se indica generalmente en 600 similar al ensamble de medición de tensión 300 excepto como se describe a continuación en la presente. Como se muestra, el ensamble incluye un dispositivo 602 de carrete para enrollar un cable 604, un cabrestante 606 que tiene una pluralidad de ruedas 607 de ranuras múltiples, una polea 608 para dirigir el cable 604, y un dispositivo 610 de medición de tensión.

El dispositivo 610 de medición de tensión incluye una pluralidad de celdas de carga 612 colocadas para medir fuerzas que se ejercen en una plataforma 614 en la cual el cabrestante 606 se monta. Específicamente, las celdas de carga 612 miden las fuerzas ascendente y horizontal experimentadas por el cabrestante 606. Un inclinómetro 616 mide el ángulo del cable 604 que entra y sale del cabrestante 606.

Un Dispositivo de Tensión Montado en Cable (CMTD) 618 se acopla al cable 604 entre el dispositivo 602 de carrete y el cabrestante 606 (es decir el lado de tensión baja) para medir una tensión del cable 604 que entra en el cabrestante 606.

En uso, el cable 604 se despliega y recupera por el dispositivo 602 de carrete. Cuando el cable 604 se enruta a través del cabrestante 606 y la polea 608 una tensión en el cable 604 ejerce fuerzas en el cabrestante 606. La tensión en el cable 604 se calcula mediante el uso de la fuerza (fuerza de carga) que se mide por las celdas de carga 612 y el CMTD 618 y un ángulo de cable de entrada/salida que se mide por el inclinómetro 616.

Como un ejemplo no limitante la siguiente ecuación puede utilizarse por el procesador 122, 222 para calcular la tensión en el cable 604: CT = MT/ (2 x eos T) . CT es la tensión de cable y MT es la deformación medida detectada por las celdas de carga 612.

Con referencia ahora a las Figuras 9A, 9B, y 9C, se muestra una modalidad de un ensamble de medición de tensión que se indica generalmente en 700. Como se muestra, el ensamble incluye un cabrestante 702 que tiene una pluralidad de ruedas 703 de ranuras múltiples para guiar un cable 704 (por ejemplo, cable de acero de tensión elevada) y una pluralidad de dispositivos 706, 708, 710, 712 de medición de tensión .

Los dispositivos 706, 708, 710, 712 de medición de tensión son poleas de libre movimiento montadas en postes individuales 714 adyacentes al cabrestante 702. Cada uno de los postes 714 soporta los dispositivos 706, 712 de medición de tensión se instrumentan con un calibrador de deformación 716 (por ejemplo, eje de deformación, pasador de carga, conexión de tensión, etc.) para medir una fuerza en los dispositivos 706, 712 de medición de tensión provocada por una tensión en el cable 704. Cualquier número de dispositivos 706, 708, 710, 712 de medición de tensión pueden incluir medios para medir una fuerza ejercida en los mismos. Como se muestra, los dispositivos 706, 708, 710, 712 de medición de tensión pueden ser del mismo diámetro que las ruedas 703 del cabrestante 702, con lo cual se elimina el daño potencial provocado por ruedas pequeñas y ruedas de sujeción que están muy cerca. Los ángulos entre el cable 704 que sale de los dispositivos 706, 708, 710, 712 de medición de tensión se fijan y se conocen, así que cualquier error provocado por no tener los extremos del cable 704 perfectamente paralelos puede corregirse fácilmente en software, como se apreciará por aquellos con experiencia en la técnica. Se entiende que los dispositivos 706, 708, 710, 712 de medición de tensión pueden desplazarse para liberar una estructura del cabrestante 702.

En uso, el cable 704 entra a un área cerca del dispositivo 712 de medición de tensión. Sin embargo, el cable 704 no es acoplado inicialmente por el dispositivo 712 de medición de tensión. Más bien, el cable 704 se enrolla alrededor del dispositivo 710 de medición de tensión antes de entrar al dispositivo 712 de medición de tensión. Debido a que el dispositivo 710 de medición de tensión es de libre movimiento, el cable 704 que entra al dispositivo 712 de medición de tensión aun experimenta una tensión de línea completa. Por lo tanto, el calibrador de deformación 712 mide la fuerza ejercida en el dispositivo 712 de medición de tensión.

Después de salir del dispositivo 712 de medición de tensión el cable 704 entra al cabrestante 702 y la tensión en el cable 704 se reduce a la tensión de carrete nominal para un tambor de almacenamiento (no mostrada) en un camión. Al salir del cabrestante 702, el cable 704 entra al dispositivo 706 de medición de tensión de libre movimiento y después sale del "área" mediante el dispositivo 708 de medición de tensión de libre movimiento. Se entiende que el cable 704 que sale del dispositivo 708 de medición de tensión se separa del dispositivo 706 de medición de tensión. Por lo tanto, el calibrador de deformación 716 mide una fuerza ejercida en el dispositivo 706 de medición de tensión mientras que el cable 704 se mueve al tambor.

