RU2187638C2

RU2187638C2 - Method of measurement of length of interconnected long bodies lowered into well by rope winch provided with weigher

Info

Publication number: RU2187638C2
Application number: RU2000121263A
Authority: RU
Inventors: Э.Л. Герасимов; В.М. Валовский; Г.Ю. Басос
Original assignee: Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д.Шашина
Priority date: 2000-08-09
Filing date: 2000-08-09
Publication date: 2002-08-20

Abstract

FIELD: oil production; applicable in control over length of long-body string, particularly, tubing pipes lowered into oil well in performance of well servicing. SUBSTANCE: method includes cyclic counting of number of revolution of measuring rollers connected with winch rope, taking readings from, at least, two measuring rollers in measurement and counting of number of measurement cycles In this case, taken into account in each cycle are readings of measuring roller which is the first to finish revolution. Measurement is begun in lowering into well of the first long body without taking into account its weight. Subsequent taking readings is performed with presence of weight on rope equaling weight of, at least, two long bodies connected in string and measurement of string length is effected with taking into account of string elongation under gravity. Use of invention makes it possible to exclude, in process of lowering of long bodies in well servicing, stage of preliminary manual (by reel) coarse measurement of length of each body on derrick platforms and total length of lowered string that takes 10- 20% of time needed for all operations involved in string lowering. EFFECT: provided measurement of length of long bodies interconnected with one another and lowered into well by rope winch provided with weigher and taking into account elongation of string under gravity, with exception of measurements in auxiliary and preparatory reversing motions of rope before lowering of long body into well. 2 dwg

Description

Изобретение относится к области нефтедобычи и может быть использовано для контроля длины колонны длинномерных тел, в частности насосно-компрессорных труб, спускаемых в нефтяную скважину при проведении в ней подземного ремонта. The invention relates to the field of oil production and can be used to control the length of the column of long bodies, in particular tubing, lowered into the oil well during underground repairs.

Известен "Способ измерения длины кабеля", заключающийся в подсчете числа оборотов фрикционно связанного с кабелем лебедки мерного ролика (Спр. по нефтепромысловому оборудованию", Е. И. Бухаленко. - М.: Недра, 1983 г., стр. 222). Способ позволяет осуществлять непрерывное измерение длины кабеля лебедки с закрепленным на его конце длинномерным телом (глубинным прибором) в процессе спуска или подъема последнего в скважине. The well-known "Method of measuring cable length", which consists in counting the number of revolutions of the measuring roller friction-connected with the cable winch (Ref. For oilfield equipment, EI Bukhalenko. - M .: Nedra, 1983, p. 222). allows continuous measurement of the length of the winch cable with a long body fixed at its end (depth tool) during the descent or lifting of the latter in the well.

Недостатком способа является возможность проскальзывания кабеля относительно мерного ролика, приводящего к возникновению погрешности измерения. The disadvantage of this method is the possibility of slipping the cable relative to the measuring roller, leading to the occurrence of measurement error.

Известен "Способ измерения длины кабеля", заключающийся в циклическом подсчете числа оборотов фрикционно связанных с кабелем лебедки мерных роликов, причем в каждом цикле засчитывают показания мерного ролика, завершившего оборот первым (а.с. СССР 1310513, кл. Е 21 В 47/04, Бюл. 18, 1987 г.). The well-known "Method of measuring the cable length", which consists in cyclically counting the number of revolutions of the measuring rollers friction-connected with the cable winch, moreover, in each cycle, the readings of the measuring roller, which completed the turn first, are counted (AS USSR 1310513, class E 21 V 47/04 Bul. 18, 1987).

Способ позволяет осуществлять непрерывное измерение длины кабеля лебедки с грузом на его конце при спуске или подъеме последнего в скважине с большей точностью за счет увеличения числа мерных роликов и обеспечения при измерении принципа независимого приоритетного счета. The method allows for continuous measurement of the length of the winch cable with a load at its end when lowering or lifting the winch in the well with greater accuracy by increasing the number of measuring rollers and ensuring the principle of independent priority counting when measuring.

