RU2753907C1 - Method for measuring length of pipe column lowered into well, and device for its implementation - Google Patents
Method for measuring length of pipe column lowered into well, and device for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2753907C1 RU2753907C1 RU2020141900A RU2020141900A RU2753907C1 RU 2753907 C1 RU2753907 C1 RU 2753907C1 RU 2020141900 A RU2020141900 A RU 2020141900A RU 2020141900 A RU2020141900 A RU 2020141900A RU 2753907 C1 RU2753907 C1 RU 2753907C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- string
- measuring
- signal
- length
- spider
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 58
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 45
- 241000239290 Araneae Species 0.000 claims abstract description 23
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000003129 oil well Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 15
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 13
- 230000010365 information processing Effects 0.000 description 10
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 4
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 4
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 3
- 230000003534 oscillatory effect Effects 0.000 description 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 1
- 241000566515 Nedra Species 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000005442 atmospheric precipitation Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 1
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 229910001172 neodymium magnet Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B47/00—Survey of boreholes or wells
- E21B47/04—Measuring depth or liquid level
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Geophysics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области нефтедобычи и может быть использовано для измерения длины колонны длинномерных тел, в частности насосно-компрессорных труб (НКТ), спускаемых в нефтяную скважину при проведении в ней технологических работ.The invention relates to the field of oil production and can be used to measure the length of a string of elongated bodies, in particular tubing, lowered into an oil well when carrying out technological work in it.
В области техники известно несколько подходов для измерения длины труб, спускаемых в скважину в процессе выполнения спускоподъемных операций, без осуществления замеров отдельно взятой трубы или ее части. Основными подходами являются бесконтактные методы измерения, такие как методы с использованием оптических приборов (фото и видео аппаратов) по импульсам колебания среды по гидравлическому каналу скважины или трубы. Бесконтактные методы, как правило, включают использование сложного, дорогостоящего оборудования, требующего точной настройки, при этом работают нестабильно в виду постоянного изменения окружающей среды. Бесконтактные методы в настоящее время не получили широкого применения. Более распространены контактные методы измерения, проводимые путем измерения веса отдельной трубы с последующим их суммированием и вычислением длины, путем подсчета числа оборотов фрикционно связанного с тросом лебедки мерного ролика (или роликов). Контактные методы более надежны и менее подвержены влияниям окружающей среды, однако, в своем большинстве, не учитывают специфику работы бурового оборудования, также имеют значительные погрешности при измерениях. Среди контактных методов распространенным является метод подсчета числа оборотов барабана спуск - подъема лебедки.Several approaches are known in the art for measuring the length of pipes that are run into a well during tripping operations, without measuring a single pipe or part of it. The main approaches are non-contact measurement methods, such as methods using optical instruments (photo and video devices) based on pulses of medium vibrations along the hydraulic channel of a well or pipe. Non-contact methods, as a rule, involve the use of complex, expensive equipment that requires precise adjustment, while operating unstably due to the constant changes in the environment. Non-contact methods are currently not widely used. More common are contact measurement methods, carried out by measuring the weight of an individual pipe, followed by their summation and calculating the length, by counting the number of revolutions of the measuring roller (or rollers) frictionally connected with the winch cable. Contact methods are more reliable and less susceptible to environmental influences, however, for the most part, they do not take into account the specifics of the operation of drilling equipment, and also have significant measurement errors. Among the contact methods, the most common is the method of counting the number of revolutions of the drum lowering - lifting the winch.
Из области техники из неконтактных способов измерений известны способы с использованием оптических методов и устройств, таких как: «Способ растрового оптического измерения скорости объекта» [Патент РФ №2482499, опубликовано 20.05.2013]. Способ основан на формировании пространственной амплитудной модуляции света, отраженного от объекта, с помощью растра, расположенного между оптической системой и фотоприемниками, и детектировании модулированного света с помощью фотоприемников дифференциальных усилителей, по частоте результирующего выходного электрического сигнала с которых судят о скорости объекта; «Способ измерения длины и скорости перемещения колонны труб при спускоподъемных операциях» [Патент РФ №2324812, опубликовано 20.05.2008], в котором колонну труб, соединяемых между собой, спускают в скважину канатной лебедкой, снабженной измерителем веса на талевом блоке, определяют холостые пробеги талевого блока по показаниям измерителя веса, определяют перемещения колонны во времени и пространстве с помощью видеокамеры по перемещению мишени, закрепленной на талевом блоке канатной лебедки, с возможностью одновременного обзора верхнего и нижнего положения мишени при перемещении колонны труб; «Способ измерения технологических параметров колонны труб, спускаемой в скважину, и устройство для его осуществления» [Патент РФ №2714167, опубликовано 12.02.2020], включающий формирование с помощью блока видеоизмерения, последовательной серии фотоизображений фрагментов движущегося объекта, выделения на них контрастных рельефных точек, определения величины перемещения этих точек через равные промежутки времени, снижения погрешности измерения путем усреднения перемещения по контролируемым точкам на интервале времени измерения, суммирования измеренных усредненных перемещений на интервале времени от начала перемещения объекта до его конечной остановки. В устройство для измерения технических параметров колонны труб, спускаемой в скважину, содержащее канатную лебедку, снабженную измерителем веса, на которой установлен талевый блок с элеватором для захвата и подъема труб, соединяемых в колонну, внешний ноутбук и радиочастотный канал.From the technical field of non-contact measurement methods, methods are known using optical methods and devices, such as: "Method for raster optical measurement of the speed of an object" [RF Patent No. 2482499, published 05/20/2013]. The method is based on the formation of spatial amplitude modulation of light reflected from an object using a raster located between the optical system and photodetectors, and detecting modulated light using photodetectors of differential amplifiers, according to the frequency of the resulting output electrical signal from which the speed of the object is judged; "Method for measuring the length and speed of movement of a string of pipes during tripping operations" [RF Patent No. 2324812, published 20.05.2008], in which a string of pipes connected to each other is lowered into the well with a cable winch equipped with a weight meter on a traveling block, idle runs are determined the traveling block according to the readings of the weight meter, the column displacements in time and space are determined using a video camera to move the target, fixed on the traveling block of the cable winch, with the possibility of simultaneous viewing of the upper and lower position of the target when moving the pipe string; "A method for measuring the technological parameters of a pipe string, lowered into a well, and a device for its implementation" [RF Patent No. 2714167, published 02/12/2020], including the formation of a sequential series of photographic images of fragments of a moving object with the help of a video measuring unit, highlighting contrasting relief points on them , determining the magnitude of the movement of these points at regular intervals, reducing the measurement error by averaging the movement over the controlled points over the measurement time interval, summing the measured averaged movements in the time interval from the beginning of the object's movement to its final stop. In a device for measuring the technical parameters of a pipe string running into a well, containing a cable winch equipped with a weight meter, on which a traveling block with an elevator is installed for gripping and lifting pipes connected to the string, an external laptop and a radio frequency channel.
