盤繞管井架和維修井的方法
【專利摘要】在盤繞管操作中，提供了一種井架系統(tǒng)，該井架系統(tǒng)允許為多個井執(zhí)行盤繞管操作、而無需重新定位井架或盤繞管的卷軸的位置。該系統(tǒng)具有能伸縮的井架，該井架可旋轉地安裝在能運輸?shù)幕稀＞軜修D地附接于基座，從而井架能相對于基座傾斜。另外，井架包括冠部，該冠部具有被配置成用于接收盤繞管注入器的接收裝置，其中，接收裝置能相對于井架被旋轉和傾斜。
【專利說明】盤繞管井架和維修井的方法
[0001]相關申請的交叉引證
[0002]本申請要求2013年12月26日提交的第61/920，968號美國臨時申請的優(yōu)先權，該美國臨時申請通過引證并入本文。
技術領域
[0003]本發(fā)明涉及用于執(zhí)行地表鉆孔或井孔(wellbore，井眼，鉆井孔)操作的方法和裝置。具體地，本發(fā)明涉及井上的盤繞管(coiled tubing，卷繞的管，連續(xù)管)操作，并涉及用在將盤繞管引入到井孔中的盤繞管注入器(coiled tubing injector)系統(tǒng)。
【背景技術】
[0004]近幾年，盤繞管技術在石油和天然氣鉆井和維修中的使用變得越來越普遍。在盤繞管技術中，纏繞在卷筒上的盤繞管使用盤繞管注入器而被拉直并被沿井向下推動。盤繞管技術可被用于鉆孔和維修操作。
[0005]使用盤繞管技術的優(yōu)點，包括時間和成本的經(jīng)濟性，是眾所周知的。與有接合管(jointed-pipe，多節(jié)型管)技術(在該技術中，典型地管的30-45英尺的筆直部段被每次螺接地連接一個部段)相比，盤繞管技術允許管的連續(xù)部署，顯著地減少了管向井中的插入必須暫停以允許管的待連接的附加部段的頻率。這使得連接時間較少，并且因此，使得成本和時間更具有效性。盤繞管技術還允許在將管插入于井中的同時使流體順著孔連續(xù)地循環(huán)，從而顯著地減少了管被阻塞的可能性。
[0006]在利用盤繞管的井身維修操作期間，已存在對增加并提高安全性、操作效能、降低無效性和減少停工期(其可由從一個井口(井頭，wellhead)移動到另一井口導致)的需求。這些年來，盤繞管注入器、連同井噴防護裝置(blow out preventers，防噴器)(BOP)和后續(xù)工具被懸掛于起重機、或被放置在伸縮性卡車或拖車單元的后部上。不幸地，針對每個井傳統(tǒng)單元要求對整個起重機-注入器系統(tǒng)進行重新定位。通常，需要花費大約10到12小時來將這種起重機-注入器系統(tǒng)從一個井移動到另一個井，包括在第一井口處拆除，以及在隨后的井口處構建系統(tǒng)。對于石油和天然氣井來說，由于移動起重機-注入器系統(tǒng)而在維修井時造成的延遲可導致較大的成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]在一個實施方式中，本發(fā)明提供了一種用于維修井的方法，包括:
[0008](a)將盤繞管注入器安裝到井架單元上，井架單元包括能運輸?shù)幕?、旋轉地安裝在基座上的伸縮式井架，以及被配置成用于接收注入器的冠部(crown，頂部)，其中，伸縮式井架能相對于基座傾斜，并且冠部是能調(diào)整的從而傾斜并旋轉注入器；
[0009](b)從盤繞管的卷軸將管引入到注入器；
[0010](C)通過傾斜井架、伸縮井架和旋轉井架步驟中的一個或多個，將注入器定向成與第一井口成一直線；以及
[0011](d)與步驟(C)同時地，通過冠部的調(diào)整而定向注入器，以便保持注入器與卷軸之間的管的成一直線的供給定向。