La tensión en el cable 704 se calcula mediante el uso de fuerza (es decir fuerza de deformación) que se mide por al menos uno de los calibradores de deformación 716 y un ángulo de cable de entrada y salida (T) del cable 704 a/desde por al menos uno de los dispositivos 706, 712, de medición de tensión. Como un ejemplo no limitante la siguiente ecuación puede utilizarse por el procesador 122, 222 para calcular la tensión en el cable 704: CT = MT/ (2 x eos T) . CT es la tensión del cable y MT es la deformación medida detectada por los calibradores de deformación 716, ya sea individualmente o como un promedio de las mediciones .

Con referencia ahora a las Figuras 10A y 10B, se muestra una octava modalidad del ensamble de medición de tensión indicado generalmente en 800. Como se muestra, el ensamble 800 incluye un cabrestante 802 que tiene una pluralidad de ruedas 803 de ranuras múltiples para guiar el cable 804 y una pluralidad de dispositivos 806, 808, 810, 812 de medición de tensión.

Como se muestra, los dispositivos 806, 808, 810, 812 de medición de tensión generalmente se alinean con el cabrestante 802. Sin embargo, los dispositivos 806, 808, 810, 812 de medición de tensión pueden colocarse en cualquier posición relativa al cabrestante 802 tal como, por ejemplo, arriba del cabrestante 802. Los dispositivos 806, 808, 810, 812 de medición de tensión son poleas de libre movimiento que se montan en postes individuales 814. Los postes 814 soportan los dispositivos 806, 812 de medición de tensión que se instrumentan con un calibrador de deformación 816 (por ejemplo, eje de deformación, pasador de carga, conexión de tensión, etc.) para medir una fuerza en los dispositivos 806, 812 de medición de tensión provocada por una tensión en el cable 804. Como se muestra, los dispositivos 806, 808, 810, 812 de medición de tensión pueden ser del mismo diámetro que las ruedas 803 del cabrestante 802, por lo tanto elimina el daño potencial provocado por ruedas pequeñas y ruedas de sujeción que están muy cerca. Los ángulos de cable entre el cable 804 que sale de los dispositivos 806, 808, 810, 812 de medición de tensión se fijan y se conocen, asi que cualquier error provocado por no tener los extremos del cable 804 perfectamente paralelos puede corregirse fácilmente en software, como se apreciará por aquellos con experiencia en la técnica. Se entiende que los dispositivos 806, 808, 810, 812 de medición de tensión pueden desplazarse para liberar una estructura del cabrestante 802.

En uso, el cable 804 entra en un área cerca del dispositivo 812 de medición de tensión. Sin embargo, el cable 804 no es inicialmente acoplado por el dispositivo 812 de medición de tensión. En cambio, el cable 804 se enrolla alrededor del dispositivo 810 de medición de tensión antes de entrar al dispositivo 812 de medición de tensión. Debido a que el dispositivo 810 de medición de tensión es de libre movimiento, el cable 804 que entra al dispositivo 812 de medición de tensión aun experimenta una tensión de línea completa. Por lo tanto, el calibrador de deformación 816 mide una fuerza ejercida en el dispositivo 812 de medición de tensión.

Después de salir del dispositivo 812 de medición de tensión el cable 804 entra al cabrestante 802 y la tensión en el cable 804 se reduce a la tensión de carrete nominal para un tambor de almacenamiento (no mostrada) en el camión. Al salir del cabrestante 802, el cable 804 entra al dispositivo 806 de medición de tensión de libre movimiento y después sale del "área" mediante el dispositivo 808 de medición de tensión de libre movimiento. Se entiende que el cable 804 que sale del dispositivo 808 de medición de tensión se separa del dispositivo 806 de medición de tensión. Por lo tanto, el calibrador de deformación 816 mida una fuerza ejercida en el dispositivo 806 de medición de tensión mientras que el cable 804 se mueve al tambor.

La tensión en el cable 804 se calcula mediante el uso de fuerza (es decir fuerza de deformación) que se mide por al menos uno de los calibradores de deformación 816 y un ángulo (T) de cable de entrada/salida del cable 804 a/desde por al menos uno de los dispositivos 806, 812 de medición de tensión. Como un ejemplo no limitante, la siguiente ecuación puede utilizarse por el procesador 122, 222 para calcular la tensión en el cable 804: CT = MT/(2 x eos T) . CT es la tensión de cable y MT es la deformación medida detectada por los calibradores de deformación 816, ya sea individualmente o como un promedio de las mediciones.

