EA015089B1 - Устройство ввода гибкой трубы с устройством регулировки нагрузки на долото - Google Patents
Устройство ввода гибкой трубы с устройством регулировки нагрузки на долото Download PDFInfo
- Publication number
- EA015089B1 EA015089B1 EA200970315A EA200970315A EA015089B1 EA 015089 B1 EA015089 B1 EA 015089B1 EA 200970315 A EA200970315 A EA 200970315A EA 200970315 A EA200970315 A EA 200970315A EA 015089 B1 EA015089 B1 EA 015089B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- flexible pipe
- engine
- hydraulic
- bit
- regulator
- Prior art date
Links
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 24
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims abstract description 19
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 11
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 8
- 238000003780 insertion Methods 0.000 claims description 2
- 230000037431 insertion Effects 0.000 claims description 2
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 claims 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 claims 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 abstract description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 11
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 206010021639 Incontinence Diseases 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 3
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D31/00—Fluid couplings or clutches with pumping sets of the volumetric type, i.e. in the case of liquid passing a predetermined volume per revolution
- F16D31/02—Fluid couplings or clutches with pumping sets of the volumetric type, i.e. in the case of liquid passing a predetermined volume per revolution using pumps with pistons or plungers working in cylinders
-
- 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
- E21B19/00—Handling rods, casings, tubes or the like outside the borehole, e.g. in the derrick; Apparatus for feeding the rods or cables
- E21B19/22—Handling reeled pipe or rod units, e.g. flexible drilling pipes
-
- 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
- E21B44/00—Automatic control systems specially adapted for drilling operations, i.e. self-operating systems which function to carry out or modify a drilling operation without intervention of a human operator, e.g. computer-controlled drilling systems; Systems specially adapted for monitoring a plurality of drilling variables or conditions
- E21B44/02—Automatic control of the tool feed
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
- Fluid-Pressure Circuits (AREA)
Abstract
Устройство управления устройством ввода гибкой трубы включает регулятор (14). Один или несколько уравновешивающих клапанов (3) могут действовать от регулятора для предотвращения спуска колонны труб в скважину при бурении. В одном воплощении управляющий клапан (4) позволяет потоку жидкости протекать через обходную линию вокруг уравновешивающих клапанов, когда бурение происходит в режиме "нагрузки на долото". Другие управляющие гидравлические устройства позволяют учитывать сброс давления жидкости в управлении гидравлическим двигателем устройства ввода. Еще в одном воплощении устройство управления регулирует мощность электрического двигателя устройства ввода.
Description
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к устройству гибкой трубы, широко используемому на нефтяных месторождениях для подъема или спуска гибкой трубы в буровую скважину. В частности, изобретение относится к гидравлической схеме, управляющей приводными двигателями устройства ввода гибкой трубы более надежного управления нагрузкой на долото на различных глубинах.
Предпосылки создания изобретения
Устройства ввода гибких труб использовались в течение многих лет для введения гибкой трубы в скважину, в то время как буровая лебедка и/или главный двигатель традиционно используются для подъема и спуска бурильных труб в скважину. В каждом случае применялось устройство регулировки нагрузки на долото для управления развертыванием гибкой трубы или бурильной колонны в стволе скважины так, чтобы скорость проникновения более предпочтительно определялась нагрузкой на долото, а не фиксированной скоростью проникновения.
Обычная подающая система с верхним приводом использует гидравлические цилиндры, соединенные с верхним приводом кабелем, цепями, стойкой и ведущими шестернями или непосредственно. Цилиндры используют гидравлическое давление для предотвращения верхнего привода от перемещения вниз, таким образом препятствуя спуску бурильной колонны в скважину. В этой системе оператор может позволить спуск верхнего привода, сбрасывая гидравлическое давление к цилиндрам подачи. Это достигается при использовании оператором регулируемого клапана сброса давления. Например, если система подачи требует, чтобы 2000 фунт на кв. дюйм поддержали бурильную колонну, оператор мог установить клапан сброса давления на 1500 фунт на кв. дюйм. Гидравлическая жидкость будет тогда перетекать из цилиндра в гидравлический резервуар, и бурильная колонна спустится в буровую скважину. Этот перепад давления может привести к образцовой нагрузке на коронку приблизительно в 20000 фунтов.
Гидравлическая система будет всегда поддерживать этот перепад давления. Если буровое долото столкнется с более тяжелой структурой, скорость прохождения замедлится. Наоборот, если буровое долото столкнется с более мягкой структурой, то оно будет спускаться более быстро. Всегда перепад давления будет 500 фунт на кв. дюйм и нагрузка на долото все еще будет приблизительно в 20000 фунтов.
Перемещением верхнего привода можно управлять электрическим двигателем, гидравлическим двигателем или механически, используя буровую лебедку. В этих случаях систему часто называют автоматическим буром и она состоит из механической буровой лебедки, спускающей бурильную колонну в буровую скважину. Тормозом на буровых лебедках управляет подходящий и модулирующий тормоз, автоматически достигая той же самой цели. Более сложные системы используют электрические или гидравлические приводные двигатели на буровых лебедках, которыми управляют программируемыми логическими средствами управления.
Как только достаточная длина буровой трубы и оборудования низа бурильной колонны находится в скважине, система подачи верхнего привода прекращает выдвигать бурильную колонну в скважину. Вместо этого желательная нагрузка на долото может быть ограничена, но не препятствовать спуску бурильной колонны в скважину так, чтобы достигнуть желательной нагрузки на долото.
Были предложены различные способы управления системой бурения и, в частности, бурильной системы с гибкой трубой, которая использует устройство ввода. Патент США 4585061 раскрывает систему введения и извлечения гибкой трубы из скважины. Другой способ ввода гибкой трубы в скважину раскрыт в патенте США 5839514.