[0012]在另一方面中，該方法進一步包括:在步驟(b)中的引入所述管之前，放平所述井架單元。另外，該方法可包括:相對于卷軸校準冠部，從而建立零點，在所述零點中注入器具有與卷軸成一直線的供給定向。此外，卷軸可旋轉以將管提供給注入器，并且具有由卷軸的旋轉方向限定的定向。所述成一直線的供給定向從與卷軸的所述定向變化不大于10度。
[0013]在又一方面中，該方法可包括在將注入器定向成與第一井口成一直線期間，自動地定向注入器以保持所述成一直線的供給定向。此外，在該方面中，該方法可包括:在將注入器定向成與第一井口成一直線期間，自動地放平冠部，從而注入器保持豎直的注入定向。
[0014]在再一方面中，在步驟(a)之前，將卷軸定位成相對于由包括第一井口和第二井口的多個井口形成的一行井口成一直線，并且將基座定位于所述一行井口的一側處。
[0015]在又一方面中，該方法進一步包括以下步驟:
[0016](e)在第一井口上執(zhí)行盤繞管操作；
[0017](f)在步驟(e)之后，通過傾斜井架、伸縮井架和旋轉井架中的一個或多個，將注入器定向成與第二井口成一直線；以及
[0018](g)與步驟(f)同時地，通過冠部的調(diào)整定向注入器，以便保持注入器與卷軸之間的管的成一直線的供給定向；以及
[0019](h)在第二井口上執(zhí)行盤繞管操作。
[0020]此外，可針對所述一行井口中的每個隨后的井口重復從步驟(f)至(h)。另外，執(zhí)行步驟(a)至(h)，而無需重新定位井架單元的基座。
[0021]在另一實施方式中，本發(fā)明提供了了一種用于在盤繞管操作中使用的井架系統(tǒng)。井架單元包括:能運輸?shù)幕?、伸縮式的井架、冠部和控制單元。伸縮式井架具有第一端和第二端。第一端旋轉地安裝在基座上。井架樞轉地附接于基座，從而井架能相對于基座傾斜。冠部具有被配置成用于接收盤繞管注入器的接收裝置。接收裝置能相對于井架被旋轉和傾斜?？刂茊卧慌渲贸膳c井架的移動相關地旋轉并傾斜接收裝置。
[0022]在另一方面中，井架系統(tǒng)可進一步包括注入器和盤繞管的卷軸，其中管延伸到注入器中?？刂茊卧慌渲贸?，與注入器通過傾斜井架、伸縮井架和旋轉井架中的一個或多個而被定向成與井口成一直線，同時地通過旋轉和傾斜接收裝置來定向注入器，以保持注入器與卷軸之間的管的成一直線的供給定向。
[0023]在又一方面中，井架系統(tǒng)可附加地包括多個井口，所述多個井包括第一井口和第二井口。通常，卷軸可被定位成與所述多個井口成一直線，或相對于所述多個井口被定位在一角度處;但是優(yōu)選的是，卷軸被定位成相對于由所述多個井口形成的一行井口成一直線，并且基座被定位于所述一行井口的一側。
【附圖說明】
[0024]圖1是根據(jù)一些實施方式的井架系統(tǒng)和一排井的示意圖。
[0025]圖2是根據(jù)一些實施方式的井架單元的側視圖。伸縮式井架被示出為處于其未伸展的最低位置，該位置被定位成用于井架單元的移動。
[0026]圖3是圖2的井架單元的頂視圖。
[0027]圖4是圖2的井架單元的立體圖。
[0028]圖5是圖2的井架單元的側視圖，其被示出為伸縮式井架被伸展并且被升高。井架被示出為從其在圖2中的位置轉體或旋轉大約180度。
[0029]圖6是是圖2的井架單元的立體圖，其被示出為伸縮式井架被伸展并且被升高。井架被示出為從其在圖2中的位置向一側轉體或旋轉大約120度。
[0030]圖7是如圖5所示的井架單元的立體圖。
[0031 ]圖8是圖2-7的井架單元的冠部的立體圖。
[0032]圖9是圖2的井架單元的立體圖，其被示出為處于其被收回的、最低位置，并且其懸臂梁(支架，outriggers)被示出為處于它們的伸展位置中。
[0033]圖10是井架系統(tǒng)當其正被構建以用于井維修時的示意圖。
[0034]圖11是井架系統(tǒng)當其正被構建以用于井維修時的另一示意圖。
