NO301559B1 - Fremgangsmåte og apparat for å bestemme dreiemomentet som anvendes på en borestreng ved overflaten - Google Patents
Fremgangsmåte og apparat for å bestemme dreiemomentet som anvendes på en borestreng ved overflaten Download PDFInfo
- Publication number
- NO301559B1 NO301559B1 NO912695A NO912695A NO301559B1 NO 301559 B1 NO301559 B1 NO 301559B1 NO 912695 A NO912695 A NO 912695A NO 912695 A NO912695 A NO 912695A NO 301559 B1 NO301559 B1 NO 301559B1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- torque
- drill string
- motor
- determining
- shaft
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 26
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims description 19
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 18
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 7
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 claims description 5
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 claims description 4
- 238000009795 derivation Methods 0.000 claims description 2
- 230000036962 time dependent Effects 0.000 claims description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 claims 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 11
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 5
- 230000006870 function Effects 0.000 description 4
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 3
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 3
- 230000003466 anti-cipated effect Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
-
- 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
- E21B44/04—Automatic control of the tool feed in response to the torque of the drive ; Measuring drilling torque
-
- 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
- E21B47/007—Measuring stresses in a pipe string or casing
Landscapes
- Geology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Geophysics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
Description
Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte og et apparat for å bestemme det dreiemoment som virker på en borestreng ved overflaten under boring av et borehull, og anvendelsen er å minimalisere fluktuasjonene av dreiemomentet i borestrengen for å frembringe en mer jevn bevegelse av borestrengen.
Borestrengen er sammensatt av en borkrone og hule borerør som er skrudd sammen ende mot ende for å danne et langt rør som kan være flere tusen meter langt. Borestrengen blir rotert fra overflaten ved hjelp av en elektrisk motor hvis aksel er koblet til borestrengen enten ved hjelp av et dreiebord-boresystem ved hjelp av tannhjul, et dreiebord og et drivrør med firkantet tverrsnitt kalt "kelly", eller ved hjelp av bare tannhjul i tilfellet med et toppdriv-boresystem. Boreren prøver å holde borestrengens 'rotasjonshastighet forholdsvis konstant ved en optimal hastighet for å maksimalisere inntrengningshastigheten til borkronen. På grunn av borestrengens relative elastisitet og dens friksjon langs veggen i borehullet, varierer imidlertid borkronens rotasjonshastighet og den er ikke den samme som borestrengens rotasjonshastighet på overflaten. Dette induserer rotasjonsmessig vibrasjon i borestrengen.
Minimalisering av borestrengens vibrasjonsmessige vibrasjon er meget ønskelig siden det forbedrer borestrengens forventede levetid på grunn av en reduksjon i borerørenes sykliske belastning, det reduserer sannsynligheten for å få et fastkilt rør eller et borerør-brudd ("awridning") , og det muliggjør en bedre kontroll av brønnens retning på grunn av en mer jevn rotasjon av borkronen.
Den vanlige fremgangsmåten som brukes til å redusere borestrengens torsjonsmessige vibrasjon, er å variere vekten på kronen og/eller rotasjonshastigheten til borestrengen på en prøve-og-feile-basis. Ulempene ved fremgangsmåten er at den ikke alltid virker, den beror på boreoperatørens erfaring og prøve-og-feile-teknikken kan forverre den vridningsmessige vibrasjon. I tillegg kan den torsjons messige vibrasjon reduseres på bekostning av boringens inntrengningshastighet (for å redusere vibrasjonen kan f.eks. den nødvendige vekt på borkronen og borestrengens rotasjonsmessige hastighet for å gi en optimal inntrengningshastighet, kanskje ikke oppnås).
En annen fremgangmåte for å redusere borestrengens torsjonsmessige vibrasjon er foreslått i SPE (Society of Petroleum Engineers) artikkel nummer 18049, med tittel "Torque Feedback Used to Cure Slip-Stick Motion", 1988. Denne fremgangsmåten som er kalt "Torque Feedback"
(dreiemoment-tilbakekobling), foreslår å måle borestrengens dreiemoment på overflaten og bruke målingen som et tilbakekoblingssignal for å manipulere styresystemet til den elektriske motor som dreier borestrengen.
