[发明专利]海上运动补偿绞车实时性能监视和预测

说明书

相关专利申请的交叉引用

本专利申请要求Martin等人于2015年2月23日提交并且题为“MARINE MOTION COMPENSATED DRAW-WORKS REAL-TIME PERFORMANCE MONITORING AND PREDICTION（海上运动补偿绞车实时性能监视和预测）”的美国临时专利申请号62 / 119,537的优先权的权益，其通过引用以其整体并入本文。

技术领域

本公开涉及用于石油和天然气井中的钻井操作的装备。更具体地，本公开的部分涉及实时或预测地识别海上运动补偿绞车的性能的方法。

背景技术

具有主动运动补偿的主动升沉（heave）绞车或其他绞车提供了相对于常规的载荷路径补偿技术（诸如被动天车补偿器或内联补偿器）的一些技术性能优势。与在常规的被动补偿器的情况下的低于40千磅相比，AHD / A-CMC的主要性能优势是可以其使WOB变化最小化到如10千磅那样小的能力。AHD / A-CMC对操作也有一定的挑战。首先，它依赖于电动（AHD）/液压（A-CMC）能量作为原动力。其次，伴随AHD / A-CMC的软件和控制更复杂。

每个主动补偿绞车已经定义了通常由制造商提供的性能约束。系统提供商所提供的此信息的位置将变化，并且此时文档从一个安装到下一个安装不一致，但是可用的。对于从固定平台（诸如自升式或陆上钻塔（rig））操作的传统绞车，主要性能限制是所需的吊钩载荷（hookload）。主动升沉绞车将使用来自耦合到立管（riser）或张紧器（tensioner）的编码器或者传感器（诸如运动/垂直参考单元（MRU / VRU））的测量的升沉信息。

发明内容

在某些实施例中，软件可以被提供有主动升沉补偿系统，其向主动升沉补偿系统提供附加特征。在一个实施例中，方法可以包括分析过去记录的变量和主动补偿绞车性能曲线，以确定主动补偿绞车系统是否在制造商的指定限制内​​操作。在对关于绞车的过去问题进行故障排除时，知道并理解系统是否在其特定限制内操作是重要的。该信息将有助于标识海洋状况是否超出了系统的能力，并且可以是在与我们的客户进行对话时的有价值的信息。

在另一个实施例中，方法可以近实时分析，以确定主动补偿绞车系统是否在制造商的指定限制内运行，以尝试改进参数或暂停操作。利用实时补偿，船舶还具有改进参数的机会，以潜在地优化船舶如何对当前的海洋状态进行响应。这可能像航向改变一样简单，以增加绞车的操作包封（envelope）。利用该方法，警报可以自动化，以通知钻井者存在问题，并基于规则集和条件而生成推荐的动作。如果没有改进船舶运动的实际方法，操作团队可能对操作进行风险评估，以确定升沉补偿是否对该阶段至关重要，并进行适当的主观判断。波浪高度和钻塔升沉是通过统计形成的，并且软件可以产生给定当前测量的海洋状态的情况下钻塔将超过某个升沉限制的概率。这将有助于风险评估。例如，如果当前显著的船舶升沉为1 ft，那么船舶将高度不可能超过2.00 ft。然而如果船舶升沉1.5 ft，那么，船舶将可能经历大于2.00 ft的升沉。这些是模糊的陈述，但代替地主动升沉补偿软件可以使用数字来描述可能性。

根据另一个实施例，软件可以利用预测的系统输入来预测系统将在主动补偿绞车的操作限制之内还是超过限制。这种方法在规划操作时会有价值。通过利用海洋气象预测、钻井规划信息（预期吊钩载荷）、船舶特性（RAO），可以确定（有一些不确定性）船员是否要在其特定限制之外操作绞车。对于关键操作，还可以集成单个或多个电机故障的性能曲线来评估影响。

根据一个实施例，一种方法可以包括执行以下操作中的至少一个或多个：由处理器接收与海上运动补偿绞车系统相关联的性能数据；由处理器接收用于绞车系统的预定义性能规范；由处理器确定绞车系统的性能是否依从预定义性能规范；和/或当绞车系统的性能被确定为不依从预定义性能规范时，由处理器输出通知。

前文已经相当宽泛地概述了本发明的实施例的某些特征和技术优点，以便可以更好地理解随后的详细描述。以下将描述形成本发明的权利要求的主题的附加特征和优点。本领域普通技术人员应当领会到，所公开的概念和具体实施例可以被容易地用作用于修改或设计用于实施相同或类似目的的其它结构的基础。本领域普通技术人员还应当认识到，这样的等同构造不脱离如在随附权利要求中阐述的本发明的精神和范围。当结合随附各图考虑时，将从以下描述更好地理解附加的特征。然而，要明确理解的是，每一个图仅出于说明和描述的目的而提供并且不意图限制本发明。

附图说明