用于确定井场设备的健康状况的系统和方法技术方案

本发明专利技术提供了一种用于确定井场设备的健康状况的系统和方法。该方法包括利用能够探测红外光的热成像装置来对所述井场设备单元中的一个井场设备单元的至少一部分进行热分析，以确定所述井场设备单元的所分析部分的温度。所述井场设备单元的所分析部分的温度可以用于指示所述井场设备单元的健康状况。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
在此作出的陈述仅仅提供有关本公开的信息，可能不构成现有技术，并且可能描述一些示出本专利技术的实施例。在此公开的实施例总体上涉及。在此公开的实施例还涉及用于确定井场设备的退化情况，或预测在油田作业之前、期间以及之后井场设备的剩余寿命的系统或方法。在此公开的实施例还涉及用于验证或优化井场设备的特定设计选择或设计变化的系统或方法。这样的油田作业的示例包括但不限于:油井增产、电缆测井、随钻测量、随钻测井、定向钻井、井施工等等。在一些实施例中，被维修的井场设备包括变容真空泵，有时其被称为往复泵。变容真空泵通常用于油田作业，以将流体泵入井眼及周围储层中。给定的往复泵可以包括一个或更多泵室，每个泵室容纳往复式柱塞。当多个室被装入往复泵中的时候，往复泵也被称作多联泵。在任何情况下，在典型的往复泵中，由于柱塞在旋转曲轴的作用下沿一个方向移动，流体通过单向吸入阀被抽入泵室。经柱塞的反向运动，该吸入阀闭合，流体经排出阀强制向外排出。柱塞的持续往复使得流体被抽入泵室及从泵室中排出流体的过程持续。排出的流体可以经过管道到达期望的位置，例如进入井眼。通常，多缸曲柄泵具有两个部分:(a)动力端，驱动泵柱塞的电机部件(动力传动系统和变速箱是动力端的一部分)；以及(b)流体端，保持以及排出承压流体的泵容器。在三缸泵中，流体端具有三个液压缸。在五缸泵中，流体端具有五个液压缸。流体端可以包括把所有缸包括在其内的单缸体，通常被称作单体流体端。可替换地，每个单独的缸可以包括在单缸体内，随后多个缸体被连接到一起以形成组合流体端，通常被称作分离流体端。本公开的实施例可以应用于具有单体流体端、分离流体端或其它变化形式的多缸曲柄泵。多缸曲柄泵的一个特别有用的应用是水力压裂，其中流体以低流速和足够压裂地下岩层的压力被泵入孔眼。在压裂被制造出之后，或可选地与压裂制造结合，支撑剂可以被注入井眼和压裂中。支撑剂是加入到泵入的流体中的颗粒材料，用以产生通常具有非常强的磨蚀性和/或腐蚀性的泥浆。以所需的流速和压力泵浆对泵是很大的负荷。在压裂操作中，每个泵可以按要求在20，OOOpsi的压力下每分钟泵多达二十桶。用于该应用的泵相当大并且被频繁地用半挂车等搬动到油田。单个多缸曲柄泵常常占据整个卡车拖车。这些泵在井场中被连接到一起，以产生包括多个多缸曲柄泵的泵系统。足够数量的泵被连接到共用管道，以产生期望的体积和压力的输出。例如，一些压裂工作可能需要多达36个泵。因为期望压裂操作连续执行，由于地面设备故障而造成的压裂处理的中断成本昂贵，费时间，效率低而且没有收益。进一步地，使用如此多的泵时，在一些情况下，如果出现泵故障，很难确定哪个泵出了问题。由于泵的大负荷以及这些泵的频繁的故障率，通常需要输送30%到100%的附加泵流量到每个压裂场。附加泵流量的必要性需要额外的资金以获取附加的多缸曲柄泵，以及需要相当多的费用以维修附加的泵，并且托运其到场地。因此，多缸曲柄泵和其它的地面设备在每个压裂处理之前和之后被频繁地拆卸、检查，并且在一些情况下，在每个压裂处理之前和之后被常规地重新组装，以避免在后续的压力处理中出现设备故障。不能低估及时诊断相关泵设备的健康的重要性，尤其是对于高压设备来说。传统上，现场操作员靠在场地走来听、感觉和查看故障和泄漏。然而，最近的健康和安全要求禁止任何人在操作过程中出现在高压区域；例如，靠近多缸曲柄泵的区域。没有对设备的外观检查，晚检测到特定的故障可能会对人员、设备造成严重的伤害，导致失败的工作，有时会带来环境危害。因此，期望有一个宏观改善的井场设备健康状况的检查和检测系统和方法。
技术实现思路
本
技术实现思路
介绍了 一些概念，这些概念在下面的说明书中被进一步地描述。本
技术实现思路
不旨在识别所要求保护的主题的关键或本质特征，也不旨在作为限定所要求保护的主题的范围的辅助。根据本公开的一个方面，至少一个实施例涉及一种用于确定井场设备的健康状况的方法。所述方法包括在井场处或井场附近装配多个井场设备单元。所述方法还包括利用能够探测红外光的热成像装置对所述井场设备单元中的一个井场设备单元的至少一部分进行热分析，以确定所述井场设备单元的所分析部分的温度。所述方法还包括使用所述井场设备的所分析部分的温度来指示所述井场设备单元的所述健康状况。根据本公开的另一方面，至少一个实施例涉及一种用于确定井场设备的健康状况的系统。所述系统包括多个位于井场处或井场附近的井场设备单元。所述系统还包括具有红外传感器的油田像机，其可定位于井场处或井场附近，用于对所述井场设备单元中的一个井场设备单元的至少一部分进行热分析，以确定所述井场设备单元的所分析部分的温度。此外，所述系统还包括具有处理单元的油田热成像工具，所述处理单元能够可操作地连接至所述油田像机，以基于从所述油田像机输出的所述井场设备单元的所分析部分的温度来生成所述井场设备单元的所述健康状况。然而，在没有实质偏离本公开教导的情况下，很多修改是可能的。因此，这些修改旨在包括在权利要求所限定的本公开的范围内。