Недостатками известных неконтактных способов являются следующие показатели:The disadvantages of the known non-contact methods are the following indicators:
- измерение перемещения колонны труб осуществляется косвенно по перемещениям, связанным с элементами спускоподъемного механизма, разнесены в пространстве, что вносят дополнительные ошибки в результат измерения при каждой спускоподъемной операции;- measurement of the displacement of the pipe string is carried out indirectly by the displacements associated with the elements of the tripping mechanism, spaced apart in space, which introduces additional errors in the measurement result during each tripping operation;
- измерительные приборы, расположенные непосредственно в зоне работы технологического оборудования подвержены их воздействию, таких как попадание смазки, технологических жидкостей, бурового раствора и влиянию атмосферных осадков (дождь, снег, туман);- measuring instruments located directly in the area of operation of technological equipment are subject to their effects, such as the ingress of grease, process fluids, drilling mud and the influence of atmospheric precipitation (rain, snow, fog);
- во всех способах применено оборудование, требующее точной установки, настройки и калибровки непосредственно на месте их крепления, и в случае сбоя снова требует новой настройки и калибровки.- in all methods, equipment is used that requires precise installation, adjustment and calibration directly at the place of their attachment, and in case of failure, it again requires a new adjustment and calibration.
Из области техники известны контактные способы измерения длины длинномерных тел, среди которых широкое распространение получили способы измерения длины НКТ через измерение числа оборотов барабана буровой лебедки, расчета длины разматываемого троса с перерасчетом на длину спускаемых труб [патент на полезную модель РФ 57819, Е21В 47/04, опубликовано: 27.10.2006, описание патента к изобретению РФ 2715769, Е21 В 47/04, опубликовано 03.03.2020, Патент США №4156467, Е21В 47/04, от 29.05.1979 г., заявка на изобретение США №20140216735].From the field of technology, contact methods for measuring the length of long bodies are known, among which methods for measuring the length of tubing through measuring the number of revolutions of the drawworks drum, calculating the length of the unwound cable with recalculation for the length of the running pipes [patent for a useful model of the Russian Federation 57819, Е21В 47/04 , published: 27.10.2006, a description of the patent for the invention of the Russian Federation 2715769, E21 B 47/04, published 03.03.2020, US patent No. 4156467, E21B 47/04, from 29.05.1979, application for the invention of the United States No. 20140216735].
Общими недостатками известных контактных способов измерения через измерение числа оборотов барабана буровой лебедки, являются ошибки измерения длины спускаемых НКТ, измерение которых не прямо пропорционально числу оборотов барабана лебедки, в виду наматывания троса слоями, что и приводит к погрешностям и необходимости внесения дополнительных корректировок в процесс измерения. Ошибки измерения длины колонны НКТ также возникают из-за не учета в процессе измерения удлинения ее под собственным весом, когда происходит прихват труб, или реверсивное движение лебедки. Эти недостатки приводят к существенному снижению точности измерения длины колонны НКТ при спуске ее в скважину.The common disadvantages of the known contact measurement methods through measuring the number of revolutions of the drawworks drum are errors in measuring the length of the running tubing, the measurement of which is not directly proportional to the number of revolutions of the winch drum, due to the winding of the cable in layers, which leads to errors and the need to make additional adjustments to the measurement process ... Errors in measuring the length of the tubing string also arise due to not taking into account in the process of measuring its elongation under its own weight, when pipes are stuck, or the reversing movement of the winch occurs. These disadvantages lead to a significant decrease in the accuracy of measuring the length of the tubing string when running it into the well.
