RU2417873C2 - Device to couple or uncouple pipe elements in oil deposit pipe string - Google Patents
Device to couple or uncouple pipe elements in oil deposit pipe string Download PDFInfo
- Publication number
- RU2417873C2 RU2417873C2 RU2009110777/02A RU2009110777A RU2417873C2 RU 2417873 C2 RU2417873 C2 RU 2417873C2 RU 2009110777/02 A RU2009110777/02 A RU 2009110777/02A RU 2009110777 A RU2009110777 A RU 2009110777A RU 2417873 C2 RU2417873 C2 RU 2417873C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sensor
- pipe elements
- pipe
- type
- torque
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Details Of Spanners, Wrenches, And Screw Drivers And Accessories (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Description
Область применения изобретенияThe scope of the invention
Настоящее изобретение относится к операциям по добыче нефти и газа, в частности к автоматизации операций по спуску и подъему труб при добыче нефти и газа.The present invention relates to operations for the extraction of oil and gas, in particular to the automation of operations for lowering and lifting pipes during oil and gas production.
Предпосылки к созданию изобретенияBACKGROUND OF THE INVENTION
При выполнении работ на нефтяном месторождении колонны труб свинчивают и развинчивают посредством использования устройства с механическими захватами, известного как ключ с регулируемым крутящим моментом. Пара захватов используется для приложения крутящего момента на соединения трубных элементов, например для соединения по резьбе трубных элементов друг с другом при свинчивании колонны трубных элементов и для развинчивания по резьбе трубных элементов при разъединении колонны. Колоннами труб являются, например, буровые колонны и закрепляющие колонны, например обсадная колонна.When performing work in an oil field, pipe columns are screwed and unscrewed using a mechanical gripper device, known as an adjustable torque wrench. A pair of grippers is used to apply torque to the connection of the pipe elements, for example, to connect the threads of the pipe elements to each other when making up the string of pipe elements and to unscrew the threads of the pipe elements when disconnecting the column. Pipe columns are, for example, drill strings and casing strings, such as casing.
Пласты, в которых бурят скважины, изменяются, что требует применения разнообразных типов трубных элементов. Различные типы трубных элементов должны быть использованы в соответствии с глубиной буровой скважины и способами бурения. Трубными элементами являются, например, буровая труба, воротник бура, обсадная труба, воротник обсадной трубы, обсадной хвостовик, переходное вспомогательное устройство и т.д.The strata in which wells are drilled change, which requires the use of various types of pipe elements. Various types of pipe elements should be used in accordance with the depth of the borehole and drilling methods. The pipe elements are, for example, a drill pipe, a drill collar, a casing, a casing collar, a casing liner, an adapter, etc.
Типы трубных элементов имеют различные физические параметры, включая внутренний диаметр, наружный диаметр, длину, твердость материала, длину резьбы, шаг резьбы, твердость резьбы, угол конусности резьбы, но без ограничения ими, и их соединяют в соответствии с параметрами, касающимися манипуляции ими, такими как задаваемый крутящий момент, скорости вращения, скорости приведения в действие ключа с регулируемым крутящим моментом и т.д.Types of pipe elements have various physical parameters, including internal diameter, outer diameter, length, material hardness, thread length, thread pitch, thread hardness, but not limited to the taper angle of the thread, and they are connected in accordance with the parameters relating to their manipulation, such as preset torque, rotational speeds, key actuating speeds with adjustable torque, etc.
Манипуляция колоннами труб в течение бурения и заканчивания скважины происходит повторяемым образом и по существу является опасным. Ошибки и недостаточно эффективные действия при свинчивании и развинчивании колонн труб всегда могут привести к неэффективному использованию ресурсов, простою и могут повлиять на безопасность работы.Manipulation of pipe columns during drilling and well completion occurs in a repeatable manner and is essentially dangerous. Errors and insufficiently effective actions when screwing and unscrewing pipe columns can always lead to inefficient use of resources, downtime and can affect work safety.
При выполнении работ по добыче нефти и газа имеется необходимость в смягчении вышеупомянутых проблем.When performing oil and gas production, there is a need to mitigate the above problems.
Краткое изложение существа изобретенияSummary of the invention
Согласно изобретению создано устройство для соединения или отсоединения трубных элементов в трубной колонне для нефтяного месторождения, содержащее ключ с регулируемым крутящим моментом, множество записей, касающихся типа трубных элементов, хранящихся с возможностью их поиска в базе данных и хранящих, каждая, определенные параметры данного типа трубных элементов, и контроллер для осуществления поиска в базе данных, по меньшей мере, одной указанной записи, соответствующей паре трубных элементов, для нахождения в базе данных определенных параметров, касающихся типа трубных элементов, регулировки указанного ключа для его действия в соответствии с найденными определенными параметрами, касающимися типа трубных элементов, и приложения крутящего момента ключом к соединению между парой трубных элементов.According to the invention, a device for connecting or disconnecting pipe elements in a pipe string for an oil field, comprising a wrench with adjustable torque, a plurality of records relating to the type of pipe elements stored with the possibility of searching in the database and storing, each, certain parameters of this type of pipe elements, and a controller for performing a search in the database of at least one specified record corresponding to a pair of pipe elements for finding in the database certain x parameters relating to the type of tubular members, said adjustment key for its operation in accordance with the found certain parameters relating to the type of tubular members, and torque application key to the connection between a pair of tubular members.
Устройство может дополнительно содержать интерфейс бурильщика, отображающий выбор записей, касающихся типа трубных элементов, и способный выбирать запись, касающуюся типа трубного элемента, добавляемого к свинчиваемой колонне трубных элементов.The device may further comprise a driller interface displaying a selection of records regarding the type of pipe elements and capable of selecting a record regarding the type of pipe element added to the screwed-in string of pipe elements.
Контроллер может осуществлять поиск, по меньшей мере, одной записи, касающейся типа трубных элементов, соответствующей паре трубных элементов, для нахождения определенных параметров данного типа трубных элементов, регулировать ключ для действия в соответствии с найденными определенными параметрами данного типа трубных элементов, прилагать крутящий момент ключом к соединению между парой трубных элементов.The controller can search for at least one record relating to the type of pipe elements corresponding to a pair of pipe elements to find certain parameters of a given type of pipe elements, adjust the key to act in accordance with the determined parameters of this type of pipe elements, apply torque to the key to the connection between a pair of pipe elements.
Определенные параметры, касающиеся типа трубных элементов, могут включать в себя, по меньшей мере, один из следующих параметров: максимальный крутящий момент, скорость свинчивания цилиндром для приложения крутящего момента, скорость развинчивания цилиндром для приложения крутящего момента, время свинчивания и время развинчивания или внутренний диаметр, наружный диаметр, длину, твердость материала, длину резьбы, шаг резьбы, твердость резьбы и угол конусности резьбы.Certain parameters regarding the type of tubular elements may include at least one of the following: maximum torque, cylinder make-up speed for applying torque, cylinder unscrewing speed for applying torque, make-up time and unscrewing time or inner diameter , outer diameter, length, material hardness, thread length, thread pitch, thread hardness and thread taper angle.
Контроллер может создавать сообщения об исключительной ситуации, инициируемого посредством сравнения, выполняемого компаратором.The controller may generate exception messages triggered by a comparison performed by the comparator.
Контроллер может адресовать исключительную ситуацию.The controller can address an exception.
Контроллер может осуществлять, по меньшей мере, одну из следующих операций: однократное повторение стадии процесса, повторение стадии процесса заданное количество раз, причем каждый раз с приращением на счетчике, пропуск стадии процесса, повторный запуск, остановку подсистемы и указания для вмешательства человека.The controller can perform at least one of the following operations: a single repetition of a process step, a repetition of a process step a predetermined number of times, each time incrementally on a counter, skipping a process step, restarting, stopping a subsystem, and instructions for human intervention.
База данных может дополнительно содержать протокол для хранения величины, воспринятой датчиком, или результата сравнения, при этом контроллер способен хранить в протоколе величины, воспринятой датчиком, или результата сравнения.The database may additionally contain a protocol for storing the value perceived by the sensor, or the comparison result, while the controller is able to store in the protocol the value perceived by the sensor, or the comparison result.
