Система и устройство для обнаружения инструментов на канате и способ их обнаружения

Группа изобретений относится к устройству и способу обнаружения инструментов, прикрепленных к тросу, в надземной части скважины для использования во время капитального ремонта и/или вмешательства в скважину. Предлагается устройство для обнаружения прикрепленного к канату инструмента, движущегося по скважине, причем указанное устройство содержит корпус, ограничивающий центральный канал для приема прикрепленного к канату инструмента и пропускания через него; по меньшей мере один генератор магнитного поля, предназначенный для генерирования магнитного поля, проходящего по меньшей мере частично через центральный канал; по меньшей мере один датчик магнитного поля, предназначенный для обнаружения изменений одного или нескольких свойств магнитного поля, вызванных прикрепленным к канату инструментом, приближающимся к магнитному полю, проходящим через него или удаляющимся от него. Также предложен способ установления местоположения прикрепленного к канату инструмента при его движении по части скважины выше поверхности. Технический результат заключается в создании устройства и способа обнаружения инструментов, прикрепленных к тросу, в надводной части скважины для использования во время капитального ремонта и/или вмешательства в скважину. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Область техники, к которой относится настоящее изобретение

[0001] Настоящее изобретение относится к ремонтам нефтяных и газовых скважин и операциям в их стволах. В частности, настоящее изобретение относится к системе, устройству и способу обнаружения прикрепленных к канату инструментов в части скважины выше поверхности для использования при ремонтах скважин и/или операциях в их стволах.

Предшествующий уровень техники настоящего изобретения

[0002] Канаты и троса используют в нефтегазовой промышленности для выполнения ремонтов скважин и/или операций в их стволах. Существуют два общих типа канатов, именуемых тросовым (талевым) канатом и каротажным канатом. Тросовый (талевый) канат представляет собой канат, который может использоваться для спуска инструмента в скважину для размещения, регулировки или извлечения компонентов скважины. Каротажный канат представляет собой обычно канат, также используемый для спуска инструмента в скважину. Обычно каротажный канат содержит по меньшей мере один электрический проводник, проводящий электрическую энергию и данные к инструменту и от него. Этот канат часто используют и при каротаже скважин.

[0003] Типичный подход к извлечению прикрепленного к канату инструмента заключается в вытягивании каната из скважины барабаном с гидравлическим приводом на лебедке, пока не извлечется почти весь канат. Затем канату придают некоторую слабину, и пользователь тянет канат к себе в точке между верхом лубрикатора для герметизации устья скважины и лебедкой. Затем канат тянут, пока пользователь не почувствует натяжение в канате. Это натяжение предположительно вызывается инструментом, касающимся самого верхнего сальника в лубрикаторе скважины. В этот момент клапаны регулирования давления закрываются для изолирования давления в забое скважины от лубрикатора. Затем давление в лубрикаторе можно стравливать, а лубрикатор можно открыть для извлечения инструмента. Однако возможны и другие причины, по которым пользователь чувствует натяжение каната, и, следовательно, возможно неправильное восприятие местоположения инструмента. Если инструмент не находится действительно на уровне самого верхнего сальника или возле него, когда клапаны регулирования давления закрыты, инструмент может повредиться, и/или канат может оборваться, и инструмент может отсоединиться от каната и, возможно, остаться в скважине.

Краткое раскрытие настоящего изобретения

[0004] Настоящее изобретение предоставляет систему, устройство и способ обнаружения прикрепленных к канату инструментов в части скважины выше поверхности для использования при ремонтах скважин и/или операциях в их стволах.

[0005] Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения относятся к устройству для обнаружения прикрепленного к канату инструмента, движущегося по скважине. Это устройство содержит: корпус для размещения по меньшей мере одного генератора магнитного поля и по меньшей мере одного датчика магнитного поля; и трубчатую часть, предназначенную для размещения в корпусе. Трубчатая часть содержит отверстие, предназначенное для приема прикрепленных к канату инструментов, и датчик предназначен для обнаружения по меньшей мере одного размера прикрепленного к канату инструмента при его приближении к корпусу, прохождении через корпус или удаления от него.

