用於監測和控制不壓井起下作業卡瓦的系統和方法
2023-09-19 21:51:00
專利名稱：用於監測和控制不壓井起下作業卡瓦的系統和方法
技術領域：
本申請涉及用於監測和控制在修井、完井、鑽井、和油井維修設備、特別是不壓井起下作業設備中載荷支承部件的接合及載荷轉移的系統和方法。
背景技術：
修井、完井、鑽井設備用於將管道進給到地下井內以及從地下井取出。比如，如已知的那樣，在採油採氣工業中不壓井起下作業設備用於便於進入處於壓力下的井中。不壓井起下作業設備在控制處於壓力下的井時操縱著各種管狀部件(如管道、管、及井底鑽具組件)進入和離開井。傳統的不壓井起下作業設備包括固定卡瓦和遊動卡瓦，這些卡瓦被相繼地操作以便使管件穿過井口移進井內以及移出井，儘管可能存在促使管件落入井中的重型管件載荷(「使管道加重(pipe heavy)」)或者作用在管件上促使管件從井出來的由儲藏壓力生成的力(「使管道減輕(pipe light)」)。
當不壓井起下作業進井或者出井時，過渡或「平衡點」發生在使管道減輕和使管道加重之間，其中管道重量和由井施加的、作用在管柱的橫截面上的提升力基本相等。因此，幾百英尺的管道能以最小的作用力運動。不壓井起下作業通常由操作者手動控制，當不壓井起下作業進井或者出井時，該操作者相繼地啟動遊動卡瓦和固定卡瓦。不壓井起下作業卡瓦是載荷支承部件，且依靠摩擦來限制管件或管柱。然而，對於操作者而言，在轉移載荷到另一套載荷支承部件之前，意外地釋放一套載荷支承部件是常見的。這樣的錯誤可致使管柱落下或彈射出，從而使得員工處於危險境地並且損害設備。因此，本領域中需要減輕現有技術中的困難的方法和系統。
發明內容
本發明涉及用於監測和控制在修井、完井、鑽井和油井維修設備中載荷支承部件的接合和載荷轉移的系統和方法。在沒有限制的情況下，在一個實施方式中，該設備包括不壓井起下作業裝置。—方面，本發明包括用於監控和控制具有第一和第二載荷支承部件的修井機，所述第一和第二載荷支承部件先後地操作以便接合管道並使管道運動到井內或者運動到井夕卜，該系統包括a)與第一載荷支承部件相聯的第一致動傳感器以及與第二載荷支承部件相聯的第二致動傳感器，其中致動傳感器直接或間接地檢測載荷支承部件在管道上的接合；以及b)控制系統，所述控制系統可操作地與第一和第二致動傳感器連接且適於接收來自傳感器的輸入信號，並且其配置為執行包括以下步驟的方法當將管柱載荷從一個載荷支承部件轉移到另一個載荷支承部件時，在完全釋放或允許完全釋放相對的載荷支撐部件之前確認第一或第二載荷支承部件已經與管道接合。在一個實施方式中，修井機為不壓井起下作業設備，且第一和第二載荷支承部件包括固定卡瓦和遊動卡瓦。在一個實施方式中，第一和第二致動傳感器均包括確定卡瓦位置的位置傳感器，其中卡瓦可在與管道接合的第一位置以及與管道解開的第二位置之間運動。在另一個實施方式中，第一和第二致動傳感器均包括確定卡瓦載荷狀態的載荷傳感器。如果卡瓦負荷，這意味著卡瓦已經與管道接合。相反，如果卡瓦沒有負荷，卡瓦沒有與管道接合。優選地，該系統對於每一套卡瓦包括位置傳感器和載荷傳感器。控制系統適於處理輸入信號以便提供位置和載荷狀態的測量，且比較測量值與預定值，其中如果測量值等於預定值，遊動卡瓦或固定卡瓦的位置和載荷狀態得到確認。在一個實施方式中，位置傳感器檢測卡瓦運動部分的位置或者致動卡瓦的液壓缸活塞杆的位置。在一個實施方式中，位置傳感器包括測量用於給液壓缸供以能量的液壓流體流的流量計。 在一個實施方式中，載荷傳感器包括氣囊式傳感器、液壓囊式傳感器、電子測壓元件、液壓測壓元件或應變儀。在一個實施方式中，載荷傳感器還包括壓力傳感器。在另一個實施例中，本發明包括利用具有第一和第二載荷支承部件的修井機使管道行進的方法，所述第一和第二載荷支承部件先後地操作以將管道運動到井眼內或者運動到井眼外所述方法包括以下步驟(a)使管道與第一載荷支承部件接合，並使第二載荷支承部件運動到第一位置；(c)使管道與第二載荷支承部件接合；(d)在完全釋放第一載荷支承部件之前，確認第二載荷支承部件已經充分地接合
