CN110462159A - 接头识别系统 - Google Patents

Abstract

提供了一种起下钻装置的自动定位的技术和系统。一种系统，包括传感器(70,72)，该传感器被配置为检测移动通过传感器(70,72)的管柱(20)的物理特性并且生成指示物理特性的信号。该系统还可包括处理装置(74)，该处理装置被配置为处理指示物理特性的信号，确定处理信号是否指示管柱(20)的偏移，以及生成用于将起下钻装置(24)自动定位在管柱(20)上的偏移的位置的输出数据。

Description

接头识别系统

相关申请的交叉引用

本申请是要求2017年1月24日提交的题为“接头识别系统”的第62/449,853号美国临时专利申请的优先权的非临时申请，该临时专利申请通过引用合并于此。

背景技术

该部分旨在向读者介绍可能与下面描述和/或要求保护的本公开的各方面有关的技术的各个方面。据信该讨论有助于向读者提供背景信息以便于更好地理解本公开的各个方面。因此，应当理解，这些陈述应从这一角度来阅读，而不是作为对现有技术的承认。

石油工业的进步允许进入之前由于技术限制而无法进入的油气钻井位置和储层。例如，技术进步允许在不断增加的水深和日益恶劣的环境中进行海上井的钻井，允许油气资源所有者成功地钻井以其他方式无法进入的能源。同样，钻井的进步使得陆基储层的进入更加便利。

钻井到达这些储层所花费的大部分时间浪费在“非作业时间”(NPT)上，该非作业时间用于进行不增加井深的活动，但可能会占成本的很大一部分。例如，当钻杆被拉出或下降到先前钻出的井段中时，其通常被称为“起下钻”。因此，下钻可包括将钻杆下降到井中(例如，在洞内运转或RIH)，而起钻可包括将钻杆从井中拉出(从洞中拔出或POOH)。可执行起下钻操作，从而例如安装新的壳体，在钻头磨损时更换钻头，清洁和/或处理钻杆和/或井眼以允许更有效的钻井，在执行油井构造计划中特别时间需要的特定工作的各种工具中运行等。另外，起下钻操作可能需要断开(脱开)或连接(接通)大量螺纹管接头。目前，该过程涉及由操作人员进行目视检查以定位接缝(例如，管段之间的断点)，并且还可包括将接缝的位置人工微调到适当的位置，以便可进行起下钻操作。

附图说明

图1示出了根据一个实施例的具有联接到防喷器(BOP)的立管的海上平台的示例；

图2示出了根据一个实施例的图1中示意性地示出的钻机的正视图；

图2A示出了根据一个实施例的图2的起下钻装置的前视图；

图3示出了根据一个实施例的图2的计算系统的框图；以及

图4示出了根据一个实施例的与管柱检测器结合使用的流程图。

具体实施方式

下面将描述一个或多个具体实施例。为了提供这些实施例的简明描述，可能未在说明书中描述实际实施方式的所有特征。应当理解，在任何这样的实际实施方式的开发中，如在任何工程或设计项目中，必须做出许多特定于实施方式的决策以实现开发者的特定目标，例如遵守与系统相关以及与业务相关的约束条件，不同的实施方式可能不同。此外，应当理解，这样的开发工作可能是复杂且耗时的，但对于受益于本公开的普通技术人员而言仍然是设计、制作和制造的常规任务。

当介绍各种实施例的元件时，冠词“一”、“一个”、“该”和“所述”旨在表示存在一个或多个元件。术语“包括”、“包含”和“具有”旨在是包含性的，并且意味着可存在除所列元件之外的其他元件。

本发明的实施例涉及用于检测各个管件之间的连接点的组件、系统和技术(例如，位置确定系统)，所述管件例如为油气应用中使用的管件。连接点的检测可通过使用一个或多个传感器和处理器的硬件套件以及一个或多个软件程序(例如，配置为由处理器执行的指令，其中，指令存储在有形的非暂时性计算机可读介质、例如存储器上)的套件来实现，这些套件可结合工作以确定管件之间的连接点的精确位置。

另外，在一些实施例中，软件程序可例如与硬件组件(例如，一个或多个处理器和传感器)结合使用，以应用连续细化一个或多个管件的位置的技术。例如，可利用关于管柱的存储信息和管柱的当前位置来计算初始工具接缝位置。另外，当连接点通过检测连接点的初始表示或另一指示符的一个或多个(例如，一组传感器)时，可实现进一步的细化。之后，可利用精确测量连接点位置的一个或多个(例如，一组传感器)来获得最终的精确定位。