Патент США 6047784 раскрывает использование датчика в системе гибких труб для управления нагрузкой на долото. Патент США 5291956 также раскрывает управление устройством ввода гибких труб. Патент США 5842530 раскрывает телескопическую конструкцию устройства ввода, и патент США 6923273 раскрывает различные способы достижения желательной нагрузки на долото для системы. Патент США 6536539 раскрывает использование гибкой трубы в горизонтальной системе бурения.
Недостатки известного уровня техники преодолены в настоящем изобретении, и создано улучшенное устройство управления для устройства ввода гибкой трубы.
Сущность изобретения
В одном воплощении устройство управления устройством ввода гибкой трубы управляет подъемом или спуском гибкой трубы в скважину. Устройство ввода включает двигатель для приведения в действие приводного механизма устройства ввода, который захватывает гибкую трубу для ее подъема и спуска. Устройство управления включает в себя регулятор и уравновешивающий клапан, открывающийся в ответ на воздействие регулятора для приведения в действие двигателя и закрывающийся в ответ на воздействие регулятора для предотвращения спуска гибкой трубы в буровую скважину. Обходная линия расположена вокруг уравновешивающего клапана, и клапан управления может быть открыт для обхода уравновешивающего клапана. Устройство изменяет мощность двигателя, когда клапан управления открыт, для подъема или спуска гибкой трубы.
В различных воплощениях устройство управления изменяет мощность двигателя устройства ввода гибкой трубы для поддержания постоянной нагрузки на долоте. В частности, устройство управления управляет двигателем устройства ввода для регулировки направленной вверх силы, приложенной к гибкой трубе, посредством приводного механизма, которая меньше веса бурильной колонны, таким образом
- 1 015089 обеспечивая постоянную нагрузку на долото. Другие воплощения гидравлического управления и электрическое управление устройством также раскрыты.
Особенностью настоящего изобретения является то, что управление устройством управления устройством ввода гибкой трубы может действовать в режиме в скважине, при котором обеспечивается скорость прохождение бурения, и также в режиме нагрузки на долото, когда управляющее устройство оказывает воздействие на силу, действующую на гибкую трубу, которая меньше веса бурильной колонны, таким образом приводящее к постоянной нагрузке на долото.
Это и другие признаки и преимущества настоящего изобретения станут очевидными из следующего детального описания, где ссылка сделана к сопровождающим чертежам.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 изображает соответствующее гидравлическое устройство для управления устройством ввода гибкой трубой согласно одному воплощению изобретения;
фиг. 2 - альтернативное гидравлическое устройство управления устройством ввода гибкой трубы;
фиг. 3 - еще одно воплощение гидравлического устройства управления устройством ввода гибкой трубы;
фиг. 4 - электрическое устройство для управления устройством ввода гибкой трубы.
Подробное описание предпочтительного варианта осуществления
В одном воплощении устройство ввода подает гибкую трубу в ствол скважины, используя гидравлический двигатель для приведения в действие цепей, которые несут блоки захватывающих устройств. В равновесии гидравлический двигатель удерживает бурильную колонну с заданным давлением, например, приблизительно в 2000 фунт на кв. дюйм. Это давление может быть обеспечено насосом переменного объема, насосом переменного давления. Насос будет, таким образом, поставлять давление в 2000 фунт на кв. дюйм на гидравлический двигатель, но поток гидравлической жидкости будет отсутствовать. Двигатель является неподвижным и поддерживает бурную колонку подаваемым давлением.
Гидравлическое устройство включает уравновешивающий клапан. Функция этого клапана состоит в предотвращении спуска бурильной колонны в ствол буровой скважины, если регулятор устройства управления находится в режиме в скважине. Выбор режима в скважине открывает уравновешивающий клапан, позволяя гидравлическому двигателю привести буровую штангу в действие в буровой скважине. Уравновешивающий клапан также выполняет функции устройства безопасности. Если все гидравлическое давление будет потеряно, уравновешивающий клапан закроется, препятствуя бурильной колонне спускаться в ствол буровой скважины. Режим в скважине приводит к обеспечению скорости прохождения бурения, когда бурильная колонна выдвигается в ствол буровой скважины.
Когда оператор выбирает режим нагрузка на долото, уравновешивающий клапан обходится. Это достигается соленоидным клапаном с электрическим управлением, который открывается и обеспечивает неограниченный путь для гидравлической жидкости вокруг уравновешивающего клапана. Бурильная колонна поддерживается теперь исключительно гидравлическим давлением, подаваемым насосом двигателю, равным 2000 фунт на кв. дюйм. Оператор может тогда установить давление насоса с более низким значением, например в 1500 фунт на кв. дюйм, и тогда гидравлический двигатель больше не будет в состоянии поддержать бурильную колонку и будет двигаться в обратном направлении, позволяя бурильной колонне спускаться в ствол буровой скважины. Снова это падение давления приводит к данной нагрузке на долото.
В обычном или в режиме обеспечения скорости проникновения оператор управляет регулятором 14, который управляет гидравлическим насосом 1, как показано на фиг. 1, для обеспечения гидравлическим насосом 1 гидравлического потока жидкости к гидравлическому двигателю 2, чтобы создать вращающий момент на приводном механизме 10 устройства ввода. Два двигателя 2 обычно устанавливаются параллельно для приведения в действие захватов устройства ввода, хотя показан только один двигатель на фиг. 1. При этом устройство ввода подает гибкую трубу в пласт. Оператор управляет скоростью спуска гибкой трубы бурильной колонны, изменяя поток регулятором 14. В этом режиме уравновешивающий клапан 3 открыт управляющим сигналом 11 от нагнетательной линии 12, проходящей от входного отверстия двигателя 2. Сигнал 13 гидравлического давления от входного отверстия двигателя 2 является причиной открытия гидравлического клапана 6, обеспечивая освободить гидравлическим давлением 16 пружину тормоза 9. Так как величина примерно постоянна, нагрузка на долото возрастает, поскольку долото сталкивается с препятствиями или более твердыми структурами. Два уравновешивающих клапана показаны на фиг. 1. Когда оба клапана закрыты, двигатель остановлен. Один уравновешивающий клапан, таким образом, действует для управления спускной гибкой трубы в сквозную, в то время как другой уравновешивающий клапан используется для управления подъемом гибкой трубы.