Согласно изобретению создано устройство для соединения или отсоединения трубных элементов в трубной колонне для нефтяного месторождения, содержащее ключ с регулируемым крутящим моментом, базу данных, включающую в себя множество записей, касающихся параметров трубных элементов, содержащих, по меньшей мере, одно из технических характеристик диапазона и порогового значения, датчик, связанный с указанным ключом, передающий воспринятые величины, компаратор для сравнения величин, контроллер для осуществления поиска, по меньшей мере, одной записи для нахождения, по меньшей мере, одного параметра трубного элемента и обеспечения сравнения компаратором переданных датчиком величин, по меньшей мере, с одним из найденных параметров.According to the invention, a device for connecting or disconnecting pipe elements in a pipe string for an oil field is provided, comprising a torque wrench, a database including a plurality of records relating to the parameters of pipe elements containing at least one of the technical characteristics of the range and threshold value, a sensor associated with the specified key, transmitting the perceived values, a comparator for comparing values, a controller for searching at least one Apis for finding at least one parameter of the tubular member and providing a comparator comparing the transmitted sensor values of at least one of the parameters found.
Контроллер может осуществлять поиск, по меньшей мере, одной записи, касающейся типа трубных элементов, соответствующей паре трубных элементов, для нахождения определенных параметров данного типа трубных элементов регулировать ключ для действия в соответствии с найденными определенными параметрами данного типа трубных элементов и прилагать крутящий момент ключом к соединению между парой трубных элементов.The controller can search for at least one record relating to the type of pipe elements corresponding to a pair of pipe elements, to find certain parameters of this type of pipe elements, adjust the key to act in accordance with the determined parameters of this type of pipe elements and apply torque to the key connection between a pair of pipe elements.
Определенные параметры, касающиеся типа трубных элементов, могут включать в себя, по меньшей мере, один из следующих параметров: максимальный крутящий момент, скорость свинчивания цилиндром для приложения крутящего момента, скорость развинчивания цилиндром для приложения крутящего момента, время свинчивания и время развинчивания или внутренний диаметр, наружный диаметр, длину, твердость материала, длину резьбы, шаг резьбы, твердость резьбы и угол конусности резьбы.Certain parameters regarding the type of tubular elements may include at least one of the following: maximum torque, cylinder make-up speed for applying torque, cylinder unscrewing speed for applying torque, make-up time and unscrewing time or inner diameter , outer diameter, length, material hardness, thread length, thread pitch, thread hardness and thread taper angle.
Устройство может дополнительно содержать интерфейс бурильщика для отображения переданной датчиком величины или результата сравнения, выполняемого компаратором.The device may further comprise a driller interface for displaying a value transmitted by the sensor or a comparison result performed by the comparator.
Устройство может дополнительно содержать интерфейс для обеспечения дистанционного доступа к интерфейсу бурильщика для дистанционного контроля передаваемой датчиком величины или результата сравнения в реальном времени.The device may further comprise an interface for providing remote access to the driller's interface for remote monitoring of the value transmitted by the sensor or the comparison result in real time.
Компаратор может сравнивать переданную датчиком величину с диапазоном значений, задаваемых для датчика.The comparator can compare the value transmitted by the sensor with the range of values set for the sensor.
Устройство может дополнительно содержать интерфейс бурильщика для отображения индикации, определяющей, находится ли величина, переданная датчиком, в пределах диапазона величин, задаваемого для датчика.The device may further comprise a driller interface for displaying an indication that determines whether the value transmitted by the sensor is within the range of values specified for the sensor.
Датчик может содержать один из следующих элементов: переключатель, счетчик, таймер, термочувствительный элемент, датчик деформации, динамометрический датчик, датчик растяжения, датчик сжимающей нагрузки, измерительный преобразователь, датчик отклонения, линейный датчик и датчик давления.The sensor may contain one of the following elements: switch, counter, timer, heat-sensitive element, deformation sensor, dynamometer, tensile sensor, compressive load sensor, measuring transducer, deflection sensor, linear sensor and pressure sensor.
Устройство может дополнительно содержать приемо-передатчик для оповещения об опасности объекта вне места эксплуатации при создании сообщения об исключительной ситуации и виртуальный интерфейс для обеспечения дистанционного доступа к запоминающему устройству для контроля бурильных операций или коммуникационную инфраструктуру, включающую в себя одно из спутниковых средств связи, беспроволочных средств связи и средств подключения к Интернету или их сочетание.The device may additionally contain a transceiver for alerting about the danger of an object outside the place of operation when creating an emergency message and a virtual interface for providing remote access to a storage device for monitoring drilling operations or a communication infrastructure that includes one of the satellite communication means, wireless means communications and Internet connectivity, or a combination thereof.
База данных может дополнительно содержать протокол для хранения величины, воспринятой датчиком, или результата сравнения, при этом контроллер способен хранить в протоколе величины, воспринятой датчиком, или результата сравнения.The database may additionally contain a protocol for storing the value perceived by the sensor, or the comparison result, while the controller is able to store in the protocol the value perceived by the sensor, or the comparison result.
Согласно изобретению создан способ соединения или отсоединения трубных элементов в трубной колонне для нефтяного месторождения с использование ключа с регулируемым крутящим моментом, имеющего пару захватов, содержащий следующие стадии:According to the invention, a method for connecting or disconnecting pipe elements in a pipe string for an oil field using an adjustable torque wrench having a pair of grippers, comprising the following steps:
выбор типа трубного элемента для добавления к трубной колонне;selection of the type of tubular element to be added to the tubing string;
ведение поиска в базе данных, связанной с ключом с регулируемым крутящим моментом, определенных параметров, касающихся типа трубных элементов, указанных, по меньшей мере, в одной записи, касающейся типа трубных элементов;conducting a search in the database associated with an adjustable torque wrench for certain parameters regarding the type of pipe elements indicated in at least one record regarding the type of pipe elements;
регулировка ключа с регулируемым крутящим моментом для действия в соответствии с найденными определенными параметрами, касающимися типа трубных элементов;adjusting the wrench with adjustable torque for action in accordance with the determined certain parameters regarding the type of pipe elements;
зацепление пары трубных элементов в соответствующих захватах ключа с регулируемым крутящим моментом;engagement of a pair of pipe elements in respective grippers with adjustable torque;
приложение крутящего момента к соединению согласно найденным определенным параметрам, касающимся типа трубных элементов.the application of torque to the connection according to the determined specific parameters regarding the type of pipe elements.
Способ может дополнительно содержать предыдущие стадии представления бурильщику набора типов трубных элементов и указания бурильщику для выбора типа дополнительного трубного элемента.The method may further comprise previous steps of presenting to the driller a set of types of pipe elements and instructing the driller to select the type of additional pipe element.
Способ может дополнительно содержать следующие стадии:The method may further comprise the following steps:
настройка таймера на период времени, соответствующий стадии процесса, который определяют в найденных параметрах, касающихся типа трубных элементов;setting the timer for a period of time corresponding to the stage of the process, which is determined in the found parameters relating to the type of pipe elements;
запуск таймера фактически одновременно с началом стадии процесса;starting the timer almost simultaneously with the beginning of the process stage;
определение завершения стадии процесса в пределах периода времени, соответствующего настройке величины времени.determining the completion of a process step within a time period corresponding to a time value setting.
При незавершении стадии процесса в пределах определенного периода времени можно осуществлять учет неудачи, касающейся завершения, повторное инициирование стадии процесса и перенастройку таймера.If the process stage is not completed within a certain period of time, it is possible to take into account the failure regarding completion, re-initiate the process stage and reset the timer.
Повторное инициирование стадии процесса и таймера может дополнительно содержать автоматическое повторное инициирование стадии процесса, перенастройку и перезапуск таймера.Re-initiating the process stage and timer may further comprise automatically re-initiating the process stage, resetting and restarting the timer.
Способ может дополнительно содержать контроль, по меньшей мере, одного датчика, связанного с указанным ключом, для получения значения, воспринятого датчиком.The method may further comprise monitoring at least one sensor associated with said key to obtain a value perceived by the sensor.
Способ может дополнительно содержать регистрацию величины, воспринятой датчиком, отображение величины, воспринятой датчиком на интерфейсе бурильщика, или сравнение величины, воспринятой датчиком с, по меньшей мере, одним из определенных параметров, касающихся трубных элементов, либо их сочетание.The method may further comprise registering the value perceived by the sensor, displaying the value perceived by the sensor on the driller interface, or comparing the value perceived by the sensor with at least one of certain parameters relating to the pipe elements, or a combination thereof.
