АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАКРЫВАНИЯ ЗАДВИЖКИ И ПРОВЕРКА ТРУБОПРОВОДА
AUTOMATED DETECTION OF GATE VALVE CLOSING AND PIPELINE CHECK

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0001] Флюиды можно добывать из скважин, пробуренных в пластах. Для различных ситуаций, наблюдаемых в пластах, используют различные конструкции скважин. Сложность конструкции скважин с годами увеличилась, и более глубокие скважины с большим количеством боковых стволов также увеличили необходимость в наблюдении за скважинами, в том числе за потоком флюидов, состоянием скважины и полнотой подготовки скважины к эксплуатации. Кроме того, трубопроводы, используемые для подачи флюида из скважины, могут требовать наблюдения для обеспечения надлежащего хода потока флюида.
[0002] Операторы могут измерять характеристики трубопровода или скважины, такие как поток флюида, с помощью каротажного прибора. Такие приборы используют в первую очередь для измерения давления, температуры и скорости флюида в скважине. С помощью каротажных приборов можно также измерять другие свойства, в зависимости от конкретного состояния скважины или исследуемой проблемы. Операторы скважины могут также устанавливать постоянные датчики давления и температуры в конкретных точках внутри скважины, но это может быть дорогим вариантом, поскольку датчики часто не извлекают, а ценность информация от постоянного датчика может уменьшатся в процессе эксплуатации скважины.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
[0003] Варианты реализации данного изобретения описаны со ссылкой на следующие фигуры. Одинаковые номера использованы на всех фигурах для обозначения одинаковых деталей и компонентов. Детали, изображенные на фигурах, не обязательно показаны в масштабе. Некоторые детали вариантов реализации изобретения могут быть показаны в увеличенном масштабе или в несколько схематической форме, а некоторые подробности элементов могут быть не показаны в интересах ясности и краткости.
[0004] На фиг. 1 изображен схематический вид типовой системы проверки трубопровода согласно одному или большему количеству вариантов реализации изобретения;
[0005] на фиг. 2 изображена блок-схема способа проверки трубопровода согласно одному или большему количеству вариантов реализации изобретения;
[0006] на фиг. 3 изображено графическое представление профиля давления согласно одному или большему количеству вариантов реализации изобретения;
[0007] на фиг. 4 изображен увеличенный вид профиля давления по фиг. 3;
[0008] на фиг. 5 изображено графическое представление профиля давления для входа
согласно одному или большему количеству вариантов реализации изобретения; и
[0009] на фиг. 6 и 7 изображены графические представления сложных профилей давления.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0010] Описанные варианты реализации изобретения включают усовершенствования в обработке времени начала импульса давления внутри трубопровода.
[0011] Аспекты данного изобретения включают усовершенствованное время пролетных измерений отраженных волн давления для более точного определения расположения отложений или дефектов вдоль трубопровода. Время пролетных измерений усовершенствовано частично путем точного выбора признаков, связанных с закрыванием задвижки трубопровода, таких как время начала или момент генерирования импульса давления. Улучшение точности идентификации времени начала импульса давления приводит к улучшению идентификации расположения препятствий или дефектов вдоль трубопровода.
[0012] На фиг. 1 изображен схематический вид системы 100 проверки трубопровода согласно одному или большему количеству вариантов реализации изобретения. Систему 100 проверки трубопровода используют для обнаружения и определения расположения различных препятствий в трубопроводе 102, таком как труба или любой подходящий трубопровод, используемый для транспортировки флюида, или дефектов, связанных с ним. Датчик 106 давления, который может включать манометр или тензодатчик давления, расположен непосредственно выше по потоку или ниже по потоку от задвижки 104, соединенной с трубопроводом 102. Компьютерная система 110 может быть соединена с возможностью передачи данных с датчиком 106 давления для получения профиля давления, регистрируемого датчиком 106 давления. Указанный профиль давления можно получать в виде сигнала давления, имеющего определенное значение в заданный момент времени. Задвижку 104 закрывают, генерируя импульс давления в трубопроводе 102, а датчик давления регистрирует профиль давления в виде значения давления от отраженных волн давления, генерируемых вдоль трубопровода 102. Задвижку 104 можно закрывать механически (например, с помощью исполнительного механизма) или ее может закрывать вручную, например, оператор.