Когда оператор устанавливает регулятор 14 в нейтральном положении, гидравлический насос 1 прекращает гидравлический поток жидкости к гидравлическому двигателю 2. Уравновешивающий клапан 3 закрывается, так как отсутствует управляющий сигнал 13 от нагнетательной линии 12 к входному отверстию двигателя 2. Пружина применялась для освобождения гидравлического тормоза 9, поскольку управляющий сигнал 13 отсутствует и гидравлический клапан 6 переключился, отсоединяя источник 16 гидравлического давления от тормоза 9. Применение тормоза 9 предотвращает перегрузку весом гибкой
- 2 015089 трубы бурильной колонны мощности гидравлического двигателя 2, который позволил бы колонне спускаться в скважину беспрепятственно. Уравновешивающий клапан 3 действует как дублирующий для тормоза 9. Уравновешивающие клапаны гидравлически запирают двигатель 2, чтобы препятствовать вращению двигателя назад, что также позволило бы колонне спускаться в скважину беспрепятственно.
В определенных условиях бурения желательнее оператору управлять нагрузкой на долоте гибкой трубы бурильной колонны, чем скоростью прохождения. Для этого оператор управляет регулятором 14 для извлечения гибкой трубы из скважины, выбирая положение на регуляторе выведение из скважины. Оператор может позволить весу гибкой трубы бурильной колонны спускаться в скважину, уменьшая приложенное давление на гидравлическом двигателе клапаном управления 15 давлением. Вес гибкой трубы бурильной колонны превышает возможность гидравлического двигателя 2 держать бурильную колонну на месте. Соответственно двигатель 2 меняет направление и колонна спускается в скважину. Если колонна сталкивается с препятствием, нагрузка на долоте начала бы увеличиваться и гидравлическое давление, удерживающее колонну, тогда начнет уменьшаться. Насос 1 обнаружит уменьшение давления в нагнетательной линии 12, и в результате насос 1 и двигатель 2 замедлят скорость подачи или даже полностью изменят направление подачи насоса 1 и двигателя 2, чтобы поддержать гидравлическое давление, которое оператор установил через клапан 15 управления давлением. В этом режиме бурения тормоз 9 предотвращается от применения обеспечения сигнала гидравлического давления от внешней линии 16. Переключая в режим нагрузки на долото, оператор открывает гидравлический клапан 7, чтобы позволить этому источнику давления освободить тормоз. Уравновешивающий клапан 3 обходится в этом режиме, чтобы позволить двигателю работать в обратном направлении. Переключая в режим нагрузки на долото, оператор открывает гидравлический клапан 5, который позволяет внешнему гидравлическому сигналу давления открыть клапан 4, который заставляет гидравлическую жидкость обходить уравновешивающий клапан 3.
Если долото столкнется с более мягкой структурой или пустотой, то гидравлическое давление во входном отверстии двигателя 12 увеличится, поскольку вес колонны заставляет приводной механизм 10 вращать гидравлический двигатель 2 в направлении в скважину. Определяя это увеличение давления, гидравлический насос 1 попытается уменьшить давление в нагнетательной линии 12 до значения, установленного гидравлическим клапаном 15, обеспечивая больший гидравлический поток жидкости к гидравлическому двигателю 2.
Существенное усовершенствование в надежной работе устройства ввода гибкой трубы достигнуто обеспечением полного обхода уравновешивающего клапана. Практически уравновешивающий клапан представляет собой препятствие и при попытке перенаправить жидкость через уравновешивающий клапан система должным образом не работает с желательной нагрузкой на долото на различных глубинах скважины. Обеспечивая систему, которая обходит уравновешивающий клапан вместо продавливания жидкости через уравновешивающий клапан, гидравлический клапан 7 открыт, чтобы позволить давлению освободить тормоз, и гидравлический клапан 5 открыт так, чтобы внешнее гидравлическое давление открыло клапан 4, который тогда заставляет гидравлическую жидкость обходить уравновешивающий клапан.
Как модификация вышеописанной системы, гидравлическое устройство для управления устройством ввода может реагировать на сигнал нагрузки на долото от датчика, который может быть поверхностным датчиком нагрузки или может быть нижним датчиком в забое. В любом случае, гидравлическое устройство может использовать датчик нагрузки на долоте вместо того, чтобы обнаружить изменение давления, действующее на двигатель, чтобы определить изменение нагрузки на долоте. Сигнал датчика о нагрузке на долоте может быть введен в клапан управления, который регулирует скорость потока жидкости, подающийся к двигателям устройства ввода, и таким образом управляет опусканием или поднятием трубы устройством ввода, чтобы получить желательную нагрузку на долото. Если фактическая нагрузка на долото уменьшается, сигнал может управлять двигателями, чтобы опустить большую часть трубы в скважину для увеличения фактической нагрузки на долото. Если фактическая нагрузка на долото увеличивается, труба может быть поднята (или опущена более медленно) до фактического увеличения нагрузки на долото.