Наиболее близким аналогом к предлагаемому является "Способ определения глубины буровой скважины", заключающийся в определении средневзвешенного веса единицы длины колонны труб и по отношению веса колонны труб к средневзвешенному весу единицы длины труб определение глубины скважины (а.с. СССР 947409, кл. Е 21 В 47/04, Бюл. 28, 1982 г.). The closest analogue to the proposed one is the "Method for determining the depth of the borehole", which consists in determining the weighted average unit weight of the length of the pipe string and the ratio of the weight of the pipe string to the weighted average unit weight of the pipe length to determine the well depth (AS USSR 947409, class E 21 B 47/04, Bull. 28, 1982).

Общими для аналога и прототипа недостатками являются: а) ошибки измерения длины кабеля (каната) при спуске длинномерных тел, соединяемых в колонну, связанные с непрерывностью процесса подсчета числа оборотов мерных роликов, и вследствие этого невозможностью исключения из процесса измерения вспомогательных спускоподъемных операций с лебедкой (подъем на канате лебедки длинномерного тела с мостков и подвешивание его над устьем скважины, спуск до устья и соединение с последним длинномерным телом, уже спущенным в скважину); б) ошибки измерения длины колонны, возникающие из-за неучета в процессе измерения удлинения ее под собственным весом. Эти недостатки приводят к существенному ухудшению точности измерения длины колонны при спуске ее в скважину и в конечном счете не позволяют точно доставить закрепленное на нижнем конце колонны устройство (насос, нагреватель и т.п.) на заданную глубину. The disadvantages common to the analogue and prototype are: a) errors in measuring the length of the cable (rope) during the descent of long bodies connected to the column, associated with the continuity of the process of counting the number of revolutions of the measuring rollers, and as a result of the inability to exclude auxiliary hoisting operations with the winch from the measurement process ( lifting a long body on the winch rope from the bridges and hanging it over the wellhead, descending to the mouth and connecting to the last long body already lowered into the well); b) errors in measuring the length of the column arising due to neglect in the process of measuring its elongation under its own weight. These shortcomings lead to a significant deterioration in the accuracy of measuring the length of the column when lowering it into the well and ultimately do not allow to accurately deliver the device (pump, heater, etc.) fixed to the lower end of the column to a predetermined depth.

Техническая задача изобретения состоит в том, чтобы создать такой способ измерения длины колонны длинномерных тел, соединяемых между собой и спускаемых в скважину канатной лебедкой, снабженной измерителем веса, который бы обеспечивал измерение длины, исключая его при вспомогательных и подготовительных реверсивных движениях каната перед спуском длинномерного тела в скважину и учитывая удлинение колонны под собственным весом. The technical task of the invention is to create such a method of measuring the length of a column of long bodies connected to each other and lowered into the well by a cable winch equipped with a weight meter that would provide a measurement of length, excluding it during auxiliary and preparatory reverse movements of the rope before lowering the long body into the well and given the elongation of the column under its own weight.

Целью изобретения является повышение точности измерения длины колонны длинномерных тел, спускаемых в скважину на канатной лебедке, за счет исключения из процесса измерения вспомогательных и подготовительных спускоподъемных операций с подвешиваемыми на канате лебедки длинномерными телами перед спуском их в скважину и учета удлинения колонны под собственным весом. The aim of the invention is to improve the accuracy of measuring the length of the column of long bodies lowered into the well on a rope winch, by excluding from the measurement process auxiliary and preparatory tripping operations with long bodies suspended on the winch rope before lowering them into the well and taking into account the elongation of the column under its own weight.

Поставленная цель достигается описываемым способом измерения длины колонны длинномерных тел, соединяемых между собой и спускаемых в скважину канатной лебедкой, снабженной измерителем веса, включающий измерение длины колонны с учетом ее удлинения под собственным весом. The goal is achieved by the described method of measuring the length of the column of long bodies connected to each other and lowered into the well by a cable winch equipped with a weight meter, including measuring the length of the column taking into account its elongation under its own weight.