管道；(e)將第二載荷支承部件運動到第二位置，以便使管道運動到井眼內或者井眼外。在一個實施方式中，修井機為不壓井起下作業設備，且第一和第二載荷支承部件包括遊動卡瓦和固定卡瓦。在一個實施方式中，確認卡瓦與管道接合的步驟包括確認卡瓦已經到達閉合位置和/或確定卡瓦是否支承充足的載荷的步驟。在該方法的一個實施方式中，至少步驟(d)自動防止在沒有確認第二卡瓦已經充分地接合管道的情況下釋放第一卡瓦。術語「自動」是指，在沒有任何操作人員幹預的情況下，系統防止在沒有所需的確認的情況下釋放固定卡瓦。本發明另外的方面和優點將在下面的說明下變得明顯。然而，應該理解，詳細的說明和特定實施例(同時指本發明的優選實施方式)僅通過舉例的方式給出，因為由所附的權利要求限定的本發明的精神和範圍內的各種改變和改型都對本領域技術人員而言從該詳細的說明中變得清楚。
現在通過示例性實施方式並參考所附簡化的、示意性的且不成比例的附圖來對本發明進行說明。在附圖中圖IA為示出了管道的不壓井起下作業設備的正視圖的示意圖。圖IB為本發明中系統的一個實施方式的示意圖。圖2為本發明一個實施例的方法的示意性框圖。圖3為本發明一個實施例的方法的示意性框圖。
具體實施例方式本發明涉及用於監測和控制在修井、完井、鑽井和油井維修設備中載荷支承部件的接合及載荷轉移的系統和方法。當描述本發明時，未在此限定的所有術語具有它們在本領域所認知的通常的含義。在某種程度上，下面的描述是本發明的特定實施方式或者具體用途，這僅用於解釋性說明，並不是對所要求保護的本發明的限制。下面的說明旨在覆蓋包括在本發明的精神和範圍中的所有變形、改型和等同方式，如在所附權利要求中限定的那樣。本發明的一個實施方式是在液壓不壓井起下作業設備的控制的背景下進行說明的。如此處所用的，術語「液壓不壓井起下作業設備」指液壓致動單元，該液壓致動單元包括卡瓦、防噴器組、和用於插入或拉出管柱或管的液壓千斤頂、以及來自欠平衡井或充氣油井條件下的井底鑽具組件。在液壓千斤頂中，液壓作用於液壓缸上以產生傳遞到管柱的力， 使得不壓井起下作業設備執行將管道推入井中或從井拉出管道的操作。遊動卡瓦將提升力或不壓井起下作業力從液壓千斤頂傳遞到管柱。然而，本領域人員可以理解，本文所描述的方法和系統可用於此處稱為「修井機(service unit) 」的任何修井、完井、鑽井或油井維修設備，所述修井、完井、鑽井或油井維修設備採用先後地工作以將管道推入井眼或從井眼拉出的載荷支承部件。如此處所用，術語「卡瓦」指包括用於將管柱保持在適當位置的握持元件(比如，具有齒的金屬楔形件)的載荷支承部件。通常，在傳統的不壓井起下作業設備中包括幾組相對的卡瓦，並且特定的卡瓦組被指定為用於「使管道加重」和「使管道減輕」操作。通常，卡瓦是「定向的」，因為它們被設置成用於更好地抵抗管道在一個方向上的運動。重固定卡瓦可安裝在防噴器(BOP)組上並控制重管道的運動。重遊動卡瓦通常附接到千斤頂板的頂部並控制重管道的運動。不壓井起下作業固定卡瓦通常安裝在BOP組的頂部上並保持處於使管道減輕或中性狀態(neutral state)的管。不壓井起下作業遊動卡瓦可以以相反的方位安裝在遊動的千斤頂板上，並控制管柱運動到井中或從井運動離開。