На фиг. 2 показано альтернативное гидравлическое устройство, которое теперь обсуждено, сначала в режиме работы неудержания и затем в режиме удержания. В бурильной системе с использованием устройства ввода гибкой трубы оператор может управлять средством 34 управления гидравлического насоса 31 для обеспечения им гидравлического потока жидкости к двигателю 32, чтобы создать вращающий момент на привозном механизме двигателя устройства ввода. Устройство ввода подает гибкую трубу колонны в пласт. Оператор управляет скоростью спуска гибкой трубы бурильной колонны, изменяя поток средствами 34 управления насосом. В этом режиме уравновешивающий клапан 33 может быть открыт управляющим сигналом от нагнетательной линии 42 от входного отверстия двигателя 32. Пружина применялась для освобождения гидравлического тормоза 39, который может открываться гидравлическим сигналом давления от нагнетательной линии со стороны входного отверстия двигателя 32. Так как скорость достаточно постоянна, нагрузка на долото возрастает, поскольку долото сталкивается с препятствиями или более твердыми структурами.
- 3 015089
Когда оператор переводит средство 34 управления в нейтральное положение, гидравлический насос 31 прекращает обеспечивать поток гидравлический жидкости к гидравлическому двигателю 32. Уравновешивающий клапан 33 закрывается в связи с отсутствием управляющего сигнала от нагнетательной линии к входному отверстию двигателя 32. Пружина освобождает тормоз 39, поскольку гидравлическое давление, поставляемое гидравлическим сигналом, снято. Использование тормоза 39 предотвращает нагрузку гибкой трубы бурильной колонны от противодействия гидравлическим двигателем 32, таким образом препятствуя колонне спускаться в скважину беспрепятственно.
Уравновешивающий клапан 33, таким образом, действует как дублирующий клапан для тормоза 39 и гидравлически запирает двигатель 32 для предотвращения его вращения назад, что также позволило бы колонне спускаться в скважину беспрепятственно.
В определенных условиях бурения желательно для оператора управлять нагрузкой на долото гибкой трубы бурильной колонны, а не скоростью прохождения. Для этого оператор может управлять средством 34 управления, чтобы удерживать гибкую трубу бурильной колонны, выбирая положение на средство 34 вне скважины. Оператор регулирует давление вне скважины, используя клапан 37 управления давлением, пока долото подвешено в скважине в равновесном положении, то есть гидравлическое давление для поддержки бурильной колонны является достаточным для удержания веса бурильной колонны, но не поднимая ее вверх из скважины. Тогда оператор позволяет весу гибкой трубы бурильной колонны спускаться в скважину, выпуская приложенное давление с нагруженной поддерживающей стороны замкнутого контура гидравлической приводной системы вспомогательным клапаном 38 давления со стороны входного отверстия замкнутого контура. Затем вес гибкой трубы бурильной колонны тогда превышает уменьшенное давление в нагруженной поддерживающей стороне привода цепи замкнутого контура так, чтобы бурильная колонна спускалась в скважину. Двигатель 32 вращается в направлении скважины, чтобы позволить бурильной колонне спускаться. Поскольку двигатель вращается, пополняя гидравлическую жидкость в замкнутом контуре, система пополняет выпускной трубопровод 38. Бурильная колонна будет спускаться со скоростью, обеспеченной перепадом давления между стороной нагруженного подшипника цепи замкнутого контура и стороной входного отверстия.
Вышеописанная альтернативная гидравлическая система будет стремиться поддержать указанный перепад давления к установленной оператором величине. Если колонна сталкивается с препятствием, нагрузка на долото начинает увеличиваться, гидравлическое давление, удерживающее колонну, начнет уменьшаться. Для поддержания перепада давления скорость спуска замедляется, таким образом возвращая перепад давления к установленной величине и, следовательно, поддерживая нагрузку на коронку на постоянном уровне. Наоборот, если коронка сталкивается с более мягкой структурой или пустотой, приложенная нагрузка на долото уменьшается. Перепад давления тогда уменьшается, и система попытается восстановить перепад давления, позволив бурильной колонне спускаться быстрее.
На фиг. 3 показан еще один вариант гидравлического устройства управления, которое в режиме бурения неудержания может функционировать следующим образом. Оператор может управлять гидравлическим насосом 31 средством 34 управления, чтобы обеспечить гидравлическим насосом 31 гидравлический поток жидкости к гидравлическому двигателю 52 для создания вращающего момента на приводном механизме устройства ввода. Устройство ввода подает гибкую трубу колонны в пласт. Оператор управляет скоростью спуска гибкой трубы бурильной колонны, изменяя поток средством 34 управления насоса. В этом режиме уравновешивающий клапан 33 открыт управляющим сигналом выключения от нагнетательной линии 42 от входного отверстия со стороны двигателя 52. Пружина применялась для гидравлического освобождения тормоза 39, открывающегося гидравлическим сигналом давления от нагнетательной линии со стороны входного отверстия двигателя 52. Так как скорость примерно постоянна, нагрузка на долото увеличивается, поскольку долото сталкивается с препятствиями или более твердой структурой.
Когда оператор устанавливает средство 34 управления в нейтральное положение, гидравлический насос 31 прекращает гидравлический поток жидкости к гидравлическому двигателю 52. Уравновешивающий клапан 33 закрывается в связи с отсутствием управляющего сигнала от нагнетательной линии 42 к входному отверстию двигателя 52. Пружина освобождает тормоз 39, поскольку гидравлическое давление, поставляемое нагнетательной линией 42, сброшено. Тормоз 39 предотвращает превышение весом гибкой трубы бурильной колонны мощность гидравлического двигателя 52, которые позволили бы колонне спускаться в отверстие беспрепятственно. Уравновешивающий клапан 33 действует как дублирующий для тормоза 39 и гидравлически запирает двигатель 52, чтобы препятствовать ему вращаться назад, что также позволило бы колонне спускаться в отверстие беспрепятственно.