Предложенный способ отличается от известного тем, что в процессе измерения длины колонны дополнительно учитывают число оборотов фрикционно связанных с канатом лебедки мерных роликов, начиная с первого длинномерного тела, спускаемого в скважину без учета его веса, с последующим подсчетом циклов при наличии нагрузки на канате лебедки, равной весу не менее чем двух длинномерных тел, соединяемых в колонну. При этом съем показаний осуществляют по крайней мере с двух мерных роликов, причем в каждом цикле засчитывают показания мерного ролика, завершившего оборот первым. The proposed method differs from the known one in that in the process of measuring the length of the column, the number of revolutions of the measuring rollers frictionally connected to the winch rope is additionally taken into account, starting from the first long body lowered into the well without taking into account its weight, followed by counting cycles when there is a load on the winch rope, equal to the weight of at least two long bodies connected to the column. In this case, the readings are carried out from at least two measured rollers, and in each cycle, the readings of the measured roller, which completed the turn first, are counted.

Из доступных источников патентной и научно-технической литературы нам неизвестна заявленная совокупность отличительных признаков. Следовательно, предлагаемый способ отвечает критерию "существенные отличия". Of the available sources of patent and scientific and technical literature, we do not know the claimed combination of distinctive features. Therefore, the proposed method meets the criterion of "significant differences".

На фиг. 1 схематично представлен чертеж устройства, реализующего способ измерения длины колонны длинномерных тел, спускаемых в скважину канатной лебедкой, снабженной измерителем веса. In FIG. 1 schematically shows a drawing of a device that implements a method of measuring the length of a column of long bodies lowered into the well by a cable winch equipped with a weight meter.

На фиг.2 представлена блок-схема, поясняющая устройство и взаимодействие измерительного блока и блока обработки в процессе измерения длины длинномерных тел, спускаемых в скважину. Figure 2 presents a block diagram explaining the device and the interaction of the measuring unit and the processing unit in the process of measuring the length of long bodies lowered into the well.

Устройство для измерения длины колонны длинномерных тел, спускаемых в скважину, взаимодействует с ходовой ветвью каната 1 лебедки 2, установленной на шасси 3 передвижного агрегата для подземного ремонта скважин. Ходовая ветвь каната 1 через кронблок 4, закрепленный на мачте 5, соединена с талевым блоком 6, на крюке которого подвешивается каждое спускаемое в скважину длинномерное тело 7. Мачта 5 закреплена на шасси 3. С ходовой ветвью каната 1 фрикционно связаны мерные ролики измерительного блока 8, размещенного на кронштейне 9. На неподвижной ветви каната 10, конец которой закреплен на шасси 3, установлен измеритель веса 11. Измерительный блок 8 и измеритель веса 11 электрически связаны с блоком обработки 12. Спуск и подъем длинномерных тел 7, размещенных предварительно на мостках 13 в эксплуатационную колонну 14 скважины, может осуществляться любым способом, например с помощью элеватора 15 и спайдера 16. A device for measuring the length of the string of long bodies lowered into the well interacts with the running branch of the rope 1 of the winch 2 mounted on the chassis 3 of the mobile unit for underground well repair. The running branch of the rope 1 through the crown block 4, mounted on the mast 5, is connected to the tackle block 6, on the hook of which each long body lowered into the well is suspended 7. The mast 5 is mounted on the chassis 3. The measuring rollers of the measuring unit 8 are frictionally connected to the running branch of the rope 1 placed on the bracket 9. On a fixed branch of the rope 10, the end of which is fixed to the chassis 3, a weight meter 11 is installed. The measuring unit 8 and the weight meter 11 are electrically connected to the processing unit 12. The descent and lifting of long bodies 7, placed before aritelno on the catwalk 13 in the well production tubing 14, may be performed in any manner, for example via the elevator 15 and the spider 16.