Denne teknikken er imidlertid vanskelig å anvende i praksis på grunn av vanskelighetene med å måle borestrengens dreiemoment. Den kjente fremgangsmåten er basert på måling av den mekaniske spenning som induseres i borestrengen av dreiemomentet. En dreiemomentmåler omfattende strekklapper, er anordnet mellom dreiebordet og kellyen. En slik torsjonsmåler er f.eks. beskrevet i US-patent 4.471.663. Denne fremgangsmåten med måling av borestrengens dreiemoment basert på mekanisk spenningsmåling er vanskelig å realisere på en borerigg. Fordi borestrengens dreiemoment må måles mens borestrengen roterer, må målingen av den mekaniske spenning overføres via enten et telemetrisystem eller sleperinger og børster. Et telemetrisystem som f.eks. en radioforbindelse, krever et batteri som roterer med borestrengen. Boreoperasjonen må derfor avbrytes periodisk for utskifting av batteri. Derimot er påliteligheten av vedlikeholdet av et slepering/børste-system tvilsomt ved slike vanskelige omgivelser som toppen av en borestreng. I tillegg er omgivelsene omkring borestrengen hvor dreiemoment-målingen er nødvendig, utsatt for alvorlig mekanisk vibrasjon og sjokk samt forurensninger og partikler. På grunn av eksplosjonsrisikoen i det spesielt følsomme området ved boreriggen, må også det elektroniske utstyret være bygd spesielt for å tilfredsstille forskrifts-messige krav slik at det kan godkjennes. Det er ikke lett å finne godkjente elektroniske sensorer og komponenter som tilfredsstiller kravene. I de fleste tilfeller er det dessuten utilstrekkelig rom for å montere en dreiemoment-sensor innenfor dreiebordet.
Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte og et apparat for måling av borestrengens dreiemoment ved overflaten, hvilken er egnet for bruk som en tilbake-koblingsparameter for styring av borestrengens torsjonsmessige vibrasjon, uten at det er nødvendig å måle mekanisk spenning i et vanskelig miljø. Den foreslåtte fremgangsmåte og apparat oppviser ikke ulempene ved teknikkens stand.
Mer nøyaktig vedrører oppfinnelsen en fremgangsmåte for å bestemme dreiemomentet Tssom virker nøyaktig på overflaten i en borestreng under boring av et borehull, der borestrengen blir rotert ved roterende drivorganer som omfatter en elektrisk motor med en utgangsaksel, der fremgangsmåten omfatter måling av vinkelmessig akselerasjon y av akselen; måling av dreiemomentet Tm til motoren, bestemmelse av de roterende drivorganenes treghetsmoment Mt; og bestemmelse av dreiemomentet Tsut fra verdiene av YTra og Mt. Når det totale overføringsforhold G fra motorakselen til borestrengen er forskjellig fra 1, blir det tatt i betraktning for å bestemme dreiemomentet Ts.
Vinkelakselerasjonen y blir fortrinnsvis målt ved å avføle akselens tidsavhengige vinkelposisjon og dobbel derivasjon av vinkelposisjonen med hensyn på tid, og dreiemomentet Tm til motoren blir bestemt ved å måle de elektriske strømmer som mater motoren.
Oppfinnelsen vedrører også et apparat for å bestemme dreiemomentet Tssom virker på overflaten på en borestreng under boring av et borehull, der borestrengen blir dreiet av roterende drivorganer som omfatter en elektrisk motor med en utgangsaksel, idet apparatet omfatter en anordning for å måle den vinkelmessige akselerasjon y av akselen, en anordning for å bestemme motorens dreiemoment Tra, en anordning for å frembringe treghetsmomentet Mt til de roterende drivorganer og anordninger for å beregne dreiemomentet Ts.
Anordningene for å måle den vinkelmessige akselera-sjonen omfatter en akselkoder, en signalkondisjoneringskrets og en mikroprosessor.
Oppfinnelsen er særlig nyttig for å minimalisere de sykliske komponenter av dreiemomentet Tsi en borestreng ved å tilveiebringe et signal som er karakteristisk for variasjonen Tsav dreiemomentet Tsog ved å bruke signalet som et tilbakekoblingssignal for motoren for å minimalisere variasjonen Ts.
Den detaljerte beskrivelse av den foretrukne utførel-sesform av oppfinnelsen vil nå bli gitt under henvisning til de vedføyde tegninger, hvor: Fig. 1 og 2 er skisser av et boresystem med toppdriv, respektive: fig. 3 illustrerer skjematisk en modell av et roterende boresystem;
fig. 4 er et blokkskjerna som viser de forskjellige elementer i apparatet; og
fig. 5 representerer variasjonene av motorens dreiemoment Tm som funksjon av motorstrømmen IA for forskjellige verdier av motorens strøm IF.
Boresystemet med dreiebord på fig. 1 omfatter en borestreng 10 med en borkrone 12 festet ved en nedre ende av bunnanordningen 14 og borerørene 16. Bunnanordningen er sammensatt av korte og tunge, tykke rør sammenlignet med de forholdsvis tynne og lange borerørene 16. Bunnanordningen 14 er derfor stiv sammenlignet med de forholdsvis elastiske borerørene. Anordningen for å rotere borestrengen 10 og dermed for å rotere borkronen 12, omfatter på overflaten et "kelly"-rør 18 skrudd på toppen av borerørene 16 og med et firkantet tverrsnitt. Kellyen 18 blir drevet i rotasjon ved hjelp av et dreiebord 20. Kellyen er vertikalt glidbar i dreiebordet. Akselen 22 til en elektrisk motor 24 er koblet til dreiebordet 20 ved hjelp av en tannhjul-anordning 26 og til den roterende vikling 23 på motoren 24.