В режиме удержания данное альтернативное гидравлическое устройство функционирует следующим образом. В определенных условиях бурения для оператора желательнее управлять нагрузкой на долото гибкой трубой бурильной колонны, а не скоростью прохождения. Для этого оператор управляет средством 34 управления, чтобы удержать гибкую трубу бурильной колонны, выбирая положение средства 34 вне скважины. Оператор регулирует давление вне скважины, используя клапан 37 управления давлением на долото бурильной колонны, которое подвешено в скважине в равновесном положении, т. е. гидравлическое давление, поддерживающее бурильную колонну, является достаточным для
- 4 015089 удержания веса бурильной колонны, но не подъема ее вверх из скважины. Тогда оператор позволяет весу гибкой трубы бурильной колонны спускаться в скважину, сбрасывая приложенное давление стороной поддерживающей нагрузку замкнутого контура привода гидравлической системы вспомогательным клапаном 48 давления в гидравлической линии 50 резервуара. Когда вес гибкой трубы в бурильной колонне превышает уменьшенное давление на стороне, поддерживающей нагрузку привода замкнутого контура, бурильная колонна спускается в скважину. Двигатель 32 вращается в направлении скважины, чтобы позволить бурильной колонне спускаться. Поскольку двигатель вращается, пополнение гидравлической жидкостью в системе замкнутого контура осуществляется гидравлическим насосом 31. Бурильная колонна спускается со скоростью, обеспеченной перепадом давления между стороной нагруженного подшипника цепи замкнутого контура и стороной входного отверстия.
Система всегда стремится поддержать перепад давления на величине, установленной оператором. Если колонна сталкивается с препятствием, нагрузка на долото начинает увеличиваться и гидравлическое давление, удерживающее колонну, начнет уменьшаться. Для поддержания перепада давления скорость спуска, замедляемая таким образом, чтобы возвратить перепад давления к установленному значению, следовательно, поддерживает нагрузку на долото на постоянном уровне. Наоборот, если долото сталкивается с более мягкой структурой или пустотой, приложенная нагрузка на долото уменьшается, перепад давления тогда уменьшается и система восстанавливает перепад давления, позволяющий бурильной колонне спускаться быстрее.
На фиг. 4 показано электрическое устройство управления мощностью электрического двигателя 5 устройства ввода гибкой трубы. В режиме неудержания электрическое устройство функционирует следующим образом. Оператор управляет электроприводом 61, используя средство 62 управления так, что электропривод в скважине управляется силой тока в структуре 63 и вне скважины управляется силой тока в средстве 62 на один или несколько электрических двигателей 62 для устройства ввода, чтобы обеспечить вращающий момент к приводному механизму устройства 64 ввода. Тогда устройство 64 подает гибкую трубу колонны в пласт. Оператор управляет скоростью спуска гибкой трубы бурильной колонны, изменяя силу тока средствами 62, 63 управления. Так как скорость подачи постоянна, нагрузка на долото увеличивается, как только долото сталкивается с препятствиями или более твердой структурой.
В режиме удержания электрическая схема функционирует следующим образом. В определенных условиях бурения для оператора желательнее управлять нагрузкой на долото гибкой трубы бурильной колонны, а не скоростью прохождения. Для этого оператор управляет средствами управления, чтобы удержать гибкую трубу бурильной колонны, выбирая положение средств вне скважины. Оператор подбирает силу тока снаружи скважины, используя управление силой тока, пока бурильная колонна не будет подвешена в скважине в равновесном положении, то есть электрическая сила тока, поддерживающая бурильную колонну, является достаточной для удержания веса бурильной колонны, но не поднимать ее вверх из скважин. Тогда оператор позволяет весу гибкой трубы бурильной колонны спускаться в скважину путем уменьшения силы тока, используя средство 62 управления. Двигатель 66 вращается в направлении скважины, чтобы позволить бурильной колонне спускаться. Система будет стремиться поддержать эту силу тока в выбранной оператором величине. Если колонна сталкивается с препятствием, нагрузка на долото увеличивается и электрическая сила тока, удерживающая колонну, начнет уменьшаться. Для поддержания силы тока, установленной оператором, скорость спуска замедляется, таким образом возвращая силу тока к установленной величине и, следовательно, поддерживая нагрузку на долото постоянной по величине. Наоборот, если коронка сталкивается с более мягкой структурой или пустотой, нагрузка на долото уменьшается, сила тока уменьшается и система восстанавливает падение силы тока, позволяя бурильной колонне спускаться быстрее.
Устройство управления согласно настоящему изобретению может управлять устройством ввода гибкой трубы так, чтобы это было осуществимо во время режима в скважине, который приводит к большому проникновению бурения. В другое время и во многих применениях в течение большинства времени устройство управления регулирует устройство ввода так, чтобы оно создавало направленную вверх силу, приложенную к гибкой трубе, в процессе бурения, при этом эта восходящая сила меньше, чем вес гибкой трубы колонны. Это приводит к постоянной нагрузке на долото. Для каждого из воплощений, раскрытых здесь, снятие показаний нагрузки на долото доступно для оператора через загрузочный элемент в структуре устройства ввода. Оператор, таким образом, регулирует привод устройства ввода, чтобы достигнуть желательной нагрузки на долото. После достижения и перевода в режим нагрузки на долото система устройства ввода будет стремиться поддержать эту нагрузку на долото независимо от оператора. Вес гибкой трубы колонны - это полный вес гибкой трубы колонны и оборудования низа бурильной колонны, включая двигатели бурения и другое оборудование нисходящей скважины, так же, как воротники бура, добавленные, чтобы получить желательный вес к оборудованию низа бурильной колонны.
