ИЗМЕРЕНИЕ НАГРУЗКИ НА КРЮК

1. Устройство, содержащее:
первый зажим для троса;
первую секцию устройства, соединенную с первым зажимом для троса;
второй зажим для троса;
вторую секцию устройства, соединенную со вторым зажимом для троса и подвижно соединенную с первой секцией устройства;
первую часть измерительного устройства, соединенную с первой секцией устройства;
вторую часть измерительного устройства, соединенную со второй секцией устройства;
причем первая часть измерительного устройства и вторая часть измерительного устройства связаны посредством по меньшей мере одной из связи механической, оптической и электромагнитной.
2. Устройство по п. 1, в котором:
первая часть измерительного устройства содержит:
преобразователь линейных перемещений, соединенный с первой секцией устройства; и
стержень преобразователя, соединенный с преобразователем линейных перемещений и выполненный с возможностью перемещения относительно первой секции устройства;
причем преобразователь линейных перемещений определяет положение стержня преобразователя относительно первой секции устройства; и
относительное перемещение между первой секцией устройства и второй секцией устройства вызывает перемещение стержня преобразователя относительно первой секции устройства.
3. Устройство по п. 1, в котором:
вторая часть измерительного устройства содержит соединенный с ней рефлектор; а
первая часть измерительного устройства содержит опторефлекторный датчик;
причем опторефлекторный датчик определяет расстояние между опторефлекторным датчиком и рефлектором.
4. Устройство по п. 1, в котором:
первая часть измерительного устройства содержит антенну; а
вторая часть измерительного устройства содержит целевой элемент;
причем антенна индуктивно определяет положение целевого элемента.
5. Устройство по п. 1, в котором измерительное устройство содержит:
первую часть измерительного устройства, которая содержит соленоидную катушку, имеющую:
продольную ось и
канал, проходящий по продольной оси;
вторую часть измерительного устройства, которая содержит ферромагнитный стержень;
причем ферромагнитный стержень проходит в канал соленоидной катушки на величину, соотносящуюся с расстоянием между первой секцией устройства и второй секцией устройства.
6. Устройство по п. 1, в котором расстояние между первой секцией устройства и второй секцией устройства измеряют с помощью способа, выбираемого из группы, состоящей из:
измерения интерференции света, проходящего между первой секцией устройства и второй секцией устройства;
измерения времени прохождения света между первой секцией устройства и второй секцией устройства;
измерения индуктивности соленоидной катушки в первой секции устройства, на которое влияет расстояние, проходимое стержнем, соединенным со второй секцией устройства, внутрь катушки; и
измерения взаимодействия между первой катушкой, соединенной с первой секцией устройства, и второй катушкой, соединенной со второй секцией устройства.
7. Устройство по п. 1, дополнительно содержащее:
обрабатывающее устройство для обработки данных, соединенное с измерительным устройством и принимающее от него выходной сигнал, причем измерительное устройство содержит по меньшей мере одну часть из первой части измерительного устройства и второй части измерительного устройства.
8. Способ, включающий:
измерение, когда буровой канат не нагружен, расстояния без нагрузки между:
первой секцией устройства, соединенной с буровым канатом в первой точке на буровом канате, и
второй секцией устройства, соединенной с буровым канатом во второй точке на буровом канате;
измерение, когда буровой канат нагружен бурильной колонной, расстояния под нагрузкой между первой секцией устройства и второй секцией устройства;
вычисление нагрузки на крюк с использованием значений расстояния без нагрузки и расстояния под нагрузкой.
9. Способ по п. 8, дополнительно включающий:
освобождение бурового каната от нагрузки;
соединение первой секции устройства с буровым канатом в первой точке на буровом канате и
соединение второй секции устройства с буровым канатом во второй точке на буровом канате.
10. Способ по п. 8, согласно которому измерение включает применение способа, выбираемого из группы, состоящей из:
измерения интерференции света, проходящего между первой секцией устройства и второй секцией устройства;
измерения времени прохождения света между первой секцией устройства и второй секцией устройства;
измерения положения стержня преобразователя в линейном преобразователе;
измерения индуктивности соленоидной катушки в первой секции устройства, на которое влияет расстояние, проходимое стержнем, соединенным со второй секцией устройства, внутрь катушки; и
измерения взаимодействия между первой катушкой, соединенной с первой секцией устройства, и второй катушкой, соединенной со второй секцией устройства.