Toppdriv-boresystemet som er vist på fig. 2, omfatter den samme borestrengen 10 som tidligere, med borkronen 12, den stive bunnanordningen 14 og borerørene 16. Den elektriske motorens 24 aksel 22 er koblet til en tannhjul-anordning 2 8 som dreier et rør 3 0 som er skrudd på toppen av borerørene 16. Motoren 24 er vanligvis en elektrisk DC-motor, men den kan også være en AC-motor. Den roterende vikling er vanligvis kalt armaturen og den stasjonære vikling er kalt feltviklingen.
Systemene på både fig. 1 og 2 kan modelleres, som vist på fig. 3, ved hjelp av en torsjonspendel bestående av et svinghjul 32 på toppen og et svinghjul 34 på bunnen forbundet ved hjelp av en torsjonsfjær 36. Sistnevnte representerer de fleksible borerørene 16. Svinghjulet 34 ved bunnen representerer borkronen 12 og bunnanordningen 14. Svinghjulet 32 på toppen omfatter for boresystemet på fig. 1, kellyen 18, dreiebordet 20, tannhjulanordningen 26, motorakselen 22 og rotasjonsvindingen 23 til motoren 24. For boresystemet på fig. 2 omfatter svinghjulet på toppen røret 30, tannhjulanordningen 28, akselen 22 og den roterende vikling 23.
Det skal bemerkes at kellyen 18 eller røret 20 alterna-tivt kan betraktes som en del av borestrengen 10 og ikke som en del av svinghjulet på toppen. Kellyen 18 og røret 3 0 er meget kort sammenlignet med borestrengens lengde, og derfor vil deres bidrag kunne betraktes som neglisjerbare.
Alle komponentene i svinghjulet på toppen vil senere bli referert til som rotasjonsdrivorganer. Det dreiemoment som leveres av den elektriske motoren kalles Tm, dreiemomentet som påføres svinghjulet på toppen av den elektriske motoren kalles TM (som er ekvivalent med GTmhvor G er det totale utvekslingsforhold fra motorakselen til borestrengen), det resulterende dreiemoment på bunn-svinghjulet med TB og det resulterende dreiemoment på borestrengen ved overflaten med Ts. Som antydet har disse dreiemomentene forskjellige verdier på grunn av bore strengens friksjon i borehullet og borerørenes relative elastisitet.
Et boresystem som vist på fig. 3, har en rekke naturlige torsjonsmessige vibrasjonsfrekvenser. Små endringer i dreiemotstandene langs borestrengen under boring, kan eksitere en naturlig torsjonsvibrasjon som øker de sykliske komponenter av borestrengens dreiemoment Ps. Torsjonsmessig vibrasjon kan øke til det punkt hvor borkronen stanser fullstendig, så akselererer til en altfor stor hastighet og så bremses ned for å stoppe igjen osv. Denne sekvensmessige bevegelsen av borkronen kalles "fastkilings-glide-bevegelsen" ("stick-slip" motion).
Ifølge foreliggende oppfinnelse blir borestrengens dreiemoment Tsisteden for å måle borestrengens dreiemoment ved å måle den mekaniske spenning, beregnet basert på en versjon av den velkjente Newton's annen bevegelseslov som fastslår at det ubalanserte dreiemoment som påføres et roterende legeme, er lik produktet av legemets treghetsmoment og dets vinkelakselerasjon.
For et toppdriv- eller dreiebord-boresystem er det roterende legemet sammensatt av rotasjonsdrivorganene, dvs. komponentene i svinghjulet på toppen. Det ubalanserte dreiemoment som påføres legemet, er forskjellen mellom borestrengens dreiemoment Tsog det dreiemoment TM som leveres av motoren.
Newton's annen lov kan derfor skrives som:
Ts- TM=Mt. (y/G) (1)
hvor Mt er treghetsmomentet til de roterende drivorganer og, idet (7/G) er deres vinkelmessige akselerasjon, er G det totale utvekslingsforhold og y er motorens vinkelakselerasjon.
Fortrinnsvis blir motorens dreiemoment Tra bestemt ved å måle de elektriske strømmer IA i rotasjonsviklingen og IF i motorens feltvikling.