Способ может дополнительно содержать, по меньшей мере, одну из следующих операций:The method may further comprise at least one of the following operations:
регистрация указания о нахождении переданной датчиком величины в пределах диапазона величин, задаваемого для датчика;registration of an indication that the value transmitted by the sensor is within the range of values specified for the sensor;
регистрация указания о нахождении переданной датчиком величины вне диапазона величин, задаваемого для датчика;registration of an indication that the value transmitted by the sensor is outside the range of values specified for the sensor;
отображение на интерфейсе бурильщика индикации о нахождении величины, воспринятой датчиком, вне диапазона величин, задаваемого для датчика;display on the driller interface an indication that the value perceived by the sensor is outside the range of values specified for the sensor;
оповещение объекта, находящегося вне места эксплуатации, об индикации, указывающей о нахождении величины, воспринятой датчиком, вне диапазона величин, задаваемого для датчика;notification of an object located outside the place of operation of an indication indicating that the value perceived by the sensor is outside the range of values specified for the sensor;
создание сигнала тревоги;alarm creation;
однократное повторение стадии процесса;a single repetition of the stage of the process;
повторение стадии процесса заданное количество раз, причем каждый раз с возрастанием показания счетчика;repeating a process step a predetermined number of times, each time with increasing counter reading;
повторение стадии процесса посредством указанного ключа, который отрегулирован для действия в соответствии с измененными параметрами;repeating the process step by means of the specified key, which is adjusted to act in accordance with the changed parameters;
пропуск стадии процесса;skipping a process stage;
повторный запуск;restart
указание для вмешательства человека;indication for human intervention;
остановка.stop.
Другие аспекты настоящего изобретения являются очевидными для квалифицированных специалистов в данной области из последующего подробного описания, в котором представлены различные варианты осуществления изобретения, описанные путем их иллюстрации. Понятно, что изобретение может быть воплощено в виде других различных вариантов, а некоторые его детали могут быть модифицированы в различных иных отношениях в объеме настоящего изобретения. Соответственно чертежи и подробное описание следует рассматривать как носящие иллюстративный, но не ограничительный характер.Other aspects of the present invention are apparent to those skilled in the art from the following detailed description, which sets forth various embodiments of the invention described by illustrating them. It is understood that the invention may be embodied in various other variations, and some of its details may be modified in various other respects within the scope of the present invention. Accordingly, the drawings and detailed description are to be regarded as illustrative, but not restrictive.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
Некоторые варианты настоящего изобретения подробно изображены в качестве примера, но без ограничений, на чертежах, на которых показано следующее:Some variations of the present invention are shown in detail as an example, but without limitation, in the drawings, which show the following:
фиг.1 представляет схему устройства для соединения или отсоединения трубных элементов в трубной колонне для нефтяного месторождения согласно одному из вариантов осуществления изобретения;figure 1 is a diagram of a device for connecting or disconnecting pipe elements in a pipe string for an oil field according to one embodiment of the invention;
фиг.2 - блок-схему, показывающую последовательность выполнения стадий способа соединения или отсоединения трубных элементов в трубной колонне для нефтяного месторождения согласно одному из вариантов осуществления изобретения;FIG. 2 is a flowchart showing a sequence of steps of a method for connecting or disconnecting pipe elements in a pipe string for an oil field according to one embodiment of the invention;
фиг.3 - блок-схему, показывающую последовательность выполнения стадий управления способа согласно одному из вариантов осуществления изобретения.FIG. 3 is a flowchart showing a sequence of steps for controlling a method according to one embodiment of the invention.
Подробное описание вариантов осуществления конструкцииDetailed Description of Embodiments
Подробное описание, приведенное ниже и связанное с прилагаемыми чертежами, предназначено для описания различных вариантов осуществления настоящего изобретения, но не предназначено для отображения только тех вариантов, которые разработаны изобретателем. Подробное описание включает в себя конкретные детали для обеспечения всестороннего понимания настоящего изобретения. Однако квалифицированным специалистам в этой области понятно, что настоящее изобретение может быть осуществлено на практике без использования этих конкретных деталей.The detailed description below and associated with the accompanying drawings is intended to describe various embodiments of the present invention, but is not intended to display only those options that are developed by the inventor. The detailed description includes specific details to provide a thorough understanding of the present invention. However, it will be understood by those skilled in the art that the present invention can be practiced without using these specific details.
Согласно одному из вариантов осуществления изобретения на фиг.1 показано устройство 100 для соединения или отсоединения трубных элементов в трубной колонне для нефтяного месторождения. Устройство может включать в себя ключ 130 с регулируемым крутящим моментом, базу 110 данных, касающуюся бурения, и модуль 140 управления. В течение манипулирования трубными элементами ключ 130 может быть использован для приложения крутящего момента к соединениям между трубными элементами 160, например, для свинчивания соединений или для их развинчивания. Ключ 130 может быть использован для приложения крутящего момента к соединению, включая свинчивание соединения между трубными элементами (для зацепления трубных элементов друг с другом по резьбе) или для развинчивания соединения между трубчатыми элементами. Ключ 130 может включать в себя верхний захват 132, используемый для зацепления трубного элемента 160, добавляемого к колонне труб 162 при свинчивании или последнего трубного элемента 160 в колонне труб 162 - при развинчивании, нижний захват 134, используемый для зацепления конечной части колонны труб 162, и вращающее устройство.According to one embodiment of the invention, FIG. 1 shows a device 100 for connecting or disconnecting pipe elements in a pipe string for an oil field. The device may include a torque wrench 130, a drilling database 110, and a control module 140. During the manipulation of the tubular elements, the wrench 130 can be used to apply torque to the joints between the tubular elements 160, for example, to screw up the joints or to unscrew them. The wrench 130 can be used to apply torque to the connection, including screwing the connection between the pipe elements (for engaging the pipe elements with each other through a thread) or to loosen the connection between the pipe elements. The key 130 may include an upper grip 132 used to engage the tubular member 160 added to the pipe string 162 when making up or the last tubular member 160 in the pipe string 162 to unscrew the lower grip 134 used to engage the end of the pipe string 162, and a rotary device.
Для бурения и заканчивания буровых скважин 102 применяют множество различных типов трубных элементов. Для бурения сквозь различные пласты 104 и для обеспечения желаемых характеристик колонны труб требуются разные трубные элементы 160.For drilling and completion of boreholes 102, many different types of pipe elements are used. For drilling through different formations 104 and to provide the desired characteristics of the pipe string, different pipe elements 160 are required.
База 110 данных, касающаяся бурения, может включать в себя множество записей 112, относящихся к типам трубных элементов.Drilling database 110 may include a plurality of records 112 relating to types of pipe elements.
Каждая запись 112, касающаяся типа трубных элементов, соответствует технической характеристике типа трубных элементов и для конкретного типа трубных элементов может включать в себя удобное для пользователя название, хранящееся в считываемой человеком строке из символов, описывающих соответствующий тип трубного элемента. Например: «буровая труба размером 4 1/2 дюйма», «воротник размером 6 дюймов», «вспомогательный элемент размером от 4 1/2 дюйма до 6 дюймов». Ниже будет описано, что название трубного элемента может быть воспроизведено, например, на различных экранах человеко-машинного интерфейса для бурильщика, обеспечивая возможность выбора или точного задания бурильщиком использования соответствующей записи типа трубного элемента посредством взаимодействия с различными объектами (переключателями, зонами сенсорного экрана, кнопками, списочными элементами и т.д.), связанными с отображенным наименованием, удобным для пользователя. Может быть использован любой человеко-машинный интерфейс, например компьютерный, аналоговый, стационарный, подвижный, дистанционный, расположенный по месту бурения и т.д. интерфейс бурильщика.Each entry 112 regarding the type of pipe elements corresponds to a technical characteristic of the type of pipe elements and for a particular type of pipe elements may include a user-friendly name stored in a human-readable string of characters describing the corresponding type of pipe element. For example: “drill pipe size 4 1/2 inches”, “collar size 6 inches”, “auxiliary element size from 4 1/2 inches to 6 inches.” It will be described below that the name of the pipe element can be reproduced, for example, on various screens of the man-machine interface for the driller, allowing the driller to select or precisely set the driller to use the corresponding record of the type of pipe element by interacting with various objects (switches, touch screen zones, buttons , list items, etc.) associated with the displayed name, convenient for the user. Any human-machine interface can be used, for example, computer, analog, stationary, mobile, remote, located at the place of drilling, etc. driller interface.