[0035]圖12是井架系統(tǒng)當其正被構建以用于井維修時的又一示意圖。圖12示出了注入器已被附接于井架單元的冠部。
[0036]圖13是井架系統(tǒng)當其正被構建以用于井維修時的再一示意圖。圖13示出了潤滑器的連接。
[0037]圖14是井架系統(tǒng)當其正在對一排井中的第一井進行維修時的示意圖。
[0038]圖15是井架系統(tǒng)當其正在對一排井中的第二井進行維修時的示意圖。
[0039]圖16是井架系統(tǒng)當其正在對一排井中的第五井進行維修時的示意圖。
【具體實施方式】
[0040]現(xiàn)在參考附圖，其中相同的參考標號在本文中用來在所有各個附圖中表示相同的元件，示出并描述了不同的實施方式。附圖不必按比例繪制，并且在一些情況下，附圖在僅用于說明目的的位置處已被夸大和/或簡化。在以下的描述中，術語“向內(nèi)”和“向外”是分別朝向和遠離所引用的對象的幾何中心的方向。采用在相對眾所周知的設計的部件的情況下，它們的結構和操作將不再詳細地描述。本領域技術人員將基于以下的描述對本發(fā)明進行多種可能的應用和改變。
[0041]用于在盤繞管操作中使用的當前井架系統(tǒng)包括能運輸?shù)幕?、伸縮式的井架、冠部和控制單元。伸縮式的井架具有第一端和第二端，其中，第一端可旋轉地安裝在能運輸?shù)幕稀＞芤矘修D地附接于基座，從而它可相對于基座傾斜。冠部具有接收裝置，接收裝置被配置成用于接收盤繞管注入器，其中，接收裝置可相對于冠部和/或井架旋轉，以便由此旋轉注入器。此外，冠部或接收裝置可被傾斜，以由此傾斜注入器。控制單元被配置成相對于井架的移動而旋轉和/或傾斜接收裝置。
[0042]當前系統(tǒng)的實施方式允許操作者一次為多個井放置能運輸基座和井架，而無需隨后地移動或調(diào)整能運輸基座。相反，一旦能運輸基座被設定，則井架可被定向以用于每個井;也就是說，它可降低、升高、旋轉或伸縮，以便重新定位注入器，以便相對于井被功能地定位。當注入器相對于井被功能地定位時，其通常將與井口成一直線;也就是說，其將以基本上直線的方式將管供給到井口中。與井架的定向同時地，注入器被定向以與一卷盤繞管保持一直線;也就是說，注入器具有與卷軸成一直線的供給定向。如針對所述一卷盤繞管所使用的，術語“成一直線的供給定向”意味著注入器從卷或卷軸沿一直線接收管，從而在所述卷與卷軸之間的管中不存在明顯的彎曲。這意味著的是，注入器的鵝頸形部或導向拱形部基本上沿與卷軸的旋轉方向相切的線朝向卷軸定向。通常，注入器的鵝頸形部和卷軸被定向成使得從卷軸到管入口的管的線相對于所述切線變化不大于10度，并且更優(yōu)選地不超過5度或2度。
[0043]以上的實施方式增加了現(xiàn)場人員的安全，節(jié)省了鉆井公司在重新定位井架、注入器和盤繞管的卷軸時浪費的時間，并且增加了場地的總效率。當前系統(tǒng)的實施方式可在大約I到2小時的時間段內(nèi)將井架和注入器從第一井移動到第二井，呈現(xiàn)出時間和成本的顯著節(jié)約。
[0044]現(xiàn)在轉到圖1，示出了根據(jù)一個實施方式的井架系統(tǒng)10。井架系統(tǒng)10可包括井架單元12、控制單元14和卷繞單元16。如圖所示，井架單元12是安裝在拖車20上的伸縮式井架18;但是，伸縮式井架18可被安裝在任何合適的能運輸基座(諸如拖車、卡車或滑車)上。如本文所用的，“伸縮”或“伸縮式”意味著在重疊的部分中引起向內(nèi)或向外的滑動。如從圖5可以看出，伸縮式井架18具有伸縮式部分26、28和30，所述伸縮式部分重疊并滑入彼此之中。