Det vises til fig. 4 som er et blokkskjema over apparatet ifølge oppfinnelsen, der kretsen for rotasjonsviklingen 23 som er forbundet med akselen 22 i den elektriske motoren 24, blir matet med en strøm IA (ankerstrømmen i en likestrømsmotor) forsynt med en regulator 40 som mottar matestrømmen ved sin inngang 42. Et signal blir tilført av boreoperatøren på den andre inngangen 44 for å innstille motorens ønskede rotasjonshastighet. Regulatoren justerer strømmen IA for å holde hastigheten konstant. Strømmen IA blir målt ved hjelp av en strømsensor 46. Strømmen IF i feltkretsen (den stasjonære) eller viklingen i motoren, blir målt ved hjelp av en strømsensor 48.
Måling av motorakselerasjonen y
En optisk akselkoder 50 er koblet til motorens bakre akseldel 52 (forbundet med den roterende vikling) gjennom en fleksibel kobling 54. Koderen 50 avføler den vinkelmessige posisjonen av motorakselen og leverer et vinkelposisjons-signal sammensatt av en rekke pulser, til en signal-kondisjoneringskrets 56 som filtrerer signalet for å eliminere dets støykomponenter som skyldes akselens små svingninger. Det filtrerte signalet blir tilført en sann tids digital signalprosessor 58 (mikroprosessoren Intel 286 for eksempel) ved inngangen 60 for å beregne den vinkelmessige akselerasjon 6 fra variasjonene i akselens vinkelmessige posisjon. Dette gjøres ved dobbel derivasjon av vinkelposisjonen. Akselens rotasjonshastighet blir først beregnet ved å akkumulere (levert av en 8 megahertz takt-giver i prosessoren 58) over en forutbestemt vinkelforskyv-ning av motorakselen 52. Denne forutbestemte vinkelforskyv-ningen er gitt av akselkoderen 50 og blir gjort proporsjonal med motorakselens hastighet ved konstruksjonen. Så blir motorens vinkelakselerasjonen beregnet fra et sett kumulerte taktpuls-verdier ved å bruke en "sentraldifferanse"-algoritme (algoritme som brukes til å beregne en endringshastighet i data). En egnet "sentraldifferanse"-algoritme er f.eks. den som er beskrevet i Elementary Numerical Analysis, An Algorithmic Approach, kapittel 7, sidene 294-298, McGraw-Hill International Book Company. Andre kjente fremgangsmåter for å bestemme den rotasjons messige akselerasjon for en aksel fra dens vinkelmessige posisjon avfølt ved hjelp av en akselkoder, kan benyttes.
Motorens vinkelakselerasjon kan måles nøyaktig innenfor et bredt område (fra omkring 0,070 til 5 rad./sek./sek.) med et minimum av faseforsinkelse.
Måling av motorens dreiemoment Tm
Dette gjøres fortrinnsvis ved å måle strømmene IA og IF med henholdsvis strømsensorene,46 og 48. De signaler som leveres av disse sensorene, blir først filtrert for å dempe uønskede høyfrekvente komponenter og omformet til digital form ved hjelp av en signal-kondisjoneringskrets og A/D-omformer 62, og så levert i 64 og 66 til signalprosessoren 58. På grunn av at den tid det tar å behandle aksel-kodersignalene i signal-kondisjoneringskretsen 56 er større enn den tid det tar å behandle strømsignalene i kretsen 62 (tidsdifferansen er omkring 30 millisekunder) omfatter denne kretsen 62 også en forsinkelseslinje for å kompensere for tidsdifferansen i databehandling, slik at de data som leveres til prosessoren i 60, 64 og 66 er i fase. Denne forsinkelsen kan også tilveiebringes av prosessoren.
Fra verdiene av IA og IF blir motorens dreiemoment Tm bestemt. Verdien av Tm som en funksjon av IA og IF, kan vanligvis leveres av motorfabrikanten. I det tilfellet blir de forskjellige verdier av Tra som en funksjon av IA og IF, innført i et minne i prosessoren 58. Hvis verdiene ikke kan oppnås fra fabrikanten, er det mulig å tegne forsøksvis de kurvene som er gitt på fig. 5 som for en likestrømsmotor representerer motor-dreiemomentet Tm som en funksjon av ankerstrømmen IA for tre forskjellige verdier IF1, IF2og IF3for feltstrømmen. Settet med lineære kurver 68 er for en shuntviklet motor og settet med parabel-kurver 70 er for en serieviklet motor. For en vekselstrømmotor er forholdet mellom Tm, IA og IF mere sammensatt, men kan også bestemmes (hvis ikke levert av motorfabrikanten).
Bestemmelse av utvekslingsforhold G
Utvekslingsforholdet G kan beregnes fra tannhjulenes kjente geometri. Det kan også måles ved å måle vinkelfor-
skyvningen til rotasjonsbordet og motorakselen.