不壓井起下作業遊動卡瓦通常僅在管道處於使管道減輕狀態時保持管。用於致動載荷支承部件的修井機或不壓井起下作業設備的元件以及這種設備的其它傳統元件不是所要求保護的本發明的一部分。比如，本發明的實施方式可在採用齒條及齒輪致動(代替遊動部件的液壓缸致動)的修井機中實施。傳統液壓不壓井起下作業設備的操作對本領域技術人員而言是公知的，且不需要在此贅述。 在一個實施方式中，不壓井起下作業設備10包括千斤頂底板12和千斤頂頂板14。不壓井起下作業設備10具有重固定卡瓦座16，該不壓井起下作業設備10設有下部的防噴器(BOP) 18、不壓井起下作業固定卡瓦座20、以及用於使遊動千斤頂板24朝著和遠離千斤頂頂板14豎向地運動的多個液壓缸千斤頂22。液壓缸千斤頂22每個均包括液壓缸，活塞杆26從液壓缸延伸，該液壓缸安裝在千斤頂底板12和千斤頂頂板14之間，且活塞杆26的最上端與遊動千斤頂板24連接。重遊動卡瓦座28和不壓井起下作業遊動卡瓦座30安裝至遊動千斤頂板24。用於不壓井起下作業操作的管道32隨著它繼續向下進入井眼(未示出)而穿過遊動卡瓦座28、30、固定卡瓦座16、20和B0P18。本發明涉及用於監測修井機中的各載荷支承部件的接合狀態的系統和方法。在一個實施方式中，該系統和方法進一步控制或指揮載荷支承部件的致動，以便減少管柱的落下或者彈射出的危險。概括地說，該系統和方法為控制系統和/或操作者提拱卡瓦已經閉合且接合管道並因此實際上已經負荷有管道的確認。根據該信息，控制系統和/或操作者然後將允許相對的卡瓦組完全釋放負載至負荷的卡瓦。此外，該系統和方法可提供卡瓦組已經釋放其載荷的確認。在一個實施方式中，本發明包括用於監測和控制具有第一和第二載荷支承部件的修井機的系統，該第一和第二載荷支承部件先後地操作以便接合管道並使管道運動到井內或者運動尚開井，該系統包括a)與第一載荷支承部件相聯的第一致動傳感器和與第二載荷支承部件相聯的第二致動傳感器，其中致動傳感器直接或間接地檢測載荷支承部件在管道上的接合；及b)控制系統，該控制系統可操作地連接到第一和第二致動傳感器並適於接收來自傳感器的輸入信號，且配置為執行包括以下步驟的方法當把管柱載荷從一個載荷支承部件轉移到另一個載荷支承部件時，在完全釋放或允許完全釋放相對的載荷支撐部件之前確認第一或第二載荷支承部件已與管道接合。 在一個實施方式中，第一和第二卡瓦致動傳感器每個均包括確定卡瓦位置的位置傳感器。在另一個實施方式中，第一和第二卡瓦致動傳感器每個均包括確定卡瓦載荷狀態的載荷傳感器。卡瓦上存在載荷是對卡瓦已經接合管道的間接確認。優選地，該系統對於每套卡瓦包括位置傳感器和載荷傳感器兩者。在一個實施方式中，位置傳感器和載荷傳感器分別檢測卡瓦的位置和卡瓦上的載荷，且每個均產生狀表這些參數的信號，並且可操作地連接到對於修井機操作者而言可見的測量儀器或指示器，且其也可以聯接到可視、可聽或可觸的警報器，這些警報器警告操作者需要注意的情況。在另一實施方式中，位置和載荷傳感器傳送信號到控制系統100。控制系統100包括接口 110、存儲器120和處理器130。接口 210可以是傳統的用於為控制器(比如微控制器)接收和傳送數據的接口。接口 110配置為接收來自位置和載荷傳感器的信號。接口可以是傳統的用於傳送和接收數據的裝置，且可包括用於傳送和接收數據的多個埠。這些埠可以是用於通過各種裝置(如可攜式存儲裝置、PC或可攜式計算機或通信網絡)來交換數據的傳統插座。接口 110與存儲器120和處理器130耦聯。存儲器可以是傳統的存儲器，其通常位於構造成存儲數據和電腦程式的微控制器內。