用于鉆機(jī)上的鉆桿管理的方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種設(shè)備和方法，包括：用于在鉆機(jī)上移動(dòng)管件立根的排放架裝置；協(xié)作地布置成從排放架裝置接收管件立根并且在豎直布置中支撐管件立根的指板；以及與排放架裝置通信并且被構(gòu)造成控制排放架裝置的排放控制系統(tǒng)。排放控制系統(tǒng)可包括管件管理系統(tǒng)，所述管件管理系統(tǒng)接收與井計(jì)劃和鉆工設(shè)置有關(guān)的數(shù)據(jù)、評(píng)定井計(jì)劃和鉆工設(shè)置、并且基于井計(jì)劃和鉆工設(shè)置，開發(fā)排放計(jì)劃，該排放計(jì)劃安排在鉆井過(guò)程中使用的管件立根的推薦排放位置。
【專利說(shuō)明】
用于鉆機(jī)上的鉆桿管理的方法和系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本公開涉及用于管理鉆機(jī)上的鉆桿的系統(tǒng)、裝置和方法。更具體地，本公開涉及用于排放、操縱和使用鉆機(jī)上的鉆桿的系統(tǒng)、裝置和方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]烴的勘探和生產(chǎn)需要使用也稱為鉆桿的許多類型的管件。管件包括但不限于鉆桿、套管以及在井結(jié)構(gòu)中使用的其它可螺紋連接的元件。結(jié)合的管件的鉆具組、或鉆柱通常用于鉆井眼，并且關(guān)于套管，防止在鉆井之后井眼的塌陷。這些管件正常地在兩個(gè)或更多個(gè)通常稱為“立根”的組中組裝以便豎直地存儲(chǔ)在鉆塔或井架中。鉆塔或井架可以包括通常稱為指板的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。指板典型地包括各自能夠接收多個(gè)“立根”的多個(gè)豎直地細(xì)長(zhǎng)的支撐結(jié)構(gòu)或“指狀物”。
[0003]旋轉(zhuǎn)鉆井和頂部驅(qū)動(dòng)鉆井系統(tǒng)通常采用這些立根，而不是單個(gè)管件，以通過(guò)減少在井眼中或直接在井眼上方建立鉆柱所需的連接的量來(lái)增加鉆井操作的效率。然而，將管件從水平位置操縱到豎直位置、組裝立根和將立根提供在指板與井中心之間是危險(xiǎn)的并且可能是相當(dāng)無(wú)效率的操作。[〇〇〇4]此外，管件在指板中的組織的缺乏可能引起無(wú)效率。例如，在鉆井操作中，可能在鉆井過(guò)程中的某些時(shí)間需要某些尺寸或類型的管件，而可能在其它時(shí)間需要其它尺寸或類型的管件。使某些管件來(lái)回移動(dòng)以便僅接近其它管件可能減慢鉆井過(guò)程，這增加鉆機(jī)時(shí)間和井操作費(fèi)用。
[0005]而且，因?yàn)槟承┕芗诓煌木兄貜?fù)使用，因此某些管件可能重復(fù)地暴露于高應(yīng)力情況，導(dǎo)致比預(yù)期失效更早失效，延遲井進(jìn)程并增加鉆井成本。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本公開涉及克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷中的一個(gè)或多個(gè)缺陷的系統(tǒng)和方法。【附圖說(shuō)明】
[0007]本公開當(dāng)閱讀附圖時(shí)從以下詳細(xì)說(shuō)明中被最佳地理解。應(yīng)強(qiáng)調(diào)，根據(jù)工業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐，各種特征不按比例繪制。實(shí)際上，為了論述清楚，各種特征的尺寸可以任意地增加或減小。
[0008]圖1是根據(jù)本公開的一個(gè)或多個(gè)方面的示例性裝置的示意圖。
[0009]圖2是根據(jù)本公開的一個(gè)或多個(gè)方面的圖1的裝置的俯視圖的示意圖。
[0010]圖3是根據(jù)本公開的一個(gè)或多個(gè)方面的示例性裝置的框圖。
[0011]圖4是根據(jù)本公開的一個(gè)或多個(gè)方面的方法的至少一部分的流程圖。
[0012]圖5是根據(jù)本公開的一個(gè)或多個(gè)方面的方法的至少一部分的流程圖。
[0013]圖6是根據(jù)本公開的一個(gè)或多個(gè)方面的指板的俯視圖的示意圖。
[0014]圖7是根據(jù)本公開的一個(gè)或多個(gè)方面的指板的俯視圖的示意圖。
[0015]圖8是根據(jù)本公開的一個(gè)或多個(gè)方面的指板的俯視圖的示意圖。
[0016]圖9是根據(jù)本公開的一個(gè)或多個(gè)方面的指板的俯視圖的示意圖。
[0017]圖10是根據(jù)本公開的一個(gè)或多個(gè)方面的方法的至少一部分的流程圖。
[0018]圖11是根據(jù)本公開的一個(gè)或多個(gè)方面的方法的至少一部分的流程圖。
[0019]圖12是根據(jù)本公開的一個(gè)或多個(gè)方面的指板的俯視圖的示意圖。【具體實(shí)施方式】
[0020]應(yīng)理解，以下公開提供用于實(shí)現(xiàn)各種實(shí)施例的不同特征的許多不同的實(shí)施例或示例。部件和布置的具體示例在下面被描述以簡(jiǎn)化本公開。當(dāng)然，這些僅是示例并且不旨在限制。此外，本公開可能在各種示例中重復(fù)參考數(shù)字和/或字母。該重復(fù)是為了簡(jiǎn)單和清楚的目的并且自身并不指示所論述的各種實(shí)施例和/或構(gòu)造之間的關(guān)系。而且，在隨后的說(shuō)明中第一特征越過(guò)第二特征或在第二特征上的形成可以包括其中第一特征和第二特征以直接接觸形成的實(shí)施例，并且還可以包括其中另外的特征可以介于第一特征和第二特征之間形成使得第一特征和第二特征可以不直接接觸的實(shí)施例。
[0021]本文描述的系統(tǒng)、設(shè)備和方法可用于開發(fā)和執(zhí)行實(shí)現(xiàn)指板中的管件的有效放置和進(jìn)入和/或維持代表單個(gè)鉆桿或立根的磨損或應(yīng)力暴露的信息的記錄的鉆桿管理計(jì)劃。鉆桿管理計(jì)劃可以由鉆桿排放架使用，自動(dòng)地或在操作者的直接控制下，以在鉆井操作或起下鉆操作期間實(shí)現(xiàn)對(duì)鉆桿立根的有效進(jìn)入的位置中排放鉆桿立根。鉆桿立根可以當(dāng)它們將在操作中使用、暴露于高磨損或高應(yīng)力或其它因素時(shí)在基于尺寸的位置中排放。通過(guò)協(xié)調(diào)每一個(gè)立根的排放位置，當(dāng)起下鉆時(shí)或當(dāng)建立管柱(s tr ing)時(shí)可以獲得效率。
[0022]圖1-3顯示了本公開的系統(tǒng)100,其可以是鉆機(jī)設(shè)備，其中圖1示出了系統(tǒng)的側(cè)面輪廓且圖2示出了系統(tǒng)的豎直輪廓。圖3是示出了系統(tǒng)100的操作系統(tǒng)的示例性元件的框圖。將首先參考圖1和圖2來(lái)描述系統(tǒng)100。在某些示例中，系統(tǒng)100可以形成具有約35X35英尺的鉆臺(tái)尺寸的可移動(dòng)鉆機(jī)的一部分，盡管較大和較小的鉆機(jī)被考慮。在某些實(shí)施例中，鉆機(jī)小于約1600平方英尺。在其它實(shí)施例中，鉆機(jī)小于約1200平方英尺。在某些實(shí)施例中，本文公開的系統(tǒng)100允許在尺寸有限的鉆機(jī)上使用排放架裝置。在示出的實(shí)施例中，系統(tǒng)100布置成偏離井中心建立立根，或者偏離井中心和v-門之間的行進(jìn)路徑建立立根，同時(shí)維持在標(biāo)準(zhǔn)尺寸的可移動(dòng)鉆機(jī)上。在某些實(shí)施例中，系統(tǒng)100可以使用在鉆臺(tái)中的偏移的狹窄孔來(lái)建立立根。因此，系統(tǒng)100可以允許井中心操作(諸如鉆井)與在狹窄孔中建立立根同時(shí)執(zhí)行。 其可以做這些是因?yàn)榻⒘⒏莫M窄孔是偏移的且不與鉆井操作干擾。這樣，立根建立的過(guò)程不會(huì)影響鉆機(jī)在井中心執(zhí)行鉆井操作的能力。