Из области техники так же известны способы измерения путем подсчета числа оборотов фрикционно связанного с канатом лебедки мерного ролика. Так, в «Способе измерения длины кабеля» [Справочник по нефтепромысловому оборудованию, Е.И. Бухаленко. - М.: Недра, 1983 г., стр. 222], измерение производится путем подсчета числа оборотов фрикционно связанного с кабелем лебедки мерного ролика. Способ позволяет осуществлять непрерывное измерение длины кабеля лебедки с закрепленным на его конце длинномерным телом (глубинным прибором) в процессе спуска или подъема последнего в скважине.Methods for measuring by counting the number of revolutions of a measuring roller frictionally connected to the winch rope are also known in the art. So, in the "Method for measuring the length of the cable" [Handbook of oilfield equipment, E.I. Bukhalenko. - M .: Nedra, 1983, p. 222], the measurement is made by counting the number of revolutions of the measuring roller frictionally connected with the winch cable. The method allows for continuous measurement of the length of the winch cable with a long body (downhole tool) fixed at its end during the lowering or lifting of the latter in the well.
Другим известным способом, взятым в качестве ближайшего аналога, является «Способ измерения длины колонны длинномерных тел, соединяемых между собой и спускаемых в скважину канатной лебедкой, снабженной измерителем веса [Патент РФ №2187638, Е21В 47/04, опубликовано 20.08.2002], включающий измерение длины колонны с учетом ее удлинения под собственным весом, в процессе измерения длины колонны осуществляют циклический подсчет числа оборотов фрикционно связанных с канатом лебедки мерных роликов, начиная с первого длинномерного тела, спускаемого в скважину без учета его веса, последующий счет циклов ведут при наличии нагрузки на канате лебедки, равной весу не менее чем двух длинномерных тел, соединяемых в колонну, а съем показаний осуществляют, по крайней мере, с двух мерных роликов, причем в каждом цикле засчитывают показания мерного ролика, завершившего оборот первымAnother well-known method, taken as the closest analogue, is "A method for measuring the length of a string of long bodies connected to each other and lowered into the well with a cable winch equipped with a weight meter [RF Patent No. 2187638, E21B 47/04, published on 08/20/2002], including measuring the length of the string, taking into account its elongation under its own weight, in the process of measuring the length of the string, cyclically counting the number of revolutions of the measuring rollers frictionally connected with the winch rope, starting from the first long body lowered into the well without taking into account its weight, the subsequent counting of cycles is carried out in the presence of a load on a winch rope equal to the weight of at least two long bodies connected into a column, and readings are taken from at least two measuring rollers, and in each cycle the readings of the measuring roller that completed the first turn are counted
Недостатками ближайшего аналога является:The disadvantages of the closest analogue are:
- возможность проскальзывания каната лебедки относительно мерных роликов, поэтому ролики требует постоянного прижима к тросу, вследствие малой площади контакта ролика с тросом, а с учетом того, что трос постоянно находится в смазке, это является сложной технической задачей, усложняющей и удорожающей внедрение указанного способа;- the possibility of slipping of the winch rope relative to the measured rollers, therefore, the rollers require constant pressing against the cable, due to the small contact area of the roller with the cable, and taking into account the fact that the cable is constantly in the lubricant, this is a complex technical problem that complicates and increases the cost of the implementation of this method;
- в способе применено несколько роликов, что в целом усложняет систему измерения, при этом ролики только дублируют друг друга, не выполняют дополнительных функций;- the method uses several rollers, which generally complicates the measurement system, while the rollers only duplicate each other, do not perform additional functions;
- в случае проскальзывания одного или нескольких роликов системе необходимо будет определить, какой из роликов дал сбой в измерениях;- in case of slippage of one or several rollers, the system will need to determine which of the rollers failed in measurements;
- начало измерений длины труб происходит от сигнала, поступающего от измерителя веса только при наличии нагрузки на канате лебедки, равной весу не менее двух длинномерных тел (НКТ), соединенных в колонну, при этом измеритель веса не всегда точно показывает вес одного тела (НКТ), что приводит к невозможности начать измерения одновременно с началом спуска НКТ;- the beginning of pipe length measurements comes from the signal coming from the weight meter only if there is a load on the winch rope equal to the weight of at least two long bodies (tubing) connected into a string, while the weight meter does not always accurately indicate the weight of one body (tubing) , which leads to the impossibility of starting measurements simultaneously with the start of running the tubing;
- наличие в системе измерителя веса будет давать погрешности при нахождении колонны труб непосредственно в скважине, так как система не учитывает силу трения, выталкивающую силу жидкости, находящейся в скважине (сила Архимеда), и многочисленные колебательные движения колонны труб, что может привести к погрешностям, как в начале процесса измерения, так и в ходе его.- the presence of a weight meter in the system will give errors when the pipe string is located directly in the well, since the system does not take into account the friction force, buoyancy force of the fluid in the well (Archimedes force), and numerous oscillatory movements of the pipe string, which can lead to errors, both at the beginning of the measurement process and during it.
Техническая задача изобретения состоит в том, чтобы создать способ измерения длины колонны длинномерных тел, соединяемых между собой и спускаемых в скважину канатной лебедкой, который бы исключал погрешности в начале измерений, обеспечивал отсутствие проскальзывания троса лебедки относительно мерного ролика, исключал влияние внешних факторов на процесс измерений, при этом не вносил бы изменений в конструкцию бурового оборудования, которое может препятствовать его работе, таких как заклинивание дополнительно установленных мерных роликов, наличие дополнительных электрических приборов в непосредственной близости к устью скважины.The technical problem of the invention is to create a method for measuring the length of a string of long bodies connected to each other and lowered into the well by a cable winch, which would eliminate errors at the beginning of measurements, ensure that the winch cable does not slip relative to the measuring roller, and exclude the influence of external factors on the measurement process , while not introducing changes in the design of the drilling equipment, which could interfere with its operation, such as jamming of additionally installed measuring rollers, the presence of additional electrical devices in the immediate vicinity of the wellhead.