[0006] Без ограничения какой-либо теорией считается, что варианты осуществления настоящего изобретения могут обеспечить оператору большую определенность относительно местоположения прикрепленного к канату инструмента в части скважины выше поверхности. Эта определенность может уменьшить число случаев ложных контактов и избежать необходимости закрывать механизмы регулирования давления и текучей среды непосредственно на прикрепленном к канату инструменте или закрывать на канате и при этом перерезать его.

Краткое описание фигур

[0007] Эти и другие признаки настоящего изобретения станут понятнее из последующего подробного описания со ссылками на прилагаемые фигуры.

[0008] На фиг. 1 представлена схема скважины с известной канатной системой.

[0009] На фиг. 2 представлена схема скважины с канатной системой в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.

[0010] На фиг. 3 представлена схема скважины с канатной системой в соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения.

[0011] На фиг. 4 представлен вид в изометрии устройства для обнаружения прикрепленных к канату инструментов в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения: на фиг. 4А показано устройство в закрытом положении с расположенной в нем трубчатой частью; на фиг. 4В показано устройство в частично открытом положении и размагниченном состоянии с расположенной в нем трубчатой частью; и на фиг. 4С показано устройство в полностью открытом положении без трубчатой части.

[0012] На фиг. 5 показан еще один вариант осуществления устройства для обнаружения прикрепленных к канату инструментов в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения для использования с койлтюбинговой системой на фиг. 1.

[0013] на фиг. 6 показан один вариант осуществления стадий способа обнаружения местоположения прикрепленного к канату инструмента в скважине.

Подробное раскрытие настоящего изобретения

[0014] Варианты осуществления настоящего изобретения относятся к системе, устройству и способу обнаружения скважинных инструментов, прикрепленных к канату, когда инструменты спускают в нефтегазовую скважину и/или поднимают из нее. Для целей настоящего описания термин «канат» означает любой провод или трос, который используют для доставки, подъема и/или использования скважинного инструмента при работах в нефтегазовой скважине с помощью каната. Эти провода или тросы могут быть тросовым (талевым) канатом или каротажным канатом, при этом следует иметь в виду, что каротажный канат обычно содержит один или несколько электрических проводников. Некоторые примеры работ с помощью каната включают в себя, среди прочего, заканчивание скважин, ремонты скважин и операции в их стволах. Некоторые примеры прикрепленных к канату инструментов включают в себя, среди прочих: механический яс, яс, ударную штангу, перфоратор, спускные инструменты, подъемные инструменты, каротажные приборы или мостовую пробку.

[0015] Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения относятся к системе, которая может устанавливаться как участок части нефтегазовой скважины выше поверхности при подготовке к работам в скважине с помощью каната, при их проведении или после них. Система содержит лубрикатор и устройство обнаружения. Система может быть встроена в фонтанную арматуру скважины, а фонтанная арматура сообщается по текучей среде с устьем скважины. Фонтанная арматура содержит одну или несколько задвижек, предназначенных для регулирования потока через нее скважинных флюидов под давлением. Кроме того, фонтанная арматура может содержать один или несколько механизмов удержания давления, именуемых также системами противовыбросовых превенторов (ПВП). Системы ПВП содержат элементы, которые могут подаваться в центральное отверстие фонтанной арматуры и из него для содержания скважинных флюидов под давлением. Лубрикатор расположен в сообщении по текучей среде с устьем скважины и выше системы ПВП.

[0016] Устройство обнаружения создает магнитное поле и обнаруживает изменения одного или нескольких свойств магнитного поля. Для целей настоящего описания некоторые из свойств магнитного поля, обнаруживаемых и измеряемых устройством обнаружения, включают в себя, среди прочего: плотность магнитного потока магнитного поля, полярность магнитного поля и амплитуду магнитного поля. Обнаруженные изменения одного или нескольких свойств магнитного поля указывают, когда прикрепленный к канату инструмент приближается к магнитному полю в устройстве обнаружения, проходит через него или удаляется от него. Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения устройство обнаружения может измерять один или несколько размеров прикрепленного к канату инструмента при его движении к магнитному полю, через него или от него. Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения устройство обнаружения может располагаться ниже лубрикатора.