存儲器可存儲操作指令，從而當其啟動時指揮處理器的操作。存儲器是非易失性存儲器，並且包括臨界值部分，該臨界值部分是配置成用於存儲臨界值的存儲器專用位置。處理器可以是傳統的處理器(如微處理器)。處理器包括將測定位置和載荷傳感器值與臨界值相比較的比較部件132。發信號或致動部件134配置為根據該比較步驟而允許或致動特定卡瓦的進一步操作。如果測量值不滿足預定值，那麼控制系統相應地向操作者發信號，並且可以在一個實施方式中自動地防止卡瓦的進一步操作。因此，在一個實施方式中，卡瓦的操作(即打開和閉合)因而由通過位置傳感器和載荷傳感器檢測到的各自的物理量的預編程臨界值驅動。控制系統然後可以向操作者發信號，以便致動卡瓦，或者可以在自動化方法中直接地控制卡瓦致動器。在半自動化過程中，卡瓦的致動可由操作者啟動，但是該致動可由控制系統阻止，除非系統接收到滿意的位置及載荷測量值。在一個實施方式中，載荷傳感器34A-D定位成使得與如圖I中所示的四組卡瓦的每組卡瓦相聯。適當的載荷傳感器包括但是不限於氣囊式傳感器(an air bladder)、液壓囊式傳感器(a hydraulic bladder)、電子測壓元件、液壓測壓元件、應變儀或其它適當的重量傳感器。載荷傳感器可併入且組裝到卡瓦中，或者附接在卡瓦和安裝有卡瓦的載荷支承結構的構件之間。當負荷時，載荷傳感器將提供施加到卡瓦的壓縮載荷或拉伸載荷的測量值。該值將傳達給控制系統。如果載荷傳感器為填充流體的囊，那麼囊內的壓力傳感器可測量壓力並發送信息到控制系統。儘管不壓井起下作業操作中在任意給定的卡瓦上的載荷可超過數萬磅，載荷傳感 器不需要對大於臨界值的載荷進行量化，該臨界值是充足的載荷。比如，任意高於50001bs的載荷是充足的載荷，意味著卡瓦在管道上進行完全的握持(positive grip)。充足的載荷可是指示著充分的卡瓦接合的任意充足的重量。位置傳感器可直接或間接地感測或檢測卡瓦的位置。在一個實施方式中，位置傳感器檢測卡瓦的運動部件的物理位置，或者檢測打開或閉合特定卡瓦組的致動器的運動部件的物理位置，該致動器可以是液壓缸和活塞杆裝置。運動部件的位置附指示卡瓦的位置。位置傳感器在本領域是公知的，且可包括電子接近傳感器、線性或旋轉差動變壓器、弦線電位計、或旋轉或軸編碼器。在一個實施方式中，位置傳感器確定在致動液壓缸裝置時活塞杆的位置。在另一實施方式中，位置傳感器可包括測量液壓油體積的流量計，該液壓油曾用於使液壓缸的杆延伸到它們相應的液壓缸中或從相應的液壓缸中收回。用於打開卡瓦所需的體積通過將卡瓦從閉合位置打開來校準。該體積被記錄下來以用於確認卡瓦已經完全打開。用於閉合卡瓦所需的體積通過將卡瓦從打開位置閉合來校準，並記錄下來以用於確認卡瓦已經完全閉合。所需的體積與活塞杆的位置成直接線性關係。體積測量可因此在閉合和打開期間用於間接確定卡瓦的位置。比如，如果用於閉合卡瓦的體積為校準體積的75%，那麼可以推定卡瓦的液壓缸杆只運動了用於完全閉合管柱上的卡瓦所需距離的75%。這樣的信息為控制系統和/或操作者提供關於卡瓦沒有按所需完全閉合的確認。在一個實施方式中，該系統可還包括用於測量液壓閥運動的測量系統，該液壓閥的運動使得致動卡瓦的液壓缸充滿或者清空。液壓閥運動到打開位置以允許加壓的液壓油流動，或者運動到閉合位置以防止液壓油流動。液壓油又為液壓缸施以動力以便打開及閉合卡瓦。通過測量液壓閥的打開或閉合，控制系統可確定液壓閥是否成功完成所需的動作，以及是否正在適合地運轉。在操作中，系統監測卡瓦位置和載荷傳感器以便確定是否已經成功地完成特定卡瓦的致動。