[0045]井架單元12可參照圖2至7更好地看到。如可以看出的，伸縮式井架18可具有兩個伸縮式井架構件或支腿18a和18b。伸縮式支腿18a和18b在第一端22處附接于基座34、并且在第二端24處附接于冠部38。每個支腿18a或18b分別由伸縮式部分26a、28a和30a或26b、28b和30b制成。雖然通常兩個支腿18a和18b均一起(即同時地且以相同的量)伸縮，但是它們也可彼此獨立地伸出，以根據(jù)需要定位冠部38。支腿18a和18b的伸縮的獨立程度受限于支腿18a和18b與冠部38的附接。可理解的是，支腿18a和81b的獨立伸縮將使得冠部38傾斜。
[0046]如上面所指出的，伸縮式井架18的第一端22被安裝在基座34上，所述基座是旋轉基座。因此，旋轉基座34被樞轉地附接于能運輸?shù)闹尾?諸如拖車20)，從而它可在水平面中旋轉360°，如通過圖5、圖6和圖7的比較所示出的。因此，旋轉基座34旋轉伸縮式井架18。任何合適的馬達(未示出)可旋轉基座34。
[0047]此外，第一端22被附接于基座34，從而它可豎直地傾斜以樞轉地升高伸縮式井架18，從而第二端24可被豎直地升高或降低?；钊?6可豎直地傾斜伸縮式井架18。通常，將存在與每個井架支腿18a和18b相關聯(lián)的活塞36a和36b。每個活塞可被獨立地致動，但是支腿18a和18b的獨立升高受限于與冠部38的附接。如將理解的，每個支腿的伸縮動作的獨立移動和每個活塞36的豎直傾斜動作將使得冠部38傾斜，并且因此，即使當拖車20未被定位在水平地面上時也可允許冠部38放平(leveling，安平)。圖1示出了處于其最低位置處的伸縮式井架18，并且圖5至7示出了處于升高位置中的伸縮式井架18。
[0048]如可從圖8最佳地看到的，井架18的第二端24終止于冠部38中，該冠部具有被配置成用于接收盤繞管注入器的接收裝置40。接收裝置40可相對于冠部38和/或伸縮式井架18旋轉。接收裝置40可相對于冠部38旋轉360°。通常，盤繞管注入器鎖定在接收裝置40中，并且通過與接收裝置40相關聯(lián)的齒輪41而被旋轉。齒輪41可通過旋轉(slew，回轉)驅動系統(tǒng)的蝸輪而被旋轉。
[0049]進一步地，冠部38可通過傾斜裝置(諸如活塞系統(tǒng)42或轉子)而相對于伸縮式井架18傾斜，傾斜裝置可例如為雙蝸輪旋轉驅動?；钊到y(tǒng)42相對于豎直軸線傾斜冠部，以允許冠部38向前(遠離井架)或向后(朝向井架)傾斜。相應地，通過使冠部38傾斜并使注入器在接收裝置40中旋轉，注入器可保持與井口成一直線、并且保持處于與盤繞管的卷軸成一直線的供給定向中，如下進一步描述的。
[0050]此外，冠部38可具有用于在井噴防護裝置(BOP)的移動中提供幫助的絞車44以及用于支持盤繞管操作的其它工具。此外，如可從圖9最佳地看到的，拖車20具有懸臂梁48，該懸臂梁可從拖車20向外伸縮、并且可朝向地面延伸以用于放平和穩(wěn)定性。因而，懸臂梁48具有收回位置，在該收回位置中，臂46縮回到拖車20并且支腳47不與地面接觸。此外，懸臂梁48具有伸出位置，在該伸出位置中，臂46從拖車伸出并且支腳47與地面接觸。
[0051]再次參照圖1，卷繞單元16將典型地具有位于卷軸52上的盤繞管50(從圖10-16可最佳地看到)。它還可具有安裝在微型井架56上的注入器54，其允許注入器54的豎直移動以促進在冠部38的接收裝置40中的安裝。
[0052]控制單元14通常是安裝有計算機控制單元的可移動裝置或拖車，其連接于井架單元12以控制其操作。通常，所述連接將是無線連接。控制單元14可被編程，以便自動地放平、并且協(xié)調(diào)井架單元12的部件的旋轉和伸出；但是，它還可被配置成允許手動控制井架單元
12?；谠摴_，這種控制單元的配置在本領域技術人員的能力之內(nèi)。
[0053]上面描述的井架系統(tǒng)10提供了一種系統(tǒng)，其中，注入器、潤滑器、井噴防護裝置(BOP)和任何特定工作所需要的相關工具可在井口上方被容易地且安全地升高。井架系統(tǒng)1的特征包括:
[0054].來自于命令拖車或控制單元14的完全遠程控制；
[0055].伸縮式井架18具有360°旋轉基座34，其中伸縮式井架18為多個井口提供維修、而無需重新定位；
[0056].維修區(qū)域在井架單元12的裝載半徑內(nèi)位于前方、后方、左方或右方、或其它任何位置；
[0057].冠部38可包括注入器鎖定機構，注入器鎖定機構能從所述冠部鎖定和釋放注入器；
[0058]?冠部38能在多個方向上自動放平；
[0059]?連同自動放平，冠部38能將自身自動地定位成與卷軸52和鉆柱(drill string,鉆具)或盤繞管50成一直線；以及
[0060].利用豎直和旋轉定向控制，冠部38的自動定位允許注入器和相關聯(lián)工具保持與鉆柱成一直線。
[0061]現(xiàn)在，將參考圖10-16進一步地描述井架系統(tǒng)10、其操作以及以上的優(yōu)點。首先，井架單元12在開始裝配(rig up，設備安裝)時使用懸臂梁48而被放平。通常，懸臂梁在井架單元12處被控制;但是，在本發(fā)明范圍內(nèi)，懸臂梁控制通過控制單元14而被控制。此外，接收裝置40的旋轉和伸縮式井架18的移動可通過控制單元14而被協(xié)調(diào)。懸臂梁48不僅使得實現(xiàn)了冠部38的自動放平，而且提供了穩(wěn)定性并防止單元翻倒。維修技師在交付之前校準冠部放平功能，并且在鉆井現(xiàn)場的操作者可開啟或關閉該功能。一個或多個傾角計可被安裝在冠部上，以測量其水平度、并且向控制單元14傳送信號。通常，至少對前-后放平進行測量。
[0062]井架單元12位置是基于井組58的布局、以及鉆柱高度和預望的鉆柱重量。井組58在圖10-16中通過一排或行井口60示出，其包括多個井口和相關聯(lián)的井。通常，井架單元12被定位于所述一排井口 60的一側，如圖10所示。控制單元14典型地被定位在井架單元12的目苗準線(line of sight)內(nèi)。其它支撐單元(諸如卷軸拖車或卷繞單元16)相對于井口和井架單元12被適當?shù)囟ㄎ?。通常，卷繞單元16被定位成與井口 60成一直線；即，它們被定位在所述一行或一排井口 60的一端或另一端處。如在前面句子中所使用的“相符合”意味著距離延伸通過所述一行井口的線10度或更小，更典型地，距離該線5度或更小、2度或更小、或者基本上O度。但是，卷繞單元16可在一些實施方式中被放置在距離所述一行井口的一角度處，即，被放置在距離延伸通過所述一行井口的線大于10度的角度處。卷繞單元16被定位成與井口 60成一直線，從而所述一行井口 60大致沿與卷軸的旋轉方向相切的線放置。附加的單元(諸如栗)可根據(jù)需要被定位成支持井下操作。
[0063]一旦所述單元已被定位，則井架系統(tǒng)10不必移動，直到與每個井口 60相關聯(lián)的井已被維修。通常，井架系統(tǒng)10可在無需移動的情況下維修多個井。在井架系統(tǒng)10就位的情況下，冠部絞車44能相關聯(lián)的工具(諸如BOP 64和潤滑器托架66)從運輸位置提升至工作區(qū)域。通常，冠部絞車被用來提升BOP 64、并且將其放置在待被維修的第一井口上，如圖11中所示。
[0064]接著，伸縮式井架18伸出、并且朝向注入器54向下傾斜，如可在圖11中看到的。在多數(shù)情況下，注入器54將被放置在微型井架56上。在運輸期間，注入器54在微型井架56上保持在其最低位置處。當注入器54將被安裝在井架單元12的接收裝置40中時，微型井架56被移向更高的位置，從而注入器54被升高，以允許冠部38將注入器54接合和鎖定于冠部38且被可旋轉地安裝在接收裝置40內(nèi)，如圖12中所示。然后，注入器54從微型井架56解鎖并且被朝向井口 60中的一個被升高。