Целью изобретения является уменьшение погрешностей при измерении длины колонны длинномерных тел, спускаемых в скважину на канатной лебедке, исключение влияния веса и колебательных движений колонны труб на процесс измерений.The aim of the invention is to reduce errors in measuring the length of a string of long bodies, lowered into the well on a rope winch, to eliminate the influence of weight and oscillatory movements of the pipe string on the measurement process.
Техническим результатом является повышение точности измерений длины колонный труб, спускаемых в скважину, за счет уменьшения погрешностей в начале измерений, предотвращения проскальзывания троса лебедки в процессе измерений, отсутствие влияния веса колонны труб на процесс измерения. Также способ позволяет измерять скорость движения при спуске колонны труб.The technical result is to increase the accuracy of measuring the length of the string pipes, lowered into the well, by reducing errors at the beginning of measurements, preventing the winch cable from slipping during the measurement, and the absence of the impact of the weight of the pipe string on the measurement process. Also, the method allows you to measure the speed of movement when lowering the pipe string.
Технический результат достигается тем, что в способе измерения длины колонны труб, спускаемой в скважину канатной лебедкой, включающий измерение длины колонны в процессе измерения длины колонны осуществляют подсчет числа оборотов фрикционно связанного с канатом лебедки мерного ролика, на котором смонтированы датчики сигналов, взаимодействующие с двумя чувствительными элементами, начиная с первого длинномерного тела, спускаемого в скважину, съем показаний осуществляют с мерного ролика.The technical result is achieved by the fact that in the method of measuring the length of a pipe string lowered into a well by a cable winch, including measuring the length of the string in the process of measuring the length of the string, the number of revolutions of a measuring roller frictionally connected with the winch cable is counted, on which signal sensors are mounted, interacting with two sensitive elements, starting from the first long body, lowered into the well, the readings are taken from the measuring roller.
Новым в способе является то, что начало измерения производится от сигнала датчика давления, расположенного на пневматической линии управления слайдера с клиновыми захватами и сигнала о вращении мерного ролика, формируют последовательность сигналов, по которой определяется направление движения, длина и скорость движущейся трубы, осуществляют корректировку измерений, сигналом от третьего чувствительного элемента, в случае пропуска сигнала на другие чувствительные элементы или повреждение датчика сигнала, остановку измерений производят при отсутствии сигнала с датчика расположенного на пневматической линии управления спайдера.New in the method is that the start of the measurement is made from the signal of the pressure sensor located on the pneumatic control line of the slider with wedge grips and the signal about the rotation of the measuring roller, a sequence of signals is generated by which the direction of movement, length and speed of the moving pipe is determined, and the measurements are corrected , by a signal from the third sensitive element, in case of a signal pass to other sensitive elements or damage to the signal sensor, measurements are stopped in the absence of a signal from the sensor located on the pneumatic control line of the spider.
Устройство для осуществления заявляемого способа содержит канатную лебедку, на которой установлен талевый блок с элеватором для захвата и подъема труб, соединяемых в колонну, спайдер с клиновыми захватами, мачту с кронблоком, рабочий шкив которого дополнительно к основной функции выполняет функцию мерного ролика, путем крепления на одной из боковых поверхностей датчиков сигнала, которые взаимодействуют с чувствительными элементами размещенными в блоке считывания сигналов зафиксированном на раме кронблока. От чувствительных элементов сигнал, по электрическому кабелю, передается на определитель импульсов блока обработки информации, при этом блок обработки информации электрически соединен с датчиком давления, расположенным на пневматической линии управления спайдера буровой установки. Визуальная информация об измеренной длине труб, скорости их движения отображается на информационного табло, находящегося в зоне видимости оператора буровой.The device for implementing the proposed method contains a rope winch, on which a traveling block with an elevator is installed for gripping and lifting pipes connected into a column, a spider with wedge grips, a mast with a crown block, the working pulley of which, in addition to the main function, performs the function of a measuring roller, by attaching to one of the side surfaces of the signal sensors, which interact with the sensitive elements located in the signal reading unit fixed on the crownblock frame. From the sensing elements, the signal is transmitted via an electric cable to the pulse detector of the information processing unit, while the information processing unit is electrically connected to a pressure sensor located on the pneumatic control line of the drilling rig spider. Visual information about the measured length of pipes, their speed of movement is displayed on an information board located in the field of visibility of the drilling operator.