[0023]圖1和圖2示出的系統(tǒng)100包括鉆機(jī)101，該鉆機(jī)101帶有基于鉆機(jī)的結(jié)構(gòu)和支撐件 102以及排放架裝置104,排放架裝置104在基于鉆機(jī)的結(jié)構(gòu)和支撐件102上操作。例如，基于鉆機(jī)的結(jié)構(gòu)和支撐件102包括井架106、指板108、x方向驅(qū)動(dòng)器支撐結(jié)構(gòu)110、裝載(stowed) 在豎直位置中以允許系統(tǒng)操作的跳水板112、離線鐵鉆工114、井中心116、井中心鉆工118、 鉆臺(tái)狹窄孔120、左側(cè)離線狹窄孔122、右側(cè)離線狹窄孔124、指板支撐結(jié)構(gòu)126、y方向驅(qū)動(dòng)器支撐結(jié)構(gòu)128、和指板108的指狀物130。如本文使用的，左側(cè)是當(dāng)從鉆機(jī)101上的v-門134朝向井中心116看時(shí)在中心線132的左側(cè)上的系統(tǒng)的部分，并且右側(cè)是當(dāng)從v-門134朝向井中心116看時(shí)在中心線132的右側(cè)上的系統(tǒng)100的部分。
[0024]排放架裝置104包括模塊化排放架上柱驅(qū)動(dòng)器140、模塊化排放架升降機(jī)142、下驅(qū)動(dòng)器滑架144、上驅(qū)動(dòng)器滑架146和排放架支撐柱148。鉆桿立根150在圖1和圖2中示出并且可以通過(guò)在基于鉆機(jī)的結(jié)構(gòu)和支撐件102上的排放架裝置104轉(zhuǎn)移到狹窄孔中的位置以組裝或拆卸，轉(zhuǎn)移到指板108內(nèi)和轉(zhuǎn)移到指板108外，以及在其它轉(zhuǎn)移位置之中轉(zhuǎn)移到井中心 116內(nèi)或外。
[0025]排放架支撐柱148可以由單個(gè)梁或多個(gè)梁形成，并且可以以單個(gè)長(zhǎng)度或結(jié)合在一起的多個(gè)長(zhǎng)度形成。在某些實(shí)施例中，排放架支撐柱148是結(jié)構(gòu)支撐件，上驅(qū)動(dòng)器滑架146可以沿著該結(jié)構(gòu)支撐件在輪上向上或向下移動(dòng)。
[0026]在某些示例性實(shí)施例中，上柱驅(qū)動(dòng)器140被構(gòu)造成使排放架支撐柱148的上部部分沿著y方向驅(qū)動(dòng)器支撐結(jié)構(gòu)128和沿著x方向驅(qū)動(dòng)器支撐結(jié)構(gòu)110移動(dòng)。因此，其可以具有布置在y方向支撐結(jié)構(gòu)128和排放架支撐柱148之間的界面處的一部分，并且其可以具有布置在y方向驅(qū)動(dòng)器支撐結(jié)構(gòu)128和x方向驅(qū)動(dòng)器支撐結(jié)構(gòu)110之間的界面處的一部分。此外，其可以操作排放架升降機(jī)142并且可以被構(gòu)造成沿著排放架支撐柱148升高和降低上驅(qū)動(dòng)器滑架146。排放架升降機(jī)142可以與上柱驅(qū)動(dòng)器140操作地接合并且可以由上柱驅(qū)動(dòng)器140驅(qū)動(dòng)。在某些實(shí)施例中，其在豎直方向上沿著排放架支撐柱148向上或向下移動(dòng)上驅(qū)動(dòng)器滑架 146〇
[0027]下驅(qū)動(dòng)器滑架144和上驅(qū)動(dòng)器滑架146協(xié)作以操縱管件和/或立根。下驅(qū)動(dòng)器滑架 144還包括驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)允許下驅(qū)動(dòng)器滑架144沿著鉆臺(tái)位移。在某些實(shí)施例中，這沿著布置在鉆臺(tái)上的或與鉆臺(tái)相鄰布置的導(dǎo)軌或軌道(未示出)發(fā)生。下驅(qū)動(dòng)器滑架144和上驅(qū)動(dòng)器滑架146可以分別包括下操縱臂和夾緊頭154以及上操縱臂和夾緊頭156。每一個(gè)包括操縱臂155和夾緊頭157。夾緊頭157可以被設(shè)定尺寸和成形為打開和關(guān)閉以抓住或保持管材，比如，管件或立根。操縱臂155可以朝向和遠(yuǎn)離排放架支撐柱148移動(dòng)夾緊頭157。這些上操縱臂和夾緊頭156以及下操縱臂和夾緊頭154被構(gòu)造成伸出以將鉆桿立根插入指板 108或?qū)@桿立根從指板108移除。也就是說(shuō)，上操縱臂和夾緊頭156以及下操縱臂和夾緊頭 154在y方向、x方向或某些其它方向從排放架支撐柱148向外延伸，以?shī)A持到在指板108中的鉆桿立根上或以其它方式固定在指板108中的鉆桿立根或者將鉆桿立根放置在指板108中。 如上面示出，上驅(qū)動(dòng)器滑架146可以在z方向上沿著排放架支撐柱148操作。在某些方面，其由升降機(jī)142操作。
[0028]指板108是由間隔開以接收鉆桿立根并將鉆桿立根維持在基本上豎直的定向中的多個(gè)指狀物130形成的臺(tái)架(rack)。指狀物130基本上相互平行地延伸，并且在示出的實(shí)施例中，形成左側(cè)指板部l〇8a和右側(cè)指板部108b。在圖6中的這些部分108a、108b對(duì)齊，使得指狀物130全部都在與在井中心116和v門134之間延伸的線基本上垂直的方向上在平行線中延伸。在其它實(shí)施例中，每一個(gè)部分l〇8a、108b的指狀物130彼此平行并且與在井中心116和 v門134之間延伸的線傾斜。在指板108的兩個(gè)部分108a、108b之間的間隔形成提供用于排放架裝置104在v門134和井中心116之間移動(dòng)的行進(jìn)路徑的間隙113。指板支撐結(jié)構(gòu)126是支撐指狀物并且給指板108提供剛性的框架支撐結(jié)構(gòu)。
[0029]在示出的實(shí)施例中，x方向驅(qū)動(dòng)器支撐結(jié)構(gòu)110和y方向驅(qū)動(dòng)器支撐結(jié)構(gòu)128是比指板108布置在更高高程(elevat1n)的結(jié)構(gòu)梁。在某些實(shí)施例中，x方向驅(qū)動(dòng)器支撐結(jié)構(gòu)110 和y方向驅(qū)動(dòng)器支撐結(jié)構(gòu)128比指板108內(nèi)的立根布置在更高的高程處。例如，它們可以布置成高于雙立根或三立根。在示出的示例性實(shí)施例中，X方向驅(qū)動(dòng)器支撐結(jié)構(gòu)110包括在與指板108的部分108a、108b之間的間隙113平行的x方向上延伸的兩個(gè)平行的支撐結(jié)構(gòu)。在某些實(shí)施例中，x方向驅(qū)動(dòng)器支撐結(jié)構(gòu)110可以相對(duì)于井架106和其它支撐結(jié)構(gòu)固定到位。y方向驅(qū)動(dòng)器支撐結(jié)構(gòu)128可以由x方向驅(qū)動(dòng)器支撐結(jié)構(gòu)110攜帶并且可以在x方向上沿著x方向驅(qū)動(dòng)器支撐結(jié)構(gòu)110移動(dòng)。在該實(shí)施例中，y方向驅(qū)動(dòng)器支撐結(jié)構(gòu)128是梁。如下面將解釋的，排放架裝置104可以沿著y方向驅(qū)動(dòng)器支撐結(jié)構(gòu)128移動(dòng)，從而在y方向上提供排放架裝置104 的可移動(dòng)性。此外，y方向驅(qū)動(dòng)器支撐結(jié)構(gòu)128可以沿著x方向驅(qū)動(dòng)器支撐結(jié)構(gòu)110移動(dòng)，從而在x方向上提供排放架裝置104 (由y方向驅(qū)動(dòng)器支撐結(jié)構(gòu)128攜帶)的可移動(dòng)性。值得注意的是，在操縱立根的標(biāo)準(zhǔn)操作期間，排放架裝置104的排放架柱支撐件148可以在x方向上在指板108的部分之間的間隙113中移動(dòng)。在排放架裝置如此定位的情況下，當(dāng)將立根放置在指板108、狹窄孔或井中心116中或者從指板108、狹窄孔或井中心116移除立根時(shí)，上操縱臂和夾緊頭156以及下操縱臂和夾緊頭154在y方向、x方向或從排放架支撐柱148傾斜的方向上向外延伸。
[0030] 如圖2中看到的，X方向驅(qū)動(dòng)器支撐結(jié)構(gòu)110從在X方向上在井中心116和V門134之間延伸的線132偏移。由于此，排放架支撐柱148可以在x方向上移動(dòng)，但是也可以被裝載或者在y方向上離線移動(dòng)。如本文使用的，術(shù)語(yǔ)“離線”意指包括從在x方向上延伸穿過(guò)井中心 116和鉆機(jī)的v門134的線132偏移的位置。在圖2中，該線通過(guò)虛線132代表排放控制系統(tǒng)，該虛線132在井中心116和v門134之間延伸，提供通向鉆臺(tái)的入口。鉆機(jī)系統(tǒng)的另外的細(xì)節(jié)可以在于2014年1月21日提交的美國(guó)申請(qǐng)N0.14/159,722中找到，該申請(qǐng)通過(guò)引用并入本文。