[0065]現(xiàn)在轉到圖13，當操作者升高冠部38和注入器54時，潤滑器66和相關聯(lián)的工具可被添加到注入器54。操作者將注入器54、潤滑器66和工具升高到具有BOP 64的第一井61上。在將注入器54放置于第一井61上的期間，控制單元14自動地放平冠部38，從而注入器被定向成與第一井口6成一直線。因而，注入器54相對于第一井61保持豎直的注入方向。此外，在放置和/或盤繞管鉆井過程的開始期間，冠部38被自動地調(diào)整成與卷軸52成一直線。換句話說，冠部38被自動調(diào)整成使得注入器54具有與卷軸52成一直線的供給定向，從而盤繞管50從卷軸52基本上沿一直線行進到注入器54的鵝頸形導向拱形部68中。
[0066]現(xiàn)在轉到圖15，一旦第一井61已被維修，則具有BOP64的井鉆柱可被移動到下一井(即，第二井62)。隨后，井鉆柱可被移動到所述一組井58中的其它井，直到所有的井均已被維修，以最后井63結束，如圖16中所示。井鉆柱被移動，使得每個相關聯(lián)的井在無需重新定位井架系統(tǒng)10(包括井架單元12或支持單元中的任一個，支持單元諸如為控制單元14和卷繞單元16)的情況下被維修。在整個該鉆井過程中，控制單元14通過進行必要的豎直、水平、傾斜和旋轉改變而確保注入器54保持在與卷軸成一直線的供給定向中。此外，控制單元14保證注入器54具有與每個井口成一直線的供給定向，從而注入器54相對于每個井保持豎直的注入方向。一旦所述一組井58中的井已被維修并且鉆井完成，則BOP 64可從鉆柱拆卸。鉆柱朝向托架66移動以用于工具和潤滑器68移除和存儲。然后，注入器54被移回到微型井架56或注入器架上的位置。注入器54被鎖定到用于運輸?shù)奈恢弥胁⑶覐墓诓?8解鎖。然后，絞車44可被用來將潤滑器托架66和BOP 64重新放回到運輸位置中，該運輸位置可例如位于拖車20上。
[0067]相應地，井架系統(tǒng)規(guī)為伸縮式井架提供360°旋轉，并且為多個井提供寬范圍的維修、而無需重新定位井架系統(tǒng)10(包括井架單元12、控制單元14、卷繞單元16和其它支持單元)。因為井架系統(tǒng)10可維修多個井口而無需重新定位，所以這節(jié)省了構建和完成的時間、并且提高了效率。遠程控制和自動化功能增加了場地安全性，并且減少了導致人身傷害或死亡的事故的不利條件和可能性。冠部絞車為場地和構建功能提供了關鍵的提升解決方案。井架系統(tǒng)10是可移動單元，其通過自動放平注入器和伸縮式井架而在360°旋轉基座上提供大范圍(通常大至90英尺)。該單元提供了從井口到井口的容易的無縫轉接、而無需移動所述單元。自動放平的特征允許注入器保持與卷軸和卷軸拖車(卷繞單元)成一直線。
[0068]作為對井架系統(tǒng)10的操作的進一步解釋，下列步驟典型地在其使用期間被執(zhí)行:
[0069](a)構建井架拖車，并且通過懸臂梁的調(diào)整來調(diào)整冠部，從而放平。
[0070](b)將井架延伸到盤繞管拖車，并且將注入器安裝在冠部中。注入器已通過其在微型井架上的放置而與盤繞管成一直線。
[0071](C)在移動被安裝的注入器之前，操縱者將冠部/注入器的x-y-z位置清零，以使得伸縮式井架和接收裝置、以及因此注入器的移動同步。操作者選擇此位置作為開始點(零)，并且控制冠部的旋轉以確保注入器總是面向此方向。操作者有能力在任何時間使此功能無效(override)。
[0072](d)在清零之后，通過調(diào)整井架的長度、旋轉和傾斜(它距離基座或拖車的徑向距離、極角和方位角)來移動井架，以便將注入器放置在第一井上。一旦操作者已經(jīng)選擇開始點，則自動功能將保持注入器相對于卷軸拖車的方向，同時操作者在裝配、井處理和拆卸(rig down)期間升高并延伸吊桿，以確保盤繞管在注入器與卷軸之間保持在一直線上。