Bestemmelse av treghetsmomentet Mt
Treghetsmomentet Mt til de roterende drivorganene kan enten beregnes eller måles. Det blir beregnet fra den kjente geometri og masse av de roterende drivorganene. Det kan også ved å koble de roterende drivorganer fra borestrengen (f.eks. på fig. 1 ved å koble kellyen 18 fra drillrørene 16 hvis kellyen betraktes som en del av de roterende drivorganer, eller hvis ikke: ved å trekke tilbake kellyen 18 fra dreiebordet 20) og så ved å koble på motoren og måle IA, IF og y. Borestrengens dreiemoment Tser selvsagt null i dette tilfellet, og verdien av Mt kan bestemmes fra verdiene av motorakselerasjonen y, utvekslingsforholdet G og torsjonsmomentet Tm (oppnådd fra verdiene av IA og IF) ved hjelp av Mt = | ( G2/ y) x Tm| .
Verdien av Mt blir innført i et minne i signalprosessoren 58 ved 72.
Verdiene av de fire parametrene y, Tm, G og Mt er nå i signalprosessoren 58 der verdien av borestrengens dreiemoment Tslett kan beregnes fra ligning (1) . Denne verdien Tsblir gitt ved utgang 74 .
I tillegg til å frembringe borestrengens dreiemoment Tsi samsvar med en side av foreliggende oppfinnelse, blir variasjonen ATSi verdiene av Tsbrukt som en tilbakekob-lingsparameter for styring av borestrengens torsjonsmessige vibrasjon ved å styre strømmen IA for å stabilisere verdien av Ts. Først blir middelverdien Tseliminert ved hjelp av et filter i signalprosessoren 58, for å holde bare variasjonen ATSav Ts. Dette signalet ATSblir så forsterket og dets verdi blir antisipert for å kompensere for den tidsforsin-kelse apparatet bruker for å beregne ATS. Denne antisi-peringsteknikken er velkjent i styresystemer med tilbakekobling.
For eksempel kan det benyttes en algoritme til å beregne endringshastigheten av ATS.
Det antisiperte signalet ATSblir så omformet til et analogt signal ved hjelp av D/A-omformeren 76 og levert ved hjelp av tilbakekoblingssløyfen 80 som et tilbakekoblingssignal, til regulatoren 40 for å modifisere verdien av IA slik at variasjonen ATSminskes. Som et eksempel kan signalet ATSbrukes til å modulere hastighetskommandoen og/eller strømkommandoen til motorens drivregulator.
Claims (13)
1. Fremgangsmåte for å bestemme dreiemomentet Tssom virker på en borestreng ved overflaten under boring av et borehull, der borestrengen dreies ved hjelp av roterende drivorganer som omfatter en elektrisk motor med en utgangsaksel,karakterisert ved: måling av akselens vinkelakselerasjon7; måling av motorens dreiemoment Tm; bestemmelse av de roterende drivorganenes treghetsmoment Mt; og bestemmelse av dreiemomentet Tsfra verdiene av7, Tm og Mt.
2. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedbestemmelse av utvekslingsforholdet G fra motorakselen til borestrengen og bestemmelse av dreiemomentet Tsved å ta i betraktning utvekslingsforholdet G.
3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2,karakterisert vedat vinkelakselerasjonen7blir målt ved avføling av akselens tidsavhengige vinkelposisjon og deretter følgende beregning med dobbel derivering av vinkelposisjonen.
4. Fremgangsmåte ifølge noen av de foregående krav,karakterisert vedat motorens dreiemoment Tm blir bestemt ved å måle de elektriske strømmer som tilføres motoren.
5. Fremgangsmåte ifølge krav 4,karakterisert vedat den elektriske motoren omfatter en roterende krets koblet til akselen og en stasjonær krets, idet de elektriske strømmer IA og IF som sirkulerer i henholdsvis de roterende og stasjonære kretser, blir målt og dreiemomentet Tm blir utledet fra verdiene av IA og lp.
6. Fremgangsmåte ifølge krav 2,karakterisert vedat utvekslingsforholdet G blir beregnet fra geometrien til de roterende drivorganer.
7. Fremgangsmåte ifølge noen av de foregående krav,karakterisert vedat treghetsmomentet Mt blir beregnet ut fra geometrien og massen til de roterende drivorganer.
8. Fremgangsmåte ifølge noen av kravene 2 til 6,karakterisert vedat treghetsmomentet Mt blir bestemt ved å koble de roterende drivorganer fra borestrengen, tilkobling av motoren, måling av verdiene av akselens vinkelakselerasjon 6 og motorens dreiemoment Tm, og beregning av treghetsmomentet Mt fra de målte verdier av og Tm og den kjente verdi av utvekslingsforholdet G.