[0031]系統(tǒng)100還包括排放控制系統(tǒng)180,該排放控制系統(tǒng)180控制排放架裝置104和其它鉆機(jī)部件，同時(shí)還產(chǎn)生和開發(fā)用于管理管件或立根的排放計(jì)劃，作為鉆井操作的一部分。在某些實(shí)施例中，排放控制系統(tǒng)180可以布置在鉆機(jī)上，比如鉆工的機(jī)艙中，可以布置在離開鉆機(jī)的控制卡車中，或者可以布置在鉆井場(chǎng)所周圍的別的地方。在某些實(shí)施例中，排放控制系統(tǒng)180遠(yuǎn)離鉆井場(chǎng)所布置，比如在遠(yuǎn)離鉆井場(chǎng)所的中心鉆井監(jiān)視設(shè)施中。
[0032]圖3是示出了包括排放控制系統(tǒng)180和排放架裝置104的系統(tǒng)100的某些元件的框圖。在該實(shí)施例中，排放控制系統(tǒng)180產(chǎn)生用于在指板108內(nèi)放置管件的排放計(jì)劃并且控制排放架裝置104和其它鉆機(jī)部件以構(gòu)造和拆卸立根并且自主地將管件操縱到指板108內(nèi)和指板108外以及將管件操縱到井眼內(nèi)和井眼外。盡管上面參考系統(tǒng)100進(jìn)行了描述，但是排放控制系統(tǒng)180可以與具有與本文段落中描述的那些不同的安排(setup)和部件布置的其它鉆機(jī)系統(tǒng)一起操作。[〇〇33]排放控制系統(tǒng)180包括管件管理系統(tǒng)184和資產(chǎn)管理系統(tǒng)186。管件管理系統(tǒng)184是基于來(lái)自井計(jì)劃的信息和其它信息而確定和分配用于在指板108內(nèi)放置管件的指板108中的位置的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。因此，管件管理系統(tǒng)184被構(gòu)造成以執(zhí)行有效的鉆井和鉆機(jī)操作的方式組織管件立根。資產(chǎn)管理系統(tǒng)186被構(gòu)造成監(jiān)視和跟蹤單個(gè)管件和立根的磨損和條件。資產(chǎn)管理系統(tǒng)186可以跟蹤和存儲(chǔ)與先前使用、先前施加的應(yīng)力、在鉆柱內(nèi)的先前位置有關(guān)的信息、和與管件立根上的磨損有關(guān)的其它信息。使用該信息，資產(chǎn)管理系統(tǒng)186可以提供例如由管件管理系統(tǒng)184使用的數(shù)據(jù)，以基于特定管件或立根的剩余強(qiáng)度和耐用性來(lái)分配在鉆柱內(nèi)的位置和在指板內(nèi)的位置。[〇〇34] 管件管理系統(tǒng)184包括存儲(chǔ)器190、處理器192和操作者界面194。處理器192可以是帶有能夠執(zhí)行邏輯功能的電源、輸入和輸出引腳的集成電路，或者可以是控制執(zhí)行不同功能的不同部件的控制器。處理器192可以是在本領(lǐng)域已知的任何處理器，并且可以由多個(gè)處理器組成，并且可以是在本領(lǐng)域已知的其它類型的控制器的一部分或可以由在本領(lǐng)域已知的其它類型的控制器形成。為了執(zhí)行井計(jì)劃，處理器192被構(gòu)造成處理存儲(chǔ)器190中的信息和由鉆井操作者提供的信息以產(chǎn)生排放計(jì)劃且在鉆井操作期間執(zhí)行排放計(jì)劃。[〇〇35] 存儲(chǔ)器190可以是與處理器192對(duì)接的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器、或者能夠存儲(chǔ)由處理器192 訪問(wèn)的信息或指令的任何其它存儲(chǔ)器。在一個(gè)示例中，處理器192能夠向存儲(chǔ)器190寫入和從存儲(chǔ)器190讀取。例如，處理器192能夠被配置成讀取與系統(tǒng)操作相關(guān)的數(shù)據(jù)并且將該數(shù)據(jù)寫入到存儲(chǔ)器190上。處理器192還能夠執(zhí)行其它存儲(chǔ)器功能，比如擦除或重寫存儲(chǔ)器 190、檢測(cè)存儲(chǔ)器190何時(shí)滿、和與管理半導(dǎo)體存儲(chǔ)器有關(guān)的其它常見功能。在某些方面，存儲(chǔ)器190包括用于創(chuàng)建用于存儲(chǔ)管件立根和/或用于構(gòu)造或分解管件立根的管件管理計(jì)劃的可執(zhí)行程序、數(shù)據(jù)、過(guò)程和指令。其還可以包括用于作用于來(lái)自資產(chǎn)管理系統(tǒng)186的數(shù)據(jù)上以取決于先前施加在管件或立根上的磨損或應(yīng)力的量來(lái)將個(gè)別管件或立根分配到定位或位置的可執(zhí)行程序、數(shù)據(jù)、過(guò)程和指令。在某些實(shí)施例中，存儲(chǔ)器190包含本地存儲(chǔ)器和存儲(chǔ)與系統(tǒng)操作、部件數(shù)據(jù)有關(guān)的信息或其它信息的較大的數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)器。
[0036]操作者界面214允許操作者輸入和接收與井計(jì)劃、鉆工設(shè)置有關(guān)的信息、或當(dāng)開發(fā)或執(zhí)行管件排放計(jì)劃時(shí)可能有用或者應(yīng)由管件管理系統(tǒng)184考慮的其它信息。這可以包括在本領(lǐng)域已知的任何輸入設(shè)備和任何輸出設(shè)備，包括鍵盤、鼠標(biāo)、旋鈕、開關(guān)和顯示屏等。 [〇〇37]資產(chǎn)管理系統(tǒng)186可以緊鄰或遠(yuǎn)離管件管理系統(tǒng)184布置。在某些實(shí)施例中，資產(chǎn)管理與管件管理系統(tǒng)184共享共同的存儲(chǔ)器和處理器，使得資產(chǎn)管理系統(tǒng)和管件管理系統(tǒng)兩者都是在相同的服務(wù)器或計(jì)算機(jī)上操作的過(guò)程。在其它實(shí)施例中，資產(chǎn)管理系統(tǒng)186遠(yuǎn)離管件管理系統(tǒng)184布置并且它們可以使用任何網(wǎng)絡(luò)媒介通信。資產(chǎn)管理系統(tǒng)186包括存儲(chǔ)器 196,該存儲(chǔ)器196可以包括存儲(chǔ)與在井計(jì)劃中使用的多個(gè)管件或立根有關(guān)的信息的數(shù)據(jù)庫(kù)。在某些實(shí)施例中，存儲(chǔ)器196可以輸出或輸入從其它井場(chǎng)所收集或獲得的信息，并且可以用作多個(gè)井場(chǎng)所的信息庫(kù)。處理器198可以是如上面對(duì)于處理器192所描述的處理器、或其它處理器。[〇〇38]管件管理系統(tǒng)184可以從資產(chǎn)管理系統(tǒng)186接收信息或數(shù)據(jù)以使管件管理系統(tǒng)184 能夠開發(fā)排放計(jì)劃，將指示特定管件或立根的使用壽命的信息考慮進(jìn)去。例如，從資產(chǎn)管理系統(tǒng)186接收的信息可以包括與具體管件有關(guān)的磨損數(shù)據(jù)和施加應(yīng)力數(shù)據(jù)?；谠撔畔?，管件管理系統(tǒng)184可以起作用以通過(guò)將它們分配到具有比鉆柱中的其它位置低的應(yīng)力或磨損的鉆柱中的位置來(lái)減少由資產(chǎn)管理系統(tǒng)186識(shí)別的具體管件上的應(yīng)力量。然后，可以考慮鉆柱中的期望的或分配的定位來(lái)確定排放位置。[〇〇39]排放控制系統(tǒng)180與排放架裝置104和/或鉆機(jī)系統(tǒng)100上的其它部件通信以執(zhí)行排放計(jì)劃。排放控制系統(tǒng)180可以傳達(dá)信號(hào)、指令或其它信息以便以執(zhí)行排放計(jì)劃的方式操作排放架裝置104。在某些實(shí)施例中，排放控制系統(tǒng)180向排放架升降機(jī)142、操縱臂和夾緊頭154、156、上驅(qū)動(dòng)器滑架146、下驅(qū)動(dòng)器滑架144和上柱驅(qū)動(dòng)器140發(fā)送信號(hào)或控制信號(hào)。在排放控制系統(tǒng)180的控制下，排放架裝置104可以執(zhí)行排放架計(jì)劃。值得注意的是，某些示例性實(shí)施例具有與排放控制系統(tǒng)180協(xié)作、形成排放控制系統(tǒng)180的一部分或者包括排放控制系統(tǒng)180的集成鉆機(jī)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以利用井計(jì)劃輸入并且可以控制鉆機(jī)的部件，比如頂部驅(qū)動(dòng)器、泥漿栗、絞車、鉆工、液壓升降機(jī)、卡瓦、固相控制、電源系統(tǒng)、防碰撞和輔助功能。排放控制系統(tǒng)和鉆機(jī)控制系統(tǒng)的集成或協(xié)作可以產(chǎn)生具有自主控制能力的全自動(dòng)化鉆機(jī)。在某些方面，該自動(dòng)化鉆機(jī)除了指定的設(shè)定以外將不需要鉆工輸入，并且允許鉆工轉(zhuǎn)移到監(jiān)督位置，確保鉆機(jī)和控制器根據(jù)規(guī)定的井計(jì)劃作用。在某些方面，使用者可以在鉆機(jī)系統(tǒng)100中輸入包括識(shí)別通井(wiper trip)需要的固相控制輸入的鉆工設(shè)置。這可導(dǎo)致用于通過(guò)通井的固相控制目的的未計(jì)劃的起下鉆。