如果傳感器指示所需動作已經完成，控制系統將發出信號，以便操作正將載荷轉移其上的相對的卡瓦組或者允許該卡瓦組的操作。如果位置傳感器和/或載荷傳感器沒有生成成功的(即接合管道)信號，那麼控制系統將不會釋放相對的卡瓦組，或者操作者被警示不要釋放相對的卡瓦組。控制系統將向操作者提供載荷已經轉移到已致動的卡瓦的確認。操作者將因此意識到卡瓦在管柱上具有充分的保持作用，從而可以放心地釋放相對的卡瓦。載荷和位置傳感器也可以提供之前被加載的卡瓦已經釋放其在管柱上的保持作用並因而已經釋放其載荷的確認。控制系統可具有用於記錄事件或者維修的特徵，其包括但不限於利用實時時鐘以顯示日期時間來記錄事件、系統配置改變以追蹤系統配置歷史的記錄、以及操作者執行配置改變的辨別。與控制系統連接或者與控制系統成一體的顯示裝置顯示指示信號(比如，系統狀態、錯誤、警報、輸出訊息、指示、蜂鳴發生器)，以便通知操作者是否打開或閉合特定卡瓦。下面是本發明一個實施方式的特定示例。這個實施例證明了本發明的系統如何可以用來監測和控制不壓井起下作業設備的卡瓦，以減少管柱落下或者彈射出的危險。這個例子通過舉例的方式提供，且並不旨在以任意方式對本發明進行限制。本發明的方法可在任意修井機的操作中執行，其中載荷支承部件以相繼的方式操作，以便使管道行進到井內或者井外，其包括以下步驟(a)使管道與第一載荷支承部件接合，且使第二載荷支承部件運動到第一位置； (b)使管道與第二載荷支承部件接合；(c)利用位置傳感器或載荷傳感器，或者利用位置傳感器和載荷傳感器兩者，確認第二載荷支承部件在完全釋放第一載荷支承部件之前已經充分地接合管道；(d)使第二載荷支承部件運動到第二位置以便使管道運動到井口內或者運動到井口外。通過從重固定卡瓦向重遊動卡瓦轉移載荷，用於從井移除管柱的示例性步驟在圖2中示意性地示出。這可通過操作者藉助於致動卡瓦液壓缸而閉合管柱上的重遊動卡瓦而實現。隨著液壓缸使活塞杆向下運動，位置傳感器檢測並感測該運動，生成代表活塞杆位置的信號，並將該信號傳送到控制系統。如果重遊動卡瓦還沒有完全閉合，控制系統可提供信號(比如，聽覺的、視覺的或電子的信號)給操作者，從而通知未完成動作，並且該成對的卡瓦可能不操作。如果重遊動卡瓦已經完全閉合，控制系統解讀信號為完成的、成功的動作，且該成對的卡瓦可以使用或致動。在重遊動卡瓦完全閉合以限制管柱的情況下，操作者然後可通過使重遊動卡瓦稍微向上運動來開始將管柱載荷從重固定卡瓦轉移到重遊動卡瓦。與重遊動卡瓦相聯的載荷傳感器將感測並檢測載荷，生成代表載荷的信號，並將信號傳送到控制系統以用於處理和分析。在一個實施方式中，如果載荷達到最小臨界值，比如5000磅，控制系統將信號解讀為完成的、成功的動作。在載荷達到最小臨界水平之前，控制系統將向操作者提供信號，且可阻擋固定卡瓦的釋放。如果重遊動卡瓦未負荷，控制系統向操作者發出信號從而通知動作未完成，並可自動地防止重固定卡瓦脫開。如果重遊動卡瓦負荷，控制系統將信號解讀為完成、成功的動作。如果來自位置傳感器和載荷傳感器之一或兩者的信號未指示管道與遊動卡瓦的成功接合，控制系統將相應地向操作者發出信號，且將不會允許固定卡瓦的脫開。一旦重遊動卡瓦適當地負荷有管柱並限制該管柱，控制系統則向操作者發出信號，並允許可以從管柱釋放以允許從井移出的重固定卡瓦的致動。在使管道減輕配置中，用於通過將來自不壓井起下作業遊動卡瓦的載荷轉移到不壓井起下作業固定卡瓦而將管柱插入井中的示例性步驟在圖3中示意地示出。一旦不壓井起下作業遊動卡瓦已經到達其衝程的底部，操作者則通過致動液壓缸來閉合管柱上的不壓井起下作業固定卡瓦。