9 . Apparat for å bestemme dreiemomentet Tssom virker på en borestreng (10) på overflaten under boring av et borehull, der borestrengen (10) dreies ved hjelp av roterende drivorganer (20, 26 eller 28) som omfatter en elektrisk motor (24) med en utgangsaksel (22),
karakterisert vedanordninger (50, 56) for å måle akselens vinkelakselerasjon, anordninger (46, 48, 62) for å bestemme motorens dreiemoment Tm, anordninger (72) for å tilveiebringe de roterende drivorganers treghetsmoment Mt og en anordning for å beregne dreiemomentet Ts.
10. Apparat ifølge krav 9,
karakterisert vedat anordningene for å måle vinkelakselerasjonen omfatter en akselkoder (50), en signal-kondisjoneringskrets (56) og en mikroprosessor (58).
11. Apparat ifølge krav 9 eller 10,karakterisert vedat den elektriske motoren videre omfatter en rotasjonskrets (23) koblet til akselen (22) og en stasjonærkrets, idet anordningene for å bestemme dreiemomentet Tm omfatter strømsensorer for å avføle verdiene av strømmene IA og IF som sirkulerer i henholdsvis den roterende og den stasjonære krets, samt en anordning (58) for å bestemme dreiemomentet Tm fra verdiene av IA og lp.
12. Apparat ifølge krav 11,
karakterisert veden regulator (40) for å styre verdien av strømmen IA, en anordning for å tilveiebringe et signal som er karakteristisk for variasjonen ATSav Tsved å eliminere middelverdien av Ts/og en tilbakekob-lingssløyfe (80) for å levere signalet til regulatoren for å minimalisere variasjonen ATS.
13. Anvendelse av oppfinnelsen ifølge noen av de foregående krav for å minimalisere de sykliske komponenter i dreiemomentet Tsi en borestreng, ved å tilveiebringe et signal som er karakteristisk for variasjonen ATSav dreiemomentet Ts, og ved å bruke signalet som et tilbakekoblingssignal for motoren for å minimalisere variasjonen ATS.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP90201862A EP0465731B1 (en) | 1990-07-10 | 1990-07-10 | Method and apparatus for determining the torque applied to a drillstring at the surface |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NO912695D0 NO912695D0 (no) | 1991-07-09 |
| NO912695L NO912695L (no) | 1992-01-13 |
| NO301559B1 true NO301559B1 (no) | 1997-11-10 |
Family
ID=8205070
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO912695A NO301559B1 (no) | 1990-07-10 | 1991-07-09 | Fremgangsmåte og apparat for å bestemme dreiemomentet som anvendes på en borestreng ved overflaten |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5205163A (no) |
| EP (1) | EP0465731B1 (no) |
| CA (1) | CA2046229A1 (no) |
| DE (1) | DE69031310D1 (no) |
| NO (1) | NO301559B1 (no) |
Families Citing this family (37)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5313829A (en) * | 1992-01-03 | 1994-05-24 | Atlantic Richfield Company | Method of determining drillstring bottom hole assembly vibrations |
| GB2279381B (en) * | 1993-06-25 | 1996-08-21 | Schlumberger Services Petrol | Method of warning of pipe sticking during drilling operations |
| EP0704689B1 (de) * | 1994-09-30 | 2003-04-16 | AVL List GmbH | Verfahren zur Trägheitsmomentbestimmung |
| GB9824248D0 (en) * | 1998-11-06 | 1998-12-30 | Camco Int Uk Ltd | Methods and apparatus for detecting torsional vibration in a downhole assembly |
| US6276466B1 (en) * | 1999-10-29 | 2001-08-21 | Anthony R. Boyd | System for measuring the direction and revolution of a production string |
| US7114578B2 (en) * | 2002-04-19 | 2006-10-03 | Hutchinson Mark W | Method and apparatus for determining drill string movement mode |
| EA009114B1 (ru) * | 2002-04-19 | 2007-10-26 | Марк У. Хатчинсон | Способ классификации данных, измеряемых в процессе буровых работ на скважине |
| US20040062658A1 (en) * | 2002-09-27 | 2004-04-01 | Beck Thomas L. | Control system for progressing cavity pumps |
| US6802378B2 (en) | 2002-12-19 | 2004-10-12 | Noble Engineering And Development, Ltd. | Method of and apparatus for directional drilling |
| US7082821B2 (en) * | 2003-04-15 | 2006-08-01 | Halliburton Energy Services, Inc. | Method and apparatus for detecting torsional vibration with a downhole pressure sensor |
| US7004021B2 (en) * | 2004-03-03 | 2006-02-28 | Halliburton Energy Services, Inc. | Method and system for detecting conditions inside a wellbore |
