Устройство определения длины и скорости колонны труб при проведении спускоподъемных операций на скважине
DEVICE FOR DETERMINATION OF PIPE STRING LENGTH AND SPEED DURING LOWERING AND LIFTING OPERATIONS AT WELL

Изобретение относится к средствам контроля технологического процесса эксплуатации и ремонта скважины и может быть использовано для измерения длины и скорости   колонны   труб, как при их спуске, так и подъёме.
Известно устройство измерения длины и скорости перемещения колонны труб, включающее приспособление для спуска колонны труб в скважину и приспособление  для фиксирования перемещения колонны труб во времени и в пространстве (см. описание к патенту РФ №2324812 «Способ измерения длины и скорости перемещения колонны труб при спускоподъёмных операциях и устройство для его осуществления», МПК E21B 44/00, 19/00, опубл.20.05.2008г.).
В качестве приспособления для спуска в скважину  труб, соединяемых между собой в колонну,  в известном устройстве используют канатную лебедку.  Лебедка снабжена измерителем веса на талевом блоке. Холостые пробеги талевого блока определяют по показаниям измерителя веса. Для фиксирования перемещения колонны труб во времени и пространстве используют видеокамеру по перемещению мишени, закрепленной на талевом блоке канатной лебедки.
В качестве приспособления  для фиксирования перемещения колонны труб во времени и пространстве используют видеокамеру, которую  располагают на значительном удалении от  устьевой площадки.   В зоне (секторе) обзора видеокамеры  ничего не должно мешать, т.е. ограничивается полезное пространство при работе, и зона передвижения  персонала и техники. Кроме того, обзор мишеней будет зависеть от погодных условий, т.е. во время дождя, снега или тумана при плохой видимости  обзор ухудшается, что снижает  точность измерений или делает их невозможными.  Во время спуска колонны труб в состав колонны включается внутрискважинное оборудование, например,   пакеры, клапаны и д.р. Вес данного оборудования значительно отличается от веса труб. При одинаковой длине оборудования и трубы,  вес оборудования  может значительно превышать вес трубы, что приводит к неточности измерения и необходимости корректировок.
Колонна труб может компоноваться из различного типоразмера труб, у которых вес одного метра отличается друг от друга. Т.е. при измерении колонны труб, составленной из труб различного диаметра, показания длины будет определяться некорректно.
Для обеспечения  возможности одновременного обзора верхнего и нижнего положения  при перемещении колонны труб, мишень имеет возможность поочередного расположения  в нижнем и верхнем положениях. Эти положения фиксируют видеокамерой, а произведенное перемещение измеряют в единицах длины. Затем находят координаты положения центра мишени в нижнем и верхнем положениях и определяют числовой масштаб между размерами на экране и в реальности.
Известное устройство трудоемко при эксплуатации и не обеспечивает точность измерений, что   является его недостатком.
Известно устройство определения длины колонны насосно-компрессорных труб, принятое в качестве прототипа, включающее приспособление для спуска колонны труб в скважину и приспособление  для фиксирования перемещения колонны труб во времени и пространстве (см. описание к патенту РФ №2 593 609 «Способ определения длины колонны насосно-компрессорных труб и их идентификации при спускоподъёмных операциях», МПК E21B 47/08, опубл.10.08.2016).
В качестве приспособления  для фиксирования перемещения колонны труб во времени и пространстве используют микроконтейнер, который устанавливают на  муфте каждой насосно-компрессорной трубы.
Микроконтейнер  оснащён электронным маркером, выполненным в виде микрочипа с исходной информацией о длине труб и ее типоразмере. В процессе спуска или подъема колонны труб в память микрочипа дополнительно заносят запись даты и времени произведенных операций.  Информацию с микрочипа считывают в процессе оборота труб сканером, установленным вместе с антенной на устье скважины, и передают ее на контроллер, где происходит формирование накопительной части: суммирование общей длины колонны труб и время ее наработки.
Известное устройство исключает  использование труб   и муфт к ним без установленных микрочипов. Перед спуском таких труб необходимо производить дополнительно их измерение с занесением информации о  трубах в микрочип,  что приводит к значительным временным затратам по установке данных чипов на муфты труб  и дополнительным финансовым затратам.
Технической задачей и результатом изобретения является создание устройства, позволяющего ускорить процесс  измерения длины и скорости перемещения колонны труб при проведении спускоподъемных операций  и обеспечить высокую точность  измерения длины спущенной или поднятой колонны труб.
Использование предлагаемого изобретения позволяет исключить из процесса работ по спуску труб при подземном ремонте скважин этап предварительных ручных измерений длины каждой трубы на мостках и суммарной длины колонны, на который затрачивается 10-12% времени на все работы по спуску колонны. При этом точное измерение длины спускаемой колонны позволяет осуществлять точную доставку концевых элементов колонны (насосов, глубинных приборов и других элементов в интервал их работы). Предлагаемое изобретение позволяет измерять  длину колонны труб  и другого спускаемого в скважину оборудования  входящего в состав колонны без какой либо подготовки данных труб и без использования дополнительного оборудования, размещаемого на трубах.