在一个实施例中，管件的最终定位可利用一组光学传感器(例如激光测距传感器)来确定，所述传感器以部分或全周向方式围绕管柱(例如，钻柱)布置并且朝向管柱。这些传感器可附接到移动平台，或者在另一个实施例中，传感器可附接到(例如，相对于平台)垂直移动的附加设备(例如，钻工)。

所测量的管件的位置的确定可被表示为矢量[z,t]，其中，例如，z是移动平台参照系的z轴上的接缝中心的位置，t是时间。也可例如通过外部计算系统或通过位置确定系统本身来实现位置到另一参考系(例如钻台)的转换。同样地，在一些实施例中，如果利用固定位置确定矢量[z,t]，则可不需要额外的转换，使得z是移动平台参照系的z轴上的接缝中心的位置，t是时间。因此，位置确定系统可在其相对于管件处于绝对或相对运动时或者当其处于静止时使用。另外，全局(例如，绝对)矢量[z,t]也可以是参照系的组合，例如，移动的钻工加移动提升系统加升沉设备。此外，每个参照系的[z]位置可以是负的或正的，并且它们本身可根据相应参照系内的其他运动(例如俯仰和横滚)来计算。

考虑到前述内容，图1示出了作为钻井船的海上平台10。尽管当前示出的海上平台10的实施例是钻井船(例如，配备有钻井系统并且从事海上油气勘探和/或油井维护或完井工作的船舶，所述完井工作包括但不限于套管和油管安装、海底采油树安装和封井)，其他海上平台10(例如半潜式平台、单柱式平台、浮式采油系统等)可代替钻井船。实际上，虽然结合钻井船描述了下面描述的技术和系统，但这些技术和系统旨在至少涵盖上面描述的附加海上平台10。同样地，虽然图1中示出并描述了海上平台10，但这些技术和系统也可应用于陆上钻井活动并在其中使用。

如图1所示，海上平台10包括从其延伸的立管柱12。立管柱12可包括一个管道或一系列管道，该管道通过例如联接到海底14上的井口18的BOP 16将海上平台10连接到海底14。在一些实施例中，立管柱12可在海上平台10和井口18之间输送产生的碳氢化合物和/或作业材料，而BOP16可包括至少一个BOP组，其具有带密封元件的至少一个阀，从而控制井筒流体流动。在一些实施例中，立管柱12可穿过海上平台10中的开口(例如，月池)并且可联接到海上平台10的钻井设备。如图1所示，可能期望使立管柱12在井口18和海上平台10之间以垂直方向定位，以允许由钻杆20组成的钻柱从海上平台10穿过BOP 16和井口18、进入井口18下方的井筒中。图1中还示出了钻机22(例如，钻井包等)，其可用于钻井和/或维修井口18下方的井筒。

在与本公开的实施例一致的下钻操作中，如图2所示，起下钻装置24定位在井筒28上方的钻机22中的钻台26上(例如，井的钻洞或钻孔，其如图2所示可靠近钻台26，或者结合图1可在井口18的下方)。钻机22可包括例如起下钻装置24、位于旋转台32中的钻台卡瓦30、绞车34、天车35、游动滑车36、顶驱38、升降机40和管件装卸装置42中的一个或多个。起下钻装置24可操作用于将管段(例如，钻杆20到钻柱和从钻柱)联接和分离，同时钻台卡瓦30可用于关闭并保持钻杆20和/或钻柱进入井筒28。旋转台32可以是钻台26的可旋转部分，其可作为主旋转系统或备用旋转系统(例如，顶驱38的备用)用于对钻柱施加旋转。

绞车34可以是大的线轴，其被通电以使钻绳37(例如，钢丝绳)缩回并延伸到天车35(例如，钻绳37穿过的一个或多个滑轮或带轮的垂直固定组)和游动滑车(例如，钻绳37穿过的一个或多个滑轮或带轮的可垂直移动组)上以用作滑轮组系统，用于移动顶驱38、升降机40以及与其联接的任何管段(例如，钻杆20)。顶驱38可以是向钻柱提供扭矩(例如，旋转)的装置，作为旋转台32的替代方式，并且升降机40可以是可围绕钻杆20或其他管段(或者类似的组件)封闭的机构，以夹紧并保持钻杆20或其他管段，同时这些段垂直移动(例如，在下降到井筒28中或从井筒28升起的同时)。管件装卸装置42可用于将管段从存储位置(例如，管架)收回并且在下钻期间定位管段，从而帮助将管段添加到管柱。同样地，管件装卸装置42可用于将管段从管柱收回并在起钻期间将管段转移到存储位置(例如，管架)从而将管段从管柱移除。