[0073](e)在移動期間，轉塔編碼器跟蹤(tract)冠部和注入器的方位角，吊桿角度編碼器跟蹤伸縮式井架的極角，并且吊桿長度編碼器跟蹤伸縮式井架的伸縮長度。
[0074](f)軟件采用編碼器輸入，并且調(diào)整注入器的旋轉以保持注入器與盤繞管的正確對齊。
[0075](g)同時地，進行自動放平，以便保持冠部相對于地面放平，并且因此，保持管的注入器豎直。
[0076](h) —旦將注入器與井對齊，則可進行盤繞管操作。
[0077](i)在第一井完成之后，為第二井及隨后的井執(zhí)行步驟(e)-(h)。
[0078]作為執(zhí)行放平的實例，冠部可具有至少一個傾角計(incliminotoer)(典型地為單軸線傾角計)，傾角計測量冠部相對于地平線的位置。那個值被發(fā)送回控制單元，在控制單元處，可編程邏輯控制器(PLC)使用比例-積分-微分(PID)回路。PID回路將冠部的傾斜位置與零(或水平)位置相比較。PID回路輸出表示冠部需要移動的方向和速度的正值或負值。那個速度在PID回路中獲得，并且根據(jù)平臺相對于水平的傾斜角度而按需要被調(diào)整。此迭代可以每分鐘數(shù)百次地運行，因此將冠部的實際移動保持得相對較低。但是，程序的該部分可被關停，并且操作者可進行手動地傾斜。
[0079]作為執(zhí)行自動旋轉的實例，可存在四個傳感器來用于自動旋轉功能。三個傳感器是:(I)轉塔編碼器；(2)吊桿角度編碼器；以及(3)吊桿長度編碼器，所述三個傳感器測量冠部在3D空間中相對于轉塔(接收裝置)的旋轉中心線和地面的X-Y-Z位置。一旦操作者將冠部放置在開始點處并且按下按鈕，則軟件可記住那個精確的X-Y-Z位置。在機器開始移動之后，兩個PID回路被用來試圖保持冠部或接收裝置內(nèi)的注入器指向該空間中的那個相同點處。冠部編碼器被用作反饋通道。
[0080]通過考慮本文所公開的實施方式的此說明書或實踐，其它的實施方案對于本領域技術人員來說將是顯而易見的。因而，上述的說明書應被認為僅是示例性的，其真正的范圍由所附權利要求限定。
【主權項】
1.一種用于維修井的方法，包括: (a)將盤繞管的注入器安裝到井架單元上，所述井架單元包括能運輸?shù)幕?、旋轉地安裝在所述基座上的伸縮式的井架，以及被配置成接收所述注入器的冠部，其中，伸縮式的所述井架能相對于所述基座傾斜，并且所述冠部是能調(diào)整的，以便傾斜并旋轉所述注入器； (b)從盤繞管的卷軸將管引入到所述注入器； (C)通過傾斜所述井架、伸縮所述井架和旋轉所述井架中的一個或多個操作，將所述注入器定向成與第一井口成一直線；以及 (d)與步驟(c)同時地，通過調(diào)整所述冠部而定向所述注入器，以保持所述注入器與所述卷軸之間的管的成一直線的供給定向。2.根據(jù)權利要求1所述的方法，進一步包括:在步驟(b)中的引入所述管之前，放平所述井架單元。3.根據(jù)權利要求1所述的方法，進一步包括:在步驟(c)之前，相對于所述卷軸校準所述冠部，使得建立零點，在所述零點中，所述注入器具有與所述卷軸成一直線的供給定向。4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，所述卷軸在將所述管提供給所述注入器的方向上旋轉，并且所述成一直線的供給定向從與所述卷軸的所述旋轉的方向相切的線變化不大于10度。5.根據(jù)權利要求1所述的方法，進一步包括:在將所述注入器定向成與所述第一井口成一直線期間，自動地定向所述注入器以保持所述成一直線的供給定向。6.根據(jù)權利要求1所述的方法，進一步包括:在將所述注入器定向成與所述第一井口成一直線的所述定向期間，自動地放平所述冠部，使得所述注入器保持豎直的注入定向。