[0013] Компьютерная система 110 может содержать один или большее количество процессоров 112 и запоминающее устройство 114 (например, ПЗУ, ЭППЗУ, ЭСППЗУ, флэш-память, ОЗУ, жесткий диск, твердотельный накопитель, оптический диск или их комбинацию) способные исполнять команды. Программное обеспечение, хранимое в запоминающем устройстве 114, управляет работой компьютерной системы 110. Пользователь взаимодействует с компьютерной системой 110 и программным обеспечением посредством одного или большего количества устройств 116 ввода (например, мыши, сенсорной панели или клавиатуры) и одного или большего количества устройств 118 вывода (например, экрана или планшета). Компьютерная система 110 выполнена с возможностью анализа профиля давления для идентификации параметра импульса давления, в том числе момента начала закрывания задвижки и момента окончания закрывания задвижки, начального момента импульса давления и конечного момента импульса давления.
[0014] Момент начала закрывания задвижки представляет собой момент времени, в который задвижку начинают закрывать. Начальный момент представляет собой момент времени, в который задвижка закрыта достаточно для генерирования акустического импульса для целей вычисления времени пролета отраженных волн давления. Момент окончания представляет собой момент времени, в который закрывание задвижки завершено. Конечный момент представляет собой момент времени, в который импульс давления достигает конца трубопровода или ослабевает до такой степени, что датчик давления больше не может надлежащим образом регистрировать значение давления на фоновом уровне сигнала, присутствующем внутри трубопровода.
[0015] На фиг. 2 показана блок-схему автоматизированного способа 200 проверки трубопровода 102 согласно одному или большему количеству вариантов реализации изобретения. В блоке 202 датчик 106 давления начинает измерять давление внутри трубопровода 102, и расположение датчика 106 регистрируют. В блоке 204 задвижку 104 приводят в закрытое положение или частично закрытое положение для генерирования импульса давления в трубопроводе 102. Когда импульс давления перемещается вдоль трубопровода 102, волны давления могут отражаться обратно к датчику 106 давления, если импульс давления встречает какие-либо препятствия или дефекты вдоль трубопровода. Например, фиг. 3 изображает графическое представление профиля 302 давления выходного типа, регистрируемого датчиком давления, соединенным с трубопроводом, а изменение 304 давления через 20 секунд демонстрирует момент закрывания задвижки для генерирования импульса давления. В случае выхода датчик 106 давления расположен выше по потоку от задвижки 104. Согласно фиг. 2, в блоке 206 датчик 106 давления принимает отражения волны давления и регистрирует их во времени в виде профиля давления.
[0016] Компьютерная система 110 автоматизирует анализ профиля давления, уменьшая вероятность неправильной интерпретации параметров профиля давления, и улучшая функциональность способа обработки. Компьютерная система 110 анализирует профиль давления, идентифицируя параметры импульса давления, используемые для идентификации характеристик (например, клапанов, разрывов, инструментов, отложений твердых/пластичных веществ) которые могут присутствовать или могут образовываться в точках в трубопроводе 102. В блоке 208 компьютерная система 110 определяет, на входе или на выходе генерируется закрывание задвижки, и создает ли импульс давления надлежащее изменение давления для анализа профиля давления. Компьютерная система 110 идентифицирует изменения давления (понижения или повышения), которые превышают пороговое значение (например, повышение на 10%) относительно уровня давления окружающего пространства (фонового шума) трубопровода 102. Давление окружающего пространства трубопровода может представлять собой среднее давление, наблюдаемое в течение промежутка времени перед генерированием импульса давления в трубопроводе. Указанный промежуток времени может составлять около 0,1-1,0 секунд или может быть короче или длиннее. Если изменения давления, которые превышают пороговое значение, отсутствуют, проверку трубопровода можно повторить, вернувшись к блоку 202, или пометить для рассмотрения аналитиком, имеющим опыт в интерпретации профилей давления.