Технический результат достигается тем, что устройство определения длины и скорости   колонны  труб при проведении спускоподъемных операций на скважине включает  приспособление для спуска колонны труб в скважину и приспособление  для фиксирования перемещения колонны труб во времени и пространстве, при этом приспособление  для фиксирования перемещения колонны труб во времени и пространстве выполнено в виде бесконтактного измерительного прибора, жестко закрепленного на роликовом  прижиме приспособления для спуска колонны труб в скважину, выполненного в виде двух фланцев со сквозным отверстием  для перемещения труб, между которыми установлен роликовый  прижим, состоящий из двух роликов   с вогнутой наружной поверхностью, установленных на подпружиненных осях симметрично относительно сквозного отверстия   с возможностью вращения и перемещения в плоскости, перпендикулярной перемещению труб для взаимодействия с их наружной поверхностью.
Предлагаемое устройство определения длины и скорости   колонны  труб при проведении спускоподъемных операций на скважине иллюстрировано чертежами, где:  на фиг. 1 изображен  общий вид; на фиг. 2 – продольное сечение общего вида; на фиг. 3 – поперечное сечение общего вида; на фиг 4 – устройство со снятой верхней частью верхнего фланца.
Предлагаемое устройство для определения длины и скорости спуска колонны труб  выполнено в виде двух фланцев верхнего 1 и нижнего  2 соответственно, расположенных с интервалом по высоте относительно друг друга и соединенных диаметрально расположенными стойками 3. Оба фланца 1 и 2 выполнены со сквозным отверстием 4, предназначенным для прохода через него в скважину колонны труб.   Диаметр отверстия 4  не менее внутреннего диаметра оборудования,  установленного на устье скважины, что позволяет не устанавливать каких либо ограничений по используемым типоразмерам труб   и другого внутрискважинного оборудования. Нижний фланец  2 предназначен  для размещения на устье скважины, а   верхний фланец 1- для размещения на нём спайдера  для удержания колонны труб в подвешенном состоянии и высвобождения ее в процессе спускоподъемных операций.
Верхний фланец 1 состоит из двух, соединенных между собой крепежом, частей верхней и нижней (крепеж на чертеже не показан). Нижняя часть  выполнена крестообразной формы с двумя пазами, расположенными симметрично относительно сквозного отверстия 4,  размещенными   по обе стороны стоек 3 и предназначенными для установки жестко закреплённых полозьев 5 для размещения кареток 6  (пазы на чертеже не показаны). Каретки 6 имеют возможность свободного перемещения по полозьям.
Между фланцами 1 и 2 симметрично сквозному отверстию 4 установлен роликовый прижим.  Роликовый прижим состоит из двух роликов 7 и 8 с вогнутой наружной поверхностью, симметрично установленных на осях 9 относительно сквозного отверстия 4, и с возможностью вращения на осях 9 с помощью подшипников 10. Каждая ось 9 концами жестко закреплена на концах  валов 11, попарно размещенных в направляющих 12 и подпружиненных пружинами 13. От выпадения пружины 13 зафиксированы гайками 14, установленными на направляющих 12.
Направляющие 12 установлены с возможностью перемещения на  полозьях 5, для чего они попарно закреплены на нижней части фланца 1 по обе стороны стоек 3 с помощью П-образных подвесов 14 Г-образного сечения,  один конец которых закреплен на каретках 6, а другой соединен с направляющими 12.
Бесконтактный измерительный прибор 15 размещен внутри   контейнера 16,   жестко закрепленного на свободных концах пары валов 11 роликового прижима по одну сторону от сквозного отверстия 4. Контейнер 17 имеет возможность перемещения в плоскости перпендикулярной оси сквозного отверстия 4  вместе с валами 11 роликового прижима, и может  издавать импульсный сигнал в плоскости, перпендикулярной перемещению колонны труб, через отверстие в контейнере 16 (отверстие на чертеже не показано).
В качестве бесконтактного измерительного прибора 15 могут быть использованы приборы моделей VLM320 или VLM500, обеспечивающие измерение длины и скорости непрерывно движущихся труб, имеющих поверхность с различными неровностями и маслянистыми загрязнениями с точностью до 0,05%.  Приборы надежны при  эксплуатации и обеспечивают  высокую точность измерений.
Устройство работает следующим образом.
При спуске  труб  валы 11 с помощью пружин 13 поджимают ролики 7 и 8 роликового прижима к наружной поверхности  труб. Ролики 7 и 8 роликового прижима имеют возможность свободного  перемещения в плоскости, перпендикулярной спуску труб, не задерживая их перемещение, и одновременно взаимодействуя с поверхностью труб.   Бесконтактный измерительный прибор 16, закрепленный на свободных концах пары валов 11 роликового прижима по одну сторону от сквозного отверстия 4,  перемещается синхронно  с роликовым прижимом,  находясь на постоянном расстоянии от труб, и измеряя их длину.
Колона труб   перемещается перпендикулярно потоку  импульсного сигнала бесконтактного измерительного прибора 15, который  измеряет длину и скорость перемещения   непрерывно движущихся труб.
Предлагаемая конструкция роликового прижима обеспечивает спуск труб  всех типоразмеров независимо от их диаметра, и позволяет бесконтактному измерительному прибору измерять их длину.
Предлагаемая конструкция роликового прижима позволяет бесконтактному измерительному прибору 15 измерять  все типоразмеры труб  независимо от их диаметра.