在下钻操作期间，管件装卸装置42可定位第一管段44(例如，第一钻杆20)，使得第一管段44可被升降机40抓住。升降机40可例如通过滑轮组系统朝向起下钻装置24下降，以联接到作为钻柱的一部分的第二管段46(例如，第二钻杆20)。如图2A所示，起下钻装置24可包括起下钻卡瓦48，起下钻卡瓦48包括接合并保持段46的卡瓦爪50以及用于提供力从而致动卡瓦爪50的加压环52。因此，起下钻卡瓦48可在管柱与滑轮组系统断开时被启动以抓住并支撑第一管段44，以及因此抓住和支撑相关的管柱(例如，钻柱)。起下钻卡瓦48可被液压地、电动地、气动地或通过任何类似技术致动。

起下钻装置24还可包括钻工54(例如铁钻工)，其可用于选择性地接通和脱开管柱中的第一管段44和第二管段46之间的螺纹连接。在一些实施例中，钻工54可包括固定爪56、接通/脱开爪58以及旋转器60中的一个或多个。在一些实施例中，固定爪56可定位成将第二(下)管段46接合并保持在其螺纹接头62的下方。以这种方式，当第一(上)管段44与起下钻装置24中的第二管段46同轴定位时，第二管段46可保持在静止位置，以允许第一管段44和第二管段46的连接(例如，通过第二管段46的螺纹接头62和第一管段44的螺纹接头64的连接)。

为了便于该连接，旋转器60和接通/脱开爪58可提供旋转扭矩。例如，在接通连接时，旋转器60可接合第一管段44并向第一管段44提供相对高速、低扭矩的旋转，以将第一管段44连接到第二段46。同样地，接通/脱开爪58可接合第一管段44并且可向第一管段44提供相对低速、高扭矩的旋转，以提供例如第一管段44和第二管段46之间的刚性连接。此外，在脱开连接时，接通/脱开爪58可接合第一管段44并向第一管段44施加相对低速、高扭矩的旋转以断开刚性连接。之后，旋转器60可向第一管段44提供相对高速、低扭矩的旋转，以将第一管段44与第二段46断开。

在一些实施例中，钻工54可进一步包括泥浆桶66，泥浆桶66可用于捕获钻井液，而钻井液可在例如脱开操作期间被释放。以这种方式，泥浆桶66可用于防止钻井液溢出到钻台26上。在一些实施例中，泥浆桶66可包括一个或多个密封件68以及排水管，密封件68有助于流体地密封泥浆桶66，排水管用于允许泥浆桶66内包含的钻井液返回钻井液槽。

钻工54可相对于钻台26垂直移动，并且在一些实施例中，相对于起下钻卡瓦48垂直移动。可通过利用液压活塞、螺旋千斤顶、机架和小齿轮、缆绳和滑轮，线性致动器等来完成钻工54的移动。该移动可有利于在接通或脱开操作期间(例如，在下钻或起钻操作期间)帮助钻工54适当定位。因此，一个或多个传感器70和72可与起下钻装置24一起设置(例如，作为起下钻装置24的一部分或者与起下钻装置24相邻并与起下钻装置24一起使用)。在一些实施例中，一个或多个传感器70可与接通(例如，下钻)操作结合使用，而一个或多个传感器72可与脱开(例如，起钻)操作结合使用。可替代地，两组传感器70和72可与一个或两个起下钻操作一起结合使用。

传感器70和72的类型可包括但不限于摄像机(例如，高帧频摄像机)、激光器(例如，多维激光器)、换能器(例如，超声换能器)、电和/或磁特性传感器(例如，可测量/推断电容、电感、磁力等的传感器)、化学传感器、冶金检测传感器等。传感器70和72可用于直接或间接地辨别管段(例如，段44或46)的已知属性的单个或组合。这些属性可以是但不限于表面文本/颜色、轮廓，内部物理结构、电磁特性等。