[0017] Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения устройство обнаружения содержит один или несколько генераторов магнитного поля и один или несколько датчиков магнитного поля. Один или несколько генераторов магнитного поля генерируют магнитное поле, проходящее по меньшей мере частично через центральный проход устройства обнаружения, через который канат и прикрепленный к канату инструмент перемещают в скважину и из нее. Один или несколько датчиков магнитного поля являются электронно подключаемыми к процессору, который в свою очередь выдает выходной сигнал, предупреждающий пользователя, что прикрепленный к канату инструмент приближается к устройству обнаружения, проходит через него или удаляется от него. Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения один или несколько датчиков магнитного поля расположены возле центрального отверстия устройства обнаружения.

[0018] Способ предусматривает ряд стадий для установления того, когда прикрепленный к канату инструмент прошел выше любых задвижек или механизмов удержания давления, когда прикрепленный к канату инструмент движется через часть скважины выше поверхности. Способ предусматривает стадию создания магнитного поля в секции нефтегазовой скважины, находящейся выше поверхности. Кроме того, способ предусматривает стадию обнаружения любых изменений напряженности магнитного поля, вызванных прикрепленным к канату инструментом, приближающимся к магнитному полю, проходящим через него или удаляющимся от него. Кроме того, способ может предусматривать стадию передачи сигнала об изменении напряженности магнитного поля процессору, при этом процессор генерирует выходной сигнал, предупреждающий пользователя, что прикрепленный к канату инструмент находится рядом с секцией скважины, подвергающейся воздействию магнитного поля, или в ней. Согласно некоторым вариантам осуществления процессор предназначен также для определения одного или нескольких размеров прикрепленного к канату инструмента и включения этой размерной информации в выходной сигнал или другой размерный выходной сигнал.

[0019] На фиг. 1 показана нефтяная скважина 10, из которой могут добываться нефть, газ или то и другое, проходящая выше и ниже поверхности 76. Скважина 10 содержит часть 12 выше поверхности с устьем 16 скважины, от которого проходят части 14 ниже поверхности скважины 10. Часть 12 выше поверхности, которая может также именоваться фонтанной арматурой, содержит центральный канал 17, который может состоять из одной или нескольких секций. Каждая секция центрального канала 17 может соединяться фланцевыми соединениями 22 и 24. Часть 12 выше поверхности может также содержать нижнюю фонтанную задвижку 18 и верхнюю фонтанную задвижку 20. Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения выше верхней фонтанной задвижкой 20 находится система 50 противовыбросовых превентеров (ПВП), содержащая по меньшей мере нижний ПВП 52 и верхний ПВП 54. ПВП 52 и 54 могут представлять собой плашки с гидравлическим приводом или любой иной тип системы регулирования давления в скважине. Фонтанные задвижки 18, 20 и система 50 ПВП являются частью системы удержания давления скважины 10. Выше системы 50 ПВП расположен лубрикатор 28. Лубрикатор 28 может содержать приборную ловушку 26 и канатный уплотнительный элемент 30. Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения относятся к системе 50 ПВП, содержащей лишь один ПВП, а именно нижний ПВП 52 или верхний ПВП 54, и/или лишь одну из фонтанных задвижек 18,20.

[0020] На фиг. 1 показан канат 32, движущийся через верх лубрикатора 28 на вращающемся шкиве 34 с барабана 36. Барабан 36 может вращаться для подачи каната 32 в скважину 10 или извлечения из нее. Вращение барабана 36 может обеспечиваться электродвигателем (не показанным). Канат 32 может представлять собой либо тросовый (талевый) канат, либо каротажный канат, либо иной тип каната для операций в стволе скважины. Канат 32 может проходить через часть 12 выше поверхности и в часть 14 ниже поверхности. Хотя не показано, понятно, что канат 32 может иметь один или несколько прикрепленных к канату инструментов. Обычно, когда прикрепленный к канату инструмент будут вытягивать из скважины 10, оператор будет прикладывать к канату 32 дополнительное натяжение между шкивом 34 и барабаном 36. За счет этого дополнительного натяжения оператор рассчитывает обнаружить, когда прикрепленный к канату инструмент коснется нижней поверхности канатного уплотнительного элемента 30. Когда это произойдет, оператор обычно закроет любой или оба ПВП 52, 54 и/или одну или обе фонтанные задвижки 18, 20. При закрытых системах удержания давления прикрепленный к канату инструмент можно извлечь из лубрикатора 28 без неуправляемого потока скважинных флюидов под давлением, именуемого также выбросом или фонтанированием. Однако зачастую оператор может обнаруживать ложный контакт между прикрепленным к канату инструментом и канатным уплотнительным элементом 30. При ложном контакте прикрепленный к канату инструмент может находиться не в верхней части лубрикатора 28, а скорее ниже в скважине 10. В некоторых случаях прикрепленный к канату инструмент может располагаться в системе 50 ПВП или ниже ее. Если при ложном контакте один или оба из ПВП 52, 54 в этот момент закрыты, они могут нанести повреждение прикрепленному к канату инструменту непосредственно, и/или закрытый ПВП 52, 54 может перерезать канат 32, и прикрепленный к канату инструмент может упасть в часть 14 ниже поверхности скважины 10. Если при обнаружении ложного контакта часть каната 32 расположена в любой из фонтанных задвижек 18, 20, и соответствующую фонтанную задвижку 18, 20 затем закрывают, это также может непосредственно нанести повреждение прикрепленному к канату инструменту или перерезать канат 32 и тем самым привести к падению прикрепленного к канату инструмента в часть ниже поверхности скважины 10.