Измерительный блок 8 (см. фиг.2) включает в себя не менее двух (в данном случае три) мерных роликов 17, фрикционно связанных с канатом 1. Каждый из роликов 17 снабжен четырьмя датчиками 18, установленными с одинаковым шагом по окружности ролика. Около каждого ролика 17 на необходимом расстоянии от датчиков 18 неподвижно закреплены по два чувствительных элемента 19. Чувствительные элементы 19 каждого ролика 17 электрически соединены со "своими" блоками первичного анализа и счета 20, размещенными в блоке обработки 12, который включает в себя также блок реверсивных счетчиков 21 и индикатор 22. The measuring unit 8 (see figure 2) includes at least two (in this case, three) measuring rollers 17, frictionally connected with the rope 1. Each of the rollers 17 is equipped with four sensors 18 installed with the same pitch around the circumference of the roller. Near each roller 17, at the required distance from the sensors 18, two sensing elements 19 are fixedly mounted. The sensing elements 19 of each roller 17 are electrically connected to “their” primary analysis and counting units 20 located in the processing unit 12, which also includes a reversing unit counters 21 and indicator 22.

Измерение длины длинномерных тел, соединяемых в колонну, проводили на примере спуска в нефтяную скважину колонны насосно-компрессорных труб (НКТ) в процессе проведения подземного ремонта. The measurement of the length of long bodies connected to the column was carried out using the example of the descent into the oil well of the tubing string during the underground repair.

С помощью элеватора 15 (см. фиг.1), подвешенного на крюке талевого блока 6, с мостков 13 снимали первую НКТ 7, опускали ее в эксплуатационную колонну 14, фиксировали клиновым захватом спайдера 16, установленного на фланце эксплуатационной колонны 14. Затем, таким же образом, с мостков снимали вторую НКТ 7 и соединяли с первой НКТ с помощью резьбового соединения. Колонну из двух соединенных НКТ 7 приподнимали лебедкой с целью освобождения захвата спайдера 16, затем опускали в эксплуатационную колонну и фиксировали клиновым захватом спайдера. Далее с мостков снимали очередную НКТ и весь цикл, включающий в себя соединение труб НКТ, приподъем их с целью освобождения клинового захвата спайдера, опускание в эксплуатационную колонну очередной НКТ и фиксацию ее клиновым захватом спайдера повторяли до завершения спуска всей колонны НКТ. Using the elevator 15 (see figure 1), suspended on the hook of the tackle block 6, the first tubing 7 was removed from the bridges 13, lowered it into the production casing 14, fixed with a wedge grip of the spider 16 mounted on the flange of the production casing 14. Then, in the same way, the second tubing 7 was removed from the bridges and connected to the first tubing using a threaded connection. A column of two connected tubing 7 was lifted by a winch to release the spider 16, then lowered into the production string and fixed with a spider wedge. Next, the next tubing and the whole cycle, including the connection of tubing pipes, were removed from the bridges, lifting them to release the wedge grip of the spider, lowering the next tubing into the production casing and fixing it with the wedge grip of the spider was repeated until the entire tubing string was lowered.