如图2和2A所示，一个或多个传感器70可(相对于钻台26)垂直地定位在钻工54的接通/脱开组件的上方并且位于钻工54的接通/脱开组件(例如，接通/脱开爪58和旋转器60中的一个或多个)的顶部。同样地，一个或多个传感器72可(相对于钻台26)垂直地定位在接通/脱开组件的下方并且位于接通/脱开组件(例如，接通/脱开爪58和旋转器60中的一个或多个)的底部。在一些实施例中，一个或多个传感器70可与下钻操作(例如，接通操作)结合使用，因为当管段进入起下钻装置24时，随着管段朝向钻台26向下方向移动，一个或多个传感器70将靠近管段。同样地，一个或多个传感器72可与起钻操作(例如，脱开操作)结合使用，因为当管段进入起下钻装置24时，随着管段向上移动远离钻台26，一个或多个传感器70将靠近管段。然而，还可设想一个或多个传感器70结合起钻操作(例如，脱开操作)的使用或者一个或多个传感器72结合下钻操作(例如，接通操作)的使用或者传感器70和72两者与起钻操作(例如，脱开操作)和下钻操作(例如，接通操作)中的一个或两个的使用。同样地，可设想其中仅存在一个或多个传感器70和72中的一个的实施例。另外，如图2所示，计算系统74可存在并且可与一个或多个传感器70和72结合操作，如下面参考图3和4更详细描述的。

图3示出了计算系统74。应当注意，计算系统74可以是与一个或多个传感器70和72一起工作的独立单元(例如，控制监视器)(例如，以形成控制系统)。同样地，计算系统74可被配置为与起下钻装置24和/或管件装卸装置42中的一个或多个一起工作。在一些实施例中，计算系统74可通信地联接到单独的主控制系统76，例如，司钻室中的控制系统，其可提供用于钻井控制、自动管道装卸控制等的中央控制系统。在其他实施例中，计算系统可以是主控制系统76(例如，存在于司钻室中的控制系统)的一部分。

计算系统74可与实施为存储在计算系统74的非暂时性机器可读介质中的计算机可执行指令的软件系统一起工作，非暂时性机器可读介质例如为存储器78、硬盘驱动器或其他短期和/或长期存储器。特别地，从一个或多个传感器70和72接收传感器信息(例如，信号)并生成接头等的指示的技术可基于该信息通过使用计算系统74来实现，例如，使用存储在计算系统74的非暂时性机器可读介质(例如存储器78)中的代码或指令，并且可例如由计算系统74的处理装置80或控制器执行。

因此，计算系统74可以是通用或专用计算机，其包括处理装置80，例如一个或多个专用集成电路(ASIC)、一个或多个处理器或另一处理装置，该另一处理装置与计算系统74的一个或多个有形的非暂时性机器可读介质(例如，存储器78)交互，该有形的非暂时性机器可读介质共同存储可由处理装置80执行以执行本文描述的方法和动作的指令。举例来说，这样的机器可读介质可包括RAM、ROM、EPROM、EEPROM、CD-ROM或其他光盘存储器、磁盘存储器或其他磁存储装置，或者可用于携带或存储计算机可执行指令或数据结构形式的期望程序代码并且可由处理装置80访问的任何其他介质。在一些实施例中，处理装置80可执行的指令用于生成例如控制信号，以传输到例如以本文描述的方式工作的起下钻装置24(例如，钻工54和/或固定爪56、接通/脱开爪58和旋转器60中的一个或多个)、管件装卸装置42、一个或多个传感器70和72，或主控制系统76(例如，用于控制起下钻装置24、钻工54、固定爪56、接通/脱开爪58、旋转器60、管件装卸装置42，和/或一个或多个传感器70和72)中的一个或多个。

计算系统74还可包括一个或多个输入结构82(例如，键盘、鼠标、触摸板、触摸屏、一个或多个开关、按钮等中的一个或多个)以允许用户与计算系统74交互，例如用于启动、控制或操作在计算系统74上运行的图形用户界面(GUI)或应用程序，和/或启动、控制或操作起下钻装置24(例如，钻工54和/或固定爪56、接通/脱开爪58和旋转器60中的一个或多个)、管件装卸装置42和/或一个或多个传感器70和72。另外，计算系统74可包括显示器84，显示器84可以是液晶显示器(LCD)或允许用户查看由计算系统74生成的图像的其他类型的显示器。显示器84可包括触摸屏，从而可允许用户与计算系统74的GUI交互。同样地，计算系统74可以是附加地和/或可选地将图像发送到主控制系统76的显示器，主控制系统76本身还可包括非暂时性机器可读介质，例如存储器78、处理装置80、一个或多个输入结构82、显示器84和/或网络接口86。