Las modalidades descritas en la presente ofrecen alternativas más exactas para tratar con y medir tensiones de cable que incrementan en, por ejemplo, en pozos cada vez más profundos, tal como un sondeo que penetra a un yacimiento subterráneo. Las modalidades que se describen en la presente pueden utilizarse con cables de pozo para utilizarse con dispositivos de sondeo para realizar operaciones de sondeo que penetran yacimientos geológicos que pueden contener depósitos de gas y petróleo. Los cables pueden utilizarse para interconectar herramientas de diagrafía de pozo, tales como receptores/emisores de rayos gama, dispositivos de calibrador, dispositivos de medición de resistividad, dispositivos sísmicos, receptores/emisores de neutrones, y similares, para uno o más suministros de energía y equipo de registro de datos fuera del pozo. Los cables pueden también utilizarse en operaciones sísmicas, que incluyen operaciones sísmicas submarinas y subterráneas. Un cabrestante se utiliza para disminuir la tensión encontrada por el carrete de bobinado en el huinche. En algunas modalidades, las poleas medidoras de tensión montadas fijamente se utilizan para eliminar la necesidad de la medición de ángulo en el cálculo de niveles de tensión.

La descripción anterior ha sido presentada con referencia a modalidades de la invención que se prefieren en el presente. Aquellos con experiencia en la técnica y tecnología a lo cual esta invención corresponde apreciarán que alteraciones y cambios en las estructuras y métodos de operación descritos pueden practicarse sin alejarse significativamente del principio, y alcance de esta invención. Por lo tanto, la descripción precedente no debe leerse como perteneciente sólo a las estructuras descritas y mostradas en los dibujos anexos, preferiblemente debe leerse como consistente y como apoyo para las siguientes reivindicaciones, las cuales tienen el alcance más completo y razonable.

Claims (10)

REIVINDICACIONES

1. Un ensamble de medición de tensión para medir y monitorear una fuerza de tensión en un cable que se despliega desde un dispositivo de carrete en el cuál el cable se encuentra enrollado, el cable viaja a través de un cabrestante para dirigir el cable a un punto corriente abajo, que comprende : por lo menos un dispositivo de medición de tensión fijado con respecto al cable para detectar una fuerza de tensión en el cable adyacente a una salida del cable desde el cabrestante y para generar una señal de tensión que representa la fuerza de tensión detectada; y un procesador en respuesta la señal de tensión y a un ángulo de cable del cable en por lo menos un dispositivo de medición de tensión para calcular y monitorear la fuerza de tensión presente en el cable.

2. El ensamble de la reivindicación 1 ó 9 , en donde por lo menos un dispositivo de medición de tensión comprende una conexión de tensión conectada a una polea que acopla al cable para generar la señal de tensión, o una polea de medición de tensión que tiene un eje de deformación.

3. El ensamble de la reivindicación 1 ó 9, en donde por lo menos un dispositivo de medición de tensión comprende un inclinómetro para generar una señal de ángulo que representa el ángulo de cable al procesador.

4. El ensamble de la reivindicación 1, en donde por lo menos un dispositivo de medición de tensión comprende una polea de medición de tensión que tiene un eje de deformación para generar la señal de tensión.

5. El ensamble de la reivindicación 4, en donde la polea de medición de tensión se monta en la parte superior del cabrestante.

6. El ensamble de la reivindicación 4, en donde la polea de medición de tensión se monta a un lado de salida del cabrestante.

7. El ensamble de la reivindicación 1, que además comprende una plataforma que monta el cabrestante, en donde por lo menos un dispositivo de medición de tensión incluye una pluralidad de celdas de carga conectadas a la plataforma para generar la señal de tensión.

8. El ensamble de la reivindicación 1 ó 9, en donde por lo menos un dispositivo de medición de tensión comprende por lo menos una polea de libre movimiento montada a una superficie fija y un calibrador de deformación acoplado por al menos una polea de libre movimiento para generar la señal de tensión.

9. Un sistema para medir y monitorear una fuerza de tensión en un cable, que comprende: un dispositivo de carrete para desplegar y recuperar el cable enrollado en el mismo; un cabrestante que tiene una pluralidad de ruedas de ranuras múltiples para dirigir el cable entre el dispositivo de carrete y un punto corriente abajo; un dispositivo de medición de tensión adyacente a una salida del cable desde el cabrestante y fijado con respecto al cable para generar una señal de tensión indicativa de una fuerza de tensión en el cable; y un procesador para calcular y monitorear la fuerza de tensión en un cable en respuesta a la señal de tensión y al ángulo del cable en el dispositivo de medición de tensión.

10. El sistema de la reivindicación 9, que además comprende una plataforma que monta el cabrestante, en donde el dispositivo de medición de tensión comprende una pluralidad de celdas de carga conectadas a la plataforma para generar la señal de tensión.