【附图说明】参考下面的附图来描述的实施例。相同的数字在所有图中用来指代相同的特征和部件。在后面结合附图描述了多种不同技术的实施方式。然而，应理解，附图示出了在此描述的多个不同实施方式，并且不旨在限定在此描述的多种不同技术的范围。图1示出了根据实施在此描述的多种不同科技和技术在井上进行油田作业的井场设备的简化示意图。图2示出了根据实施在此描述的多种不同科技和技术的油田作业的示意图。图3A和3B示出了根据实施在此描述的多种不同科技和技术所拍摄的变容真空泵动力端的图像。图4A和4B示出了根据实施在此描述的多种不同的科技和技术所拍摄的驱动轴的图像。图5示出了示出根据实施在此描述的多种不同科技和技术的油田作业的健康监测的流程图。【具体实施方式】现在将参考附图具体描述本公开的特定实施例。应理解本专利技术的多个不同实施例尽管不同，但是并不一定互相排斥。例如，在此结合一个实施例描述的特定特征、结构或特性可以在其它的实施例中实施而不偏离本专利技术的精神和范围。进一步地，在下面的本公开的实施例的说明书中，阐述了大量特定的细节以提供对本专利技术更透彻的了解。然而，在此公开的实施例可以无需这些特定的细节而被实施对本领域普通技术人员是显而易见的。在其它的示例中，众所周知的特征没有被具体描述，以避免不必要地使说明书复杂化。还应注意在任何实际的实施例的发展中，必须做出针对具体情况的很多决定以达到开发者的特定目标，例如符合系统相关及业务相关的约束，其中每个实施例都不相同。此夕卜，应该意识到这样的开发计划可能会很复杂并且费时，但是对从本公开获益的本领域普通技术人员来说是常规工作。在此使用的术语和措词仅仅用于描述的目的，并且不应被理解为对范围的限制。如“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或“涉及”等词语及其变化旨在涵盖列在其后的主体、等效物以及未引用的附加的主体。此外，说明书和示例仅仅为了说明不同的实施例的目的而展示，而不应被理解为对范围和适用性的限定。虽然任何成分或结构都可以在此被描述为包括特定的材料，应理解这些成分可以可选择地包括两种或更多种不同的材料。另外，该成分或结构也可以包括已经被引用的以外的一些成分。尽管下面的一些讨论强调压裂，该成分和方法可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于确定井场设备的健康状况的方法，包括：在井场处或井场附近装配多个井场设备单元；利用能够探测红外光的热成像装置来对所述井场设备单元中的一个井场设备单元的至少一部分进行热分析，以确定所述井场设备单元的所分析部分的温度；以及使用所述井场设备单元的所分析部分的所述温度来指示所述井场设备单元的所述健康状况。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.07.08 US 61/505,6071.一种用于确定井场设备的健康状况的方法，包括: 在井场处或井场附近装配多个井场设备单元； 利用能够探测红外光的热成像装置来对所述井场设备单元中的一个井场设备单元的至少一部分进行热分析，以确定所述井场设备单元的所分析部分的温度；以及 使用所述井场设备单元的所分析部分的所述温度来指示所述井场设备单元的所述健康状况。2.如权利要求1所述的方法，其中，所述热成像装置是热红外像机。3.如权利要求1所述的方法，其中，热分析是在所述井场设备单元的所分析部分的运行期间执行的。4.如权利要求1所述的方法，还包括以预定的流速和压力使所述井场设备单元运行。5.如权利要求4所述的方法，其中，通过将所述井场设备单元的所分析部分的所述温度与根据所述流速和压力计算出的理论参考温度进行比较来指示所述井场设备的所述健康状况。6.如权利要求5所述的方法，其中，所述理论参考温度使用以下方程来计算: Temptlieor=B1* (V1) bl+a2* (V2)b2+...+an* (Vn)bn, 其中a” a2''' an和b” b2...bn是常数，并且V1是流速，V2是压力。7.如权利要求1所述的方法，其中，通过将所述井场设备单元的所分析部分的所述温度与所述热成像装置在所述井场设备单元的正常运行期间确定的所述井场设备单元的所分析部分的参考温度进行比较来指示所述井场设备单元的所述健康状况。8.如权利要求7所述的方法，其中，所述井场设备单元的所分析部分的所述温度包括识别与热值对应的热图像上的一组像素。9.如权利要求1所述的方法，其中，通过将与对应于所述井场设备单元的所分析部分的热图像上的至少一个像素相关的热值，和与所述热图像上的其它像素相关的热值进行比较来指示所述井场设备单元的所述健康状况。10.如权利要求1所述的方法，其中，通过将与对应于所述井场设备单元的所分析部分的热图像上的至少一个像素相关的热值，和与对应于所述井场设备单元的所分析部分的另一热图像上的至少一个其它像素相关的热值进行比较来指示所述井场设备单元的所述健康状况。11.如权利要求1所述的方法，其中，所述井场设备单元为包括动力端和流体端的变容真空泵，所述动力端具有第一侧和第二侧，并且包括至少两个轴承。12.如权利要求11所述的方法，其中，通过将第一温度和...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·卢哈鲁卡，J·约瑟夫，
申请(专利权)人：普拉德研究及开发股份有限公司，
类型：
国别省市：