Хотя определенные воплощения изобретения были описаны здесь в некоторых деталях, это было сделано исключительно в целях объяснения различных аспектов изобретения и не предназначено, чтобы ограничить возможности изобретения, как определено в требованиях, которые следуют. Квалифицированные специалисты поймут, что воплощение, показанное и описанное, является образцовым, и различия
- 5 015089 других замещений, изменений и модификаций включены, но не ограничены теми альтернативами проекта, определенно обсужденными здесь, могут быть сделаны в практике изобретения, не отступая за его рамки.
Claims (20)
- ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ1. Устройство управления для устройства ввода гибкой трубы для подъема и спуска гибкой трубы в скважину, включающего двигатель для приведения в действие приводного механизма устройства ввода, способного вращаться посредством двигателя и захватывать гибкую трубу для ее подъема и спуска, содержащее регулятор для изменения мощности двигателя устройства ввода для поддержания, по существу, постоянной нагрузки на долото посредством управления указанным двигателем для приложения к гибкой трубе направленной вверх силы, которая меньше веса гибкой трубы, обеспечивая, по существу, постоянную нагрузку на долото.
- 2. Устройство по п.1, которое является гидравлическим устройством и в котором имеются уравновешивающий клапан, открывающийся в ответ на воздействие регулятора для приведения в действие двигателя устройства ввода для обеспечения скорости прохождения гибкой трубы и закрывающийся в ответ на воздействие регулятора для предотвращения спуска гибкой трубы в ствол скважины, обводная линия вокруг уравновешивающего клапана и управляющий клапан для открытия для обхода уравновешивающего клапана.
- 3. Устройство по п.2, в котором двигатель устройства ввода является двигателем с гидравлическим приводом и дополнительно имеется насос для привода гидравлического двигателя.
- 4. Устройство по п.3, в котором насос является насосом переменного объема, гидравлическим насосом переменного давления.
- 5. Устройство по п.1, дополнительно содержащее другой уравновешивающий клапан, открывающийся в ответ на воздействие регулятора для приведения в действие двигателя для обеспечения скорости прохождения гибкой трубы и закрывающийся в ответ на воздействие регулятора для предотвращения подъема гибкой трубы из ствола скважины.
- 6. Устройство по п.1, в котором управляющий клапан является электрическим соленоидным клапаном, который открывается для открытия обводной линии вокруг уравновешивающего клапана.
- 7. Устройство по п.1, дополнительно содержащее клапан управления давлением, приспособленный изменять давление жидкости в двигателе для удержания гибкой трубы, по существу, неподвижной.
- 8. Устройство по п.7, дополнительно содержащее перепускной клапан для управляемого уменьшения давления жидкости в двигателе и выпускной трубопровод для возврата отводимой гидравлической жидкости в гидравлический контур.
- 9. Устройство по п.1, в котором двигатель устройства ввода является двигателем с электрическим приводом и регулятор способен изменять силу тока на двигателе для поддержания, по существу, постоянной нагрузки на долото приложением к гибкой трубе направленной вверх силы, которая меньше веса гибкой трубы.
- 10. Устройство по п.9, содержащее регулятор в скважине для управления силой тока на двигателе и управления в скважине силами, приложенными к гибкой трубе, и другой регулятор для управления силой тока на двигателе и управления вне скважины силами, приложенными к гибкой трубе.
- 11. Устройство управления для устройства ввода гибкой трубы для подъема и спуска гибкой трубы в скважину, включающего пару двигателей с гидравлическим приводом для приведения в действие приводного механизма устройства ввода, способного вращаться посредством двигателей и захватывать гибкую трубу для ее подъема и спуска, содержащее насос для приведения в действие указанных двигателей и регулятор для изменения мощности двигателей для поддержания, по существу, постоянной нагрузки на долото посредством управления указанными двигателями для приложения к гибкой трубе направленной вверх силы, которая меньше веса гибкой трубы, обеспечивая, по существу, постоянную нагрузку на долото.
- 12. Устройство по п.11, в котором насос является насосом переменного объема, гидравлическим насосом переменного давления.
- 13. Устройство по п.11, дополнительно содержащее уравновешивающий клапан, открывающийся в ответ на воздействие регулятора для приведения в действие двигателей устройства ввода для обеспечения скорости прохождения гибкой трубы и закрывающийся в ответ на воздействие регулятора для предотвращения спуска гибкой трубы в ствол скважины, обводную линию вокруг уравновешивающего клапана и управляющий клапан для открытия для обхода уравновешивающего клапана.
- 14. Устройство по п.11, дополнительно содержащее клапан управления давлением, приспособленный изменять давление жидкости в двигателях для удержания гибкой трубы, по существу, неподвижной.
- 15. Устройство по п.14, дополнительно содержащее перепускной клапан для управляемого уменьшения давления жидкости в двигателях и выпускной трубопровод для возврата отводимой гидравлической жидкости в гидравлический контур.
- 16. Устройство по п.11, в котором управляющий клапан является электрическим соленоидным кла- 6 015089 паном, который открывается для открытия обводной линии вокруг уравновешивающего клапана.
- 17. Устройство управления для устройства ввода гибкой трубы для подъема и спуска гибкой трубы в скважину, включающего двигатель с электрическим приводом для приведения в действие приводного механизма устройства ввода, способного вращаться посредством двигателя и захватывать гибкую трубу для ее подъема и спуска, содержащее регулятор для изменения мощности двигателя устройства ввода для поддержания, по существу, постоянной нагрузки на долото посредством управления указанным двигателем для приложения к гибкой трубе направленной вверх силы, которая меньше веса гибкой трубы, что обеспечивает, по существу, постоянную нагрузку на долото.
- 18. Устройство по п.17, в котором регулятор способен изменять силу тока на двигателе для поддержания, по существу, постоянной нагрузки на долото приложением к гибкой трубе направленной вверх силы, которая меньше веса гибкой трубы.