返回到计算系统74，如可理解的，GUI可以是允许用户通过例如图形图标、视觉指示器等与计算机系统74和/或计算机系统74以及一个或多个传感器70(例如，控制系统)交互的一种用户界面。另外，计算机系统74可包括网络接口86，以允许计算机系统74与各种其他装置(例如，电子装置)连接。网络接口86可包括蓝牙接口、局域网(LAN)或无线局域网(WLAN)接口、以太网或基于以太网的接口(例如，Modbus TCP，EtherCAT和/或ProfiNET接口)、现场总线通信接口(例如，Profibus)，和/或可联接到无线网络、有线网络或其组合的其他工业协议接口中的一个或多个，其他工业协议接口可使用例如多点和/或星形拓扑结构，其中，每个网络分支被多点连接到数量减少的节点。

在一些实施例中，起下钻装置24(和/或与其相关联的控制器或控制系统)、管件装卸装置42(和/或与其相关联的控制器或控制系统)、一个或多个传感器70，一个或多个传感器72和主控制系统76中的一个或多个均可以是能够联接到网络接口86的装置。在一些实施例中，通过上述装置中的一个或多个的互连形成的网络应当用于提供足够的带宽以及足够短的等待时间，从而在满足所有控制序列以及网络和/或其中的相关装置的闭环控制功能的任何动态响应请求的时间段内交换所需的所有数据。网络允许确定序列响应时间和闭环性能也是有利的，网络组件应允许在油田/钻井船环境中使用(例如，应允许坚固的物理和电气特性符合它们各自的操作环境，包括但不限于承受静电放电(ESD)事件和其他威胁，以及满足布置有网络组件的相应环境的任何电磁兼容性(EMC)要求)。所使用的网络还可提供足够的数据保护和/或数据冗余，以确保网络的操作不会受到例如数据损坏的影响(例如，通过利用错误检测和校正或错误控制技术来消除或减少传输的网络信号和/或数据中的错误)。

图4示出了详细说明管柱检测系统的操作的流程图88，其可包括使用结合传感器70和72中的一个或多个操作的计算系统74。应注意到，将讨论利用一个或多个传感器70的操作。然而，该操作可替代地利用一个或多个传感器70和72或一个或多个传感器72，这取决于例如正在进行的起下钻操作、待检测的管柱的偏移的类型，和/或基于其他因素。

在步骤90中，可计算关于管柱的初始信息。该初始信息可包括基于初始定位、移动(例如，速度)和/或在起下钻操作期间影响管柱的其他因素来计算管柱接缝或管柱的其他偏移。该初始信息可用于确定偏移位置的粗略估计和/或偏移将进入起下钻装置24之前的时间以对管柱实施接通或脱开操作。在一些实施例中，一个或多个传感器(与一个或多个传感器70和72分离)可位于起下钻装置24的上方和/或下方的固定位置，并且可用于感测管柱的初始位置、速度或其他特性作为输入数据用于步骤90中，以生成接缝位置的粗略估计或管柱的其他偏移，作为关于管柱的初始信息。

在步骤92中，一个或多个传感器70可检测例如第一管段44的外部尺寸的任何偏移。实际上，一个或多个传感器70可具有足够的灵敏度以确定例如工具接头镦粗、连接接缝等中的一个或多个作为偏移。在一些实施例中，偏移的检测可通过使用一个或多个激光测距传感器作为一个或多个传感器70来完成，例如，所述传感器围绕管柱设置(例如，以周向方式围绕管柱并且朝向管柱)并且附接到可垂直移动的起下钻装置24和/或可垂直移动的钻工54。

在步骤94中，一个或多个传感器可传输表示和/或指示偏移检测的一个或多个信号。在一些实施例中，这些一个或多个信号可以是偏移的图像数据以用于处理。在步骤94中传输的一个或多个信号可由计算系统74接收，以用于在步骤96中由处理装置80进行处理。

