用于铁钻工的光学工具接头辅助制造技术

一种工具接头辅助系统，用于相对于钻机上扣和卸扣钻柱中的管件的管接头，该工具接头辅助系统包括：具有上钳和下钳的钻工；相对于钻工定位的相机，以能够捕捉管件及钻工的图像；计算机，其包括处理器、非暂时性存储介质、显示器、发送器/接收器和一组计算机可读指令，其存储在非暂时性存储介质中并且当由处理器执行时：(i)呈现管件、钻工的捕捉的图像，以及钻工相对于管件的建议高度的指示符；接收来自操作员的指令，以调节所捕捉图像中相对于管件的指示建议高度；以及(ii)命令钻工移动到调节后的高度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于铁钻工的光学工具接头辅助交叉引用段落本申请要求2018年11月16日提交的题为“OPTICALTOOLJOINTASSISTFORIRONROUGHNECK”的美国非临时申请号16/193,295的权益，其公开内容通过引用并入本文。
本公开涉及用于烃和其他地层流体和气体的管道处理和钻井操作。特别地，本专利技术涉及一种用于确定铁钻工相对于管接头的位置的系统和方法。
技术介绍
在钻井操作中，钻柱进入井眼，由一系列相连的钻杆组成。当钻柱被下入井眼时，额外的管道被添加到钻柱的顶部以加长钻柱。钻柱在井眼中下降，直到只有钻柱的最上部伸出钻机平台上方。钻柱上端延伸到钻机平台上方的距离称为“伸出高度”。当钻柱定位在合适的“起吊高度”以将新的一段钻杆上扣到钻柱上时，管处理设备将新的一段钻杆定位成在紧靠该钻柱上方与该钻柱轴向对准。该新的一段钻杆下降，直到该新的一段钻柱的公扣端进入钻柱的母扣端。然后将该新的一段钻杆相对于钻柱旋转，以便与公扣和母扣端的螺纹接合以形成管接头。然后将铁钻工放置在管接头处以施加足够的扭矩来上扣接头。典型地，螺纹由低扭矩管旋拧器接合，接头由铁钻工的机械钳上扣，其对接头施加高扭矩，以确保在母扣和公扣的肩部充分结合处形成完整耐用的连接。因为并非所有钻杆段的长度都相同，而且在钻井过程中存在很大的可变性，所以每次在钻柱中组装新的管接头时，“伸出高度”都会发生变化。由于低扭矩管子旋拧器和铁钻工必须相对于接头正确定位，因此可变“伸出高度”会带来问题。特别是，低扭矩管旋拧器必须定位与新管段接合，铁钻工必须定位成使其上钳口与新管段的公扣端接合，下钳口与钻柱的最上段的母扣端接合。当前系统使用光学相机来获取有关管接头相对于铁钻工的位置的数据。通常，这些系统使用计算机来处理管接头的相机图像并控制铁钻工相对于管接头的位置。US9,464,492公开了一种用于确定井下钻杆相对于钻杆处理设备的位置的系统。该系统包括：成像装置，其被布置为捕捉在钻杆的区域中钻杆的图像以供所述设备接合；以及处理器，其可操作以分析所述捕捉的图像并从其确定钻杆相对于所述设备的位置。处理器可操作以分析捕捉的图像并向扳手的位置的控制装置提供控制信号。US9,657,539公开了一种包括备用钳和上扣钳的自动钻工。上扣钳和备用钳可以选择性地相对于彼此移动。上扣钳和备用钳可包括分别适用于上扣和卸扣螺纹连接的旋拧器和夹持器组件。定位传感器可以定位在上扣钳的上表面上，其中定位传感器可以在上扣钳和备用钳竖直移动时扫描钻柱以检测工具接头。定位传感器可以替代地位于自动钻工或任何其他周围结构上的任何其他位置。定位传感器可以是任何能够检测工具接头位置以定位上扣钳和备用钳的传感器。定位传感器例如可以是诸如相机、红外测距仪的光学传感器或诸如超声波传感器的基于声音的传感器。可以使用多个定位传感器。WO2016/106294公开了一种用于将油田管件定位在钻井平台(2)上的系统和方法，具有自动化管件处理系统，以允许在固定管件和移动管件之间进行对准和自动上扣和卸扣操作，利用来自径向偏移相机的图像信息，处理图像信息以识别图像内的管件并产生所述管件的位置信息，组合来自两个相机系统的位置信息以产生每个管件的三维信息，为自动管件处理系统制定指令，以使固定和移动管件竖直对准并将移动管件降低到螺纹接触，并接合自动液压扭矩扳手以上扣螺纹连接。在钻杆的母扣和公扣端的边缘和边界被遮挡的情况下，相机图像数据有时被证明是不可靠的。当将钻柱从井眼中起下钻时，边缘和边界特别模糊，因为管被污垢、土壤和矿物质覆盖。当自动摄像系统无法确保铁钻工正确对准时，钻井操作员被迫让钻机人员对铁钻工位置进行目视检查。这需要人员亲自出现在钻机平台上，出于安全原因，这不是最佳选择。虽然先前的自动化系统基于图像数据将铁钻工相对于管接头定位，但它们不向钻井操作员提供目视检查以目视确认位置是否正确。鉴于现有系统，需要一种管接头控制系统，其在上扣和卸扣操作期间提供对铁钻工的远程目视检查。
