控制井下作业的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于控制由缆线起下的工具执行的井下钻孔或切割作业的方法，该方法包括如下步骤：在井下物体如套管或阀中开始钻孔或切割作业；使用适于传递所检测的振动的振动传感器检测在井下物体中进行钻孔或切割作业期间产生的振动；处理来自振动传感器的振动信号以产生实时频谱；比较该频谱与参考频谱；和基于所述频谱与频谱规格的比较来控制所述作业。此外，本发明专利技术涉及一种用于执行井下钻孔或切割作业并实施根据本发明专利技术的方法的缆线起下的工具。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】控制井下作业的方法
本专利技术涉及一种用于控制由缆线起下的(wireline)工具执行的井下钻孔或切割作业的方法。此外，本专利技术涉及一种用于执行井下的钻孔或切割作业并实施根据本专利技术的方法的缆线起下的工具。
技术介绍
当进行井下钻孔或切割作业时，理想的是能够监测和控制钻孔或切割过程。然而，在实践中，由于若干原因这难以实现。首先，难以知道钻头或切割刀片在井中的确切位置从而准确地确定该壳体的哪部分被切割或钻孔。其次，钻孔或切割过程不能被目视检查，并且难以根据已知技术确定机器是否运转正常。此外，井下的待被钻进的部件的规格、成分或状态可能不总是已知的，或可能被证明与预期不同，因此可能不那么容易按预期钻孔。因此，有利的是，能够确定是否施加正确的钻压与钻头转速和/或监测钻孔或切割过程是否按计划进行和是否会发生不可预见的情况。
技术实现思路
本专利技术的目的是完全或部分地克服现有技术的上述缺点和不足。更具体地，本专利技术的目的是提供一种用于控制井下钻孔或切割作业的改进的方法，其中所述钻孔或切割过程被监测。将从下面的描述中变得显而易见的上述目的连同许多其它目的、优点和特征将通过根据本专利技术的解决方案来实现，本专利技术涉及一种用于控制由缆线起下的工具执行的井下钻孔或切割作业的方法，该方法包括以下步骤：-在井下物体如套管或阀中开始钻孔或切割作业，-使用为布置在工具壳体上的加速度计的振动传感器检测在井下对象中进行钻孔或切割作业期间产生的工具壳体中的振动，-处理来自振动传感器的振动信号，以产生钻孔或切割作业的第一部分中的参考频谱，-处理来自振动传感器的振动信号，以产生实时频谱，-将所述频谱与参考频谱进行比较，-基于实时频谱与参考频谱的比较计算和检测作业的完成或失败，诸如套管已被切割成两个套管部段的完成或钻头被卡住的失败，以及-控制该作业以在已检测到该作业的完成或失败时终止该作业。通过在钻孔或切割作业的第一部分期间产生参考频谱，可以在未测量大量不同的套管和套管零件以创建套管和套管零件的所有可想象的类型的数据库的情况下做出一参考。套管不仅在尺寸和材料方面不同，而且在关于被装配以构建套管管柱的不同部件方面不同。部件的功能和尺寸会发生变化，并且部件和套管部段的数量也在不同的井之间变化。因此，开发参考数据库是非常耗时的，而且还不能保证该数据库包含可用的参考。因此，在钻孔或切割作业的启动阶段结束时的第一部分期间产生参考提供了非常简单的参考，并且该作业甚至在运行时不需要停止。此外，以这种方式，参考是非常精确的，因为其不是在尺寸和材料发生变化的套管零件中产生的。当套管的尺寸或材料变化时，特征频率也发生变化，意味着所检测到的振动也发生变化。在一个实施例中，计算和检测作业的完成的步骤可包括如下步骤：计算频谱中的尖峰的在特定的值上方的面积的振荡重心(centreofgravity)，并将该重心与参考频谱中的尖峰的在相同的特定值上方的面积的重心进行比较，从而确定两个重心之间的差异，并且控制所述作业的步骤可基于重心的比较。此外，该特定值可以是大于40、优选大于50、和甚至更优选大于60的幅值。在另一实施例中，处理来自振动传感器的振动信号以产生参考频谱的步骤可以在钻孔或切割作业的启动阶段已结束时的第一部分中执行。通过确定参考频谱和实时频谱之间的差异，钻孔或切割作业被连续监测，从而可以连续地控制或调整钻孔或切割过程。上述方法还可以在控制步骤之前包括确定参考频谱与实时频谱之间的差异的步骤。此外，所述方法可包括当所述差异超过预定阈值时终止在井下物体中进行的钻孔或切割作业的步骤。由此，钻孔或切割过程可以自动停止，以避免工具故障和工具过度磨损。此外，根据本专利技术的方法可以进一步包括推断井下物体是在参考频谱与实时频谱之间的差异高于还是低于预定阈值时被钻孔或切割的步骤。由此，可以确定钻头或切割刀片相对于被钻孔的物体的精确位置。当切割作业结束并且套管几乎被切穿时，操作者可能想要放慢切割速度，并且接收所述差异高于还是低于预定阈值的信号使操作者能够预测结束并因而调节钻头转速和钻压。此外，上述方法可包括向井上发送该作业已被按计划执行的信号的步骤。另外，所述方法可包括基于参考频谱和实时频谱之间的差异控制钻头转速和钻压的步骤。由此，钻孔或切割作业可被优化，并且可避免钻头或切割刀片的过度磨损。此外，根据本专利技术的方法可以进一步包括检测指示套管壁已被完全钻穿或切穿的、参考频谱与实时频谱之间的差异的变化的步骤。由此，可确定钻孔或切割过程何时完成。此外，参考频谱与实时频谱之间的差异可以通过评估一个或多个参考频带内的振动信号是否高于或低于预定阈值水平来确定。此外，参考频谱与实时频谱之间的差异可以通过评估较高频带内的至少一个振动信号和较低频带内的至少一个振动信号是否是同时高于或低于相应的预定阈值水平来确定。在一个实施例中，所述较低频带可以在500Hz-5KHz的第一频率范围内。在另一实施例中，所述较高频带可以在5KHz-50KHz的第二频率范围内。此外，参考频谱与实时频谱之间的差异可以使用数字方法来确定。本专利技术还涉及一种用于执行井下的钻孔或切割作业并执行上述方法的缆线起下的工具，包括：-具有内表面的工具壳体，-钻头或切割头，-用于推进钻头或切割头的装置，-用于旋转钻头或切割头的旋转装置，和-适于传送检测到的在缆线起下的钻孔或切割工具的作业过程中产生的振动的一个或多个振动传感器；其中，所述一个或多个振动传感器是加速度计，所述加速度计以如下方式布置：所述加速度计接触工具套管的内表面并适于检测将在缆线起下的钻孔或切割工具的作业期间产生的振动传送至一个或多个传感器的工具壳体中的振动，并且其中，所述缆线起下的工具还包括处理单元，所述处理单元用于处理来自振动传感器的振动信号以产生实时频谱并用于将该频谱与参考频谱进行比较。在一个实施例中，所述一个或多个振动传感器可以布置在工具的最远离钻头或切割头的端部中。具有加速度计允许振动传感器被布置在距离钻头最远处，因而距离向地面发送信息的缆线或光缆最近。在另一实施例中，振动传感器可沿着内表面的圆周布置。在又一实施例中，所述处理器可包括在1-200KHz的频率范围内的信号滤波器。此外，该工具可包括沿所述内表面布置的振动传感器阵列。所述用于推进钻头或切割头的装置可以是井下牵引器。该工具还可包括用于使工具在套管中居中的扶正器。此外，该工具还可包括用于将工具锚定在套管中的锚定部段。另外，振动传感器可适于检测在钻孔作业期间在钻头中产生的振动。在一实施例中，可使用多个、优选两个、最优选三个振动传感器来检测不同频带的振动。借助于缆线起下的工具，可以基于较高频带内的至少一个振动信号和较低频带内的至少一个振动信号的水平检测过度的钻头磨损。此外，钻孔或切割作业可具有钻穿或切穿套管、钻故障阀或钻穿流体路径中的阻塞物的目的。附图说明以下将参考示意性附图更加详细地对本专利技术及其多个优点进行说明，所述附图为了说明的目的仅示出了一些非限制性的实施例，其中：图1示出了用于控制钻孔或切割作业的方法的流程图，图1a示出了参考频谱的示意图，图1b示出了实时频谱的示意图，图1c示出了另一参考频谱的示意图，图2a示出了用于执行井下钻孔作业的缆线起下的钻孔工具，图2b示出了用于执行井下切割作业的缆线起下的切割工具，图3示出了本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于控制由缆线起下的工具执行的井下钻孔或切割作业的方法，包括以下步骤：‑在井下物体如套管(50)或阀(30)中开始钻孔或切割作业，‑使用为布置在工具壳体上的加速度计的振动传感器(10，11，12)检测在井下物体中进行钻孔或切割作业期间产生的工具壳体中的振动，‑处理来自振动传感器的振动信号，以产生钻孔或切割作业的第一部分中的参考频谱(20)，‑处理来自振动传感器的振动信号，以产生实时频谱(21)，‑将所述实时频谱与参考频谱(20)进行比较，‑基于实时频谱与参考频谱的比较计算和检测所述作业的完成或失败，诸如套管已被切割成两个套管部段的完成或钻头被卡住的失败，以及‑控制该作业以在已检测到该作业的完成或失败时终止该作业。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.12.16 EP 11194035.91.一种用于控制由缆线起下的工具执行的井下钻孔或切割作业的方法，包括以下步骤：-在井下物体中开始钻孔或切割作业，-使用为布置在工具壳体上的加速度计的振动传感器(10，11，12)检测在井下物体中进行钻孔或切割作业期间产生的工具壳体中的振动，-处理来自振动传感器的振动信号，以产生钻孔或切割作业的第一部分中的参考频谱(20)，-处理来自振动传感器的振动信号，以产生实时频谱(21)，-将所述实时频谱与参考频谱(20)进行比较，-基于实时频谱与参考频谱的比较计算和检测所述作业的完成或失败，以及-控制该作业以在已检测到该作业的完成或失败时终止该作业，其中，计算和检测作业的完成的步骤包括计算频谱中的尖峰的在特定的值上方的面积的振荡重心，并将该重心与参考频谱中的尖峰的在相同的特定值上方的面积的重心进行比较，从而确定两个重心之间的差异的步骤，并且控制所述作业的步骤基于重心的比较。2.根据权利要求1所述的方法，其中，处理来自所述振动传感器的振动信号以产生参考频谱(20)的步骤在钻孔或切割作业的启动阶段已结束时的第一部分中执行。3.根据权利要求1或2所述的方法，还包括当所述差异超过预定阈值时终止在井下物体中的钻孔或切割作业的步骤。4.根据权利要求1或2所述的方法，还包括推断井下物体是在参考频谱与实时频谱之间的差异高于还是低于预定阈值时被钻孔或切割的步骤。5.根据权利要求中1或2所述的方法，还包括向井上发送所述作业已通过实时频谱与参考频谱之间的可接受的差异来执行的信号的步骤。6.根据权利要求1或2所述的方法，还包括基于参考频谱和实时频谱之间的差异控制钻头转速和钻...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·哈伦德巴克，
申请(专利权)人：韦尔泰克有限公司，
类型：发明
国别省市：丹麦;DK