NO20131696A1

NO20131696A1 - Brønnforhold-alarmsystem for en boreoperatør

Info

Publication number: NO20131696A1
Application number: NO20131696A
Authority: NO
Inventors: Moray L Laing; Andreas G Sadlier
Original assignee: Baker Hughes Inc
Priority date: 2011-07-29
Filing date: 2013-12-18
Publication date: 2014-01-29
Also published as: GB2506061A; GB2506061B; SA112330739B1; BR112014001541A2; WO2013019530A1; US8695692B2; BR112014001541B1; NO345207B1; GB201322548D0; US20130025851A1

Abstract

Et alarmsystem for en brønnoperasjon som innbefatter en rørstreng i et borehull. Rørstrengen har minst én sensor posisjonert i borehullet for å måle minst én parameter under operasjon av rørstrengen. En enhet i datakommunikasjon med rørstrengen og operativt anordnet for å muliggjøre at en operatør oppnår informasjon vedrørende operasjonen av rørstrengen. Et arbeidsområde posisjonert nær enheten og operativt anordnet for å motta operatøren når operatøren er i kontakt med enheten. En vibrasjonsmodul operativt anordnet for å vibrere arbeidsområdet eller en konstruksjon deri, hvori vibrasjonsmodulen er utløst i samsvar med en første parameter som er på utsiden av et forhåndsbestemt område innstilt ved en første terskelverdi. Også innbefattet er en fremgangsmåte for å alarmere en operatør under en boreoperasjon.

Description

KRYSSREFERANSE TIL RELATERTE SØKNADER

Denne søknad krever fordelen av US søknad nr. 13/194440, innlevert

29. juli 2011, som er innlemmet heri med referanse i sin helhet.

BAKGRUNN

[0001]Tidligere i brønnboringsindustrien, hadde en operatør en mekanisk forbindelse til borestrengen. Denne mekaniske forbindelse gjorde det mulig for bore-operatøren å "føle" problemer som oppsto nede i hullet basert på oppførsel av bremsehåndtaket eller annen styremekanisme. For eksempel kan en operatør ha vært i stand til å fornemme forhold som indikerer at kronen spretter, beveger seg rykkvis, borkronespinn, etc, oppsto og å foreta korrigerende foranstaltninger for å avhjelpe ethvert problem. Med ankomsten av flere avanserte systemer, har denne mekaniske forbindelse blitt fraskilt. Idet det er mange fordeler med å fjernstyre en boreoperasjon, har operatøren tapt evnen til å "føle" noen potensielle problemer nede i hullet. Industrien er følgelig ivrig etter fremsteg som forbedrer operatørs evne til å fjernstyre en boreprosedyre.

KORT BESKRIVELSE

[0002]Et alarmsystem for en brønnoperasjon, innbefatter en rørstreng i et borehull, rørstrengen har i det minste en sensor posisjonert i borehullet for å måle i det minste en parameter under operasjon av rørstrengen; en enhet i datakommunikasjon med rørstrengen og operativt anordnet for å muliggjøre at en operatør oppnår informasjon vedrørende operasjon av rørstrengen; et arbeidsområde posisjonert nær enheten og operativt anordnet for å motta operatøren når opera-tøren er i tilgrensning med enheten; og en vibrasjonsmodul operativt anordnet for å vibrere arbeidsområdet eller en konstruksjon deri, hvori vibrasjonsmodulen er utløst i samsvar med en første parameter som er på utsiden av et forhåndsbestemt område innstilt av en første terskelverdi.

[0003]En fremgangsmåte for å alarmere (varsle) en operatør under en boreoperasjon innbefatter måling av i det minste én operasjonsparameter for rørstrengen med i det minste én sensor idet en brønnoperasjon utføres med rørstrengen; å bestemme om den i det minste ene parameter er i et forhåndsbestemt område basert på i det minste én terskelverdi; og vibrering av et arbeidsområde eller en konstruksjon deri med en vibrasjonsmodul i samsvar med den i det minste ene parameter som er på utsiden av det forhåndsbestemte området, arbeidsstedet lokalisert nær en enhet operativt anordnet for å muliggjøre at en operatør oppnår informasjon vedrørende operasjon av rørstrengen.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

[0004]Den følgende beskrivelse skal ikke anses som begrensende på noen måte. Med referanse til de vedføyde tegninger er like elementer nummerert likt:

[0005]Figur 1 er et skjematisk riss av et system for boring av et borehull.