技术实现思路
根据本公开的教导，减轻了与现有钻机控制系统相关联的缺点和问题。根据本专利技术的一个方面，提供了一种用于相对于钻机上扣和卸扣钻柱中的管件的管接头的工具接头辅助系统，该工具接头辅助系统包括：具有上钳和下钳的钻工；相对于钻工定位以捕捉管件及钻工的图像的相机；计算机，其包括处理器、非暂时性存储介质、显示器、发送器/接收器和一组计算机可读指令，其存储在非暂时性存储介质中并且当由处理器执行时：(i)呈现管件、钻工的捕捉图像及钻工相对于管件的建议高度的指示符；接收来自操作员的指示，以调节所捕捉的图像中相对于管件的指示建议高度；以及(ii)命令钻工移动到调节后的高度。本专利技术的另一方面提供一种用于相对于钻机上扣和卸扣钻柱中管件的管接头的工具接头辅助方法，该工具接头辅助方法包括：捕捉管件和钻工的图像；在显示器上将捕捉的图像呈现给钻机操作员；在所捕捉的图像中，呈现建议的钻工相对于管件的高度的指示符；以及接收来自钻机操作员的钻工的建议高度被批准的确认。根据本专利技术的另一方面，提供了一种用于相对于钻机将钻柱中的管件连接的工具接头辅助系统，该工具接头辅助系统包括：管处理设备；相对于管处理设备定位的相机，以便能够捕捉管处理设备正在处理的管件的图像；计算机，其包括处理器、非暂时性存储介质、显示器、发送器/接收器和一组计算机可读指令，其存储在非暂时性存储介质中并在当由处理器执行时：捕捉管件的图像；在显示器上将捕捉的图像呈现给钻机操作员；在捕捉的图像中呈现管处理设备的建议高度的指示符；以及接收来自钻机操作员的钻工的建议高度被批准的确认。附图说明通过参考以下结合附图的描述可以获得对本实施例的更完整的理解，在附图中，相同的附图标记表示相同的特征。图1是具有钻工、相机和计算机的工具接头辅助系统的示意图，用于使钻柱中的管件的管接头相对于钻机上扣和卸扣；图2是经由显示器呈现由图1的相机捕捉的图像的图形用户界面的示例，其中管接头示出在图像中；图3是经由显示器的图形用户界面的示例，该显示器经由管接头的图1的相机呈现实时视频流和钻工的建议高度的“红线”指示符。图4是钻柱中的管件的管接头相对钻机的上扣和卸扣的算法流程图；当结合附图阅读时，从以下详细描述和所附权利要求中将更容易理解本专利技术的目的和特征，在附图中，相同的附图标记代表相同的元件。附图构成本说明书的一部分并且包括本专利技术的示例性实施例，其可以以各种形式实施。应当理解，在某些情况下，本专利技术的各个方面可能被夸大或放大以促进对本专利技术的理解。具体实施方式鉴于以下一般性讨论，通过参考下面的图1-4可以最好地理解优选实施例。在某些实施例的高级描述的上下文中可以更容易地理解本公开。图1是本专利技术的工具接头辅助系统5的透视图，其中铁钻工10邻近钻柱40定位并且相机20定位成捕捉钻柱40的图像。计算机30包括包括显示器32、键盘34和鼠标36。计算机30接收来自相机20的信号馈送，其中该信号馈送包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于相对于钻机上扣和卸扣钻柱中管件的管接头的工具接头辅助系统，该工具接头辅助系统包括：/n钻工，具有上钳和下钳；/n相机，该相机相对于钻工定位以能够捕捉管件和钻工的图像；/n计算机，包括处理器、非暂时性存储介质、显示器、发送器/接收器和一组计算机可读指令，该一组计算机可读指令存储在非暂时性存储介质中并且当由处理器执行时：(i)呈现管件、钻工的捕捉的图像和钻工相对于管件的建议高度的指示符；接收来自操作员的指令，以调节所捕捉图像中相对于管件的指示建议高度；以及(ii)命令钻工移动到调节后的高度。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181116 US 16/193,2951.一种用于相对于钻机上扣和卸扣钻柱中管件的管接头的工具接头辅助系统，该工具接头辅助系统包括：
钻工，具有上钳和下钳；
相机，该相机相对于钻工定位以能够捕捉管件和钻工的图像；
计算机，包括处理器、非暂时性存储介质、显示器、发送器/接收器和一组计算机可读指令，该一组计算机可读指令存储在非暂时性存储介质中并且当由处理器执行时：(i)呈现管件、钻工的捕捉的图像和钻工相对于管件的建议高度的指示符；接收来自操作员的指令，以调节所捕捉图像中相对于管件的指示建议高度；以及(ii)命令钻工移动到调节后的高度。