[0021] На фиг. 2 показана еще одна нефтяная скважина 100, имеющая много идентичных элементов со скважиной 10, описанной выше. Общие элементы скважины 10 и скважины 100 показаны на обеих фигурах одинаковыми позициями.

[0022] Скважина 100 содержит устройство 102 обнаружения, подсоединяемое в части скважины 100, 101 выше поверхности земли. Устройство 102 обнаружения содержит центральный канал, находящийся в сообщении по текучей среде и в целом соосный с центральным каналом 17. На фиг. 2 устройство 102 обнаружения показано расположенным в секции 12 выше поверхности между нижней фонтанной задвижкой 18 и верхней фонтанной задвижкой 20. На фиг. 3 показана еще одна нефтяная скважина 101, имеющая те же элементы, что и скважина 100. Общие элементы скважины 100 и скважины 101 показаны на обеих фигурах одинаковыми позициями. По меньшей мере одним различием между скважиной 100 и скважиной 101 является положение устройство 102 обнаружения. В скважине 101 устройство 102 обнаружения расположено выше системы 50 ПВП, но ниже лубрикатора 28. В этих конфигурациях предметы, такие как канат 32 и любые прикрепленные к канату инструменты, перемещаемые через секцию 12 выше поверхности скважины 100, 101, будут также перемещаться через центральный проход инструмента 102 обнаружения. Устройство 102 обнаружения будет описано в последующем обсуждении, понятно, что устройство 102 обнаружения может располагаться в иных местах в секции 12 выше поверхности. Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения устройство 102 обнаружения расположено ниже лубрикатора 28.

[0023] Устройство 102 обнаружения может создавать магнитное поле и обнаруживать, когда прикрепленный к канату инструмент приближается к магнитному полю, проходит через него или удаляется от него. Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения устройство 102 обнаружения может также обнаруживать и/или измерять размеры прикрепленного к канату инструмента, в том числе по меньшей мере диаметр и длину прикрепленного к канату инструмента.

[0024] Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения устройство 102 обнаружения является таким, как описанное в патенте США №9,097,813 и заявках на выдачу патента США 14/423,090 и 15/169,500, раскрытие которых полностью посредством ссылки включаются в настоящее описание.

[0025] Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения устройство 102 обнаружения содержит один или несколько генераторов магнитного поля в виде одного или нескольких магнитов и один или несколько датчиков магнитного поля. Один или несколько генераторов магнитного поля предназначены для генерирования магнитного поле, проходящего по меньшей мере частично в центральный канал устройства обнаружения, через который проходят канат 32 и прикрепленный к канату инструмент при их движении в скважину 100, 101 и из нее.