Существенными отличиями по отношению к прототипу в устройстве для измерения длины перемещения колонны труб, при спускоподъемных операциях, является новое расположение мерного ролика и дополнительное введение новых блоков и их связей. В заявляемом способе, в качестве мерного ролика, используется рабочий шкив кронблока, на боковой поверхности которого предварительно монтируется от 6 до 24 датчиков сигналов, установленных по окружности. Количество датчиков сигналов менее 6 шт. не достаточно для точного измерения, в виду малого количества импульсов поступающих, при значительно большом диаметре шкива кронблока. Применение датчиков сигнала более 24 шт. не целесообразно в связи с тем, что при близком расположении датчиков сигналов между собой, возможна подача сигнала на один чувствительный элемент одновременно от двух датчиков сигнала, что приведет к ошибкам при измерениях.Significant differences in relation to the prototype in the device for measuring the length of movement of the pipe string during tripping operations are the new arrangement of the measuring roller and the additional introduction of new blocks and their connections. In the inventive method, as a measuring roller, a crown block working pulley is used, on the side surface of which from 6 to 24 signal sensors are pre-mounted, installed around the circumference. The number of signal sensors is less than 6 pcs. not enough for accurate measurement, in view of the small number of pulses arriving, with a significantly large diameter of the crown block pulley. Application of signal sensors more than 24 pcs. it is not advisable due to the fact that when the signal sensors are located close to each other, it is possible to supply a signal to one sensitive element simultaneously from two signal sensors, which will lead to errors in measurements.
Штатная конструкция рабочего шкива кронблока, расположенного на мачте, исключает проскальзывание троса лебедки, это связано с тем, что канат лебедки имеет большую площадь соприкосновения с рабочим шкивом, которая составляет около 3/4 окружности шкива. При вращении шкива кронблока датчики сигналов поочередно воздействуют на чувствительные элементы блока считывания сигналов, установленного на кронблоке, сигналы с которого подаются на блок обработки информации. Одновременно на блок обработки информации подается электрический сигнал с датчика давления, установленного на линии подачи давления на срабатывание спайдера, таким образом, что сигнал с датчика давления, необходимый для начала отсчета, подается только при открытом захвате спайдера, когда труба беспрепятственно проходит через спайдер. А в случае, когда клиновые захваты спайдера удерживают трубу в неподвижном состоянии, счет останавливается. Изменение сигнала о начале отсчета привело к устранению погрешности при реверсивном движении колонны труб. Удалось исключить нестабильность веса и колебательных движений колонны труб на процесс начала измерений, который осуществляется только в тот момент, когда колонна труб опускается в скважину. Изменение в получении сигнала от датчика давления, расположенного на пневматической линии управления слайдером, позволило точно вести подсчет количества труб, спускаемых в скважину, так как количество срабатываний спайдера для удержания трубы производится равным количеству, присоединяемых к колонне труб. Указанными изменениями удалось устранить неточности в сигналах, которые поступали от измерителя веса в виду колебательных движений колонн труб при спуске-подъеме, что приводило к неточному подсчету количества труб в колонне.The standard design of the crown block working pulley, located on the mast, excludes the winch cable slipping, this is due to the fact that the winch cable has a large contact area with the working pulley, which is about 3/4 of the pulley circumference. When the crown block pulley rotates, the signal sensors alternately act on the sensitive elements of the signal reading unit installed on the crown block, the signals from which are fed to the information processing unit. At the same time, an electrical signal from the pressure sensor installed on the pressure supply line for triggering the spider is fed to the information processing unit, so that the signal from the pressure sensor required to start counting is supplied only when the spider is openly gripped, when the pipe freely passes through the spider. And in the case when the wedge grips of the spider hold the pipe stationary, the counting stops. The change in the signal about the start of counting led to the elimination of the error during the reversing movement of the pipe string. It was possible to exclude the instability of the weight and vibrational movements of the pipe string during the process of starting measurements, which is carried out only at the moment when the pipe string is lowered into the well. The change in receiving the signal from the pressure sensor located on the pneumatic slider control line made it possible to accurately count the number of pipes lowered into the well, since the number of spider operations to hold the pipe is equal to the number of pipes connected to the string. With these changes, it was possible to eliminate inaccuracies in the signals that came from the weight meter due to the oscillatory movements of the pipe strings during running and running, which led to an inaccurate calculation of the number of pipes in the string.
Увеличение количества элементов, подающих сигнал на мерном ролике, как минимум до 6, позволило уменьшить погрешности, при самом процессе измерения. Для прототипа корректировки необходимы каждому сигналу каждого мерного ролика, в виду возможного их проскальзывания.An increase in the number of elements that give a signal on the measuring roller, at least up to 6, made it possible to reduce errors during the measurement process itself. For the prototype, corrections are required for each signal of each measuring roller, in view of their possible slippage.
Расположение датчиков и чувствительных элементов на кронблоке отвечает правилам безопасности, так как не находится в взрыво- и искра-опасной зоне, как в прототипе.The location of the sensors and sensing elements on the crown block meets the safety rules, since it is not located in the explosion and spark hazardous zone, as in the prototype.
В способе предусмотрена система автоматической корректировки сигнала (импульсов). Блок считывания сигналов, в сборе, имеет три чувствительных элемента, выполненные в виде датчиков холла. Два чувствительных элемента выполняют функцию регистрации импульсов и определение направления перемещения, а третий обеспечивает постоянный мониторинг количества датчиков сигнала на мерном ролике за счет сравнения количества сигналов, поступивших на данный элемент за полный оборот мерного ролика. Корректировка производится в случае пропуска одного или нескольких сигналов либо из-за сбоя, или любой неисправности. Система автоматической корректировки подает команду на корректировку последовательности сигналов, поступивших на два других чувствительных элемента предотвращая тем самым сбой и ошибки. Введение системы корректировки сигнала позволяет сохранять работоспособность устройства измерения при наличии неисправности, без искажения измеряемых параметров.The method provides for a system for automatic correction of the signal (pulses). The signal reading unit, assembled, has three sensing elements made in the form of hall sensors. Two sensing elements perform the function of registering impulses and determining the direction of movement, and the third provides constant monitoring of the number of signal sensors on the measuring roller by comparing the number of signals received by this element for a complete revolution of the measuring roller. Correction is made in case of missing one or more signals or due to a failure or any malfunction. The automatic correction system issues a command to correct the sequence of signals received by the other two sensors, thereby preventing malfunction and errors. The introduction of a signal correction system makes it possible to maintain the operability of the measuring device in the presence of a malfunction, without distorting the measured parameters.