Каждая запись 112, касающаяся типа трубных элементов, может дополнительно хранить определенные параметры типа трубных элементов, например, но без ограничения ими, следующие: внутренний диаметр, наружный диаметр, длину трубного элемента от уплотняющего торца до уплотняющего торца, максимальный крутящий момент, процент полной скорости свинчивания цилиндром для приложения крутящего момента, процент полной скорости развинчивания цилиндром для приложения крутящего момента, время свинчивания соединения, время развинчивания соединения и т.д.Each entry 112 regarding the type of tubular elements may additionally store certain parameters of the type of tubular elements, for example, but without limitation, the following: inner diameter, outer diameter, length of the tubular element from the sealing end to the sealing end, maximum torque, percentage of full speed cylinder make-up for torque application, percentage of the total cylinder unscrew speed for torque application, joint make-up time, joint unscrew time, etc.
Максимальным крутящим моментом является максимальная величина крутящего момента, которая должна быть использована применительно к соответствующему трубному элементу. Величина времени свинчивания соединения указывает время, в течение которого вращательное устройство будет работать, чтобы воздействовать на неподсоединенный трубный элемент 160 до момента, когда для свинчивания должен быть приложен крутящий момент. Величина времени развинчивания соединения указывает время, в течение которого вращательное устройство должно быть приведено в действие для воздействия на трубный элемент 160 от момента приложения крутящего момента для развинчивания до отсоединения трубного элемента 160. Процент величины полной скорости при свинчивании цилиндром для приложения крутящего момента указывает долю полной скорости, которая должна быть использована в течение свинчивания. Процент величины полной скорости при развинчивании цилиндром для приложения крутящего момента указывает долю полной скорости, которая должна быть использована в течение развинчивания. Процент величины скорости цилиндра для приложения крутящего момента может быть использован для настройки гидравлического клапана до процента полного открытия, чтобы управлять скоростью, с которой поршень гидравлического цилиндра перемещается для вращения относительно друг друга захватов ключа 130 с регулируемым крутящим моментом. Повышенные скорости могут быть использованы для трубных элементов 160 меньшего диаметра или когда точность важна в меньшей степени. Пониженные скорости могут быть использованы для трубных элементов 160 большего диаметра или когда желательна повышенная точность.The maximum torque is the maximum value of the torque that should be used in relation to the corresponding pipe element. The amount of make-up time of the joint indicates the time during which the rotary device will operate to act on the unconnected tubular member 160 until a torque is applied to make-up. The magnitude of the unscrewing time of the joint indicates the time during which the rotary device must be actuated to act on the pipe element 160 from the moment of application of the torque to unscrew to disconnect the pipe element 160. The percentage of the total speed when screwing the cylinder to apply torque indicates the proportion of the total speed to be used during make-up. The percentage of full speed when unscrewing the cylinder for applying torque indicates the fraction of the total speed that should be used during unscrewing. The percentage of cylinder speed for applying torque can be used to adjust the hydraulic valve to the percent of full opening to control the speed at which the piston of the hydraulic cylinder moves to rotate relative to each other grips of the wrench 130 with adjustable torque. Higher speeds can be used for smaller diameter pipe elements 160 or when accuracy is less important. Reduced speeds may be used for larger diameter pipe elements 160, or when increased accuracy is desired.
Согласно одному из исполнений первого варианта конструкции изобретения база 110 данных может включать в себя множество записей 112, касающихся различных типов трубных элементов, при этом каждая запись относится к определенному типу трубного элемента и к его технической характеристике. Применение базы 110 данных, касающихся бурения, позволяет уберечь бурильщика от повторного ввода определенных параметров, касающихся типа трубных элементов, для приведения в действие ключа 130, что позволяет значительно уменьшить эксплуатационные накладные расходы. Определенные параметры данного типа трубных элементов для множества трубных элементов, используемых при бурильной операции, вводят посредством использования экрана для ввода этих параметров или интерфейса, обеспеченного для оператора, например, посредством интерфейса для бурильщика, но без ограничения им. Оператор выбирает запись 112, касающуюся каждого типа трубных элементов, по одной за один раз, и вводит значение параметра для каждого поля значений параметров в записи, используя клавиатуру. Для предотвращения нежелательного вмешательства в базу 110 данных, касающихся бурения, и, возможно, в бурильную операцию база 110 данных может быть защищена паролем.According to one embodiment of the first embodiment of the invention, the database 110 may include a plurality of records 112 relating to various types of pipe elements, with each record relating to a particular type of pipe element and its technical characteristic. The use of the database 110 related to drilling allows you to save the driller from re-entering certain parameters regarding the type of pipe elements to actuate the key 130, which can significantly reduce operating overhead costs. Certain parameters of this type of pipe elements for a plurality of pipe elements used in a drilling operation are entered by using a screen to enter these parameters or an interface provided for the operator, for example, but without limitation to the driller. The operator selects a record 112 relating to each type of pipe elements, one at a time, and enters a parameter value for each parameter value field in the record using the keyboard. To prevent unwanted interference with the drilling database 110 and possibly the drilling operation, the database 110 may be password protected.
В дальнейшем бурильщик может выбрать запись 112, касающуюся определенного типа трубных элементов, из группы записей в базе данных, например, показанную на экране интерфейса для бурильщика, когда это необходимо в течение выполнения операции.In the future, the driller can select the record 112, concerning a certain type of pipe elements, from the group of records in the database, for example, shown on the interface screen for the driller, when necessary during the operation.
В одном из вариантов осуществления конструкции бурильщик может выбрать запись 112, касающуюся определенного типа трубных элементов, и изменить эту запись 112 перед ее использованием для приведения в действие ключа 130 для изменения конкретного параметра определенного типа трубных элементов, например параметр, характеризующий максимальный крутящий момент, но не ограничиваясь им.In one embodiment, the driller may select a record 112 regarding a certain type of pipe elements and modify the record 112 before using it to actuate a key 130 to change a specific parameter of a certain type of pipe elements, for example, a parameter characterizing the maximum torque, but not limited to them.
После того, как бурильщиком будет выбрана запись 112, касающаяся конкретного типа трубных элементов, определенные параметры конкретного типа трубных элементов будут применены для обеспечения компоновки и действия ключа с регулируемым крутящим моментом, например, посредством настройки и/или операции управления управляющими клапанами, двигателями и системами приведения в действие, таймерами, счетчиками, регистрационными средствами и т.д. ключа 130 с регулируемым крутящим моментом. Контроллер 140 может отыскивать или получать определенные значения параметров, касающихся данного типа трубных элементов, для выбранной в данное время или действующей записи 112 для данного типа трубных элементов, и записывает значения в соответствующих регистраторах, находящихся в соответствующих местах рабочей памяти, где логика ключа с регулируемым крутящим моментом ожидает параметры, которые должны быть определены. Логика этого ключа использует значения, для настройки клапанов давления, таймеров, счетчиков и т.д.After the driller selects a record 112 regarding a specific type of pipe elements, certain parameters of a particular type of pipe elements will be applied to ensure the layout and operation of the wrench with adjustable torque, for example, by adjusting and / or operating control valves, motors and systems activation by timers, counters, registration means, etc. wrench 130 with adjustable torque. The controller 140 can search for or obtain certain parameter values relating to a given type of pipe elements for the currently selected or current record 112 for a given type of pipe elements, and writes the values to the corresponding recorders located in the corresponding places of the working memory, where the logic of the key is adjustable torque is waiting for parameters to be determined. The logic of this key uses values to configure pressure valves, timers, counters, etc.
Запись 112, касающаяся данного типа трубных элементов, которая должна быть использована для приложения крутящего момента к какому-либо соединению, может быть точно выбрана бурильщиком или должна быть выбрана по умолчанию.Record 112 concerning this type of tubular element, which must be used to apply torque to a joint, can be precisely selected by the driller or should be selected by default.
При бурении скважины происходит износ бура и требуется замена бура либо возникает необходимость взятия образца керна из той формации, которую подвергают бурению, вследствие чего колонну 162 трубных элементов несколько раз подвергают свинчиванию и развинчиванию, перед тем как буровая скважина будет пробурена на желаемую глубину.When drilling a well, wear of the drill occurs and replacement of the drill is required, or it becomes necessary to take a core sample from the formation that is being drilled, as a result of which the string of 162 pipe elements is screwed and unscrewed several times before the borehole is drilled to the desired depth.