2.如权利要求1所述的用于相对于钻机上扣和卸扣钻柱中管件的管接头的工具接头辅助系统，其中，所述相机包括能够实时捕捉管件和钻工的数字图像的数码相机。


3.如权利要求1所述的用于相对于钻机上扣和卸扣钻柱中管件的管接头的工具接头辅助系统，其中，所述一组计算机可读指令当由所述处理器执行时进一步经由显示器呈现图形用户界面，其中该图形用户界面能够呈现管件、钻工的捕捉图像以及钻工相对于管件的建议高度的指示符，其中图形用户界面能够接收来自操作员的指令以调节相对于所捕捉图像中的管件的指示建议高度。


4.如权利要求1所述的用于相对于钻机上扣和卸扣钻柱中管件的管接头的工具接头辅助系统，其中所述一组计算机可读指令当由所述处理器执行时进一步调节在所呈现的图像中钻工相对于管件的建议高度的指示符的位置。


5.如权利要求1所述的用于相对于钻机上扣和卸扣钻柱中管件的管接头的工具接头辅助系统，其中，该一组计算机可读指令当由处理器执行时进一步响应于接收到的来自操作员的指令以调节所捕捉图像中相对于管件的指示建议高度，来调节指示符的位置。


6.如权利要求1所述的用于相对于钻机上扣和卸扣钻柱中管件的管接头的工具接头辅助系统，其中，该一组计算机可读指令还包括用于命令钻工执行上扣或卸扣操作的钻工自动序列。


7.一种用于相对于钻机上扣和卸扣钻柱中管件的管接头的工具接头辅助方法，该工具接头辅助方法包括：
捕捉管件和钻工的图像；
在显示器上将捕捉的图像呈现给钻机操作员；
在所捕捉的图像中，呈现钻工相对于管件的建议高度的指示符；和
接收来自于钻机操作员的钻工的建议高度被批准的确认。


8.如权利要求7所述的用于相对于钻机上扣和卸扣钻柱中管件的管接头的工具接头辅助方法，其中，所述捕捉图像包括捕捉实时视频流。


9.如权利要求7所述的用于相对于钻机上扣和卸扣钻柱中管件的管接头的工具接头辅助方法，其中，呈现所捕捉的图像和建议高度的指示符包括经由显示器呈现图形用户界面，并且其中接收来自钻机操作员的确认包括通过图形用户界面接收该确认。


10.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：A约鲁德，
申请(专利权)人：斯伦贝谢技术有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL