用于对管进行接管和拆管的自动化系统和方法技术方案

一种用以对管进行接管或拆管的自动化的管处理系统100，所述系统包括：旋转驱动器200，所述旋转驱动器适合于可操作地抓住管650，以连接至管柱750或从所述管柱750分离；控制器300，所述控制器适合于接收和处理指示与所述管柱750的接管和拆管相关联的旋转、扭矩和最小时间值的数据；和用户界面400，所述用户界面适合于向操作者传送所述管的接管或拆管的所接收的数据、预定值或所接收和数据和预定值两者。还公开了自动化方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开涉及适合于将管接管至管柱或者将管从管柱上拆管的自动化的管处理系 统，其具有:旋转驱动器；控制器，其适合于通过比较旋转、扭矩和最小时间的值与可接受 的预定值，接收和处理指示旋转、扭矩和最小时间的值的关联数据，以确定何时完成接管和 拆管；和用户界面，以及涉及用于实现这种管的接管或拆管的方法和设备。
技术介绍
石油和天然气井钻井系统包括多种类型的管道系统，通常将其称为“管”。管包括 钻管、套管和其它可螺纹连接的石油和天然气井结构。通常使用相结合的管组成的长钻柱 钻出井筒，或者在钻井后抑制或防止井筒坍塌。通过一端上存在阳型螺纹并且在另一端上 存在阴型螺纹制作一些管。其它管的特征在于，在任一端上都为阳型螺纹，并且使用具有两 个阴型螺纹的螺纹接箍在管之间形成连接。将一系列管连接在一起以产生钻柱的操作被称 为“接管”过程，而通常将相反的操作称为“拆管”过程。当结合用于油井的多段管的长度时，管系的长度之间的连接的特性是关键的。特 别地，由于在勘探和生产期间，石油行业已经更深地钻入地表，所以已经遇到了更大压力。 需要可靠的方法确保良好连接。一种连接方法包括:连接两根协作配合的螺纹管段；通过动力钳使管段相对彼此 旋转；测量所施加的、使一根管段相对于另一根管段旋转的扭矩，以及一根管段相对另一根 管段旋转的次数或圈数。将指示扭矩和圈数的信号传送给控制器，该控制器则确定所测量 的扭矩和圈数是否落入已知产生良好连接的预定的扭矩和圈数范围内。一旦达到了处于 指定最小和最大值(称为安全值(dump valve))内的扭矩-圈数值,则终止动力钳施加的扭 矩。然后，输出信号，例如可听信号运行，以指示该连接是否为好连接或坏连接。当前实践通常包括将所述连接在预定的扭矩范围内接管，同时绘制施加的扭矩与 旋转或时间的曲线，然后视觉检查并且确定接管的质量。这需要具有手动人工响应的第三 方界面，以停止接管过程。在许多实施中，需要手动干涉，以在用于进行接管的旋转之前检 查管之间的接触。一些对自动化接管过程的传统尝试依赖于过于有限而难以监测和确认已 经做出适当连接的信息。在美国专利N0.7，712，523 -J, 594, 540 -J, 568, 522 -J, 296,623 ； 7，281，587 ;7，264，050 ;7，100，698 ;6，536，520 和 7，896，084 中描述了各种传统的接管技 术。因此，存在一种对确保做出了良好连接，同时最小化或消除直接人类参与的自动 化的接管系统和方法的需求。
技术实现思路
本公开涵盖一种适合于将管接管至管柱或者将管从管柱上拆管的自动化的管处 理系统，包括:旋转驱动器，其适合于可操作地抓住和旋转管；控制器，其适合于接收和处 理指示关联管和管柱的接管和拆管的旋转、扭矩和最小时间的值的数据，其中该控制器比较旋转、扭矩和最小时间的值与可接受的预定值，以确定何时完成接管和拆管；和用户界面，适合于向操作者传送管的接管或拆管的所接收的数据、预定值或所接收的数据和预定值两者。在优选实施例中，该系统还包括服务器，其包括多根管的比较处理信息，并且所述服务器适合于在控制器和用户界面每个之间交换信息，其中处理信息包括螺纹计数和大小、或者将一对管接管或拆管所需的旋转信息至少其中之一。在更优选实施例中，该系统包括可操作地关联旋转驱动器的多个传感器，以在操作中测量旋转、扭矩和最小时间。在另一更优选实施例中，该系统还包括通信网络，其适合于将从一个或更多传感器接收的信息传达给控制器，在控制器和服务器之间传达，以及从控制器或服务器向用户界面传达，或上述的任何组合。在另一更优选实施例中，通信网络是无线的。在另一实施例中，该系统还包括可操作的停止按钮，其适合于允许人类操作员中断控制器，并且在不使管掉落的情况下(即，在管被设备保持的同时)停止自动化管处理。在又一实施例中，用户界面包括显示单元。在再一实施例中，控制器适合于当超过最小时间值，并且旋转和扭矩值至少其中之一至少基本匹配相应的预定值时，停止接管或拆管过程。在又一实施例中，该系统还包括配重，其可操作地关联旋转驱动器，以提供管或管柱，或管和管柱两者的位置或者其施加的重量至少其中之一的反馈。在再一实施例中，可接受的旋转、扭矩和持续的最小时间的预定值中的一个或更多个取决于关联正在处理的管的一个或更多参数。在优选实施例中，基于下列多种因素调节参数，包括管道等级；管类型；标称外径尺寸；每英尺的重量；螺纹数；接箍螺纹类型，或上述的组合。本公开也涵盖了通过下列方式将管与管柱接管或将管从管柱上拆管的自动化方法，即:选择第一管和第二管以彼此接管或拆管，其中第二管形成一部分管柱；向控制器输入关于管的信息；开始旋转，以将第一管与第二管接管，或者将第一管从第二管上拆管；在接管或拆管期间，监测一个或更多传感器，以获得关于旋转圈数、扭矩和开始旋转后持续的最小时间的测量数据；比较测量数据与旋转圈数、扭矩和持续的最小时间的可接受的预定值；和基于开始旋转后持续的最小时间以及旋转圈数或扭矩的比较，停止旋转，其中至少两个测量数据满足或超过相应的可接受的旋转圈数、扭矩和持续的最小时间的值中的至少两个值。在一个实施例中，基于下列多种因素调节关于管的输入信息，包括管道等级；管类型；标称外径尺寸；每英尺的重量；螺纹数；接箍螺纹类型，或上述的组合。在另一实施例中，该方法还包括如果圈数、扭矩或持续的最小时间的值其中之一不可接受，就开始补救动作。在优选实施例中，补救动作包括自动重新开始接管或拆管，或上述的组合。在又一优选实施例中，补救动作包括向操作者提供警告信号。在一个更优选实施例中，操作者手动停止或重新开始旋转，或手动停止和重新开始旋转两者。在另一实施例中，该方法还包括测量第一和第二管之间的扭矩的变化、每个配重缸的张力值的变化，或上述的组合。在又一实施例中，基于连接至正在接管或拆管的管的旋转驱动器，测量扭矩。在优选实施例中，存在至少一个配重缸，并且其具有反馈，该反馈包括下列至少其中之一:管相对初始位置、相对管柱、相对旋转驱动器或上述的组合的位置?’最小旋转时间；和施加在管或管柱上的重量设置，或上述两者。在另一实施例中，旋转圈数、扭矩和时间的可接受的预定值包括最大、最小和最佳值至少其中两个值。在再一实施例中，通信包括控制器和可操作地关联控制器、服务器或控制器和服务器两者的多个传感器之间的 无线通信，以测量旋转、扭矩和持续的最小时间。在又一实施例中，该方法还包括向操作者 显示测量数据。在一个优选实施例中，当测量数据充分可接受时，显示器显示单词“通过”和 成功的第二指示，或者当测量值不可接受时，就显示“失败”和失败的第二指示。在再一实 施例中，该方法还包括比较至少两个测量数据值与至少两个可接受的预定值，其中至少一 个值是持续的最小时间。在进一步实施例中，控制器、操作者或控制器和操作者两者开始终 止旋转。在优选实施例中，控制器在停止旋转之前基于一个或更多比较值减慢旋转。本公开也涵盖通过下列方式利用旋转驱动器将管与管柱接管或将管从管柱上拆 管的自动化方法，即:选择第一管和第二管以彼此接管或拆管；向控制器输入关于管的信 息，其中控制器被编程有圈数、扭矩和持续的最小时间的可接受的预定值；开始旋转，以将 管与管柱本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.04.28 US 13/096,5011.一种适合于将管接管至管柱或者将管从管柱上拆管的自动化的管处理系统100，所述管处理系统包括: 旋转驱动器200，所述旋转驱动器适合于可操作地抓住和旋转管650 ； 控制器300，所述控制器适合于接收和处理指示与所述管650和所述管柱750的接管和拆管相关联的旋转、扭矩和最小时间值的数据，其中所述控制器300比较所述旋转、扭矩和最小时间值与可接受的预定值，以确定何时完成所述接管和拆管；和 用户界面400，所述用户界面适合于向操作者传送所述管的接管或拆管的所接收的数据、所述预定值或所接收的数据和所述预定值两者。2.根据权利要求1所述的系统，还包括服务器，所述服务器包括多根管的比较处理信息，并且所述服务器适合于在所述控制器300和所述用户界面400每个之间交换信息，其中所述处理信息包括对一对管进行接管或拆管所需的旋转信息、或者螺纹计数和大小中的至少一个。3.根据权利要求1或2所述的系统，还包括可操作地关联所述旋转驱动器200的多个传感器500，以在操作中测量旋转、扭矩和最小时间。4.根据权利要求3所述的系统，还包括通信网络，所述通信网络适合于将从一个或更多个传感器500接收的数据传送给所述控制器300，在所述控制器300和所述服务器之间传送，以及从所述控制器300或服务器传送给所述用户界面400，或上述的任何组合，其中所述通信网络任选地为无线的。5.根据权利要求1或2所述的系统，还包括可操作的停止按钮，所述停止按钮适合于允许人类操作员中断所述控制器300，并且在不使所述管650掉落的情况下停止自动化管处理。6.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述控制器300适合于当超过所述最小时间值，并且所述旋转和扭矩值中的至少一个至少基本匹配相应的所述预定值时，停止所述接管或拆管的过程。7.根据权利要求1或2所述的系统，还包括配重600，所述配重可操作地关联所述旋转驱动器200，以提供所述管650或管柱750，或所述管和管柱两者的位置或者所施加的重量中的至少一个的反馈。8.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述可接受的预定旋转、扭矩和持续的最小时间的值中的一个或更多个取决于关联正在处理的管的一个或更多参数；其中基于下列多种因素调节所述参数，所述因素包括管道等级；管类型；标称外径尺寸；每英尺的重量；螺纹数；每英寸的螺纹数；接箍螺纹类型；或上述组合；或上述两者。9.一种将管与管柱接管或将管从管柱上拆管的自动化方法，所述方法包括: 选择第一管650和第二管以彼此接管或拆管，其中所述第二管形成一部分所述管柱750 ； 向控制器300输入关于所述管的信息； 开始旋转，以将所述第一管650与所述第二管接管，或者将所述第一管具从所述第二管上拆管； 在所述接管或拆管期间，监测一个或更多传感器500，以获得关于旋转圈数、扭矩和开始旋转后持续的最小时间的测量数据；比较所述测量数据与旋转圈数、扭矩和持续的最小时间的可接受的预定值；和基于开始旋转后持续的最小时间以及旋转圈数或扭矩的比较，停止旋转，其中至少两个所...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰·B·帕特森，罗曼·K·诺瓦克，贾斯汀·M·亚斯基，斯坦尼斯瓦夫·C·苏利马，
申请(专利权)人：坎里格钻探技术有限公司，
类型：
国别省市：