[0040]圖4是示出了創(chuàng)建由排放架裝置104或鉆機(jī)系統(tǒng)100的其它部件執(zhí)行的排放架計(jì)劃的示例性方法的流程圖。例如，該方法可以通過(guò)排放控制系統(tǒng)180執(zhí)行。在某些示例中，排放架計(jì)劃在執(zhí)行之前完全產(chǎn)生。在其它示例中，排放架計(jì)劃在計(jì)劃正被執(zhí)行時(shí)實(shí)時(shí)產(chǎn)生。圖4 中的方法在202接收井計(jì)劃開始。井計(jì)劃可以被輸入、上傳或以其它方式轉(zhuǎn)移到排放控制系統(tǒng)180內(nèi)。在某些實(shí)施例中，井計(jì)劃被輸入管件管理系統(tǒng)184的存儲(chǔ)器190中。在其它實(shí)施例中，井計(jì)劃由管件管理系統(tǒng)184評(píng)定，但是存儲(chǔ)在別的地方。井計(jì)劃可以由操作者提供并且可以將與地理學(xué)、危險(xiǎn)和用于執(zhí)行和完成鉆井操作的其它信息有關(guān)的鉆井因素考慮進(jìn)去。 在某些實(shí)施例中，井計(jì)劃考慮水深(如果適用的話，比如在近海鉆井操作中)、導(dǎo)管深度、按測(cè)量深度和總豎直深度的套管區(qū)段(包括套管懸掛器的位置)。在井計(jì)劃中的其它信息可包括按套管區(qū)段的井底鉆具組合和孔尺寸、鉆桿尺寸(例如5英寸S135)、按推薦的井的區(qū)段的泥漿重量，以及其它因素。在某些方面，井計(jì)劃還可以包括甩出(kickoff)位置、偏差角度， 包括目標(biāo)測(cè)量深度和總豎直深度、傾斜和方位。某些井計(jì)劃包括膠接要求、鉆井后套管要求、液壓和旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩要求、和預(yù)期的環(huán)境因素，比如溫度和壓力。在某些實(shí)施例中，操作者設(shè)定完整的井計(jì)劃且將其引入到管件管理系統(tǒng)內(nèi)或在管件管理系統(tǒng)184內(nèi)創(chuàng)建完整的井計(jì)劃。在某些實(shí)施例中，不是將完整的井計(jì)劃輸入或?qū)氲焦芗芾硐到y(tǒng)184內(nèi)，而是僅某些關(guān)鍵因素被輸入或?qū)氲焦芗芾硐到y(tǒng)184內(nèi)。[〇〇41]在方法200中的204處，鉆井承包商可以提供用于系統(tǒng)100的鉆機(jī)元件的鉆工設(shè)置。 例如，鉆工設(shè)置可以包括鉆臺(tái)規(guī)格和要求以及裝備要求，比如指板規(guī)格。該設(shè)定還可包括對(duì)于系統(tǒng)100的操作者偏好。例如，設(shè)定可以包括期望的管件布置，比如鉆桿立根的鉆工側(cè)與非鉆工側(cè)的加載。它們還可以包括比如首先在與鉆工機(jī)艙相對(duì)的指板側(cè)上放置鉆桿立根的偏好。在某些鉆機(jī)布置中，這可以提供從鉆機(jī)上的鉆工機(jī)艙對(duì)排放架裝置104的更好觀察。 鉆工設(shè)置還可以包括鉆機(jī)和鉆柱設(shè)定信息，比如期望的排放位置和井底鉆具組合(BHA)和鉆鋌的規(guī)格，例如，包括具體長(zhǎng)度或重量。在一個(gè)示例中，BHA是130英尺長(zhǎng)，盡管其它長(zhǎng)度被考慮。其可以包括鉆頭定心器、鉆鋌和泥漿馬達(dá)。因此，管件管理系統(tǒng)184可以在開發(fā)特定鉆井操作的排放計(jì)劃時(shí)考慮BHA的長(zhǎng)度。BHA和鉆鋌的尺寸和規(guī)格在排放控制系統(tǒng)180為這些部件開發(fā)排放計(jì)劃時(shí)也可是重要的。可以作為鉆工設(shè)置輸入的其它因素可以包括鉆桿尺寸和范圍。例如，在某些實(shí)施例中，鉆工設(shè)置可以包括作為鉆桿規(guī)格的5英寸空間S-135范圍2 (31英尺)。其還可以包括按區(qū)段的BHA布置。另外的信息可以被包括在用于鉆機(jī)自身的鉆工設(shè)置中，例如用于評(píng)估沿孔向下和/或通過(guò)固相控制系統(tǒng)的泥漿的系統(tǒng)和方法。該固相控制系統(tǒng)可以指定何時(shí)鉆機(jī)操作可能需要被提供的所需參數(shù)，比如通井到指定深度，導(dǎo)致鉆機(jī)從孔起鉆。[〇〇42]基于接收的井計(jì)劃和建立的鉆工設(shè)置，管件管理系統(tǒng)184可以在206確定按套管區(qū)段的推薦指板布置。也就是說(shuō)，排放控制系統(tǒng)180的管件管理系統(tǒng)184可以基于井計(jì)劃和鉆工設(shè)置來(lái)確定或產(chǎn)生用于套管的推薦指板布置。步驟206的另外的細(xì)節(jié)將在下面參考圖5進(jìn)一步論述。[〇〇43]在圖4的208,管件管理系統(tǒng)184可以接收來(lái)自資產(chǎn)管理系統(tǒng)186的信息。如上面所指示，資產(chǎn)管理系統(tǒng)186可以提供與特定立根或管件的先前使用有關(guān)的信息，并且可以包括規(guī)格和歷史數(shù)據(jù)，比如例如，鉆桿直徑(例如4.5英寸或5英寸，例如)、范圍、長(zhǎng)度、檢查歷史、 服務(wù)和維修歷史，以及按階段、位置和/或應(yīng)力的其井歷史。在某些實(shí)施例中，來(lái)自資產(chǎn)管理系統(tǒng)186的信息是在管件管理系統(tǒng)計(jì)算中導(dǎo)入和使用以確保先前經(jīng)受高應(yīng)力、高加載或物理磨損的管件或立根可以主要地在鉆柱中的較低應(yīng)力、較低加載或較少物理磨損的位置使用的外部數(shù)據(jù)?？梢酝ㄟ^(guò)直接地訪問(wèn)資產(chǎn)管理系統(tǒng)186的存儲(chǔ)器(不管是本地還是遠(yuǎn)程)或者通過(guò)使信息經(jīng)由可傳輸?shù)拇鎯?chǔ)驅(qū)動(dòng)器傳送而接收信息。
[0044]在210,管件管理系統(tǒng)184識(shí)別在每一個(gè)立根中使用的管件。其可以在管件被引入 v-門時(shí)、在管件被引入狹窄孔時(shí)、或者在立根建立過(guò)程之前或期間的某些其它時(shí)間做這些。 管件可以利用任何數(shù)目的方法來(lái)識(shí)別。某些示例性方法使用加標(biāo)簽系統(tǒng)來(lái)識(shí)別管件和立根。加標(biāo)簽系統(tǒng)可包括每一個(gè)單獨(dú)的管件或立根獨(dú)特的且與每一個(gè)單獨(dú)的管件或立根相關(guān)聯(lián)的特定標(biāo)簽或標(biāo)記。例如，在管件上的條形碼、數(shù)字組、或其它標(biāo)記可以用于唯一地識(shí)別單獨(dú)的管件或立根。標(biāo)識(shí)符可以被掃描或以其它方式輸入到管件管理系統(tǒng)184內(nèi)。在某些實(shí)施例中，規(guī)格或歷史信息中的某些或全部可以通過(guò)管件或立根上的標(biāo)簽或標(biāo)記而不是單獨(dú)的數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)表示。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，標(biāo)簽表示特定管件的規(guī)格信息。
[0045]在212,管件管理系統(tǒng)184基于規(guī)格和歷史使用數(shù)據(jù)評(píng)定每一個(gè)識(shí)別的管件。這可以包括通過(guò)關(guān)聯(lián)來(lái)自資產(chǎn)管理系統(tǒng)186的信息和/或識(shí)別標(biāo)簽或標(biāo)記來(lái)評(píng)定立根，包括評(píng)定與構(gòu)造立根的管件有關(guān)的接收的歷史信息或規(guī)格信息。評(píng)定可以應(yīng)用與管件條件和剩余使用壽命有關(guān)的額定值或其它可跟蹤的指示物?？商娲兀淇梢詰?yīng)用在管件上的磨損或先前施加的應(yīng)力的量的額定值或可跟蹤的指示物。