Согласно варианту осуществления изобретения в целях автоматизации свинчивания и развинчивания колонны труб применяют управляющий модуль 140. Без наложения ограничений на изобретение управляющий модуль 140 может включать в себя одно или более из следующего: аппаратного обеспечения, логики аппаратного обеспечения, микропрограмм, микропроцессора (микропроцессоров), запоминающего устройства, программного обеспечения, вспомогательных электронных устройств, приборов и т.д.According to an embodiment of the invention, in order to automate screwing and unscrewing the pipe string, a control module 140 is used. Without limiting the invention, the control module 140 may include one or more of the following: hardware, hardware logic, microprograms, microprocessor (s), memory devices, software, auxiliary electronic devices, devices, etc.
Без наложения ограничений на изобретение управляющий модуль 140 может быть скомпонован таким образом, чтобы в течение свинчивания он обеспечивал поиск на стадии 202 (фиг.2) технической характеристики 114 колонны трубных элементов в базе 110 данных, касающихся бурения, выдачу оператору по умолчанию типа последующего трубного элемента, который должен быть добавлен к колонне трубных элементов, возможность для оператора при необходимости изменять тип трубного элемента, поиск на стадии 206 записи 112 типа трубных элементов в базе 110 данных, касающихся бурения, для нахождения в ней определенных параметров для данного типа трубных элементов, указание на стадии 208 для нахождения дополнительного трубного элемента 160, предварительную компоновку 110 ключа 130 с регулируемым крутящим моментом для действия в соответствии с найденными конкретными параметрами, касающимися типа трубных элементов, после нахождения на стадии 208 дополнительного трубного элемента 160 и введения его в концевую часть выдачу инструкций на стадии 210 ключу 130 с регулируемым крутящим моментом в отношении зацепления найденного трубного элемента 160 с концевой частью колонны 162 трубных элементов, соответствующее указание на стадии 210 ключу 130 с регулируемым крутящим моментом в отношении соединения найденного трубного элемента 160 с колонной 162 трубных элементов в соответствии с определенными параметрами найденного типа трубного элемента. Найденный трубный элемент 160 соединяют с имеющейся колонной 162 трубных элементов (с концевой частью) посредством зацепления по резьбе имеющего наружную резьбу конца найденного трубного элемента 160 с муфтовым концом последнего трубного элемента 160 колонны 162 трубных элементов.Without imposing restrictions on the invention, the control module 140 can be arranged in such a way that during make-up it provides a search at step 202 (FIG. 2) of the technical characteristic 114 of the string of tubular elements in the database 110 regarding drilling, giving the operator the default type of subsequent tubing the element to be added to the column of pipe elements, the ability for the operator to change the type of pipe element if necessary, search at step 206 for recording 112 types of pipe elements in the database 110 concerning drilling, to find certain parameters in it for a given type of pipe elements, an indication at step 208 to find an additional pipe element 160, a preliminary layout 110 of an adjustable torque wrench 130 for acting in accordance with the specific parameters found regarding the type of pipe elements, after finding at the stage 208 of the additional pipe element 160 and introducing it into the end part, issuing the instructions at the stage 210 to the wrench 130 with an adjustable torque with respect to engagement was found the first pipe element 160 with the end part of the pipe element string 162, the corresponding indication in step 210 of a torque wrench 130 with respect to the connection of the found pipe element 160 with the pipe element string 162 in accordance with the determined parameters of the found type of pipe element. The found pipe element 160 is connected to an existing column 162 of pipe elements (with an end part) by engaging the threaded end of the found pipe element 160 with the sleeve end of the last pipe element 160 of the column 162 of pipe elements.
Согласно первому варианту осуществления изобретения способ 200 свинчивания, управляемый управляющим модулем 140, показан на фиг.2. Не налагая ограничений на изобретение, способ свинчивания колонны 162 трубных элементов для бурения скважины может включать в себя множество стадий.According to a first embodiment of the invention, a make-up
Когда трубные элементы 160 должны быть соединены друг с другом, для каждого соединения последний трубный элемент 160, подсоединенный к колонне 162 трубных элементов, может быть использован в качестве выбираемого по умолчанию трубного элемента 160 для дальнейшего соединения. Как только выбран тип трубных элементов, он будет использован, пока бурильщик не выберет новый тип трубных элементов. Может быть обеспечена возможность 202 выбора бурильщиком другого типа трубных элементов.When the pipe elements 160 are to be connected to each other, for each connection, the last pipe element 160 connected to the pipe element string 162 can be used as the default pipe element 160 for further connection. Once the type of pipe elements is selected, it will be used until the driller selects a new type of pipe elements. It may be possible for the driller to select 202 another type of pipe element.
Если принять на стадии 204, что трубные элементы 160 каждой пары могут быть элементами одного и того же типа или разных типов, то для каждого соединения, по меньшей мере, одна запись 112 типа трубных элементов может быть найдена 206 контроллером 140 в базе 110 данных, касающихся бурения, для получения определенных параметров для данного типа трубных элементов. Если последний трубный элемент 160 в колонне 162 трубных элементов и трубный элемент 160, который должен быть добавлен, представляют собой трубные элементы одного и того же типа, то можно отыскать на стадии 206 только одну запись 112, касающуюся типа трубных элементов. Если трубный элемент 160, который должен быть добавлен, отличается от последнего трубного элемента 160 колонны 162 трубных элементов, то можно отыскать на стадии 206 обе соответствующие записи 112, касающиеся типа трубных элементов.If it is assumed at
В течение выполнения способа свинчивания соединения в колонне трубных элементов физический трубный элемент 160, который должен быть добавлен к колонне 162 трубных элементов, находят 208 и заводят в конечную часть. Контроллер 140 может обеспечить указание бурильщику, что трубный элемент 160 заведен в конечную часть. Как вариант, захождение трубного элемента 160 в конечную часть может быть ощутимым. Контроллер 140 инструктирует на стадии 210 ключ 130 с регулируемым крутящим моментом в отношении зацепления с конечной частью колонны 162 трубных элементов, при этом найденный трубный элемент 160 должен быть подсоединен к ней. Найденный трубный элемент 160 соединяют 212 с колонной 162 трубных элементов согласно найденным определенным параметрам трубного элемента данного типа, указанным, по меньшей мере, в одной записи, касающейся типа трубных элементов.During the method of making up the connection in the tubular string, the physical tubular member 160 to be added to the tubular string 162 is found to be 208 and inserted into the end portion. The controller 140 may provide an indication to the driller that the tubular member 160 is guided into the end portion. Alternatively, the entry of the tubular member 160 into the end portion may be palpable. The controller 140 instructs in step 210 a torque wrench 130 with respect to engagement with the end portion of the tubular member string 162, with the tubular member 160 found connected to it. The found pipe element 160 is connected 212 with the column 162 of pipe elements according to the determined certain parameters of the pipe element of a given type indicated in at least one record concerning the type of pipe elements.
Без наложения ограничений на изобретение соединение 212 найденного трубного элемента 160 с колонной 162 трубных элементов может быть разделено на три стадии: стадия 220 свинчивания, стадия 222 схождения при свинчивании и стадия 224 затягивания. Стадию 220 свинчивания выполняют вращательным устройством путем быстрого ввинчивания по резьбе конца, имеющего наружную резьбу, найденного трубного элемента 160 в муфтовую часть конечной части колонны 162 трубных элементов, которая представляет собой муфтовый конец последнего трубного элемента 160 в колонне 162 трубных элементов. Вращательное устройство может быть предварительно настроено для ввинчивания трубного элемента на протяжении заданного времени ввинчивания, полученного из записи 112, касающейся данного типа трубных элементов. Схождения при свинчивании достигают тогда, когда вся длина конца с наружной резьбой найденного трубного элемента 160 будет ввинчена по резьбе. Если после окончания времени ввинчивания схождение не достигнуто, то вращательное устройство может быть вновь приведено во вращение, возможно, на более короткое время свинчивания. При работе ключ с регулируемым крутящим моментом осуществляет захватывание для свинчивания соединения, при этом затягивание на стадии 224 требует приложения крутящего момента, определенного, по меньшей мере, в одной записи 112, касающейся типа трубных элементов, с процентом скорости свинчивания цилиндром для приложения крутящего момента, также определяемым в записи 112, касающейся типа трубных элементов. Например, когда соединяют разнородные трубные элементы 160, используемый крутящий момент может быть меньшим из двух.Without imposing restrictions on the invention, the
Для полного решения задач ключ 130 с регулируемым крутящим моментом может действовать без вмешательства человека. При таком выполнении контроллер 140 может обеспечить поиск определенных параметров, касающихся типа трубных элементов, настройку ключа 130 для размещения в нем следующего трубного элемента 160 на основе параметров, и работу ключа для свинчивания соединения согласно этим параметрам.To fully solve the problems, the adjustable torque wrench 130 can operate without human intervention. In such an embodiment, the controller 140 can search for certain parameters regarding the type of pipe elements, configure the key 130 to place the next pipe element 160 therein based on the parameters, and operate the key to make the connection according to these parameters.