隨著液壓缸使活塞杆運動，位置傳感器檢測並感測該運動，生成代表活塞杆位置的信號，並將信號傳送到控制系統以便處理和分析。如果不壓井起下作業固定卡瓦還沒有完全閉合，控制系統向操作者發出信號，從而通知未完成動作，並可自動地防止不壓井起下作業遊動卡瓦致動。如果不壓井起下作業固定卡瓦已經完全閉合，控制系統將信號解讀為完成動作。在不壓井起下作業固定卡瓦完全閉合以限制管柱的情況下，操作者則可通過使不 壓井起下作業遊動卡瓦稍稍向上運動來開始將管柱載荷從不壓井起下作業遊動卡瓦轉移到不壓井起下作業固定卡瓦。載荷傳感器感測並檢測不壓井起下作業固定卡瓦上的結果載荷，生成代表載荷的信號，並將信號傳送到控制系統。如果不壓井起下作業固定卡瓦沒有充分地負荷，控制系統向操作者發出信號從而通知未完成動作，並可自動地防止不壓井起下作業遊動卡瓦脫開。如果不壓井起下作業固定卡瓦負荷，控制系統將信號解讀為完成動作。如果來自位置傳感器和載荷傳感器之一或兩者的信號沒有指示固定卡瓦與管道的成功接合，控制系統將相應地向操作者發出信號，且不會允許遊動卡瓦的脫開。一旦不壓井起下作業固定卡瓦適當地負荷並限制管柱，控制系統則發出信號來致動可從管柱釋放以使得液壓缸頂起不壓井起下作業遊動卡瓦的不壓井起下作業遊動卡瓦。將管道從不壓井起下作業固定卡瓦轉移到不壓井起下作業遊動卡瓦的傳感器和方法啟動並完成，以便允許不壓井起下作業遊動卡瓦將管柱插入井中。如上所述並根據實施方式與控制系統相關的功能和特徵可以以伺服器和/或客戶機器中一個或多個軟體對象、組件、或者電腦程式或程序模塊來執行。上述控制系統和方法可在軟體、固件或硬體、或者其結合中執行。在附圖中所示的或如上所述的系統組件可以為或可包括一個計算機或多個計算機。這些組件描述為總體而言通過計算機執行的計算機可執行指令(比如程序模塊)。通常，程序模塊包括例行程序、程序、對象、組件、數據結構等，其執行特定任務或實施特定抽象數據類型。進一步，軟體對象、組件或模塊的至少一些或者全部可以硬編碼到處理單元、可編程裝置、和/或只讀存儲器或者其它非易失存儲媒介中。軟體對象和/或程序模塊的特定執行細節將落入本領域技術人員的認知和理解中。因此，控制系統可包括在存儲的程序控制(例如，存儲在存儲器或其它非易失存儲媒介中的軟體或固件)下的處理單元，可利用任意各種各樣其它技術，這些技術包括特定用途的計算機、微計算機、小型計算機、大型計算機、編程微處理器、微控制器、周邊集成電路元件、CSIC(用戶專用集成電路)、ASIC(專用集成電路)、邏輯電路、數位訊號處理器、可編程邏輯裝置(比如FPGA (現場可編程門陣列)，PLD (可編程邏輯器件)、PLA (可編程邏輯陣列))，RFID處理器、小晶片或能夠執行本發明處理步驟的任意其它裝置或裝置的布置。計算機系統可包括呈具有處理單元、系統存儲器以及系統總線的計算機形式的一般用途計算機裝置，所述系統總線將包括系統存儲器的各種系統組件連接到處理單元。儘管計算機或微處理器裝置的很多內部部件未示出或未說明，本領域普通技術人員可理解這樣的部件和相互連接是公知的。如將為本領域技術人員所清楚的是，前述特定公開的各 種改型、調整和變型可在不偏離此處限定的本發明的範圍下做出。
權利要求
1.一種用於監測和控制修井機的系統，所述修井機具有先後地操作以便接合管道並使管道運動到井內或運動到井外的第一載荷支承部件和第二載荷支承部件，所述用於監測和控制修井機的系統包括 a)與所述第一載荷支承部件相聯的第一致動傳感器以及與所述第二載荷支承部件相聯的第二致動傳感器，其中這些致動傳感器直接或間接地檢測載荷支承部件在管道上的接合；及 b)控制系統，所述控制系統可操作地連接至所述第一致動傳感器和第二致動傳感器，並適於接收來自傳感器的輸入信號，且配置為執行包括以下步驟的方法當將管道載荷從一個載荷支承部件轉移到另一個載荷支承部件時，在完全釋放或允許完全釋放相對的載荷支撐部件之前確認第一載荷支承部件或第二載荷支承部件已經與管道接合。
2.根據權利要求I的用於監測和控制修井機的系統，其中所述方法包括確認之前受到負荷的載荷支承部件已經完全釋放管道並且已經不受負荷的進一步的步驟。
3.根據權利要求I的用於監測和控制修井機的系統，其中所述修井機包括不壓井起下作業設備，所述載荷支承部件包括卡瓦。
4.根據權利要求I的用於監測和控制修井機的系統，其中致動傳感器包括用於檢測載荷支承部件位置的位置傳感器。
5.根據權利要求I的用於監測和控制修井機的系統，其中致動傳感器包括用於檢測載荷支承部件上載荷的載荷傳感器。
6.根據權利要求I的用於監測和控制修井機的系統，其中致動傳感器包括位置傳感器和載荷傳感器。
7.根據權利要求4的用於監測和控制修井機的系統，其中所述位置傳感器檢測載荷支承部件的運動部分的位置或者檢測用於致動所述載荷支承部件的部件的運動部分的位置，所述載荷支承部件的運動部分的位置或者用於致動載荷支承部件的部件的運動部分的位置指示載荷支承部件的位置。
8.根據權利要求7的用於監測和控制修井機的系統，其中所述位置傳感器檢測致動卡瓦的液壓缸的杆的位置。
9.根據權利要求4的用於監測和控制修井機的系統，其中所述位置傳感器包括用於測量流入或流出致動卡瓦的液壓缸的液壓流體的體積的流量計。
10.根據權利要求5的用於監測和控制修井機的系統，其中所述載荷傳感器包括氣囊式傳感器、液壓囊式傳感器、電子測壓元件、液壓測壓元件或者應變儀。
11.根據權利要求10的用於監測和控制修井機的系統，其中所述載荷傳感器包括壓力傳感器。
12.根據權利要求I的用於監測和控制修井機的系統，其中所述控制系統還包括根據相對的載荷支承部件的狀態來允許或阻止載荷支承部件致動的部件。
13.一種利用具有以相繼的方式操作的載荷支承部件的修井機來使管道行進到井內或井外的方法，所述方法包括以下步驟 (a)使管道與第一載荷支承部件接合併使第二載荷支承部件運動到第一位置； (b)使管道與第二載荷支承部件接合； (C)利用位置傳感器或載荷傳感器、或者利用位置傳感器和載荷傳感器兩者，確認在完全釋放第一載荷支承部件之前第二載荷支承部件已經與管道充分地接合； (d)使第二載荷支承部件運動到第二位置，以便使管道運動到井眼內或運動到井眼外。
14.根據權利要求13的方法，其中所述修井機包括不壓井起下作業設備，所述載荷支承部件包括卡瓦。
15.根據權利要求14的方法，其中所述確認步驟包括確定卡瓦是否已到達與管道接合的閉合位置和/或確定卡瓦是否支承充足的載荷的步驟。
16.根據權利要求15的方法，其中所述控制系統防止在沒有確認第二卡瓦已經與管道充分地接合的情況下完全釋放第一卡瓦。
全文摘要
本發明涉及用於監測和控制具有遊動卡瓦和固定卡瓦的不壓井起下作業設備的系統和方法。位置傳感器與卡瓦相聯，用於檢測卡瓦的打開和閉合位置。載荷傳感器與卡瓦相聯，用於監測卡瓦的載荷狀態。當管柱載荷從一組卡瓦轉移到另一組卡瓦時，控制系統接收來自傳感器的輸入信號，並在釋放相對的卡瓦組或允許相對的卡瓦組釋放之前確認遊動卡瓦或固定卡瓦是負荷的。
文檔編號E21B19/14GK102767358SQ20121025542
公開日2012年11月7日 申請日期2012年5月4日 優先權日2011年5月5日
發明者J·塔斯基寧, L·託內爾, S·麥金農, T·勒布朗 申請人:斯納伯考製造股份有限公司