- 19. Устройство по п.18, содержащее регулятор бурения для управления силой тока на двигателе и управление силой бурения, приложенной к гибкой трубе, и другой регулятор для управления силой тока на двигателе и управления при отсутствии сил бурения, приложенных к гибкой трубе.
- 20. Устройство по п.17, применяемое для устройства ввода гибкой трубы, содержащего первый и второй двигатели с электрическим приводом, и способное изменять мощность каждого двигателя.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US84672106P | 2006-09-22 | 2006-09-22 | |
| PCT/US2007/020585 WO2008039411A2 (en) | 2006-09-22 | 2007-09-24 | Coiled tubing injector with a weight on bit circuit |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA200970315A1 EA200970315A1 (ru) | 2009-10-30 |
| EA015089B1 true EA015089B1 (ru) | 2011-06-30 |
Family
ID=39230781
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA200970315A EA015089B1 (ru) | 2006-09-22 | 2007-09-24 | Устройство ввода гибкой трубы с устройством регулировки нагрузки на долото |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US8302677B2 (ru) |
| EP (1) | EP2084420A2 (ru) |
| AU (1) | AU2007300522B2 (ru) |
| CA (1) | CA2663989C (ru) |
| EA (1) | EA015089B1 (ru) |
| MX (1) | MX2009003101A (ru) |
| NO (1) | NO20091257L (ru) |
| WO (1) | WO2008039411A2 (ru) |
Families Citing this family (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011163334A1 (en) | 2010-06-22 | 2011-12-29 | Express Imaging Systems, Llc | Solid state lighting device and method employing heat exchanger thermally coupled circuit board |
| US8763709B2 (en) | 2010-10-07 | 2014-07-01 | Schlumberger Technology Corporation | Electrically driven coiled tubing injector assembly |
| US8776896B2 (en) * | 2011-04-29 | 2014-07-15 | Arrival Oil Tools, Inc. | Electronic control system for a downhole tool |
| CN102359351B (zh) * | 2011-10-13 | 2013-10-16 | 中国石油天然气股份有限公司 | 连续管起下装置用液压控制系统 |
| EP2994600A4 (en) * | 2013-05-11 | 2016-04-27 | Services Petroliers Schlumberger | DEPLOYMENT AND RECOVERY SYSTEM FOR ELECTRIC SUBMERSIBLE PUMPS |
| US20150083439A1 (en) * | 2013-09-20 | 2015-03-26 | Schlumberger Technology Corporation | Method And Systems For Stick Mitigation Of Cable |
| DE102014011073B3 (de) * | 2014-07-30 | 2015-11-12 | Danfoss Power Solutions Gmbh & Co. Ohg | 1Motordrehzahlbegrenzungsvorrichtung |
| US9572230B2 (en) | 2014-09-30 | 2017-02-14 | Express Imaging Systems, Llc | Centralized control of area lighting hours of illumination |
| WO2016064542A1 (en) | 2014-10-24 | 2016-04-28 | Express Imaging Systems, Llc | Detection and correction of faulty photo controls in outdoor luminaires |
| US10132154B2 (en) | 2016-07-26 | 2018-11-20 | Premier Coil Solutions, Inc. | Control system and methods for moving a coiled tubing string |
| WO2018022742A1 (en) * | 2016-07-26 | 2018-02-01 | Premier Coil Solutions, Inc. | Control system and methods for moving a coiled tubing string at substantially constant rates |
| US10753163B2 (en) | 2017-09-07 | 2020-08-25 | Baker Hughes, A Ge Company, Llc | Controlling a coiled tubing unit at a well site |
| CA3031516A1 (en) * | 2018-04-27 | 2019-10-27 | Premier Coil Solutions, Inc. | Control system and methods for moving a coiled tubing string |
| US11168559B2 (en) | 2019-02-26 | 2021-11-09 | Baker Hughes Oilfield Operations Llc | Controlling a coiled tubing unit at a well site |
| WO2020236876A1 (en) | 2019-05-20 | 2020-11-26 | Schlumberger Technology Corporation | System and methodology for determining appropriate rate of penetration in downhole applications |
| US11808097B2 (en) | 2019-05-20 | 2023-11-07 | Schlumberger Technology Corporation | Flow rate pressure control during mill-out operations |
| US11619124B2 (en) | 2019-12-20 | 2023-04-04 | Schlumberger Technology Corporation | System and methodology to identify milling events and performance using torque-thrust curves |
| CN112879362B (zh) * | 2021-02-19 | 2023-08-01 | 西安石竹能源科技有限公司 | 一种井下仪器的液压驱动系统 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3455333A (en) * | 1967-01-17 | 1969-07-15 | Fmc Corp | Counterbalance system for a marine loading arm |
| US4691511A (en) * | 1982-12-14 | 1987-09-08 | Otis Engineering Corporation | Hydraulic well pump |
| US6375105B1 (en) * | 2000-03-21 | 2002-04-23 | Astec Industries, Inc. | Jaw crusher toggle beam hydraulic relief and clearing |
| US20050093340A1 (en) * | 2003-05-05 | 2005-05-05 | Varco I/P, Inc. | Elevating operator cabin for coiled tubing injector |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4585061A (en) | 1983-10-18 | 1986-04-29 | Hydra-Rig Incorporated | Apparatus for inserting and withdrawing coiled tubing with respect to a well |
| US5291956A (en) | 1992-04-15 | 1994-03-08 | Union Oil Company Of California | Coiled tubing drilling apparatus and method |
| US6116345A (en) * | 1995-03-10 | 2000-09-12 | Baker Hughes Incorporated | Tubing injection systems for oilfield operations |