[0017] После идентификации изменения давления в блоке 210 вычисляют первую производную и вторую производную профиля давления, чтобы идентифицировать параметры импульса давления, как дополнительно описано в данном документе. Например, в профиле давления можно идентифицировать начальный момент, который используют для вычисления времени пролета отраженных волн давления. Кроме того, можно идентифицировать также момент выравнивания и использовать его для вычисления времени пролета отраженных волн давления. Согласно фиг. 3, первая и вторая производные 306 профиля 302 давления представляют собой две кривые, которые имеют пики при изменении 304 давления и выравниваются вдоль нулевого значения правой вертикальной оси. В блоке 212 идентифицируют начальный момент и/или момент выравнивания импульса давления, оценивая характеристики профиля 302 давления. Начальный момент идентифицируют, находя момент времени, связанный с пиковым значением то есть, наибольшим значением пика или наименьшим значением спада) первой производной, которое наблюдается после изменения давления, используемого для идентификации импульса давления в блоке 208. Момент выравнивания идентифицируют, находя момент времени, связанный с возвратом к пороговому значению уровня давления окружающего пространства, обнаруженного в течение указанного промежутка времени.
[0018] На фиг. 4 показано увеличенное изображение импульса давления, изображенного на фиг. 3, а начальный момент 312 идентифицирован в виде пикового значения первой производной 308, наблюдаемого после изменения давления, образованного в результате закрывания задвижки. Для выхода, как изображено на фиг. 4, пиковое значение первой производной представляет собой локальный максимум, а для выхода пиковое значение первой производной представляет собой локальный минимум. В блоке 214 момент окончания 314 идентифицируют в виде момента времени, связанного с пиковым значением второй производной 310, которое наблюдается немедленно после начального момента 312. В дополнительном или альтернативном варианте, как описано ниже по отношению к фиг. 6, момент окончания можно идентифицировать по отношению к моменту выравнивания. Момент выравнивания идентифицируют, определяя, когда значение давления прекратило изменяться (то есть, выровнялось) после скачков, вызванных импульсом давления. Например, если значения первой и второй производных равны нулю плюс-минус небольшой диапазон значений в течение по меньшей мере некоторого периода времени, то момент выравнивания можно использовать для идентификации момента окончания, в частности, если закрывание задвижки не идеально. Медленное, неравномерное или ненадлежащее в других отношениях закрывание задвижки может дать профиль давления, который имеет несколько пиковых значений, и несколько пиковых значений первой и второй производных. В блоке 216 момент 316 начала идентифицируют в виде момента времени, в который первая и вторая производные 308, 310 достаточно отделены друг от друга до начального момента и в пределах наблюдаемого давления окружающего пространства. Например, момент начала можно идентифицировать, находя разницу значений первой производной и второй производной, соответствующую пороговому значению разницы (например, 0,01), наблюдаемому до начального момента и в пределах давления окружающего пространства. В блоке 218 конечный момент можно идентифицировать в виде разделения первой производной и второй производной в связи с пиком или спадом давления. Конечный момент также может представлять собой момент времени, в который импульс давления достигает конца трубопровода 102, и таким образом конечный момент можно вычислить также с помощью скорости звука отраженных волн давления и длины проверяемого трубопровода 102.
[0019] После идентификации моментов начала и окончания импульса давления компьютерная система 110 может провести проверку качества импульса давления. В блоке 220 компьютерная система 110 может определять скорость закрывания задвижки, которую можно использовать для определения того, достаточна ли скорость закрывания задвижки для генерирования импульса давления вдоль достаточного отрезка трубопровода. Скорость закрывания задвижки также может указывать, надлежащим ли образом уплотнена задвижка. Компьютерная система 110 также может использовать максимальное время закрывания задвижки (момент окончания минус момент начала), которое можно установить от 3 до 5 секунд, для определения того, надлежащим ли образом закрыта задвижка для генерирования импульса давления. Если импульс давления не удовлетворяет проверку качества в блоке 220, проверку трубопровода можно повторить в блоке 202 или пометить для рассмотрения аналитиком.