| US7293476B2 (en) * | 2004-08-20 | 2007-11-13 | Honeywell International Inc. | Power sensor module for engine transmission and driveline applications |
| US11725494B2 (en) | 2006-12-07 | 2023-08-15 | Nabors Drilling Technologies Usa, Inc. | Method and apparatus for automatically modifying a drilling path in response to a reversal of a predicted trend |
| US8672055B2 (en) * | 2006-12-07 | 2014-03-18 | Canrig Drilling Technology Ltd. | Automated directional drilling apparatus and methods |
| US7823655B2 (en) | 2007-09-21 | 2010-11-02 | Canrig Drilling Technology Ltd. | Directional drilling control |
| US7938197B2 (en) * | 2006-12-07 | 2011-05-10 | Canrig Drilling Technology Ltd. | Automated MSE-based drilling apparatus and methods |
| US7802634B2 (en) * | 2007-12-21 | 2010-09-28 | Canrig Drilling Technology Ltd. | Integrated quill position and toolface orientation display |
| US8042623B2 (en) | 2008-03-17 | 2011-10-25 | Baker Hughes Incorporated | Distributed sensors-controller for active vibration damping from surface |
| EP2288783B1 (en) * | 2008-04-25 | 2016-02-17 | Weatherford Technology Holdings, LLC | Method of controlling torque applied to a tubular connection |
| US8510081B2 (en) * | 2009-02-20 | 2013-08-13 | Canrig Drilling Technology Ltd. | Drilling scorecard |
| US8528663B2 (en) * | 2008-12-19 | 2013-09-10 | Canrig Drilling Technology Ltd. | Apparatus and methods for guiding toolface orientation |
| EP2623707B1 (en) * | 2011-04-21 | 2019-10-09 | China University of Petroleum (East China) | Method and system for improving drilling speed by using drill string vibration |
| US8726743B2 (en) | 2011-06-22 | 2014-05-20 | Weatherford/Lamb, Inc. | Shoulder yielding detection during tubular makeup |
| US8752439B2 (en) * | 2012-07-24 | 2014-06-17 | JEFFREY Alan HYTE | Dynamic torque sensing system |
| US9290995B2 (en) | 2012-12-07 | 2016-03-22 | Canrig Drilling Technology Ltd. | Drill string oscillation methods |
| WO2014147575A1 (en) | 2013-03-20 | 2014-09-25 | Schlumberger Technology Corporation | Drilling system control |
| US9689251B2 (en) | 2014-05-08 | 2017-06-27 | Unico, Inc. | Subterranean pump with pump cleaning mode |
| US10094209B2 (en) | 2014-11-26 | 2018-10-09 | Nabors Drilling Technologies Usa, Inc. | Drill pipe oscillation regime for slide drilling |
| US9784035B2 (en) | 2015-02-17 | 2017-10-10 | Nabors Drilling Technologies Usa, Inc. | Drill pipe oscillation regime and torque controller for slide drilling |
| US10337295B2 (en) | 2015-12-28 | 2019-07-02 | Exxonmobil Upstream Research Company | Methods to determine composite vibration indices of a drilling assembly |
| US10422450B2 (en) | 2017-02-03 | 2019-09-24 | Weatherford Technology Holdings, Llc | Autonomous connection evaluation and automated shoulder detection for tubular makeup |
| US10378282B2 (en) | 2017-03-10 | 2019-08-13 | Nabors Drilling Technologies Usa, Inc. | Dynamic friction drill string oscillation systems and methods |
| CN110799309B (zh) * | 2017-07-13 | 2023-03-28 | 优傲机器人公司 | 具有配置相关动力学的系统的振动控制 |
| US10782197B2 (en) | 2017-12-19 | 2020-09-22 | Schlumberger Technology Corporation | Method for measuring surface torque oscillation performance index |
| US10760417B2 (en) | 2018-01-30 | 2020-09-01 | Schlumberger Technology Corporation | System and method for surface management of drill-string rotation for whirl reduction |
| JP7267688B2 (ja) * | 2018-05-31 | 2023-05-02 | キヤノン株式会社 | ロボットシステム、ロボットアームの制御方法、物品の製造方法、駆動装置および駆動装置の制御方法 |
| US10844675B2 (en) | 2018-12-21 | 2020-11-24 | Weatherford Technology Holdings, Llc | Autonomous connection makeup and evaluation |
Family Cites Families (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2775889A (en) * | 1951-03-19 | 1957-01-01 | Martin Decker Corp | Torque determining method |
| US2691300A (en) * | 1951-12-17 | 1954-10-12 | Phillips Petroleum Co | Torque computer |
| USRE28436E (en) * | 1970-12-28 | 1975-06-03 | Method op determining downhole occurences in well drilling using rotary torque oscillation measurements | |
| US3782190A (en) * | 1972-08-03 | 1974-01-01 | Texaco Inc | Method and apparatus for rotary drill testing |
| US4285236A (en) * | 1979-11-23 | 1981-08-25 | Dresser Industries, Inc. | Rotary torque and rpm indicator for oil well drilling rigs |