11. Способ по п. 8, согласно которому вычисление нагрузки на крюк включает:
вычисление:
где
1
P представляет собой нагрузку на крюк,
A представляет собой площадь поперечного сечения бурового каната,
E представляет собой модуль продольной упругости материала, из которого изготовлен буровой канат,
1
2
l – l представляет собой расстояние без нагрузки, а
d представляет собой расстояние под нагрузкой.
12. Энергонезависимый машиночитаемый носитель данных, на котором записана программа для вычислительной машины, содержащая исполнимые команды, исполнение которых обуславливает выполнение обрабатывающим устройством способа, включающего:
определение на основании первого выходного сигнала от измерительного устройства, когда буровой канат не нагружен, расстояния без нагрузки между:
первой секцией устройства, соединенной с буровым канатом в первой точке на буровом канате, и
второй секцией устройства, соединенной с буровым канатом во второй точке на буровом канате;
определение на основании второго выходного сигнала от измерительного устройства, когда буровой канат нагружен бурильной колонной, расстояния под нагрузкой между первой секцией устройства и второй секцией устройства; и
вычисление нагрузки на крюк с использованием значений расстояния без нагрузки и расстояния под нагрузкой.
13. Программа для вычислительной машины по п. 13, согласно которой вычисление нагрузки на крюк включает
вычисление:
где
1
P представляет собой нагрузку на крюк,
A представляет собой площадь поперечного сечения бурового каната,
E представляет собой модуль упругости материала, из которого изготовлен буровой канат,
1
2
l – l представляет собой расстояние без нагрузки, а
d представляет собой расстояние под нагрузкой.
14. Система, содержащая:
буровую систему, содержащую буровой канат;
первую секцию устройства, соединенную с буровым канатом в первой точке на буровом канате,
вторую секцию устройства, соединенную с буровым канатом во второй точке на буровом канате;
обрабатывающее устройство для обработки данных, соединенное с возможностью осуществления связи с запоминающим устройством; и
программу для вычислительной машины, содержащую исполнимые команды, хранимые на запоминающем устройстве, исполнение которых обуславливает выполнение обрабатывающим устройством для обработки данных способа, включающего:
определение на основании первого выходного сигнала от измерительного устройства, когда буровой канат не нагружен, расстояния без нагрузки между первой секцией устройства и второй секцией устройства, соединенными с буровым канатом;
определение на основании второго выходного сигнала от измерительного устройства, когда буровой канат нагружен бурильной колонной, расстояния под нагрузкой между первой секцией устройства и второй секцией устройства; и
вычисление нагрузки на крюк с использованием значений расстояния без нагрузки и расстояния под нагрузкой.
15. Устройство по п. 14, в котором измерительное устройство содержит:
первую часть измерительного устройства, соединенную с первой секцией устройства; и
вторую часть измерительного устройства, соединенную со второй секцией устройства.
16. Устройство по п. 14, в котором измерительное устройство содержит:
преобразователь линейных перемещений, соединенный с первой секцией устройства; и
стержень преобразователя, соединенный с преобразователем линейных перемещений и выполненный с возможностью перемещения относительно первой секции устройства;
причем преобразователь линейных перемещений определяет положение стержня преобразователя относительно первой секции устройства; и
относительное перемещение между первой секцией устройства и второй секцией устройства вызывает перемещение стержня преобразователя относительно первой секции устройства.
17. Устройство по п. 14, в котором измерительное устройство содержит:
рефлектор, соединенный со второй секцией устройства; и
опторефлекторный датчик, соединенный с первой секцией устройства;
причем опторефлекторный датчик определяет расстояние между опторефлекторным датчиком и рефлектором.
18. Устройство по п. 14, в котором измерительное устройство содержит:
антенну, соединенную с первой секцией устройства;
целевой элемент, соединенный со второй секцией устройства;
причем антенна индуктивно определяет положение целевого элемента.
19. Устройство по п. 14, в котором измерительное устройство содержит:
соленоидную катушку, соединенную с первой секцией устройства;
причем соленоидная катушка имеет:
продольную ось и
канал, проходящий по продольной оси;
ферромагнитный стержень, соединенный со второй секцией устройства;
причем ферромагнитный стержень проходит в канал соленоидной катушки на величину, соотносящуюся с расстоянием между первой секцией устройства и второй секцией устройства.