[0020] Компьютерная система 110 может также предоставлять оценки закрывания задвижки, показывающие, надежно ли закрывание задвижки для дальнейшего анализа, необходимо рассмотрение или необходимо повторение. Зеленые условия, которые показывают надежные результаты, могут соответствовать следующим критериям: один пик первой производной во время закрывания задвижки, один пик второй производной во время закрывания задвижки, пик или спад давления можно идентифицировать в конце профиля давления со связанным разделением первой и второй производных, время закрывания задвижки находится в пределах максимального времени закрывания задвижки. Желтые условия, которые показывают, что результаты могут требовать рассмотрения аналитиком, имеют одно или большее количество следующих условий: два пика первой производной во время закрывания задвижки, два пика второй производной во время закрывания задвижки, пик или спад давления нельзя идентифицировать в конце профиля давления со связанным разделением первой и второй производных и время закрывания задвижки равно максимальному времени закрывания задвижки. Красные условия, которые показывают, что регистрируемый профиль давления может быть необходимо отклонить, а способ проверки трубопровода может быть необходимо повторить, имеют одно или большее количество следующих условий: три или большее количество пиков первой производной во время закрывания задвижки, три или большее количество пиков второй производной во время закрывания задвижки, пик или спад давления нельзя идентифицировать в конце профиля давления со связанным разделением первой и второй производных и время закрывания задвижки превышает максимальное время закрывания задвижки.
[0021] В блоке 222 компьютерная система 110 использует начальный момент и профиль давления для идентификации параметров трубчатых элементов, определяющих характеристики трубопровода 102. Указанные параметры трубчатых элементов могут включать любой один или комбинацию из поступления потока в трубчатый элемент, разрушения трубопровода, эффективного диаметра трубопровода, отложения в трубопроводе, утечки в трубопроводе и дефекта трубопровода. Компьютерная система 110 также может определять расположение указанных параметров трубчатых элементов вдоль трубопровода 102.
[0022] Способ проверки трубопровода по фиг. 2 можно применять также ко входным профилям давления, когда датчик 106 давления расположен ниже по потоку от задвижки 104. Например, на фиг. 5А и 5В показаны графические представления профиля 502 давления, генерируемые в результате закрывания задвижки на входе, согласно одному или большему количеству вариантов реализации изобретения. На фиг. 5В представлен увеличенный вид модели импульса давления. Входной профиль давления дает падение давления, а не рост давления, изображенный на фиг. 3. Кривая 508 первой производной демонстрирует, что начальный момент 512 можно идентифицировать в виде локального минимума, а не локального максимума по фиг. 4, и аналогичные настройки в способе проверки трубопровода можно применить для идентификации локального минимума для момента окончания.
[0023] На фиг. 6 и 7 показаны графики увеличенных видов других типовых профилей 602, 702 давления, которые имеют преимущества способа 200 автоматизированной проверки трубопровода в соответствии с одним или большим количеством вариантов реализации изобретения. На фиг. 6 показан профиль 602 давления, который демонстрирует несколько пиков вдоль кривых первой и второй производных 608, 610. Без автоматизированного принципа идентификации параметров профиля давления, описываемого в данном документе, с помощью компьютерной системы 110, профиль давления, изображенный на фиг. 6, можно легко интерпретировать неправильно. Например, среди нескольких пиков можно идентифицировать неправильный пик для начального момента или момента окончания. Компьютерная система 110 может идентифицировать начальный момент 612, момент 616 начала и момент 614 окончания в виде расположенных вдоль первой и второй 608, 610 производных, на основании способа автоматизированной идентификации, описанного по отношению к фиг. 2. Однако, в некоторых вариантах реализации изобретения момент 618 выравнивания можно использовать для определения истинного момента 620 окончания. Например, истинный момент 620 окончания определяют в виде последнего пика первой производной 608 перед моментом 618 выравнивания. Таким образом, способ автоматизированной идентификации, описанный в данном документе, предоставляет точную и эффективную технологию идентификации параметров импульса давления для сложных профилей давления с несколькими пиками на кривых первой и второй производных.