[0006]Figur 2 er et skjematisk øvre riss av en styreenhet for en operatør for fjernstyring av en boreoperasjon; og

[0007]Figur 3 viser et sett av referanseakser.

DETALJERT BESKRIVELSE

[0008] En detaljert beskrivelse av én eller flere utførelser av det omtalte apparat og fremgangsmåte er presentert heri ved hjelp av eksemplifisering og ikke begrens-ning med referanse til figurene.

[0009]Nå med referanse til fig. 1, er et boresystem 10 vist. Systemet 10 innbefatter en styreenhet 12 for å muliggjøre at en operatør styrer operasjon av en borestreng 14. Borestrengen 14 avslutter i en bunnhullssammenstilling (BHA) 16 med en borkrone 18 for å forme et borehull 20. Med "operatør" betyr enhver person, bruker, arbeider, ansatt, borer, etc. som styrer systemet 10 for boring av borehullet 20 eller ønsker eller krever adgang til informasjon angående en annen brønnaktivitet. Styreenheten 12 kan være lokalisert i en trailer eller lignende nær borehullet 20. Styreenheten 12 er anordnet for å fjernstyre operasjonen av borestrengen 14 via kjente midler. For eksempel omtaler US-patent nr. 7730967 (Ballantyne mfl.) et borehull-boresystem, hvilken patent herved er innlemmet med referanse i sin helhet.

[0010]Borestrengen 14 innbefatter også et flertall av sensorer 22 langs sin lengde. For eksempel kan sensorene 22 måle: borehullstrykk og temperatur; borepara-metere, slik som vekt på krone, rotasjonshastighet av borkronen og/eller borestrengen. Borefluid-strømningsmengde; bunnhullssammenstillingsforhold eller parametere, slik som slammotor differensialtrykk, vridningsmoment, borkrone sprett og spinn, etc; og enhver annen tilstand eller parameter som ønskes å være kjent (heretter generelt "parameter"). Eksemplifiserende sensorer innbefatter temperaturmålere, spenningsmålere, akselerometere, trykktransdusere, magneto-metere, elektrisk feltstyrkesensorer og andre sensorer kjent for en som er faglært på området. For eksempel kan et flertall av akselerometere være anordnet for å detektere bevegelse av borestrengen 14 eller en komponent eller parti derav langs X-, Y- og Z-akser (se fig. 3) for å registrere andre parametere som indikerer brønn-problemer. Disse detekterte bevegelser og andre parametere kan for eksempel sammenlignes med forhåndsbestemte maksimum og/eller minimum terskelverdier for innstilling av et forhåndsbestemt område av akseptable verdier. En datamaskinprosessor 23 eller aritmetisk enhet i styringsenheten 12, i en overgang av borestrengen 14, etc, kan være anordnet for å utføre sammenligningen med terskelverdiene, hvilke verdier kan lagres på enhver passende form av hukommelse eller datalagring. Problemer slik som borkronesprett (hopping) (dvs. aksial bevegelse av borestrengen 14), borkronespinn (dvs. lateral bevegelse av borestrengen 14), rykkvis bevegelse (dvs. vridningsmoment i borestrengen 14), etc. er derfor detekterbart av sensorene 22 og prosessoren 23.

[0011]Én utførelse av styringsenheten 12 er vist skjematisk i fig. 2. Styringsenheten 12 muliggjør styring av boreoperasjon og innbefatter for eksempel en fremviseranordning 24, en konsoll 26, og et arbeidsområde 28 posisjonert nær fremviseranordningen 24 og/eller konsollen 26. Fremviseranordningen 24 omfatter foreksempel en monitor, elektronisk f remviserpanel, etc Fremviseren 24 fremskaffer operatøren med informasjon relatert til boring i forskjellige formater, for eksempel billedmessig, numerisk, alfanumerisk, etc Konsollen 26 innbefatter forskjellig kommunikasjon, inngangs og/eller grensesnittanordninger for å muliggjøre at operatøren kommuniserer med styringsenheten 12, f.eks. en mus, tastatur, joystick, etc. Arbeidsområdet 28 er anordnet for å motta operatøren når operatøren styrer, opererer eller på annen måte er i kontakt med styringsenheten 12. For eksempel kan det være i form av et parti, panel, plate eller seksjon av gulvet på hvilket operatøren står for å styre styringsenheten 12, et sete eller stol hvor operatøren sitter under styring av styringsenheten 12, etc. Med andre ord er arbeidsområdet 28 komponenten eller konstruksjonen på hvilken operatøren er fysisk lokalisert for å operere styringsenheten 12. For eksempel er en gulvseksjon 30 og et sete 32 vist i fig. 2 lokalisert i et område hensiktsmessig for å se, mani-pulere og/eller på annen måte være i kontakt med fremviserne 24 og konsollen 26. Andre relaterte komponenter og utstyr til enheten 12 er velkjent innen fagområdet og er ikke beskrevet i detalj heri.

[0012]Idet mange fordeler er oppnåelig med nåværende fjernstyrte systemer, fjerner i seg selv mangelen på en mekanisk forbindelse mellom boreren og brønn-utstyret et middel som boreren benyttet for å føle potensielle problemer nede i hullet, dvs. gjennom vibrasjoner og lignende i borestyringene. For å varsle opera-tøren om uønskede eller tilfredsstillende brønnforhold, f.eks. rykkvis bevegelse, borkronesprett, borekronespinn, etc, er én eller flere vibrasjonsmoduler innbefattet i arbeidsområdet 28.1 fig. 2 er vibrasjonsmoduler 34a, 34b, 34c og 34d vist (kollektivt "vibrasjonsmoduler 34") for å introdusere vibrasjoner, oscilleringer eller andre detekterbare bevegelser inn i arbeidsområdet 28 for å varsle operatøren vedrørende et potensielt brønnproblem eller problem som krever korrigering. For eksempel kan vibrasjonsmodulen ha enhver form for å indusere bevegelse, slik som motoriserte kamaksler eller ubalanserte aksler, aktuerbare stempler eller slagstempler, motstående elektromagneter, etc. I én utførelse er vibrasjonsmodulene 34 anordnet i datakommunikasjon med styringsenheten 12, sensorene 22, og/eller prosessoren 23 og utløst i samsvar med én av parametrene målt av sensorene 22 som overskrider eller faller under sin tilhørende terskelverdi.

[0013]Med hensyn til aksene i fig. 3, kan for eksempel uønsket høy bevegelse følt av sensorene 22 i X-, Y- og Z-retningene, sammen med rotasjonsbevegelse (vridningsmoment) R, kommuniseres entydig via én av vibrasjonsmodulene 34 til operatøren. For eksempel er vibrasjonsmodulen 34a anordnet for å vibrere gulvseksjonen 30 i arbeidsområdet 28. Siden operatøren må være posisjonert i arbeidsområdet 28 for å være i kontakt med styringsenheten 12, vil vibrasjoner i gulvseksjonen 30 føles av operatøren, uavhengig av om operatøren står eller sitter på et sete, for eksempel sete 32, lokalisert i arbeidsområdet 28.