Управляющий модуль 140 может включать в себя логическое устройство 144 обратной связи, логическое устройство 146 управления и может сопрягаться с управляющими компонентами.The control module 140 may include a feedback logic 144, a control logic 146, and may interface with control components.
Учитывая, что операции, связанные с бурением нефтяных скважин, являются дорогостоящими, повреждение колонны 162 трубных элементов может привести к значительным затратам и вынужденному простою. Управление рабочими параметрами ключа 130 с регулируемым крутящим моментом представляет собой меру безопасности, препятствующую возникновению аварий.Given that operations associated with drilling oil wells are expensive, damage to the string 162 of pipe elements can lead to significant costs and involuntary downtime. Controlling the operating parameters of the adjustable torque wrench 130 is a safety measure that prevents accidents from occurring.
Не налагая ограничений на изобретение, управляющие компоненты могут включать в себя датчики 170, прикрепленные к различным компонентам буровой установки, например, но не ограничиваясь этим следующие: переключатель, таймер, счетчик, термочувствительный элемент, датчик деформации, динамометрический датчик, датчик натяжения, датчик сжимающей нагрузки, тензометрический датчик, датчик отклонения, линейный тензометрический датчик, датчик давления и т.д. Датчики 170, например, передают воспринятые величины, функцию компонента или геометрию, а также положения переключателя через логическое устройство 144 обратной связи к управляющему логическому устройству 146 управляющего модуля 140. Например, переданные датчиком величины могут включать в себя температуру нефти, гидравлическое давление текучей среды, степень выдвижения поршня и т.д.Without imposing restrictions on the invention, the control components may include sensors 170 attached to various components of the rig, for example, but not limited to the following: switch, timer, counter, heat-sensitive element, deformation sensor, dynamometer, tension sensor, compressive sensor load, strain gauge, deviation sensor, linear strain gauge, pressure sensor, etc. Sensors 170, for example, transmit sensed values, component function or geometry, as well as switch positions via feedback logic 144 to control logic 146 of control module 140. For example, the values transmitted by the sensor may include oil temperature, hydraulic fluid pressure, piston extension degree, etc.
Например, датчик 170 крутящего момента может быть прикреплен к ключу 130 с регулируемым крутящим моментом для передачи 242 воспринятых величин крутящего момента, когда трубные элементы 160 соединены с буровой колонной 162. Оператор, выполняющий бурение, может быть обеспечен протоколом величин крутящего момента. Буровой подрядчик может осуществлять проверку работы ключа 130 на основе протокола.For example, a torque sensor 170 may be attached to an adjustable torque wrench 130 to transmit 242 sensed torque values when the tubular members 160 are connected to a drill string 162. A drilling operator may be provided with a torque value protocol. The drilling contractor may verify the operation of key 130 based on the protocol.
Например, но без ограничения этим изобретением, датчик 170 крутящего момента может включать в себя, по меньшей мере, один датчик давления, измеряющий гидравлическое давление, используемое гидравлическим поршнем, служащим для смещения верхнего захвата 132 к нижнему захвату 134.For example, but not limited to this invention, the torque sensor 170 may include at least one pressure sensor that measures the hydraulic pressure used by the hydraulic piston to bias the upper grip 132 to the lower grip 134.
В течение последующего развинчивания колонны трубных элементов управляющий модуль 140 может выполнять поиск, по меньшей мере, одной записи 112, касающейся типа трубных элементов, чтобы получить рабочие параметры, с которыми можно было бы скомпоновать ключ 130 таким образом, но не налагая этим ограничений, чтобы прилагать крутящий момент ключом 130 при развинчивании соединения. По меньшей мере, первоначально ключ 130 может использовать процент типичного значения скорости развинчивания цилиндром для приложения крутящего момента, которая хранится в записи 112, относящейся к типу трубных элементов, для трубного элемента 160, который должен быть отсоединен при приложении максимальной скорости, если в течение обычного использования колонны трубных элементов для бурения скважины соединения ослабевают вследствие вибрации. Если начальная прилагаемая скорость развинчивания цилиндром для приложения крутящего момента недостаточна, чтобы развинтить соединение, то можно предположить, что соединение не было подвергнуто воздействию крутящего момента надлежащим образом, поскольку создающие напряжение силы, переданные колонне 162 трубных элементов в течение буровой операции, приложили к соединению дополнительный крутящий момент. Если развинчивание не достигнуто, то ключ 130 подвергают перекомпоновке для попытки вновь выполнить развинчивание при более высоком крутящем моменте/проценте скорости развинчивания цилиндром для приложения крутящего момента.During the subsequent unscrewing of the tubular element string, the control module 140 may search for at least one record 112 regarding the type of tubular element in order to obtain operating parameters with which the key 130 could be arranged in this way, but without imposing any restrictions so that apply torque with a wrench 130 when loosening the connection. At least initially, wrench 130 may use a percentage of a typical cylinder unscrewing speed value for applying torque, which is stored in pipe element type record 112, for pipe element 160, which should be disconnected when maximum speed is applied, if during normal The use of a string of tubular elements for drilling a well connection is weakened due to vibration. If the initial applied cylinder unscrewing speed for applying torque is not sufficient to unscrew the joint, then it can be assumed that the joint was not subjected to torque properly, since the exerting forces transferred to the pipe string 162 during the drilling operation applied an additional torque. If the unscrewing is not achieved, then the key 130 is rearranged to try again to unscrew at a higher torque / percentage of the unscrewing speed of the cylinder to apply torque.
Согласно еще одному варианту осуществления изобретения управляющий модуль 140 предназначен для выпуска инструкций, касающихся пуска/остановки применительно к различным управляемым компонентам, включая, но без ограничения ими: вращательное устройство, систему приведения в действие между нижним захватом 134 и верхним захватом 132, систему приведения в действие для сухарей, захватывающих трубный элемент, и т.д.According to another embodiment of the invention, the control module 140 is intended to issue start / stop instructions for various controlled components, including but not limited to: a rotary device, an actuation system between the lower gripper 134 and the upper gripper 132, the drive system in action for crackers, gripping the pipe element, etc.
Управляющий модуль 140 может выпускать инструкции, относящиеся к задержке по времени, и/или реагирующие на нее, после предыдущей инструкции, касающейся пуска, и/или относящиеся к обратной связи.The control module 140 may issue instructions related to and / or responsive to a time delay after a previous start instruction and / or related to feedback.
Бортовая диагностика и реагирование на неисправностиOn-board diagnostics and fault response
Контролирующее логическое устройство 142 не ограничено контролем измерений крутящего момента, при этом бессчетное количество компонентов обратной связи может быть применено для определения количества разнообразных возможных измерений и для обнаружения разнообразных событий. Управление и регистрация информации, касающейся обратной связи, обеспечивают возможность выполнения диагностики.Monitoring logic device 142 is not limited to monitoring torque measurements, and countless feedback components can be used to determine the number of various possible measurements and to detect various events. Managing and recording feedback information provides the ability to perform diagnostics.