| US4471663A (en) * | 1982-04-12 | 1984-09-18 | Exxon Production Research Co. | Drilling torquemeter |
| US4549431A (en) * | 1984-01-04 | 1985-10-29 | Mobil Oil Corporation | Measuring torque and hook load during drilling |
| DE3409176A1 (de) * | 1984-03-13 | 1985-09-19 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Messanordnung zur ermittlung und auswertung des drehmomentes der antriebsmaschine eines drehofens |
| GB8411361D0 (en) * | 1984-05-03 | 1984-06-06 | Schlumberger Cambridge Researc | Assessment of drilling conditions |
| US4715451A (en) * | 1986-09-17 | 1987-12-29 | Atlantic Richfield Company | Measuring drillstem loading and behavior |
| US4760735A (en) * | 1986-10-07 | 1988-08-02 | Anadrill, Inc. | Method and apparatus for investigating drag and torque loss in the drilling process |
| JPS63144781A (ja) * | 1986-12-06 | 1988-06-16 | Yaskawa Electric Mfg Co Ltd | 電動機のトルク制御方式 |
| US4972703A (en) * | 1988-10-03 | 1990-11-27 | Baroid Technology, Inc. | Method of predicting the torque and drag in directional wells |
| US4893496A (en) * | 1988-10-14 | 1990-01-16 | Panametrics, Inc. | Torsional wave fluid sensor and system |
| GB2228326B (en) * | 1988-12-03 | 1993-02-24 | Anadrill Int Sa | Method for determining the instantaneous rotation speed of a drill string |
-
1990
- 1990-07-10 EP EP90201862A patent/EP0465731B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-07-10 DE DE69031310T patent/DE69031310D1/de not_active Expired - Lifetime
-
1991
- 1991-06-20 US US07/718,061 patent/US5205163A/en not_active Expired - Fee Related
- 1991-07-04 CA CA002046229A patent/CA2046229A1/en not_active Abandoned
- 1991-07-09 NO NO912695A patent/NO301559B1/no not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5205163A (en) | 1993-04-27 |
| EP0465731A1 (en) | 1992-01-15 |
| EP0465731B1 (en) | 1997-08-20 |
| NO912695D0 (no) | 1991-07-09 |
| NO912695L (no) | 1992-01-13 |
| DE69031310D1 (de) | 1997-09-25 |
| CA2046229A1 (en) | 1992-01-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| NO301559B1 (no) | Fremgangsmåte og apparat for å bestemme dreiemomentet som anvendes på en borestreng ved overflaten | |
| US5117926A (en) | Method and system for controlling vibrations in borehole equipment | |
| EP0377235B1 (en) | Method and apparatus for determining a characteristic of the movement of a drill string | |
| EP1070828B1 (en) | Heave compensator | |
| NO341187B1 (no) | Fremgangsmåte og system for nedihulls støykansellering i slampuls-telemetri | |
| US4479564A (en) | System and method for monitoring drill string characteristics during drilling | |
| EP2807332B1 (en) | Method for reducing drillstring oscillations | |
| US4468863A (en) | High speed well surveying | |
| US3324717A (en) | System and method for optimizing drilling operations | |
| WO2016081246A1 (en) | System and method for mitigating stick-slip | |
| US20160047219A1 (en) | Drilling system control | |
| NO321320B1 (no) | Fremgangsmate og anordning for a bestemme en borestrengs rotasjonsstivhet under boring | |
| NO311234B1 (no) | Fremgangsmåte og system for prediksjon av opptreden av en feilfunksjon under boring | |
| NO20101280L (no) | Styringsenhet med fordelte sensorer for aktiv vibrasjonsdemping fra overflaten | |
| NO322255B1 (no) | Framgangsmate og anordning for detektering og framvising av momentvibrasjon | |
| GB2049197A (en) | System and method for monitoring drill string characteristics during drilling | |
| NO315137B1 (no) | Omvendt vertikal seismisk profildannelse ved bruk av en sonde for måling under boring som seismisk kilde | |
| EP0172599A1 (en) | Borehole survey method and apparatus | |
| EA027233B1 (ru) | Подавление колебаний в тонком теле, в частности подавление крутильных колебаний в бурильных колоннах глубинных скважин | |
| CA2856004A1 (en) | Method and system for controlling vibrations in a drilling system | |
| JP2006053145A (ja) | 加速に依存しない傾斜角の検出装置及び方法 | |
| JPH06502897A (ja) | 坑井の底に配置される掘削データを処理し翻訳する装置とその装置の使用方法 | |
| US3027649A (en) | Depth measuring system | |
| WO2023122233A1 (en) | Estimation of maximum load amplitudes in drilling systems using multiple independent measurements | |
| CN102182450A (zh) | 一种用于井下钻孔随钻测量的井下传感器组件 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Lapsed by not paying the annual fees |
Free format text: LAPSED IN JANUARY 2001 |