[0014] Vibrasjonsmodulene 34b, 34c og 34d er anordnet for å vibrere sete 32 istedenfor gulvet generelt og kan være konfigurert for å vibrere setet forskjellig i samsvar med forskjellige brønnhendelser eller tilstander. For eksempel i tilfellet av rykkvis bevegelse er detektert (for eksempel rotasjonsbevegelse eller vridningsmoment R i fig. 3, overskrider sin terskelverdi) kan én av vibrasjonsmodulene 34a eller 34b utløses for å bevirke vibrasjoner for å tilsvarende rotere setet 32. Det vil si, ved å anordne vibrasjonsmodulene 34b eller 34c ute av senter med hensyn til setet 32, vil utløsning av kun én av disse moduler introdusere vibrasjoner som roterer setet 32 noe. Dette rotasjonen av setet 32 vil indikere for operatøren at utillatelig høy rotasjon, vridningsmoment, eller rykkvis bevegelse, er detektert i borestrengen 14. Likeledes, ved å anordne vibrasjonsmodulen 34d under setet for å bevirke at setet 32 beveger seg frem og tilbake på grunn av sine vibrasjoner kan dette benyttes for å indikere at utillatelig høy aksial bevegelse, eller borkronespretting er detektert. Utløsning av begge moduler 34b og 34c samtidig vil bevege setet 32 til siden og kan indikere uakseptabel høy lateral bevegelse av borestrengen 14, dvs. borkronespinn. På denne måten kan forskjellige former av vibrasjoner benyttes for å indikere forskjellige brønnproblemer, hvor de forskjellige vibrasjonsetterligninger, imiterer, i forhold, svarende til, beskrive, eller på annen måte representerer tilstanden som oppstår nede i hullet. Dette gjør det mulig for operatøren å umiddelbart og intuitivt oppdage en mengde av problemer som oppstår nede i hullet uten å ha fokusert oppmerksomhet på en fremviserskjerm, tolke data, etc.

[0015]Styrken og frekvensen av vibrasjonene bør innstilles slik at de ikke forstyrrer operatørens evne til å arbeide, men også slik at de ikke lett tapes eller ignoreres. De kan også innstilles for operatørens vekt, preferanser, følsomhet, etc. Når operatøren har foretatt en passende handling for å avhjelpe den uønskede brønntilstand, vil vibrasjonsmodulene signaliseres for å stoppe vibrasjon. Vibrasjonene kan innstilles for å bevirke noen grad av irritasjon for operatøren, slik at operatøren gis enda ytterligere motivasjon for å hurtig gjøre avhjelpende aksjoner for å unngå skade på borestrengen 14, BH A-en 16, borkronen 18, etc.

[0016]I én utførelse følger visuelle signaler vibrasjonene og benyttes for å indikere for operatøren at systemet opererer på utsiden av de forhåndsbestemte normer, for eksempel en av parametrene har overskredet eller falt under sin tilhørende terskelverdi. For eksempel kan noen deler av fremviseren 24 være vist i første farge (f.eks. gul) for operasjon som nærmer seg terskelverdien og med en andre farge (f.eks. rød) for operasjon på utsiden av terskelverdien. I et annet eksempel kan konsollen 26, arbeidsområdet 28, etc. være opplyst av lys fra de første og andre farger. I et annet eksempel kan fargene eller opplysningen pulsere eller blinke på og av, mellom to farger, etc. slik at de lett oppdages og ikke lett tapes eller ignoreres.

[0017]I én utførelse innbefatter styringsenheten 12 i tillegg én eller flere lyd-anordninger 36 for å spille en lyd, rekker av lyder, lydbit, etc. i samsvar med én av brønnparametrene som overskrider sin tilhørende forhåndsbestemte terskelverdi. Likeledes til noen av eksemplene for vibrasjonsmodulen 34 gitt ovenfor, kan en lyd eller rekke av lyder velges representative for eller svarende til potensielle problemer nede i hullet. Det vil si at selve lydene kan velges slik at de etterligner, lydlignende, definerer, eller på annen måte iboende representerer de detekterte brønnproblemer. For eksempel kan en surrestøy agere for borkronespinn, en banking eller slaghammerstøy for borkronespretting, etc. Således vil operatøren ikke kun høre en generisk alarm, men vil isteden høre lyder representative for det aktuelle problem som behøver å korrigeres. Igjen reduserer dette operatørens behov for å fokusere oppmerksomhet på en fremviser, tolke informasjon, etc, ettersom akselerasjonen mellom den spilte lyd og problemet ville være intuitivt. Lydanordningen 36 kan ha form av, eller være innbefattet i, en høyttaler, et hodesett, hodetelefoner, en høyttaler i datakommunikasjon med styringsenheten 12, etc.