Согласно взятому в качестве примера исполнению варианта изобретения контролирующее логическое устройство 146 контролирует множество возможностей выполнения измерений и/или событий, а также сочетаний параметров, например, но без ограничения ими следующие: продолжительности по времени, положения переключателя, значения, переданного датчиком, и т.д. Контроллер 140 может использовать компаратор 154 для сравнения переданных датчиком величин с желаемой воспринимаемой величиной, с пороговой воспринимаемой величиной, с приемлемым диапазоном воспринимаемой величины, со счетчиком, со значением времени и т.д. Если сообщенное датчиком значение находится вне заданного диапазона, возникает исключительная ситуация. Индикатор сравнения, связанный с интерфейсом бурильщика, может сообщать об исключительной ситуации бурильщику.According to an exemplary embodiment of an embodiment of the invention, the control logic device 146 controls a lot of possibilities for taking measurements and / or events, as well as combinations of parameters, for example, but without limitation, the following: time duration, switch position, value transmitted by the sensor, etc. d. The controller 140 may use a comparator 154 to compare the values transmitted by the sensor with the desired perceived value, with a threshold perceived value, with an acceptable range of perceived value, with a counter, with a time value, etc. If the value reported by the sensor is outside the specified range, an exception occurs. A comparison indicator associated with the driller interface can report an exception to the driller.
Согласно взятому в качестве примера исполнению варианта изобретения в контроллере 140 используют метапроцесс 300, показанный на фиг.3, при котором различные стадии, которые должны быть выполнены в способе 200, могут иметь связанные временные интервалы, в течение которых ожидается завершение стадии процесса. Не налагая этим ограничений на изобретение, следует указать, что значения, касающиеся таймера, могут быть определены в записях 112, касающихся типа трубных элементов, и получены на стадии 302 из них. Соответствующий таймер 156 может быть настроен и запущен на стадии 304 фактически в то же самое время, когда посредством контроллера 140 будет инициирована на стадии 306 стадия процесса.According to an exemplary embodiment of the embodiment of the invention, the
Каждая стадия процесса может иметь событие, подтверждающее завершение стадии, которое может быть обнаружено датчиком; желаемый результат заключается в том, что каждая стадия процесса должна быть завершена на стадии 308 перед тем, как соответствующий таймер 156 достигнет ожидаемого конечного времени на стадии 310.Each stage of the process may have an event confirming the completion of the stage, which can be detected by the sensor; the desired result is that each process step must be completed at
Событие, подтверждающее завершение стадии, в простом случае представляет собой величину, сообщенную датчиком, достигающую порогового значения, определенного в записи 112, касающейся типа трубных элементов. Например, может быть применен линейный датчик для подтверждения того, что захват, перемещаемый для зацепления с трубным элементом 160, достиг исходного положения.The event confirming the completion of the stage, in the simple case, is a value reported by the sensor reaching the threshold value determined in the record 112 regarding the type of pipe elements. For example, a linear sensor may be used to confirm that the gripper moved to engage the tubular member 160 has reached its initial position.
Событие, подтверждающее завершение стадии, может быть комплексным, например, в случае которого сочетание большого количества переданных датчиком величин сравнивают с соответствующими диапазонами величин, указанных, по меньшей мере, в одной записи 112, касающейся трубного элемента, фактическую статистическую взаимосвязь которых учитывают для подтверждения завершения стадии процесса. Следовательно, предыдущие события, подтверждающие завершение контролируемой человеком стадии, например, но не налагая этим ограничений, схождение трубного элемента 160 при свинчивании, развинчивание соединения и т.д., соответствуют событиям, подтверждающим завершение комплексной стадии, при этом результаты сравнений выходных величин большого количества датчиков, например измерения крутящего момента, гидравлического давления, истекшего времени работы и т.д., объединяют.An event confirming the completion of the stage can be complex, for example, in which the combination of a large number of values transmitted by the sensor is compared with the corresponding ranges of values indicated in at least one record 112 relating to the tube element, the actual statistical relationship of which is taken into account to confirm completion process steps. Therefore, the previous events confirming the completion of the human-controlled stage, for example, but without imposing restrictions, the convergence of the pipe element 160 during make-up, unscrewing of the connection, etc., correspond to events confirming the completion of the complex stage, while the results of comparing output quantities of a large number sensors, for example measuring torque, hydraulic pressure, elapsed time, etc., are combined.
Если завершение стадии не произошло, то эта стадия может быть автоматически выполнена повторно или могут быть предприняты другие действия без вмешательства человека, что здесь далее описано подробно. Если завершения стадии не произошло повторно, то число попыток завершения, оказавшихся неудачными, может быть проконтролировано посредством соответствующих счетчиков 142.If the completion of the stage has not occurred, then this stage can be automatically re-performed or other actions can be taken without human intervention, which is described below in detail. If the completion of the stage does not occur again, then the number of completion attempts that have failed, can be monitored by means of appropriate counters 142.
Согласно варианту осуществления изобретения истечение времени 310 на таймере 156, перед тем как происходит на стадии 308 событие, подтверждающее завершение стадии, может инициировать исключительную ситуацию на стадии 312. Типичные исключительные ситуации могут быть просто сообщены для статистических целей, сообщены для анализа тенденции изменения, создавать предостережения, создавать сигналы тревоги, быть переданы по проводам/сконфигурированы для остановки ключа 130 и/или буровой установки.According to an embodiment of the invention, the expiration of
Исключительные ситуации могут быть сообщены на интерфейс бурильщика или могут быть сообщены без привязки к определенному месту посредством приемопередатчика.Exceptions can be reported to the driller's interface or can be reported without being tied to a specific location via a transceiver.
Может быть достигнуто повышение надежности, поскольку автоматизированный контроль обеспечивает возможность обнаружения ошибки, перед тем как произойдет повреждение, возможность статического анализа имеющихся тенденций и уменьшает вероятность ошибочной интерпретации данных человеком.An increase in reliability can be achieved, since automated control provides the possibility of detecting errors before damage occurs, the possibility of a static analysis of existing trends and reduces the likelihood of erroneous interpretation of data by a person.
Согласно варианту осуществления изобретения, как только возникла исключительная ситуация, контроллер 140 может без вмешательства человека и в зависимости от стадии процесса, которая привела к возникновению исключительной ситуации, вмешаться для выполнения следующего:According to an embodiment of the invention, as soon as an exception has occurred, the controller 140 may, without human intervention and depending on the stage of the process that led to the exception, intervene to perform the following:
однократного повторения стадии;a single repetition of the stage;
повторения стадии заданное число раз, причем каждый раз с приращением на счетчике;repeating the stage a predetermined number of times, each time incrementally on the counter;
повторения стадии с иными регулировками параметров, касающихся ключа с регулируемым крутящим моментом, например с повышенным крутящим моментом;repeating the stage with other adjustments to the parameters relating to the key with an adjustable torque, for example with increased torque;
пропуска стадии;skipping stage;
повторного пуска;restart
остановки подсистемы кольца бурения;stopping the subsystem of the drilling ring;
указания в отношении вмешательства человека.guidance regarding human intervention.
Использование датчиков, таймеров 156, переключателей и компаратора 154 обеспечивает возможность использования измеренных и переданных событий и величин, воспринятых датчиком, причем без оценки, вмешательства или надзора человека, чтобы проверить работу ключа 130 с регулируемым крутящим моментом, а также адресовать и направить решение, касающееся отклонения от ожидаемой работы ключа с регулируемым крутящим моментом.The use of sensors, timers 156, switches, and a comparator 154 allows the use of measured and transmitted events and values perceived by the sensor, without evaluating, interfering, or supervising a person, to check the operation of the wrench 130 with adjustable torque, and to address and direct the decision regarding deviations from the expected work of the key with adjustable torque.
Безусловно, управление, выполняемое описанным здесь контроллером 140, также применимо к обычным операциям, выполняемым ключом 130, отличающимся от приложения крутящего момента к соединениям, при этом рабочие параметры, касающиеся ключа, хранят в записях рабочего запоминающего устройства отдельно от записей, касающихся типа трубных элементов. Рабочее запоминающее устройство ключа с регулируемым крутящим моментом может включать в себя базу 110 данных, касающихся бурения.Of course, the control performed by the controller 140 described here is also applicable to normal operations performed by a wrench 130, which is different from applying a torque to the connections, while the operating parameters relating to the wrench are stored in the records of the working memory separately from the records relating to the type of tube elements . The adjustable torque working key memory may include a drilling database 110.
Уменьшение количества персонала, работающего на буровой установке, приводит к уменьшению количества квалифицированных специалистов, которые могут оценивать состояние бурильной операции от незначительного предостережения об опасности до нежелательного разрушения буровой установки.A decrease in the number of personnel working on a drilling rig leads to a decrease in the number of qualified specialists who can evaluate the state of a drilling operation from a slight warning of danger to undesirable destruction of the drilling rig.