В процессе перемещения ходовой ветви каната 1 при совершении спускоподъемных операций мерные ролики 17 (см. фиг.2), расположенные вдоль траектории движения каната 1 и фрикционно связанные с ним, совершают реверсивные вращательные движения, причем число оборотов каждого из них пропорционально длине протянутого каната и соответствующей длине участка спускаемой НКТ 7. По мере поворота мерного ролика 17 каждый из датчиков 18 поочередно оказывается против чувствительных элементов 19, тем самым вызывая их срабатывание. Сигналы с чувствительных элементов 19 поступают на входы 23, 24 блоков первичного анализа и счета 20. Очередность поступления этих сигналов на входы 23 или 24 зависит от направления вращения роликов 17. Каждый из блоков первичного анализа и счета 20 осуществляет анализ направления движения "своего" мерного ролика 17 и счет срабатываний чувствительных элементов. По завершению оборота ролика 17, что соответствует числу срабатываний чувствительного элемента 19 за один оборот, с выходов 25 блоков первичного анализа и счета 20 на входы 26 блока реверсивных счетчиков 21 подаются сигналы счета оборотов. После приема этим блоком сигнала, поступившего первым с какого-либо выхода 25 блоков 20, с выхода 27 блока счетчиков 21 на входы 28 всех блоков первичного анализа и счета 20 поступает сигнал возврата их счетчиков в "нулевое" исходное состояние. При этом первый цикл измерения заканчивается и начинается обработка следующего оборота мерных роликов 17. В блоке реверсивных счетчиков 21 накапливается суммарное число оборотов, переводится в пропорциональную длине измеряемой НКТ величину и результат измерения с выхода 30 блока 21 подается на индикатор 22 для визуального контроля. Управление работой блока реверсивных счетчиков 21 осуществляется по его входу 29 сигналом, поступающим с измерителя веса 11. Прием сигналов с блоков первичного анализа и счета 20 через входы 26 блока 21 разрешается для первой спускаемой НКТ 7 по стартовому сигналу начала спуска, а последующие измерения осуществляются только при наличии на входе 29 блока реверсивных счетчиков 21 разрешающего сигнала, соответствующего весу двух и более подвешенных на талевом блоке 6 НКТ 7 длинномерных тел. In the process of moving the running branch of the rope 1 during hoisting operations, the measuring rollers 17 (see FIG. 2) located along the trajectory of the rope 1 and frictionally connected with it make reverse rotational movements, and the number of revolutions of each of them is proportional to the length of the extended rope and corresponding to the length of the section of the descent tubing 7. As the measuring roller 17 rotates, each of the sensors 18 alternately turns against the sensitive elements 19, thereby causing their operation. The signals from the sensing elements 19 are fed to the inputs 23, 24 of the primary analysis and counting units 20. The order of arrival of these signals to the inputs 23 or 24 depends on the direction of rotation of the rollers 17. Each of the primary analysis and counting units 20 analyzes the direction of movement of its “measured” roller 17 and the response of the sensing elements. Upon completion of the rotation of the roller 17, which corresponds to the number of responses of the sensing element 19 per revolution, from the outputs of 25 blocks of the primary analysis and count 20 to the inputs 26 of the block of reversible counters 21 signals of the count of revolutions are sent. After this block receives the signal that came first from any output of 25 blocks 20, from the output 27 of the block of counters 21, the inputs 28 of all blocks of the primary analysis and count 20 receive a signal to return their counters to the "zero" initial state. In this case, the first measurement cycle ends and the processing of the next turn of the measuring rollers 17 begins. In the block of reversible counters 21, the total number of revolutions is accumulated, converted to a value proportional to the length of the measured tubing, and the measurement result from the output 30 of block 21 is fed to the indicator 22 for visual inspection. The operation of the block of reversible counters 21 is controlled by its input 29 by a signal from the weight meter 11. Reception of signals from the blocks of the primary analysis and count 20 through the inputs 26 of block 21 is allowed for the first descent tubing 7 according to the start signal for the descent, and subsequent measurements are carried out only if there is an enable signal at the input 29 of the block of reversible counters 21 corresponding to the weight of two or more lengthy bodies suspended on a block 6 of tubing 7.

Таким образом, счет числа оборотов мерных роликов при подготовительных и вспомогательных операциях с лебедкой перед спуском длинномерного тела в скважину (подъем тела с мостков, спуск его к устью скважины, соединение с колонной) не будет осуществляться, чем будет обеспечиваться точное измерение длины только при спуске колонны в скважину. Thus, counting the number of revolutions of the measuring rollers during preparatory and auxiliary operations with the winch before lowering a long body into the well (lifting the body from the bridges, lowering it to the wellhead, connecting to the string) will not be carried out, which will ensure accurate measurement of the length only during the descent columns into the well.