Введение в способ новых существенных признаков позволяет достигнуть технического результата за счет возможности точного начала отсчета и его остановки, уменьшения погрешностей при измерении, а также дополнительной корректировки сигнала.The introduction of new essential features into the method makes it possible to achieve a technical result due to the possibility of an accurate starting point and stopping it, reducing measurement errors, as well as additional signal correction.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где:The essence of the invention is illustrated by drawings, where:
на фиг. 1 схематично представлен чертеж конструкции, реализующей спуск колонны длинномерных тел в скважину на примере мобильной буровой установки; на фиг. 2 - представлена схема устройства измерения и введены следующие обозначения:in fig. 1 is a schematic drawing of a structure that implements the lowering of a string of elongated bodies into a well using a mobile drilling rig as an example; in fig. 2 - the diagram of the measuring device is presented and the following designations are introduced:
1. Мобильная буровая установка1. Mobile drilling rig
2. Канатная лебедка2. Rope winch
3. Канат3. Rope
4. Кронблок4. Crown block
5. Рабочий шкив кронблока5. Crown block working pulley
6. Талевый блок6. Travel block
7. Элеватор7. Elevator
8. Колонна труб8. Column of pipes
9. Спайдер с клиновым захватом9. Spider with wedge grip
10. Платформа10. Platform
11. Блок считывания сигналов11. Signal reading unit
12. Чувствительный элемент считывателя сигналов12. Sensitive element of the signal reader
13. Датчики сигналов13. Signal sensors
14. Чувствительный элемент системы корректировки сигналов14. Sensitive element of the signal correction system
15. Рама кронблока15. Crown block frame
16. Определитель импульсов16. Impulse detector
17. Определитель скорости17. Speed detector
18. Блок счетчиков18. Block of counters
19. Блок корректировки сигналов19. Signal correction block
20. Датчик давления20. Pressure sensor
21. Информационное табло21. Information board
22. Блок обработки информации.22. Information processing unit.
На фиг. 3 приведена фотография блока обработки информации совмещенного с информационным табло выполненного при экспериментальном апробировании заявляемого способа.FIG. 3 shows a photograph of an information processing unit combined with an information board made during experimental testing of the proposed method.
Описание способа продемонстрировано на примере спускоподъемных работ НКТ при капитальном ремонте скважины:The description of the method is demonstrated by the example of tubing tripping during workover of a well:
На одной из боковых поверхностей рабочего шкива 5 кронблока 4, на равном расстоянии друг от друга, по окружности, крепятся датчики сигналов 13, например, неодимовые магниты, в количестве, предпочтительно, от 6 до 24 штук, в зависимости от диаметра рабочего шкива кронблока 5. Датчики сигналов 13 прикрепляют любым известным способом, например, приклеивают, прикрепляют винтами, скобами, соблюдая условие их надежного закрепления на поверхности шкива. На раме кронблока 15 (Фиг. 2) монтируется блок считывания сигналов 11, содержащий два чувствительных элемента 12 и чувствительный элемент 14 системы корректировки сигналов. Блок 11 располагают на расстоянии от датчиков сигналов 13 (магнитов), при котором обеспечивается стабильное срабатывание чувствительных элементов 12 и 14. От блока 11, по мачте подъемного агрегата буровой установки 1, прокладывают кабель для подачи электрических сигналов в блок обработки информации 22. Блок 22, содержащий информационное табло 21, размещается в районе платформы 10, в непосредственной доступности оператора буровой установки, например на нижней части мачты подъемного агрегата.On one of the side surfaces of the working
В пневматическую линию управления слайдером 9 устанавливают датчик давления 20, который электрически соединяют с блоком обработки информации 22. При начале спускоподъемных работ включают смонтированное устройство измерения, появляются начальные (нулевые) показания на табло 21. С помощью элеватора 7, подвешенного на крюке талевого блока 6, с мостков снимают первую трубу колонны 8, опускают ее в обсадную трубу скважины, фиксируют клиновым захватом спайдера 9, установленного на фланце обсадной трубы скважины. При начале спуска трубы колонны 8 производят ее освобождение от захвата спайдера 9, в этот момент от пневматической системы спайдера срабатывает датчик давления 20, подавая сигнал в блок счетчиков сигнала 18, выполненный, например, в виде программатора, о начале измерений. Получив сигнал счетчик 18 начинает производить отсчет, выводя показания на табло 21. После опускания первой трубы в скважину производится ее захват слайдером 9, при отсутствии электрического сигнала от датчика давления 20 в блок счетчиков 18 происходит остановка измерений, при этом начинается подсчет спущенных в скважину труб. По одному сигналу от датчика давления 20 засчитывается спущенная одна труба. Затем, таким же образом, с мостков снимают вторую трубу колонны 8 и соединяют с первой с помощью резьбового соединения. Колонну из двух соединенных труб приподнимают лебедкой с целью освобождения клинового захвата спайдера 9. Поскольку движение лебедки 2 было на подъем, в блок счетчиков 18 поступил сигнал из блока считывания сигналов о реверсивном движении рабочего шкива кронблока 5. Получив сигнал о реверсивном движении мерного ролика 5, блок счетчиков 18 производит процесс подсчета сигналов с «минусовым» значением и соответственно измерений с обратным значением длины. После возобновления процесса спуска труб колонны 8 в скважину в блок