| CA2189376C (en) | 1995-11-03 | 1999-02-09 | Donald A. Smith | Hybrid coiled tubing/conventional drilling unit |
| US6047784A (en) * | 1996-02-07 | 2000-04-11 | Schlumberger Technology Corporation | Apparatus and method for directional drilling using coiled tubing |
| US5839514A (en) | 1997-05-23 | 1998-11-24 | Fleet Cementers, Inc. | Method and apparatus for injection of tubing into wells |
| US6923273B2 (en) | 1997-10-27 | 2005-08-02 | Halliburton Energy Services, Inc. | Well system |
| US6145598A (en) * | 1997-11-17 | 2000-11-14 | Carisella; James V. | Hydrostatic, slow actuating subterranean well tool manipulation device and method |
| US6347664B1 (en) * | 1999-01-15 | 2002-02-19 | Drilling & Coiled Technology, Inc., A Division Of Gotco International, Inc. | Coiled tubing injector head |
| US6536539B2 (en) | 2000-06-30 | 2003-03-25 | S & S Trust | Shallow depth, coiled tubing horizontal drilling system |
| US8056639B2 (en) * | 2001-07-03 | 2011-11-15 | Emanuel Kulhanek | Well string injection system and method |
| US7121536B2 (en) * | 2002-01-09 | 2006-10-17 | Pond Doctor, Inc. | Wave generator with oxygen injection for treatment of a body of fluid |
| US20030201099A1 (en) * | 2002-04-25 | 2003-10-30 | Varco I/P, Inc. | Coiled tubing injector with flow limiter |
| US7150324B2 (en) * | 2002-10-04 | 2006-12-19 | Halliburton Energy Services, Inc. | Method and apparatus for riserless drilling |
-
2007
- 2007-09-24 AU AU2007300522A patent/AU2007300522B2/en not_active Ceased
- 2007-09-24 US US12/441,746 patent/US8302677B2/en active Active
- 2007-09-24 MX MX2009003101A patent/MX2009003101A/es active IP Right Grant
- 2007-09-24 EA EA200970315A patent/EA015089B1/ru not_active IP Right Cessation
- 2007-09-24 EP EP07838732A patent/EP2084420A2/en not_active Withdrawn
- 2007-09-24 WO PCT/US2007/020585 patent/WO2008039411A2/en active Search and Examination
- 2007-09-24 CA CA2663989A patent/CA2663989C/en active Active
-
2009
- 2009-03-26 NO NO20091257A patent/NO20091257L/no not_active Application Discontinuation
-
2012
- 2012-11-06 US US13/669,949 patent/US8763683B2/en active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3455333A (en) * | 1967-01-17 | 1969-07-15 | Fmc Corp | Counterbalance system for a marine loading arm |
| US4691511A (en) * | 1982-12-14 | 1987-09-08 | Otis Engineering Corporation | Hydraulic well pump |
| US6375105B1 (en) * | 2000-03-21 | 2002-04-23 | Astec Industries, Inc. | Jaw crusher toggle beam hydraulic relief and clearing |
| US20050093340A1 (en) * | 2003-05-05 | 2005-05-05 | Varco I/P, Inc. | Elevating operator cabin for coiled tubing injector |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| MX2009003101A (es) | 2009-05-15 |
| WO2008039411A3 (en) | 2008-06-19 |
| US8763683B2 (en) | 2014-07-01 |
| EA200970315A1 (ru) | 2009-10-30 |
| CA2663989C (en) | 2014-08-05 |
| WO2008039411B1 (en) | 2008-09-04 |
| NO20091257L (no) | 2009-03-31 |
| WO2008039411A2 (en) | 2008-04-03 |
| EP2084420A2 (en) | 2009-08-05 |
| US8302677B2 (en) | 2012-11-06 |
| AU2007300522B2 (en) | 2014-02-13 |
| CA2663989A1 (en) | 2008-04-03 |
| US20130098025A1 (en) | 2013-04-25 |
| AU2007300522A1 (en) | 2008-04-03 |
| US20090235656A1 (en) | 2009-09-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EA015089B1 (ru) | Устройство ввода гибкой трубы с устройством регулировки нагрузки на долото | |
| CA2608829C (en) | Electronically controlled earth drilling rig | |
| CA2651966C (en) | Stage cementing methods used in casing while drilling | |
| CA2287946C (en) | Apparatus for controlling the motion of a string of tubulars in a wellbore | |
| NO346117B1 (no) | Brønnkontrollsystemer og fremgangsmåter | |
| CN101094965A (zh) | 用于引导管子的装置和方法 | |
| US8028613B2 (en) | Valve system for drilling systems | |
| NO20131697A1 (no) | Aktiv ekvivalent sirkulerende tetthetsstyring med sanntidsdataforbindelse | |
| CN105927683B (zh) | 排管机提升机构液压控制系统 | |
| EP1475347B1 (de) | Seilwindenanordnung und Verfahren zu deren Betrieb | |
| US4813498A (en) | Active counterbalance for a power swivel during well drilling | |
| RU2496965C2 (ru) | Регулирование давления обратного потока во время подъема компоновки низа бурильной колонны | |
| US4109733A (en) | Tilt preventing system for drills | |
| US11965406B2 (en) | Excavating machine with control system of the combined drive of two winches | |
| US11649713B2 (en) | Rope tensioning system for drilling rig | |
| JP4624493B2 (ja) | 落下防止装置付き杭打機 | |
| NL1029961C2 (nl) | Boortoren en werkwijze voor het daarmee in een boorput met ingesloten druk brengen van een of meer boorpijpen. | |
| US6926102B2 (en) | Subsea controlled milling | |
| JP2001115765A (ja) | ケーシング掘削機の油圧回路 | |
| JPH1162458A (ja) | 吊り掘り用油圧回路 | |
| JPS60215931A (ja) | クレ−ン兼用の油圧シヨベルの油圧回路 | |
| TH37785A3 (th) | ระบบควบคุมวงรอบปิดสำหรับการเจาะแกนกลางเพชร |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM RU |