Управляющим сигналом с измерителя веса 11, пропорциональным весу колонны, по входу 29 блока реверсивных счетчиков 21 осуществляется корректировка их содержимого в процессе измерения длины колонны, обеспечивающая поправку результата измерения на удлинение колонны под собственным весом. The control signal from the weight meter 11, proportional to the weight of the column, at the input 29 of the block of reversible counters 21, their contents are adjusted in the process of measuring the length of the column, which ensures the correction of the measurement result to the elongation of the column under its own weight.

При движении мерных роликов 17 за счет сил фрикционного трения отсутствует проскальзывание каната 1 относительно роликов 17 и в идеальном случае каждый из них совершает строго одинаковое число оборотов в процессе измерения, по которому судят о длине спущенной в скважину колонны длинномерных тел 7. При проскальзывании каната 1 относительно всех, кроме хотя бы одного из роликов 17, показание снимается и фиксируется в блоке реверсивных счетчиков 21 с того из роликов 16, который первым завершил оборот относительно своего исходного состояния. Длина следующего участка протягиваемого каната 1 определится по тому ролику 17, который в свою очередь первым совершит полный оборот. Погрешность измерения длины появляется только в том случае, когда в течение одного цикла измерения проскальзывают одновременно все ролики 17. Очевидно, что увеличение количества применяемых мерных роликов приводит к уменьшению вероятности возникновения этой погрешности. When the measuring rollers 17 move due to the frictional friction forces, there is no slipping of the rope 1 relative to the rollers 17 and, ideally, each of them makes exactly the same number of revolutions during the measurement process, according to which the length of the string of lengthy bodies lowered into the well is judged 7. When the rope 1 slips with respect to all but at least one of the rollers 17, the reading is taken and recorded in the block of reversible counters 21 from that of the rollers 16, which first completed the revolution with respect to its initial state. The length of the next section of the stretched rope 1 is determined by the roller 17, which in turn will be the first to complete a complete revolution. An error in measuring the length appears only when all rollers 17 slip simultaneously during one measurement cycle. Obviously, an increase in the number of measuring rollers used reduces the likelihood of this error.

Использование предлагаемого изобретения позволяет исключить из процесса работ по спуску длинномерных тел при подземном ремонте скважин этап предварительных ручных (рулеткой) грубых измерений длины каждого тела на мостках и суммарной длины спускаемой колонны, на который затрачивается 10-12% времени на все работы по спуску колонны. При этом точное измерение длины спускаемой колонны с учетом удлинения ее под собственным весом, обеспечиваемое предлагаемым изобретением позволяет осуществлять точную доставку концевых элементов колонны (насосов, нагревателей, глубинных приборов и т.п.) на заданную глубину скважины. The use of the invention allows to exclude from the process of launching long bodies during underground well repair the stage of preliminary manual (tape) rough measurements of the length of each body on the bridges and the total length of the descent column, which takes 10-12% of the time for all work on the descent of the column. In this case, an accurate measurement of the length of the descent string, taking into account its elongation under its own weight, provided by the present invention allows for accurate delivery of the end elements of the string (pumps, heaters, downhole tools, etc.) to a given depth of the well.

Claims

A method for measuring the length of a column of long bodies connected to each other and lowered into the well by a rope winch equipped with a weight meter, including measuring the length of the column taking into account its elongation under its own weight, characterized in that in the process of measuring the length of the column cyclically counts the number of revolutions frictionally associated with the winch rope of the measuring rollers, starting from the first long body lowered into the well without taking into account its weight, the subsequent counting of cycles is carried out if there is a load on the winch rope, equal to the weight of at least two long bodies connected to the column, and taking readings is carried out from at least two measuring rollers, and in each cycle the readings of the measuring roller, which completed the first turn, are counted.