在一些实施例中，步骤96中的该处理可包括图像和/或视频数据的处理，因此，步骤96中的处理可例如作为处理装置80的一部分或联接到处理装置80的计算系统74的多个处理器和/或专用处理器中的图像的并行处理来执行，以便适应成像信息的高帧/数据速率。在一些实施例中，步骤96中的处理可包括应用一个或多个机器视觉算法和/或计算机视觉算法，以提供基于成像的管柱的自动检查和/或分析，从而确定其形状、边缘、接缝等以处理和分析所接收的图像数据，该图像数据可随后例如用于改进管柱的连接点的确定。例如，步骤96中结合一个或多个机器视觉或计算机视觉算法的管件信息的处理可包括以下步骤或技术中的一个或多个。

步骤92中由一个或多个传感器70采集的原始测距数据可被传输到计算系统74以由处理装置80例如结合从计算系统74的非暂时性机器可读介质(例如存储器78)访问的程序进行处理。该数据可由处理装置80转换为柱坐标系中的测量值，其中，原点位置在管件的中心，z轴垂直地朝向管件的中心(例如，当激光测距传感器用作一个或多个传感器70时；然而，当其他光学传感器被用作例如光学边缘检测的一部分时，可使用其他原点位置)。然后，处理装置80可应用平滑计算，例如移动平均例程，以确定可作为基准的平均管件表面。另外，可由处理装置80确定和开发特征集，由此，特征集包括例如每个z轴间隔处的管段厚度与平均管件表面之间的差的特征。该特征集可通过处理装置80与已知符合例如一个或多个给定偏移(例如，管柱中的接缝或其他连接部)的拓扑结构的特征集的预定值集进行比较。可对比较的结果进行分析(例如，评分)，并且如果评分满足和/或超过预定阈值，则偏移(例如，管柱的接缝或其他特征)被评估为由处理装置80识别。以这种方式，可结合步骤96处理从传感器70接收的接收数据/一个或多个信号。

基于步骤96中的一个或多个信号的处理(例如，如果基于步骤96中的一个或多个信号的处理确定存在接缝或其他管件属性)，处理装置80可用于在步骤98中生成输出数据，在一些实施例中，输出数据可从计算系统74传输。该输出数据可例如是矢量[z,t]，其中，z是移动平台参照系(例如，在起下钻装置24上或联接到起下钻装置24)的z轴上的接缝中心的位置，并且t是时间。位置到另一参照系例如钻台26的转换也可由计算系统74生成，但该计算可替代地与计算系统74分开执行，例如，由主控制系统76执行。另外，可生成全局(例如，绝对)矢量[z,t]作为输出数据，并且可以是参照系的组合，例如，移动钻工54和/或移动提升系统和/或升沉设备。此外，每个参照系的[z]位置可以是负值或正值，并且每个参照系本身可根据其他运动例如相应参照系内的俯仰和横滚来计算。

在一些实施例中，步骤98中生成的输出数据可应用于步骤100中，例如，以控制起下钻装置24移动到执行接通或脱开操作的位置。也就是说，输出数据可应用于步骤100中，以自动地对起下钻装置24和/或钻工54到手动控制接通或脱开操作的位置的移动进行微调。在其他实施例中，步骤98中生成的输出数据可应用于步骤100中，例如，以控制起下钻装置24移动到进行接通或脱开操作的位置，并且在接通或脱开操作中自动地控制起下钻装置24和/或钻工54的操作。步骤100中输出数据的应用可例如由处理装置80执行，该处理装置80生成一个或多个要传输的控制信号，用于控制起下钻装置24、钻工54和/或起下钻操作中使用的相关设备。在其他实施例中，步骤100中输出数据的应用可例如由与计算系统74分离的控制器(例如，起下钻装置24的控制器)或由主控制系统76执行。然而，通过使用例如流程图88中概述的技术，可避免不恰当地方式搜索(hunt and peck type searches)管柱的段的连接，从而减少在起下钻操作(例如，接通和脱开操作)上花费的时间量。

本书面描述使用示例来公开以上描述以使得本领域技术人员能够实践本公开，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何包含的方法。本公开的可专利范围由权利要求书限定，并且可包括本领域技术人员想到的其他示例。如果这些其他示例具有与权利要求书的字面语言没有差别的结构元件，或者如果它们包括与权利要求书的字面语言无实质差别的等同结构元件，则这些其他示例应在权利要求书的范围之内。因此，尽管上面公开的实施例可进行各种变型和替代形式，但具体实施例已在附图中通过示例的方式示出并且已在此详细描述。然而，应当理解，实施例不应局限于所公开的特定形式。而是，所公开的实施例应覆盖落入由以下所附权利要求书限定的实施例的精神和范围内的所有变型、等同形式和替代形式。