[0024] На фиг. 7 также изображает профиль 702 давления с высоким потенциалом для неправильной интерпретации без способа автоматизированной проверки, описанного в данном документе. Изменение давления, инициализированное около 300 секунд, может быть неправильно интерпретировано в качестве неудачного закрывания задвижки, что ведет к следующему изменению давления ближе к 304 секундам, которое неправильно интерпретируется в качестве закрывания задвижки для целей определения параметров импульса давления. Однако, способ автоматизированной проверки, описанный в данном документе, идентифицирует изменение давления, инициализированное около 300 секунд, в качестве закрывания задвижки, поскольку существует большее изменение давления ближе к уровню давления окружающего пространства. Было определено, что колебания давления, наблюдаемые около 304 секунд, относятся к отложениям в трубопроводе.
[0025] Это обсуждение относится к различным вариантам реализации данного изобретения. Фигуры в графических материалах не обязательно представлены в масштабе. Некоторые детали вариантов реализации изобретения могут быть показаны в увеличенном масштабе или в несколько схематической форме, а некоторые подробности элементов могут быть не показаны в интересах ясности и краткости. Хотя может быть отдано предпочтение одному или большему количеству из этих вариантов реализации изобретения, описанные варианты реализации изобретения не следует интерпретировать или иным образом применять в качестве ограничивающих объем и формулу данного изобретения. Следует полностью признать, что различные идеи обсуждаемых вариантов реализации изобретения можно использовать отдельно или в любой подходящей комбинации для получения желаемых результатов. Кроме того, для специалиста в данной области техники будет очевидным, что данное описание имеет широкое применение, и обсуждение любого варианта реализации изобретения предназначено только для иллюстрации этого варианта реализации изобретения и не предназначено для того, чтобы предполагать, что объем изобретения, включая формулу изобретения, ограничен этим вариантом реализации изобретения.
[0026] Определенные термины используются по всему описанию и в формуле изобретения для ссылки на конкретные отличительные признаки или компоненты. Как будет очевидно для специалиста в данной области техники, разные люди могут называть один и тот же отличительный признак или компонент по-разному. В этом документе не предполагается проводить различие между компонентами или отличительными признаками, которые отличаются по названию, но не по функции, если конкретно не указано иное. В обсуждении и в формуле изобретения термины «включающий» и «содержащий» используются в неограничивающей форме и, таким образом, должны истолковываться как означающие «включающий, но не ограниченный…». Также термины «соединять» или «соединяет» предназначены для обозначения как косвенного, так и прямого соединения. Кроме того, термины «осевой» и «в осевом направлении» как правило означают направление вдоль или параллельно центральной оси (например, центральной оси корпуса или отверстия), тогда как термины «радиальный» и «в радиальном направлении» как правило означают направление, перпендикулярное центральной оси. Термины «верхний», «нижний», «над», «под» и вариации этих терминов приводятся для удобства, но не предполагают какой-либо конкретной ориентации компонентов.
[0027] Ссылка во всем данном описании изобретения на «один вариант реализации изобретения», «вариант реализации изобретения» или подобные формулировки означают, что конкретные отличительные признаки, конструкции или характеристики, описанные в связи с указанным вариантом реализации изобретения, могут быть включены по меньшей мере в один вариант реализации данного изобретения. Таким образом, фразы «в одном варианте реализации изобретения», «в варианте реализации изобретения» и подобные формулировки в данном описании изобретения могут, хотя и не обязательно, относиться к одному и тому же варианту реализации изобретения.
[0028] Хотя данное изобретение описано в отношении конкретных деталей, не предполагается, что такие детали следует рассматривать в качестве ограничивающих для объема изобретения, кроме случаев, когда они включены в приложенную формулу изобретения.