[0018]Følgelig vil en kombinasjon av utførelsene ovenfor muliggjøre at en operatør informeres om mulige problemer ved bruk av tre av operatørens primære sanser. Videre kan varselsignalene skreddersys for å representere de virkelige hendelser som oppstår slik at operatøren intuitivt forstår problemet uten å ha fokus på en skjerm eller fremviser, tolke data, etc. I én utførelse er for eksempel et flertall av forskjellige tilstander entydig kommunisert til operatøren via en annen av operatørens sanser, f.eks. rykkvis bevegelse visuell fargeforandring, borekronespinn ved å spille en summende lyd, og borekronehopping (spretting) ved vibrasjoner.

[0019]I tillegg til det foregående skal det forstås at alarm (varsel) egenskapene til den foreliggende oppfinnelse er anvendbare for andre brønnoperasjoner, slik som sirkulasjon, tripping (inn- og utkjøring), utviding, etc. og at enhver passende rørstreng kan benyttes. Videre kan varslene som beskrevet ovenfor, enten vibrerende, hørbare og/eller visuelle, overføres i henhold til utførelsene ovenfor til flere lokaliseringer, mennesker, etc. samtidig. For eksempel vil i noen utførelser tilbakemeldingen eller varsler kommuniseres til personell som kun overvåker og ikke styrer brønnoperasjonen (som angitt ovenfor, overvåkingspersonell og andre også generelt referert heri til som operatører for enklere omtale).

[0020]Idet oppfinnelsen har blitt beskrevet med referanse til en eksemplifiserende utførelse eller utførelser, vil det forstås av de som er faglært på området at forskjellige forandringer kan gjøres og ekvivalenter kan erstattes for elementer derav uten å avvike fra omganget av oppfinnelsen. I tillegg kan mange modifikasjoner gjøres for å tilpasse en spesiell situasjon eller materiale til teoriene i oppfinnelsen uten å avvike fra det vesentlige omfanget derav. Derfor er inten-sjonen av oppfinnelsen ikke er begrenset til den spesielle omtalte utførelse som den foretrukne utførelse overveid for å utføre denne oppfinnelse, men at oppfinnelsen vil innbefatte alle modifikasjoner som faller innen omfanget av kravene. Også i tegningene og beskrivelsen er det blitt omtalt eksemplifiserende utførelser av oppfinnelsen og, selv om spesifikke betegnelser har blitt anvendt, er de med mindre annet ikke er angitt, kun benyttet på en generisk og beskrivende måte og ikke for begrensningsformål, og omfanget av oppfinnelsen er derfor ikke således begrenset. Dessuten angir ikke bruken av betegnelsene første, andre, etc. noen rekkefølge eller viktighet, men isteden er betegnelsene første, andre, etc. benyttet for å atskille ett element fra et annet. Videre angir ikke bruken av betegnelsen en, et, etc. en mengdebegrensning, men angir isteden tilstedeværelsen av i det minste én av den refererte gjenstand.

Claims

1. Alarmsystem for en brønnoperasjon, karakterisert vedat det omfatter: en rørstreng i et borehull, rørstrengen har i det minste én sensor posisjonert i borehullet for å måle i det minste én parameter under operasjon av rørstrengen; en enhet i datakommunikasjon med rørstrengen og operativt anordnet for å muliggjøre at en operatør oppnår informasjon angående operasjon av rørstrengen; et arbeidsområde posisjonert nær enheten og operativt anordnet for å motta operatøren når operatøren er i kontakt med enheten; og en vibrasjonsmodul operativt anordnet for å vibrere arbeidsområdet eller en konstruksjon deri, hvor vibrasjonsmodulen er utløst i samsvar med en første parameter som er på utsiden av et forhåndsbestemt område innstilt ved en første terskelverdi.