[0046]在214,管件管理系統(tǒng)184為井計(jì)劃的每一個(gè)套管區(qū)段構(gòu)造立根，并且基于來(lái)自管件資產(chǎn)管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來(lái)評(píng)定立根。構(gòu)造立根可以包括操作排放架裝置104以離線或在線建立立根。在做這個(gè)中，管件管理系統(tǒng)184可以控制可以通過(guò)v-門134接收管件、可以將管件攜帶到鉆臺(tái)狹窄孔120或其它狹窄孔且可以使用管件建立立根的排放架裝置104。[〇〇47]在216,管件管理系統(tǒng)184基于在構(gòu)造期間管件的評(píng)定且基于指板布置來(lái)確定在分配的指板布置中的每一個(gè)立根的推薦位置。例如，管件管理系統(tǒng)184可以評(píng)估與管件有關(guān)的歷史和數(shù)據(jù)并且可以基于歷史和數(shù)據(jù)來(lái)指定指板中的存儲(chǔ)位置。相應(yīng)地，包括先前經(jīng)受先前井中的高應(yīng)力的管件的立根可以排放在指板108中的將與在鉆柱中的低應(yīng)力位置對(duì)應(yīng)的位置中。在某些實(shí)施例中，管件管理系統(tǒng)184可以考慮關(guān)于每一個(gè)鉆桿和每一個(gè)立根的信息。這些可以與建立立根同時(shí)地進(jìn)行測(cè)量和檢查。
[0048]在218,每一個(gè)建立的立根被排放在指板108中推薦的位置。在立根排放在指板108 中的情況下，根據(jù)井計(jì)劃的鉆井可以以有效的方式執(zhí)行。這可以包括:控制排放架裝置104 以從指板108拉動(dòng)立根，將立根在井中心116上移動(dòng)，并且將立根連接到鉆柱使得管件立根能夠前進(jìn)到井眼。隨著每一個(gè)管件和/或立根被引入鉆孔內(nèi)，在資產(chǎn)管理系統(tǒng)186中的管件歷史或立根歷史可以被更新以指示立根的使用或管件的使用。相應(yīng)地，資產(chǎn)管理系統(tǒng)222可以被更新以指示在鉆柱內(nèi)立根或管件的另外的位置和基于在鉆柱內(nèi)立根或管件的位置可能發(fā)生的預(yù)期的應(yīng)力或磨損。在某些情形中，這包括掃描和識(shí)別與管件或立根相關(guān)的信息 (例如諸如條形碼標(biāo)記的標(biāo)簽，或者其它標(biāo)識(shí)符)。然后，資產(chǎn)管理系統(tǒng)186可以識(shí)別和跟蹤具體管件或立根上的磨損。
[0049]圖5示出了用于執(zhí)行圖4的步驟206以確定按照套管區(qū)段的推薦指板布置的示例性方法。按照套管區(qū)段的指板布置由管件管理系統(tǒng)184使用鉆工設(shè)置和在圖4中的步驟202、 204接收的井計(jì)劃信息來(lái)確定。在某些實(shí)施例中，鉆工設(shè)置包括優(yōu)選的鉆臺(tái)安排信息。除本文公開的其它鉆工設(shè)置之外，這還可以包括可以是特定鉆機(jī)所特有的或操作者的特定偏好的另外的信息。例如，優(yōu)選的鉆臺(tái)安排可以包括基于鉆工偏好或基于鉆臺(tái)尺寸和布局識(shí)別立根或管件的具體位置或立根或管件的具體布置。在一個(gè)示例中，基于鉆井中心116的相對(duì)位置，操作者可能期望在填充指板的鉆工側(cè)之前填充指板的非鉆工側(cè)。取決于鉆桿如何被引入鉆機(jī)，操作者可能期望首先填充非鉆工側(cè)以產(chǎn)生效率或通過(guò)將立根放置在它們不與視覺觀察干擾的地方而維持寬的視覺范圍。某些操作者可能喜歡按次序填充鉆工側(cè)指板，以最靠近井中心116的位置開始并且朝向v-門134延伸。優(yōu)選的安排可以包括保留或旨在保持未填充的指板分配。優(yōu)選的安排還可以包括鉆桿尺寸信息的確認(rèn)。例如，鉆工可能喜歡確認(rèn)鉆桿范圍和尺寸，比如范圍2是在31英尺至32英尺之間，或者范圍3是在40英尺和45英尺之間。在某些情形中，鉆工偏好可包括確認(rèn)BHA尺寸，比如在三個(gè)區(qū)段中130英尺長(zhǎng)，每一個(gè)區(qū)段具有40至45英尺的長(zhǎng)度。優(yōu)選的指板安排可以包括其它管件布置分配偏好。例如，操作者可以保留每一個(gè)立根排的端點(diǎn)被留空。相應(yīng)地，代替每排十個(gè)立根，例如，管件管理系統(tǒng)可以分配每排僅九個(gè)立根。
[0050]在一個(gè)示例中，鉆臺(tái)安排考慮指板布局或容量以產(chǎn)生排放計(jì)劃。圖6示出了指板 108的示例性布局。更具體地，其示出了井中心116、狹窄孔120、和可以接收在執(zhí)行井計(jì)劃時(shí)使用的立根的指板108中的位置。在圖6中，每一個(gè)圓識(shí)別立根的可能的位置。如圖6中所看至IJ，許多較靠近井中心116布置的立根位置280在直徑方面比在其它立根位置大。這些立根位置280可用于容納較大直徑裝備和鉆桿立根，比如與BHA關(guān)聯(lián)的那些或諸如鉆頭定心器、 鉆鋌和泥漿馬達(dá)的其它較大部件。在該實(shí)施例中，管件立根的剩余可利用位置(其中某些標(biāo)記為282)全都顯示為適合于類似尺寸的管件立根。[〇〇51]返回到圖5,在252,管件管理系統(tǒng)184產(chǎn)生用于井計(jì)劃的第一部分的指板計(jì)劃。這可包括分配管件立根來(lái)執(zhí)行井計(jì)劃的第一部分。這參考圖7描述。[〇〇52]圖7示出了在252創(chuàng)建的用于井計(jì)劃的第一部分的產(chǎn)生的布局或推薦的指板計(jì)劃。 在圖7示出的實(shí)施例中，在248利用鉆工設(shè)置建立的優(yōu)選的鉆臺(tái)安排包括在指板108的相鄰指狀物130之間的第一管位置保留未分配的偏好。優(yōu)選的鉆臺(tái)安排還可包括保留或未分配第一排指板108以將立根與可以被分配到位置280的較大直徑裝備分開。
[0053]繼續(xù)，在252產(chǎn)生指板計(jì)劃可以考慮井計(jì)劃、鉆工設(shè)置和優(yōu)選的鉆臺(tái)安排。在一個(gè)示例中，井計(jì)劃數(shù)據(jù)可包括套管長(zhǎng)度、泥漿重量、BHA長(zhǎng)度、測(cè)量深度和立根長(zhǎng)度。
[0054]用于產(chǎn)生指板計(jì)劃的示例在下面利用示例性井計(jì)劃提供。示例性井計(jì)劃可以包括要求1，250英尺的套管區(qū)段具有13-3/8的直徑與17 1/2英寸的孔尺寸、要求8.4鎊每加侖的泥漿重量且要求1，250英尺的測(cè)量深度與1，250英尺的總豎直深度的第一區(qū)段。另外的數(shù)據(jù)可包括100英尺的鉆井后套筒(DPC)設(shè)定，并且可包括130英尺的BHA長(zhǎng)度。管件管理系統(tǒng)184 可考慮該信息并且確定測(cè)量深度和DPC的總和減去BHA長(zhǎng)度等于1250+100-130 = 1，220英尺。如果每一個(gè)立根等于93英尺，則對(duì)于井眼的第一區(qū)段需要13.11個(gè)立根(1，220除以93等于13.11個(gè)立根)。因此，井計(jì)劃要求5英尺鉆桿的14個(gè)立根。將此應(yīng)用到在圖7中的鉆機(jī)指板產(chǎn)生的布局，管件管理系統(tǒng)184為立根分配十四個(gè)點(diǎn)284以鉆井計(jì)劃的第一區(qū)段。在示出的示例中，這占據(jù)指板108中的兩排。這樣，如圖7中所示，考慮井計(jì)劃、鉆工設(shè)置和優(yōu)選的鉆井路線安排，管件管理系統(tǒng)184產(chǎn)生用于井計(jì)劃的第一部分的指板計(jì)劃。[〇〇55]在256,管件管理系統(tǒng)184產(chǎn)生將指板排分配給用于井計(jì)劃的第二部分的立根的用于井計(jì)劃的第二部分的推薦的指板計(jì)劃。以與上面描述的方式類似的方式，管件管理系統(tǒng) 184可以考慮井計(jì)劃的尺寸方面。