счетчиков 18 поступает сигнал о начале счета с «плюсовым» значением, при прямом движении мерного ролика 5, продолжается измерение длины спускаемых труб колонны 8. Далее с мостков снимается очередная труба и весь цикл, включающий в себя соединение труб, приподъем (реверсивное движение колонны) с целью освобождения клинового захвата спайдера 9, опускание в эксплуатационную колонну очередной трубы и фиксацию ее клиновым захватом спайдера повторяют до завершения спуска всей колонны труб 8. В процессе измерений показания скорости, длины спущенной колонны труб и их количества, в реальном времени, выводятся на информационное табло 21. В случае возникновения внештатных ситуаций включается в работу система коррекции сигнала, состоящая из чувствительного элемента 14 и блока корректировки 19. В случае отсутствия взаимодействия с одним из датчиков сигнала 13 или отсутствие импульсного сигнала от одного из чувствительных элементов 14, блок коррекции 19 подает корректирующий сигнал на блок счетчиков 18, который производит корректировку на текущий пересчет измерений. Процесс корректировки происходит автоматически, не требует каких -либо вмешательств специалистов. При этом на информационном табло 21 продолжает отображаться достоверная информация об измеряемых величинах. Для подсчетов импульсов, их корректировки, преобразование импульсов в расчетные величины была создана специальная программой для ЭВМ, примененная в устройстве.A
Пример реализации способа.An example of the implementation of the method.
Способ был апробирован в ноябре 2020 года на Самотлорском месторождении при капитальном ремонте скважины. Блок считывания сигналов был смонтирован на раме кронблока подъемного агрегата. Корпус блока считывания сигналов был выполнен из пластика и алюминия и являлся герметичным. На лицевой поверхности указанного блока были установлены три индикатора, импульсное свечение которых показывало работоспособность чувствительных элементов при взаимодействии с магнитами (датчиками сигналов). Магниты были закреплены на пластинах в виде сегментов, а уже пластины прикреплены к рабочему шкиву кронблока. На мачте подъемного агрегата, в доступном для оператора месте, был установлен блок обработки информации (Фиг. 3), который также был выполнен герметичным. Дополнительно в пневматическую линию управления работой спайдера буровой установки был вмонтирован датчик давления (типа пневматический/электрический). Все составляющие устройства измерения были соединены между собой экранированными кабелями. При спуске колонны НКТ в скважину на информационном табло в режиме реального времени отражались показания длины спущенной колонны в метрах, скорость спуска НКТ в метрах в секунду, а также количество спущенных труб в штуках. При проведении экспериментального замера заявленным способом, проводился замер механическим способом НКТ - замер рулеткой. При сопоставлении замеров рулеткой и заявляемым способом, погрешность измерений составила от 0,1 до 0,3%. К блоку обработки информации устройства был подключен модуль связи системы GSM, который осуществлял передачу сигнала в главный офис компании, где по сети Интернет обеспечивался доступ к измеряемым показаниям на любом устройстве, подключенном к сети Интернет, при наличии соответствующей программы.The method was tested in November 2020 at the Samotlor field during a well workover. The signal reading unit was mounted on the frame of the lifting unit crown block. The body of the signal reading unit was made of plastic and aluminum and was sealed. Three indicators were installed on the front surface of this unit, the pulsed glow of which showed the operability of the sensitive elements when interacting with magnets (signal sensors). The magnets were attached to the plates in the form of segments, and the plates were already attached to the crown block working pulley. On the mast of the lifting unit, in a place accessible to the operator, an information processing unit was installed (Fig. 3), which was also made sealed. Additionally, a pressure sensor (pneumatic / electric) was installed in the pneumatic control line of the drilling rig spider operation. All components of the measuring device were interconnected by shielded cables. When running the tubing string into the well, the information board displayed in real time the readings of the length of the run string in meters, the speed of running the tubing string in meters per second, as well as the number of run pipes in pieces. When carrying out an experimental measurement by the claimed method, the tubing was measured mechanically - measuring with a tape measure. When comparing measurements with a tape measure and the claimed method, the measurement error was from 0.1 to 0.3%. The communication module of the GSM system was connected to the information processing unit of the device, which transmitted the signal to the head office of the company, where access to the measured readings was provided via the Internet on any device connected to the Internet, if there was an appropriate program.
Экспериментальный замер подтвердил работоспособность измерительного устройства и расчет линейного перемещения колонны НКТ с минимальной погрешностью. Кроме того, способ имеет возможность расчета и анализа скорости движения колонны НКТ при спуске, с отражением количества труб в колонне.The experimental measurement confirmed the operability of the measuring device and the calculation of the linear displacement of the tubing string with a minimum error. In addition, the method has the ability to calculate and analyze the speed of movement of the tubing string during running, reflecting the number of pipes in the string.