Claims (20)

1.一种系统，包括：

传感器，所述传感器被配置为检测移动通过所述传感器的管柱的物理特性并且生成指示所述物理特性的信号；以及

处理装置，所述处理装置被配置为：

处理指示所述物理特性的信号以生成处理信号；

确定所述处理信号是否指示所述管柱的偏移；以及

生成用于将起下钻装置自动定位在所述管柱上的偏移的位置的输出数据。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述处理装置被配置为传输所述输出数据以控制定位元件的操作，从而将所述起下钻装置相对于钻台定位在一距离处作为所述位置。

3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述处理装置被配置为传输所述输出数据以控制定位元件的操作，从而将所述起下钻装置相对于布置在钻台上方的可垂直移动卡瓦定位在一距离处作为所述位置。

4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述处理装置被配置为基于确定所述处理信号指示所述管柱的偏移来生成所述输出数据。

5.根据权利要求1所述的系统，包括所述起下钻装置，其中，所述起下钻装置包括钻工，所述钻工被配置为接通和脱开所述管柱的管段之间的螺纹连接。

6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述传感器相对于钻台垂直地布置在所述钻工上方，其中，所述传感器直接联接到所述起下钻装置。

7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述传感器被配置为检测移动通过所述传感器的所述管柱的物理特性，并且在所述管柱的所述管段之间的所述螺纹连接的接通期间生成指示所述物理特性的信号。

8.根据权利要求5所述的系统，包括第二传感器，所述第二传感器被配置为检测移动通过所述第二传感器的所述管柱的第二物理特性并且生成指示所述第二物理特性的第二信号。

9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述第二传感器相对于钻台垂直地布置在所述钻工下方，其中，所述传感器直接联接到所述起下钻装置。

10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述第二传感器被配置为检测移动通过所述第二传感器的所述管柱的第二物理特性，并且在所述管柱的管段之间的所述螺纹连接的选择性脱开期间生成指示所述第二物理特性的所述第二信号。

11.根据权利要求1所述的系统，其中，所述传感器包括摄像机、激光器、换能器、电特性传感器、磁特性传感器、化学传感器或冶金检测传感器。

12.一种装置，包括：

输入端，所述输入端被配置为接收指示段的运动的信号；以及

处理器，所述处理器被配置为：

处理指示所述运动的信号以生成处理信号；以及

基于所述处理信号生成指示所述段的特定部分的位置、速度或加速度的输出，以与包括所述段的管柱的起下钻操作结合使用。

13.根据权利要求12所述的装置，其中，所述处理器被配置为基于所述输出确定所述管柱的所述段的偏移的位置的估计。

14.根据权利要求13所述的装置，其中，所述处理器被配置为接收指示所述偏移的位置的检测的第二信号。

15.根据权利要求14所述的装置，其中，所述处理器被配置为处理所述第二信号以确认所述偏移的位置的检测。

16.根据权利要求15所述的装置，其中，所述处理器被配置为通过基于所述第二信号生成第一特征集、将所述第一特征集与值的预定集进行比较并且分析比较的结果以确定是否超过阈值，来处理所述第二信号，作为所述偏移的位置的检测的确认。

17.根据权利要求15所述的装置，其中，所述处理器被配置为根据所述偏移的位置生成矢量值。

18.根据权利要求17所述的装置，其中，所述处理器被配置为利用所述矢量值生成控制信号，以控制起下钻装置移动到用以接通或脱开所述段的位置以及所述管柱的起下钻操作。

19.一种装置，包括：

平台，所述平台被配置为相对于钻台移动；

钻工，所述钻工被配置为联接到所述平台，其中，所述钻工被配置为相对于所述平台和所述钻台移动，其中，所述钻工被配置为接通或脱开管柱的段；

传感器，所述传感器被配置为检测移动通过所述传感器的管柱的物理特性并且生成指示所述物理特性的信号；以及

控制系统，所述控制系统被配置为生成输出数据以自动地将所述钻工定位在所述管柱的偏移的位置处，从而便于基于指示所述物理特性的所述信号对包括所述段的所述管柱进行起下钻操作。

20.根据权利要求19所述的装置，其中，所述控制系统被配置为生成第二指示以使在所述管柱的偏移的位置处的所述钻工引起所述段的接通或脱开，作为所述起下钻操作的一部分。