[0056]再次，為了示出而不限制，示例性的井計(jì)劃可包括要求4204英尺的套管區(qū)段具有 8-5/8英寸的直徑與11英寸的孔尺寸、要求8.4-10.1鎊每加侖的泥漿重量、并且要求4204英尺的測(cè)量深度與4204英尺的總豎直深度的第二區(qū)段?；诰?jì)劃的要求，管件管理系統(tǒng)184 可考慮過(guò)去鉆過(guò)的套管長(zhǎng)度和BHA長(zhǎng)度以確定井計(jì)劃的第二區(qū)段需要的立根的總數(shù)目。例如，將測(cè)量DPH減去M1A等于4，204+100-130 = 4，174。相應(yīng)地，鉆井計(jì)劃的第二部分要求立根總共4，174英尺。因?yàn)槊恳粋€(gè)立根為93英尺，這要求44.88個(gè)立根，因此，5英尺鉆桿的45個(gè)立根可以被分配到指板。圖8示出了在指板中的45個(gè)立根，其中每排9個(gè)立根，等于5排立根。因此，如圖8示出的第二區(qū)段要求在指板中填充5排立根。[〇〇57]值得注意的是，井計(jì)劃的第二區(qū)段包括或加到井計(jì)劃的第一區(qū)段。在該示例中，然而，用于井計(jì)劃的第二區(qū)段的套管區(qū)段利用具有與用于井計(jì)劃的第一區(qū)段的套管區(qū)段利用的鉆桿立根相同直徑的鉆桿立根。因此，圖8中的第一套管區(qū)段和第二套管區(qū)段的鉆桿的立根看起來(lái)每一個(gè)不可區(qū)分的。在其它示例中，然而，用于第一套管區(qū)段的鉆桿的立根具有與用于第二套管區(qū)段的鉆桿的立根不同的直徑。在不同區(qū)段中的不同直徑鉆桿立根可用于解決(例如限制)起吊載荷同時(shí)仍基于鉆桿的內(nèi)直徑、泥漿壓力和泥漿流量而維持足夠的液壓能力。[〇〇58]在260,對(duì)于井計(jì)劃的第三部分重復(fù)該過(guò)程。也就是說(shuō)，基于井計(jì)劃和包括優(yōu)選的鉆臺(tái)安排的鉆工設(shè)置，管件管理系統(tǒng)184產(chǎn)生用于井計(jì)劃的第三部分的指板計(jì)劃。以與上面描述的方式類似的方式，管件管理系統(tǒng)184可以考慮井計(jì)劃的尺寸方面。再次，為了示出而不限制，示例性井計(jì)劃可包括要求13038英尺的套管區(qū)段具有5-1/2英尺的直徑與7-7/8英尺的孔尺寸、要求8.8-9.3鎊每加侖的泥漿重量、并且要求13038的測(cè)量深度與8047英尺的總豎直深度的第三區(qū)段。[〇〇59] 考慮測(cè)量深度加100英尺的鉆井后套管和130英尺的BHA，13038+100-130= 13038 英尺。管件管理系統(tǒng)184可以確定對(duì)于井計(jì)劃的第三部分需要139.87個(gè)立根。因此，管件管理系統(tǒng)184為井計(jì)劃的第三區(qū)段分配在指板108中140個(gè)位置。因此，如圖9中所示，井計(jì)劃可以在指板108內(nèi)為立根分配16排以執(zhí)行井計(jì)劃。
[0060]再次，值得注意的是，井計(jì)劃的第三區(qū)段包括或加到井計(jì)劃的第一區(qū)段和第二區(qū)段。這里，用于井計(jì)劃的第三區(qū)段的套管區(qū)段利用具有與用于井計(jì)劃的第一區(qū)段和第二區(qū)段的套管區(qū)段利用的鉆桿立根相同直徑的鉆桿立根。因此，用于第三套管區(qū)段的鉆桿立根看起來(lái)與圖8中的第一套管區(qū)段和第二套管區(qū)段的鉆桿立根是不可區(qū)分的。如上面指示的， 在其它示例中，然而，第三套管區(qū)段的立根具有與第一或第二套管區(qū)段的鉆桿立根不同的直徑。
[0061]在某些實(shí)施例中，管件管理系統(tǒng)184可以分配最靠近井中心的指板108中的位置。 這可以在排放架裝置104將立根從指板108移動(dòng)到井中心116且從井中心116移動(dòng)到指板108 時(shí)提供效率。在另一實(shí)施例中，
[0062]此外，如上面論述的，某些立根或管件基于管件在鉆柱內(nèi)的位置而比其它立根或管件經(jīng)受較高的應(yīng)力。例如，較靠近鉆柱中的表面的管件或立根可以比較靠近BHA的管件或立根經(jīng)受較高的應(yīng)力。同樣，經(jīng)受在地質(zhì)構(gòu)造中侵害路徑的那些立根可能經(jīng)受高應(yīng)力。因此，當(dāng)管件用于構(gòu)成立根時(shí)，管件管理系統(tǒng)184可以考慮來(lái)自資產(chǎn)管理系統(tǒng)186的數(shù)據(jù)，并且可以基于它們預(yù)期的使用壽命和先前歷史來(lái)在指板108中放置立根以最小化非故意的過(guò)早失效的機(jī)會(huì)。例如，包括在先前井場(chǎng)所歷史地經(jīng)受高壓力的管件的立根可以布置在指板108 中與將在當(dāng)前井場(chǎng)所經(jīng)受較低應(yīng)力的位置對(duì)應(yīng)的位置。這可降低將減慢鉆井操作且在鉆機(jī)操作中產(chǎn)生無(wú)效率的管件失效的危險(xiǎn)。[〇〇63]圖10示出了由產(chǎn)生用于管件管理系統(tǒng)184的數(shù)據(jù)的資產(chǎn)管理系統(tǒng)186執(zhí)行的示例性方法。這可以在300開始，在300,跟蹤標(biāo)識(shí)符被指定給將在井場(chǎng)所使用的每一個(gè)管件。在某些實(shí)施例中，跟蹤標(biāo)識(shí)符在管件的整個(gè)生命歷史中被維持。相應(yīng)地，當(dāng)管件從井場(chǎng)所移動(dòng)到井場(chǎng)所并且在鉆井期間重復(fù)使用時(shí)，歷史數(shù)據(jù)可以提供剩余使用壽命的指示。與管件有關(guān)的規(guī)格信息可以在跟蹤標(biāo)識(shí)符上指示。例如，跟蹤標(biāo)識(shí)符可以代表諸如制造商信息、制造商數(shù)據(jù)、直徑尺寸、材料類型、范圍類型、長(zhǎng)度和重量的信息。與管件或立根有關(guān)的其它信息也可以被記錄。在302,在資產(chǎn)管理系統(tǒng)186中的管件歷史隨著管件被引入孔內(nèi)而被更新。為了做這些，管件可以在井中心被掃描，或者它們的位置可以被跟蹤并且系統(tǒng)可以識(shí)別何時(shí)管件在井眼處被引入。然后，預(yù)期的磨損和預(yù)期的施加應(yīng)力可以在資產(chǎn)管理系統(tǒng)186中添加到管件的歷史數(shù)據(jù)。
[0064]在304,跟蹤標(biāo)識(shí)符可以被指定給每一個(gè)立根。相應(yīng)地，與立根或管件有關(guān)的另外的信息可以被記錄和跟蹤。再次，信息可以包括與對(duì)單獨(dú)的管件存儲(chǔ)的信息類似的信息，比如制造商信息，諸如制造商數(shù)據(jù)、直徑尺寸、材料類型、范圍類型、長(zhǎng)度和重量。[〇〇65]在306,資產(chǎn)管理系統(tǒng)186跟蹤和更新用于特定管件或立根的服務(wù)歷史記錄。例如， 服務(wù)歷史可以包括基于先前使用的應(yīng)力歷史，比如深度、載荷或其它因素。此外，跟蹤服務(wù)歷史可以包括跟蹤檢查日期、和包括當(dāng)前長(zhǎng)度和當(dāng)前重量的管件的長(zhǎng)度和重量的變化。 [〇〇66]在圖10中的308,其對(duì)應(yīng)于圖3中的步驟208,來(lái)自資產(chǎn)管理系統(tǒng)186的信息可以對(duì)于每一個(gè)管件被傳輸?shù)焦芗芾硐到y(tǒng)184。管件管理系統(tǒng)184可以以上面參考圖3論述的方式操作。[〇〇67]管件管理系統(tǒng)184可以采用利用歷史信息和井計(jì)劃信息來(lái)管理鉆桿通過(guò)在鉆桿的整個(gè)壽命中旋轉(zhuǎn)立根在鉆柱中的位置而可能經(jīng)受的應(yīng)力水平的算法。例如，對(duì)于特定的立根，當(dāng)前位置可以被指定到與第四排對(duì)應(yīng)的位置，按次序第六。未來(lái)位置可以被指定為第八排中的位置，按次序第六。相應(yīng)地，管件管理系統(tǒng)384可以以在指板108內(nèi)與其被引入到井眼的次序?qū)?yīng)的位置存儲(chǔ)立根的方式操作排放架裝置104。因此，基于管件標(biāo)識(shí)符的讀數(shù)和長(zhǎng)度和重量的有效性以及管件區(qū)段在檢查準(zhǔn)則內(nèi)的確認(rèn)，排放控制系統(tǒng)180可以基于井計(jì)劃和套管區(qū)段利用每一個(gè)立根的應(yīng)力歷史來(lái)推薦在鉆柱內(nèi)的立根的位置和立根盒(setback) 位置。
[0068]圖11示出了基于指示管件和立根的施加應(yīng)力和歷史數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)重新布置在指板108內(nèi)的立根位置的方法。在圖11中的400,管件管理系統(tǒng)184識(shí)別對(duì)具有不同規(guī)格的立根的需要。這可能是修改的井計(jì)劃、管柱失效或由于其它原因的結(jié)果。在402,管件管理系統(tǒng)184 修改原始推薦的指板布置以容納具有不同規(guī)格的立根。在某些示例中，這可以包括修改計(jì)劃以在指板內(nèi)的不同位置定位具有不同直徑的立根。例如，這可以包括重新分配特定尺寸的立根的立根位置以容納另一尺寸的立根。[〇〇69]在404,管件管理系統(tǒng)184可以控制排放架裝置104以構(gòu)造和排放具有與最初調(diào)出的那些立根不同的規(guī)格的立根。這些新的立根可以以上面在圖3中的214至216描述的方式評(píng)定和定購(gòu)。在406,排放架裝置104可以起出井眼中的立根并且根據(jù)修改的指板布置排放立根以促進(jìn)將不同規(guī)格的立根引入井眼內(nèi)的效率。在408,如上面在222所論述，管件管理系統(tǒng)184可以執(zhí)行鉆井計(jì)劃以將不同規(guī)格的立根引入井眼，同時(shí)更新資產(chǎn)管理系統(tǒng)186。