2. System ifølge krav 1, karakterisert vedat konstruksjonen i arbeidsområdet er et sete for å motta operatøren.

3. System ifølge krav 2, karakterisert vedat vibrasjonsmodulen er koblet til setet for å indusere bevegelse av setet som imiterer en brønntilstand svarende til den første parameter.

4. System ifølge krav 3, karakterisert vedat den første parameter angår aksial bevegelse og brønntilstanden er borkronehopping, vibrasjonsmodulen er operativt anordnet for å vugge setet frem og tilbake.

5. System ifølge krav 3, karakterisert vedat den første parameter angår lateral bevegelse og brønntilstanden er borkronespinn, vibrasjonsmodulen er operativt anordnet for å vugge setet fra side til side.

6. System ifølge krav 3, karakterisert vedat den første parameter angår torsjon og brønntilstanden er rykkvis bevegelse, vibrasjonsmodulen er operativt anordnet for å rotere setet frem og tilbake.

7. System ifølge krav 1, karakterisert vedat konstruksjonen i arbeidsområdet er en gulvseksjon nær enheten.

8. System ifølge krav 1, karakterisert vedat det videre omfatter en prosessor i datakommunikasjon med sensorene og vibrasjonsmodulen, prosessoren sammenligner en følt verdi av den første parameter med den første terskelverdi for å bestemme når den første parameter har gått på utsiden av det forhåndsbestemte området.

9. System ifølge krav 1, karakterisert vedat enheten innbefatter en fremviser for å fremvise informasjon vedrørende borestrengen, sensoren, parameteren eller kombinasjoner innbefattende i det minste én av den foregående.

10. System ifølge krav 9, karakterisert vedat fremviseren er operativt anordnet for normalt å fremvise en første farge og for å gå over til å fremvise en andre farge når en andre parameter passerer en andre terskelverdi.

11. System ifølge krav 9, karakterisert vedat de første og andre parametere svarer til forskjellige brønntilstanden

12. System ifølge krav 1, karakterisert vedat det videre omfatter en lydanordning for å spille en lyd i samsvar med en andre parameter som passerer en andre terskelverdi.

13. System ifølge krav 12, karakterisert vedat lyden imiterer tilstander svarende til den andre parameter.

14. System ifølge krav 12, karakterisert vedat det videre omfatter en fremviser, hvori fremviseren er operativt anordnet for normalt å fremvise en første farge og for å gå over til å fremvise en andre farge når en tredje parameter passerer en tredje terskelverdi.

15. System ifølge krav 14, karakterisert vedat en første parameter angår en første brønntilstand, den andre parameter angår en andre brønntilstand, og den tredje parameter angår en tredje brønntilstand.

16. System ifølge krav 15, karakterisert vedat den første brønntilstand er borkronehopping, den andre brønntilstand er borkronespinn og den tredje brønntilstand er rykkvis bevegelse.

17. Fremgangsmåte for å alarmere en operatør under en boreoperasjon,karakterisert vedat den omfatter: måling av i det minste én parameter for operasjon av rørstrengen med i det minste én sensor idet en brønnoperasjon utføres med rørstrengen; å bestemme om den i det minste ene parameter er i et forhåndsbestemt område basert på i det minste én terskelverdi; og vibrering av et arbeidsområde eller en konstruksjon deri med en vibrasjonsmodul i samsvar med i det minste én parameter som er på utsiden av det forhåndsbestemte området, arbeidsområdet lokaliseres nær til en enhet operativt anordnet for å muliggjøre at en operatør oppnår informasjon vedrørende operasjon av rørstrengen.

18. Fremgangsmåte ifølge krav 17, karakterisert vedat bestemmelsen utføres av en prosessor i datakommunikasjon med den i det minste ene sensor.

19. Fremgangsmåte ifølge krav 17, karakterisert vedat konstruksjonen i arbeidsområdet er et sete for å motta operatøren.

20. Fremgangsmåte ifølge krav 17, karakterisert vedat vibrasjonsmodulen kobles til setet for å indusere bevegelse av setet som imiterer en brønntilstand svarende til parameteren.