Согласно варианту изобретения квалифицированный рабочий, выполняющий бурение, может быть обеспечен беспроволочным интерфейсом, обычно выполненным в виде портативного беспроволочного устройства, включающего в себя средства управления, в ином случае встроенные в интерфейс рабочего в кабине. Портативное беспроволочное устройство можно носить вокруг шеи рабочего, поверх плеча, вокруг талии и т.д.According to an embodiment of the invention, a skilled worker performing drilling may be provided with a wireless interface, typically in the form of a portable wireless device that includes controls, otherwise integrated into the interface of the worker in the cab. The portable wireless device can be worn around the neck of the worker, over the shoulder, around the waist, etc.
Вложения в бурение велики, при этом мероприятие, содействующее сокращению персонала, включает в себя использование интерфейса для контроля и поиска неисправностей, и персонал, находящийся вне места эксплуатации, обеспечивается дистанционным интерфейсом для контроля и поиска неисправностей. Персонал, находящийся вне места эксплуатации (участок обслуживания), может выполнять регистрацию дистанционно, либо, но без наложения ограничений на изобретение, также может осуществлять следующее:Investments in drilling are large, while an event that contributes to the reduction of personnel includes the use of an interface for monitoring and troubleshooting, and personnel located outside the field of operation is provided with a remote interface for monitoring and troubleshooting. Personnel located outside the place of operation (service area) can perform registration remotely, or, but without imposing restrictions on the invention, can also do the following:
наблюдать за отслеживаемыми рабочими параметрами всей бурильной операции в реальном времени, когда происходит передача значений, воспринятых датчиком;to monitor the monitored operating parameters of the entire drilling operation in real time when the values received by the sensor are transmitted;
видеть значения рабочих параметров в то время, когда буровая установка/ключ 130 с регулируемым крутящим моментом были остановлены;see the values of the operating parameters at a time when the drilling rig / wrench 130 with adjustable torque were stopped;
проверять тенденции значений рабочих параметров за истекший период;Check the trends of operating parameters for the past period;
проверять тенденции значений рабочих параметров, приводящие к определенному событию;Check the trends in the values of the operating parameters leading to a specific event;
выполнять статистический анализ значений параметров и тенденций значений параметров;perform statistical analysis of parameter values and trends of parameter values;
проводить диагностику бурильных операций.Diagnose drilling operations.
Согласно варианту изобретения, поскольку буровые установки обычно приводят в действие в географически удаленных местах, применяют телекоммуникационные инфраструктуры. Без наложения ограничений на изобретение телекоммуникационная инфраструктура может включать в себя спутниковые средства связи, беспроволочные средства связи и, возможно, Интернет.According to an embodiment of the invention, since drilling rigs are usually driven in geographically remote locations, telecommunication infrastructures are used. Without imposing restrictions on the invention, telecommunications infrastructure may include satellite communications, wireless communications, and possibly the Internet.
Хотя здесь описаны различные аспекты настоящего изобретения, включая, например, базу данных, касающихся бурения, запись, касающуюся типа трубных элементов, определенные параметры, касающиеся типов трубных элементов, интерфейс бурильщика, контроллер, датчик, компаратор, индикатор сравнения, интерфейс, беспроволочный интерфейс, виртуальный интерфейс и приемопередатчик, должно быть понятно, что каждый из этих отличительных признаков может быть использован в ключе с регулируемым крутящим моментом независимым образом или по желанию в различных сочетаниях.Although various aspects of the present invention are described herein, including, for example, a database regarding drilling, a record regarding the type of pipe elements, certain parameters regarding the types of pipe elements, a driller interface, a controller, a sensor, a comparator, a comparison indicator, an interface, a wireless interface, virtual interface and transceiver, it should be clear that each of these distinguishing features can be used in a key with adjustable torque independently or, if desired, in different ny combinations.
Предыдущее описание раскрытых вариантов осуществления конструкции составлено для того, чтобы любой квалифицированный специалист в этой области мог изготовить или использовать настоящее изобретение. Различные модификации этих вариантов конструкции будут вполне очевидны квалифицированным специалистам в этой области, а определенный здесь общий принцип может быть применен к другим вариантам, но без отклонения от существа и объема изобретения. Таким образом, настоящее изобретение не предназначено для ограничения показанными здесь вариантами его осуществления и должно соответствовать полному объему, согласующемуся с пунктами формулы изобретения, при этом ссылка на элемент в единственном числе предназначена не для того, чтобы означать «один единственный», если это специально не указано, а для того, чтобы означать «один или более». Все конструктивные и функциональные эквиваленты элементов различных вариантов, раскрытых в описании и известных или становящихся известными специалистам в данной области, входят в объем пунктов формулы изобретения.The preceding description of the disclosed embodiments is designed so that any person skilled in the art can make or use the present invention. Various modifications of these design options will be readily apparent to those skilled in the art, and the general principle defined here can be applied to other options, but without departing from the spirit and scope of the invention. Thus, the present invention is not intended to limit the embodiments shown here and should correspond to the full scope consistent with the claims, and the reference to the element in the singular is not intended to mean "one and only", unless this is specifically indicated, but in order to mean "one or more." All structural and functional equivalents of the elements of the various options disclosed in the description and known or becoming known to specialists in this field are included in the scope of the claims.
Claims (26)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009110777/02A RU2417873C2 (en) | 2006-08-25 | 2006-08-25 | Device to couple or uncouple pipe elements in oil deposit pipe string |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009110777/02A RU2417873C2 (en) | 2006-08-25 | 2006-08-25 | Device to couple or uncouple pipe elements in oil deposit pipe string |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2009110777A RU2009110777A (en) | 2010-09-27 |
| RU2417873C2 true RU2417873C2 (en) | 2011-05-10 |
Family
ID=42940010
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009110777/02A RU2417873C2 (en) | 2006-08-25 | 2006-08-25 | Device to couple or uncouple pipe elements in oil deposit pipe string |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2417873C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2722612C1 (en) * | 2016-08-24 | 2020-06-02 | Бауэр Машинен Гмбх | Working machine and method of soil treatment |
| RU2809458C1 (en) * | 2022-11-10 | 2023-12-11 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственный центр "Самара" | Method for controlling process of making columns of casing and tubing pipes in conditions of lowering them into oil wells |
-
2006
- 2006-08-25 RU RU2009110777/02A patent/RU2417873C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2722612C1 (en) * | 2016-08-24 | 2020-06-02 | Бауэр Машинен Гмбх | Working machine and method of soil treatment |
| US11473375B2 (en) | 2016-08-24 | 2022-10-18 | Bauer Maschinen Gmbh | Working machine and method for working the ground |
| RU2809458C1 (en) * | 2022-11-10 | 2023-12-11 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственный центр "Самара" | Method for controlling process of making columns of casing and tubing pipes in conditions of lowering them into oil wells |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2009110777A (en) | 2010-09-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9097070B2 (en) | Apparatus for automated oilfield torque wrench set-up to make-up and break-out tubular strings | |
| CA2834172C (en) | Automated systems and methods for make-up and break-out of tubulars | |
| RU2421324C2 (en) | Method and system to adjust and analyse required pipe wrench pressure in jointing tubing strings | |
| US9175557B2 (en) | Drilling control method and system | |
| US8560098B1 (en) | System for remotely monitoring a site for anticipated failure and maintenance with a plurality of controls | |
| AU2017351066B2 (en) | Automated load cell identification | |
| RU2447255C2 (en) | Method and system to assess unscrewing based on data on pipe dog pressure | |
| US8589036B2 (en) | Method and system for automatically setting, adjusting, and monitoring load-based limits on a well service rig | |
| WO2022198547A1 (en) | Assistance system and method for intelligent well control | |
| US8843220B1 (en) | Position and velocity measurement tool for standard and directional drilling | |
| US8438954B2 (en) | Electronic tong torque system and related methods of use | |
| RU2417873C2 (en) | Device to couple or uncouple pipe elements in oil deposit pipe string | |
| CN115704308A (en) | Well control safety system | |
| CN111101878B (en) | Monitoring system for drilling rod hydraulic power tong is gone up, is broken out and health control | |
| CN210629547U (en) | Cloud service platform of oil drilling and production system | |
| CN201212469Y (en) | Monitoring and displaying instrument for mud pump | |
| Xu et al. | The application of fault tree analysis in the monitoring of well control | |
| CN101307755A (en) | Mud pump control displayer |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200826 |