[0070]圖12示出了可以在井計(jì)劃的第三區(qū)段的鉆桿的起下鉆期間執(zhí)行的一個(gè)重新布置示例。在該示例中，管件管理系統(tǒng)184可能需要在井計(jì)劃的第四區(qū)段重新布置立根。在該示例中，第四區(qū)段利用4-1/2英寸鉆桿來(lái)減少鉆柱重量。4-1/2英寸鉆桿將位于最靠近鉆頭。因此，管件管理系統(tǒng)可以在起下鉆期間修改推薦的排放計(jì)劃以針對(duì)4-1/2英寸鉆桿分配指板 108的一部分。在圖12中，且與圖9相比，5英寸鉆桿的位置已經(jīng)被修改以容納4-1/2英寸鉆桿。相應(yīng)地，鉆井可以以有效且高效的方式發(fā)生同時(shí)最小化鉆井系統(tǒng)的停機(jī)時(shí)間。
[0071]鑒于以上所有和附圖，本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易認(rèn)識(shí)到本公開引入鉆機(jī)設(shè)備，包括: 排放架裝置，該排放架裝置用于在鉆機(jī)上移動(dòng)管件立根;指板，該指板協(xié)作地布置成從排放架裝置接收管件立根并且以豎直布置支撐管件立根；以及排放控制系統(tǒng)，該排放控制系統(tǒng)與排放架裝置通信并且構(gòu)造成控制排放架裝置，該排放控制系統(tǒng)包括管件管理系統(tǒng)，該管件管理系統(tǒng)接收與井計(jì)劃和鉆工設(shè)置有關(guān)的數(shù)據(jù)、評(píng)定井計(jì)劃和鉆工設(shè)置、并且基于井計(jì)劃和鉆工設(shè)置開發(fā)布置在鉆井過(guò)程中使用的管件立根的推薦的排放位置的排放計(jì)劃。
[0072]在一方面，管件管理系統(tǒng)被構(gòu)造成接收用于鉆機(jī)的鉆工偏好，并且其中在排放計(jì)劃被開發(fā)時(shí)，排放控制系統(tǒng)部分地基于鉆工偏好。在一方面，管件管理系統(tǒng)被構(gòu)造成確定構(gòu)造井計(jì)劃的鉆井區(qū)段所需的管件立根的數(shù)目并且針對(duì)每一個(gè)管件立根分配在指板中的位置。在一方面，鉆工設(shè)置包括管件布置、用于井底鉆具組合的指板中的位置、和鉆桿尺寸中的至少一個(gè)，排放控制系統(tǒng)被構(gòu)造成當(dāng)開發(fā)排放計(jì)劃時(shí)考慮鉆工設(shè)置。在一方面，井計(jì)劃通過(guò)套管區(qū)段指定BHA和孔尺寸，排放控制系統(tǒng)被構(gòu)造成當(dāng)開發(fā)排放計(jì)劃時(shí)考慮BHA和孔尺寸。在一方面，管件管理系統(tǒng)被構(gòu)造成基于一個(gè)或多個(gè)管件或管件立根的歷史數(shù)據(jù)分配管件立根的排放位置。在一方面，排放控制系統(tǒng)包括資產(chǎn)管理系統(tǒng)，該資產(chǎn)管理系統(tǒng)被構(gòu)造成跟蹤與具體管件或管件立根有關(guān)的信息。在一方面，信息包括歷史加載信息，該歷史加載信息包括施加到管件或管件立根的應(yīng)力的量。在一方面，信息包括管件立根的特定管件的規(guī)格，該規(guī)格包括長(zhǎng)度、直徑和制造商中的至少一個(gè)。在一方面，資產(chǎn)管理系統(tǒng)與管件管理系統(tǒng)共享存儲(chǔ)器、處理器或兩者。
[0073]本公開還引入開發(fā)鉆機(jī)的排放計(jì)劃的方法，所述方法包括:在排放控制系統(tǒng)中接收利用鉆機(jī)鉆井眼的井計(jì)劃的信息；在排放控制系統(tǒng)中接收鉆工設(shè)置信息；以及利用排放控制系統(tǒng)確定指板計(jì)劃，該排放控制系統(tǒng)評(píng)定接收的井計(jì)劃信息和接收的鉆工設(shè)置信息、 基于該評(píng)定為管件立根分配在指板內(nèi)的管件立根位置以執(zhí)行井計(jì)劃。[〇〇74]方法還可包括利用排放控制系統(tǒng)產(chǎn)生控制信號(hào)以控制排放架裝置來(lái)構(gòu)造管件立根并且在指板中的分配位置排放管件立根。方法還可包括確定構(gòu)造井計(jì)劃的鉆井區(qū)段所需的管件立根的數(shù)目并且基于構(gòu)成鉆井區(qū)段所需的管件立根的數(shù)目為立根分配指板中的位置。在一方面，接收鉆工設(shè)置包括接收指板中管件布置、用于井底鉆具組合(BHA)的指板中的位置、和鉆桿尺寸中的至少一個(gè)。在一方面，接收井計(jì)劃包括接收套管區(qū)段的孔尺寸和 BHA、泥漿深度或距鉆機(jī)的總豎直深度中的至少一個(gè)。方法還可包括考慮與用于構(gòu)造管件立根中的一個(gè)或多個(gè)的一個(gè)或多個(gè)具體管件有關(guān)的歷史數(shù)據(jù)，其中該歷史數(shù)據(jù)用于為包括每一個(gè)具體管件的管件立根分配在指板中的位置。在一方面，考慮歷史數(shù)據(jù)包括考慮包含施加到管件或管件立根的應(yīng)力的量的歷史加載信息。在一方面，考慮歷史數(shù)據(jù)包括考慮長(zhǎng)度、 直徑和制造商中的至少一個(gè)。方法還可包括自動(dòng)化鉆機(jī)控制系統(tǒng)，其中排放控制系統(tǒng)被集成到自動(dòng)化鉆機(jī)控制系統(tǒng)中，導(dǎo)致自動(dòng)化鉆機(jī)控制系統(tǒng)具有用于控制鉆機(jī)的所有功能的自主控制能力，所述功能包括絞車、頂部驅(qū)動(dòng)器、泥漿栗、鉆工、排放、液壓升降機(jī)、卡瓦、固相控制、電源系統(tǒng)和防碰撞。
[0075]本公開還引入非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其帶有存儲(chǔ)在其上以用于確定管件和管件立根在指板中的排放位置的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令。計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令包括以下指令:在排放控制系統(tǒng)中接收與利用鉆機(jī)鉆井眼的井計(jì)劃有關(guān)的信息;在排放控制系統(tǒng)中接收鉆工設(shè)置信息；以及利用排放控制系統(tǒng)確定指板計(jì)劃，該排放控制系統(tǒng)評(píng)定接收的井計(jì)劃信息和接收的鉆工設(shè)置信息、并且基于該評(píng)定為管件立根分配在指板內(nèi)的管件立根位置以執(zhí)行井計(jì)劃。
[0076]前述概述了幾個(gè)實(shí)施例的特征使得本領(lǐng)域技術(shù)人員可以更好地理解本公開的方面。這樣的特征可以通過(guò)許多等同的替代物中的任一個(gè)來(lái)替換，其中僅某些在此公開。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解他們可以容易使用本公開作為設(shè)計(jì)或修改用于執(zhí)行相同目的和/或?qū)崿F(xiàn)本文引入的實(shí)施方式的相同優(yōu)點(diǎn)的其它過(guò)程和結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。本領(lǐng)域技術(shù)人員還應(yīng)認(rèn)識(shí)到這樣的等同的構(gòu)造不偏離本公開的精神和范圍，且它們可以在不偏離本公開的精神和范圍的情況下在此做出各種改變、替換和替代。
[0077]在本公開的末尾處的摘要被提供以符合37C.F.R.§1.72(b)以允許讀者快速地確認(rèn)技術(shù)公開的本質(zhì)。應(yīng)理解，其將不用于解釋或限制權(quán)利要求的范圍或意思。
[0078]此外，
【申請(qǐng)人】的表達(dá)意圖是對(duì)于本文的權(quán)利要求中的任何權(quán)利要求的任何限制不援引351].5.(:.§112(〇，除了權(quán)利要求與相關(guān)功能一起明確地使用單詞“手段”的那些。
【主權(quán)項(xiàng)】