7.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，在步驟(a)之前，將所述卷軸定位成相對于由包括所述第一井口和第二井口的多個井口形成的一行井口成一直線，并且將所述基座定位于所述一行井口的一側。8.根據(jù)權利要求7所述的方法，進一步包括: (e)在所述第一井口上執(zhí)行盤繞管操作； (f)在步驟(e)之后，通過傾斜所述井架、伸縮所述井架和旋轉所述井架中的一個或多個操作，將所述注入器定向成與所述第二井口成一直線；以及 (g)與步驟(f)同時地，通過調(diào)整所述冠部而定向所述注入器，使得保持所述注入器與所述卷軸之間的管的成一直線的供給定向；以及 (h)在所述第二井口上執(zhí)行盤繞管操作。9.根據(jù)權利要求8所述的方法，進一步包括:為所述一行井口中的每個隨后的井口重復從步驟(f)至(h)。10.根據(jù)權利要求9所述的方法，其中，執(zhí)行所述步驟(a)至(h)，而無需重新定位所述井架單元的所述基座。11.根據(jù)權利要求10所述的方法，進一步包括: 在步驟(b)中的引入所述管之前，放平所述井架單元；以及 在步驟(C)之前，相對于所述卷軸校準所述冠部，從而建立零點，在所述零點中，所述注入器具有與所述卷軸成一直線的供給定向； 在將所述注入器定向成與所述多個井口中的每一個成一直線期間，自動地定向所述注入器以保持所述成一直線的供給定向； 在將所述注入器定向成與所述多個井口中的每一個成一直線期間，自動地放平所述冠部，從而所述注入器保持豎直的注入定向；以及 其中，所述卷軸在將管提供給所述注入器的方向上旋轉，并且所述卷軸具有由所述旋轉的方向限定的定向，并且所述成一直線的供給定向從與所述卷軸的該定向變化不大于10度。12.—種用于在盤繞管操作中使用的井架系統(tǒng)，所述井架單元包括: 能運輸?shù)幕?伸縮式的井架，具有第一端和第二端，其中，所述第一端能旋轉地安裝在所述基座上，并有其中，所述井架樞轉地附接于所述基座，從而所述井架能相對于所述基座傾斜； 冠部，具有被配置成用于接收盤繞管的注入器的接收裝置，其中，所述接收裝置能相對于所述井架被旋轉和傾斜;以及 控制單元，被配置成與所述井架的移動相關地旋轉并傾斜所述接收裝置。13.根據(jù)權利要求12所述的井架系統(tǒng)，進一步包括所述注入器和盤繞管的卷軸，所述管延伸到所述注入器中，并且其中，所述控制單元被配置成，與所述注入器通過傾斜所述井架、伸縮所述井架和旋轉所述井架中的一個或多個操作而被定向成與井口成一直線同時地，通過旋轉和傾斜所述接收裝置而定向所述注入器，以便保持所述注入器與所述卷軸之間的管的成一直線的供給定向。14.根據(jù)權利要求13所述的井架系統(tǒng)，其中，所述卷軸在將管提供給所述注入器的方向上旋轉，并且所述成一直線的供給定向從與所述卷軸的所述旋轉的方向相切的線變化不大于10度。15.根據(jù)權利要求14所述的井架系統(tǒng)，其中，所述控制單元被進一步配置成用于建立零點，在所述零點中，所述注入器具有與所述卷軸成一直線的供給定向。16.根據(jù)權利要求13所述的井架系統(tǒng)，進一步包括多個井口，所述多個井口包括所述第一井口和第二井口，其中，所述卷軸被定位成相對于由所述多個井口形成的一行井口成一直線，并且所述基座被定位于所述一行井口的一側。
【文檔編號】E21B19/22GK105849358SQ201480070776
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2014年12月23日
【發(fā)明人】雷蒙德·F·巴克爾, 馬修·A·盧卡斯, 羅伯特·J·格默爾
【申請人】賽瓦集團有限責任公司