Эксперимент подтвердил работоспособность заявленного способа и устройства его реализующего.The experiment confirmed the efficiency of the claimed method and the device that implements it.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020141900A RU2753907C1 (en) | 2020-12-17 | 2020-12-17 | Method for measuring length of pipe column lowered into well, and device for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020141900A RU2753907C1 (en) | 2020-12-17 | 2020-12-17 | Method for measuring length of pipe column lowered into well, and device for its implementation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2753907C1 true RU2753907C1 (en) | 2021-08-24 |
Family
ID=77460346
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020141900A RU2753907C1 (en) | 2020-12-17 | 2020-12-17 | Method for measuring length of pipe column lowered into well, and device for its implementation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2753907C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2801020C1 (en) * | 2022-12-21 | 2023-08-01 | Акционерное Общество "Предприятие В-1336" | Device for measuring the length of a column of pipes driven into the well |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1186790A2 (en) * | 1984-05-14 | 1985-10-23 | Куйбышевский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им.В.В.Куйбышева | Arrangement for measuring the length of pipe string run into hole |
| RU2187638C2 (en) * | 2000-08-09 | 2002-08-20 | Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д.Шашина | Method of measurement of length of interconnected long bodies lowered into well by rope winch provided with weigher |
| RU2211921C1 (en) * | 2001-12-19 | 2003-09-10 | Зуев Валентин Никитович | Method of determination of pipe string length in round trip operations in well |
| US20070089878A1 (en) * | 2005-09-13 | 2007-04-26 | Key Energy Services, Inc. | Method for determining block properties of a service rig by evaluating rig data |
| US9879487B2 (en) * | 2013-02-04 | 2018-01-30 | Key Energy Services, Llc | Sandline spooling measurement and control system |
-
2020
- 2020-12-17 RU RU2020141900A patent/RU2753907C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1186790A2 (en) * | 1984-05-14 | 1985-10-23 | Куйбышевский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им.В.В.Куйбышева | Arrangement for measuring the length of pipe string run into hole |
| RU2187638C2 (en) * | 2000-08-09 | 2002-08-20 | Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д.Шашина | Method of measurement of length of interconnected long bodies lowered into well by rope winch provided with weigher |
| RU2211921C1 (en) * | 2001-12-19 | 2003-09-10 | Зуев Валентин Никитович | Method of determination of pipe string length in round trip operations in well |
| US20070089878A1 (en) * | 2005-09-13 | 2007-04-26 | Key Energy Services, Inc. | Method for determining block properties of a service rig by evaluating rig data |
| US9879487B2 (en) * | 2013-02-04 | 2018-01-30 | Key Energy Services, Llc | Sandline spooling measurement and control system |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2801020C1 (en) * | 2022-12-21 | 2023-08-01 | Акционерное Общество "Предприятие В-1336" | Device for measuring the length of a column of pipes driven into the well |
| RU222965U1 (en) * | 2023-11-17 | 2024-01-25 | Открытое акционерное общество "ЛМЗ Универсал" | DEVICE FOR MEASURING WELL DEPTH AND DRILLING SPEED OF DRILLING MACHINE |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2324812C1 (en) | Method of measuring length and displacement speed of pipe string while its tripping and device for impleneting thereof | |
| EP1070828B1 (en) | Heave compensator | |
| US9200629B2 (en) | System and method for determination of polished rod position for reciprocating rod pumps | |
| US4117600A (en) | Method and apparatus for providing repeatable wireline depth measurements | |
| TW372930B (en) | Cable tension testing device for elevator | |
| CN101774509B (en) | System for automatic control of distance between object and ground and control method thereof | |
| CN108750955A (en) | Device and method for detecting length of winch rope and method for acquiring ground clearance of lifting hook | |
| US20230073307A1 (en) | Wellbore friction measurement, method and apparatus | |
| CN105403197A (en) | Automatic monitoring apparatus and safety early warning system of deep horizontal displacement of ground pit and slope | |
| US3643504A (en) | System for borehole depth and tool position measurements | |
| RU2753907C1 (en) | Method for measuring length of pipe column lowered into well, and device for its implementation | |
| CN110240038A (en) | A kind of elevator traction sheave sliding amount detecting device and method | |
| CN201102841Y (en) | Elevator data measuring apparatus | |
| CN106185629B (en) | A kind of caterpillar crane hook height detecting system and its implementation | |
| CN208125122U (en) | A kind of hydraulic support height measuring device and system | |
| CN102914250A (en) | Peripheral displacement monitoring and measuring system during tunnel construction | |
| KR100195789B1 (en) | Equibment and method for measuring the ground sinks using encode | |
| RU2187638C2 (en) | Method of measurement of length of interconnected long bodies lowered into well by rope winch provided with weigher | |
| JP7436163B2 (en) | How to calculate the number of ropes on a pulley block | |
| RU204621U1 (en) | DEVICE FOR FIXING THE ENCODER TO THE MEASURING ROLLER PERFORMING THE OPERATIONS OF MEASUREMENT OF LONG-SIZED BODIES | |
| RU2801020C1 (en) | Device for measuring the length of a column of pipes driven into the well | |
| KR101994620B1 (en) | Distance Measuring Apparatus | |
| RU62984U1 (en) | COMPLEX FOR MONITORING AND MEASURING PARAMETERS OF LIFTING OPERATIONS | |
| RU2714167C1 (en) | Method of measuring process parameters of a pipe string lowered into a well, and a device for its implementation | |
| NO305040B1 (en) | Device for measuring the displacement of a swivel at a drill mast |