1 ? 一種鉆機(jī)設(shè)備(100)，包括:排放架裝置(104)，所述排放架裝置(104)用于在鉆機(jī)上移動(dòng)管件立根(150);指板(108)，所述指板(108)協(xié)作地布置成從所述排放架裝置接收管件立根并且在豎直 布置中支撐所述管件立根;以及排放控制系統(tǒng)(180)，所述排放控制系統(tǒng)(180)與所述排放架裝置通信并且被構(gòu)造成控 制所述排放架裝置，所述排放控制系統(tǒng)包括管件管理系統(tǒng)，所述管件管理系統(tǒng)接收與井計(jì) 劃和鉆工設(shè)置有關(guān)的數(shù)據(jù)、評(píng)定所述井計(jì)劃和鉆工設(shè)置、并且基于所述井計(jì)劃和鉆工設(shè)置 開發(fā)排放計(jì)劃，所述排放計(jì)劃安排在鉆井過(guò)程中使用的管件立根的推薦排放位置。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆機(jī)設(shè)備，其中所述管件管理系統(tǒng)被構(gòu)造成接收對(duì)于鉆機(jī)的 鉆工偏好，并且其中所述排放控制系統(tǒng)在所述排放計(jì)劃被開發(fā)時(shí)部分地基于所述鉆工偏 好。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆機(jī)設(shè)備，其中所述管件管理系統(tǒng)被構(gòu)造成確定構(gòu)造所述井 計(jì)劃的鉆井區(qū)段所需的管件立根的數(shù)目并且為所述管件立根中的每一個(gè)管件立根分配在 所述指板中的位置。4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3中的任一項(xiàng)所述的鉆機(jī)設(shè)備，其中所述鉆工設(shè)置包括管件布 置、用于井底鉆具組合的指板中的位置、和鉆桿尺寸中的至少一個(gè)，所述排放控制系統(tǒng)被構(gòu) 造成當(dāng)開發(fā)所述排放計(jì)劃時(shí)考慮所述鉆工設(shè)置。5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3中的任一項(xiàng)所述的鉆機(jī)設(shè)備，其中所述井計(jì)劃指定套管區(qū)段的 孔尺寸和BHA，所述排放控制系統(tǒng)被構(gòu)造成當(dāng)開發(fā)所述排放計(jì)劃時(shí)考慮所述BHA和孔尺寸。6.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3中的任一項(xiàng)所述的鉆機(jī)設(shè)備，其中所述管件管理系統(tǒng)被構(gòu)造成 基于一個(gè)或多個(gè)管件或管件立根的歷史數(shù)據(jù)分配管件立根的排放位置。7.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3中的任一項(xiàng)所述的鉆機(jī)設(shè)備，其中所述排放控制系統(tǒng)包括資產(chǎn) 管理系統(tǒng)，所述資產(chǎn)管理系統(tǒng)被構(gòu)造成跟蹤與具體管件或管件立根有關(guān)的信息。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鉆機(jī)設(shè)備，其中所述信息包括歷史加載信息，所述歷史加載信 息包括施加到管件或管件立根的應(yīng)力的量。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鉆機(jī)設(shè)備，其中所述信息包括管件立根的特定管件的規(guī)格，所 述規(guī)格包括長(zhǎng)度、直徑和制造商中的至少一個(gè)。10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鉆機(jī)設(shè)備，其中所述資產(chǎn)管理系統(tǒng)與所述管件管理系統(tǒng)共享 存儲(chǔ)器、處理器或兩者。11.一種開發(fā)鉆機(jī)的排放計(jì)劃的方法，所述方法包括:在排放控制系統(tǒng)(180)中接收井計(jì)劃的信息，用于利用鉆機(jī)鉆井眼；在所述排放控制系統(tǒng)(180)中接收鉆工設(shè)置信息；以及利用所述排放控制系統(tǒng)確定指板計(jì)劃，所述排放控制系統(tǒng)評(píng)定接收到的井計(jì)劃信息和 接收到的鉆工設(shè)置信息，并且基于所述評(píng)定，為管件立根分配在指板(108)內(nèi)的管件立根位 置以執(zhí)行所述井計(jì)劃。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，所述方法進(jìn)一步包括:利用所述排放控制系統(tǒng)產(chǎn)生控制信號(hào)以控制排放架裝置來(lái)構(gòu)造管件立根并且在所述 指板中分配的位置中排放所述管件立根。13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，所述方法進(jìn)一步包括:確定構(gòu)造所述井計(jì)劃的鉆井區(qū)段所需的管件立根的數(shù)目，并且基于構(gòu)成所述鉆井區(qū)段 所需的管件立根的所述數(shù)目為所述立根分配在所述指板中的位置。14.根據(jù)權(quán)利要求11、12或13中的任一項(xiàng)所述的方法，其中接收所述鉆工設(shè)置包括接收 指板中的管件布置、井底鉆具組合(BHA)的在所述指板中的位置、和鉆桿尺寸中的至少一 個(gè)。15.根據(jù)權(quán)利要求11、12或13中的任一項(xiàng)所述的方法，其中接收所述井計(jì)劃包括接收套 管區(qū)段的孔尺寸和BHA、泥漿深度、或距所述鉆機(jī)的總豎直深度中的至少一個(gè)。16.根據(jù)權(quán)利要求11、12或13中的任一項(xiàng)所述的方法，所述方法進(jìn)一步包括:考慮與用于構(gòu)造所述管件立根中的一個(gè)或多個(gè)管件立根的一個(gè)或多個(gè)具體管件有關(guān) 的歷史數(shù)據(jù)，其中所述歷史數(shù)據(jù)用于為包括每一個(gè)具體管件的管件立根分配在所述指板中 的位置。17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中考慮歷史數(shù)據(jù)包括考慮歷史加載信息，所述歷史 加載信息包括施加到管件或管件立根的應(yīng)力的量。18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中考慮歷史數(shù)據(jù)包括考慮長(zhǎng)度、直徑和制造商中的至少一個(gè)。19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，包括自動(dòng)化鉆機(jī)控制系統(tǒng)，并且其中，所述排放控制 系統(tǒng)被集成到所述自動(dòng)化鉆機(jī)控制系統(tǒng)中，導(dǎo)致所述自動(dòng)化鉆機(jī)控制系統(tǒng)具有用于控制所 述鉆機(jī)的所有功能的自主控制能力，所述功能包括絞車、頂部驅(qū)動(dòng)器、泥漿栗、鉆工、排放、 液壓升降機(jī)、卡瓦、固相控制、電源系統(tǒng)和防碰撞。20.—種非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，具有存儲(chǔ)在其上的用于確定管件和管件立根在指 板中的排放位置的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令，所述計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令包括以下指令:在排放控制系統(tǒng)(180)中接收與井計(jì)劃有關(guān)的信息以用于利用鉆機(jī)鉆井眼；在所述排放控制系統(tǒng)(180)中接收鉆工設(shè)置信息；以及利用所述排放控制系統(tǒng)(180)確定指板計(jì)劃，所述排放控制系統(tǒng)(180)評(píng)定接收到的井 計(jì)劃信息和接收到的鉆工設(shè)置信息，并且基于所述評(píng)定為管件立根分配在指板(108)內(nèi)的 管件立根位置以執(zhí)行所述井計(jì)劃。
【文檔編號(hào)】E21B15/00GK106030020SQ201580009307
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2015年1月22日
【發(fā)明人】克里斯多佛·馬格努森
【申請(qǐng)人】那伯斯工業(yè)公司