[0026] Один или несколько генераторов магнитного поля генерируют магнитное поле, проникающее по меньшей мере частично, но предпочтительно по существу через весь центральный проход устройства 102 обнаружения. Магнитное поле может визуализироваться силовыми линиями магнитного поля, выходящими из северного полюса каждого генератора магнитного поля и возвращающимися в южный полюс каждого соответствующего генератора магнитного поля. Любой из полюсов может быть обращенным к центральному проходу устройства 102 обнаружения. Когда силовые линии магнитного поля возвращаются из северного полюса в южный полюс, они проникают через центральный проход. Существует бесконечное возможное число путей возврата, которые силовые линии магнитного поля могут использовать для возврата из северного в южный полюс, и некоторые из этих путей проходят через один или несколько датчиков магнитного поля. Датчики магнитного поля выдают электрический сигнал, связанный с напряженностью магнитного поля, через которое они проходят. Иными словами, электрический выходной сигнал от каждого датчика магнитного поля связан с числом силовых линий магнитного поля, проходящих через каждый датчик магнитного поля. Некоторые из путей возврата имеют меньшее удельное магнитное сопротивление, чем другие пути, что вызывает возврат этими путями большего числа силовых линий магнитного поля.

[0027] Когда предмет, который может возмутить или изменить одно или несколько свойств магнитного поля, такой как секция каната 32, прикрепленный к канату инструмент или любой иной ферромагнитный предмет, приближается к устройству 102 обнаружения и магнитному полю, проходит через них или удаляется от них, этот предмет возмущает или изменяет магнитную цепь путем изменения удельного магнитного сопротивления некоторых из путей, которыми проходят силовые линии магнитного поля. Это возмущение может изменять число силовых линий магнитного поля, возвращающихся некоторыми путями. Некоторые из претерпевающих изменение путей представляют собой пути, проходящие через один или несколько датчиков магнитного поля, что изменяет число возвращающихся силовых линий магнитного поля, проходящих через один или несколько датчиков магнитного поля, что в свою очередь вызывает изменения выходного сигнала от этих одного или нескольких датчиков магнитного поля.

[0028] Если в устройстве 102 обнаружения используются несколько магнитов, магниты могут располагаться таким образом, что один и тот же магнитный полюс каждого магнита обращен к центральному проходу устройства 102 обнаружения. Магниты создают магнитное поле, соответствующее магнитным полюсам, обращенным к средине устройства 102 обнаружения. Это магнитное поле будет самым сильным на внутренней стенке устройства 102 обнаружения, окружающей центральный проход, перед магнитами, или возле нее, и вдали от каждого магнита напряженность магнитного поля может ослабевать. Использование нескольких магнитов может создавать по существу однородное и равномерно распределенное магнитное поле, проходящее по меньшей мере частично и, согласно некоторым вариантам осуществления, по существу полностью через центральный канал устройства 102 обнаружения.

[0029] Датчики магнитного поля используют для обнаружения напряженности магнитного поля. Датчики магнитного поля могут предназначаться для обнаружения изменений напряженности магнитного поля вблизи устройства 102 обнаружения или в центре его. Датчик магнитного поля может располагаться на ферромагнитном стержне, который может притягивать магнитное поле к датчикам магнитного поля.

[0030] Это изменение одного или нескольких свойств магнитного поля, таких как плотность магнитного потока, обнаруживается датчиками магнитного поля. Когда предмет находится на самом близком расстоянии к конкретному датчику магнитного поля возле внутренней стенки устройства 102 обнаружения, большая часть магнитного поля, направленного к этому конкретному датчику магнитного поля, втягивается к предмету, что вызывает обнаружение этим конкретным датчиком магнитного поля меньше напряженности магнитного поля. Когда ферромагнитный предмет удаляется от этого конкретного датчика магнитного поля, напряженность магнитного поля, обнаруживаемая датчиком магнитного поля, резко увеличивается в зависимости от того, как далеко находится поверхность ферромагнитного предмета. Наблюдением за напряженностью магнитного поля, обнаруживаемой конкретным датчиком магнитного поля, можно определить расстояние между поверхностью ферромагнитного предмета и датчиком магнитного поля.

[0031] Абсолютная напряженность магнитного поля, считываемая датчиками магнитного поля, зависит от мощности магнитов, расположенных в устройстве 102 обнаружения. Однако изменение напряженности магнитного поля в устройстве 102 обнаружения может быть вызвано присутствием ферромагнитного предмета, и величина этих изменений может зависеть от размеров и/или свойств материала ферромагнитного предмета и его местоположения в устройстве 102 обнаружения.

[0032] Если используются несколько магнитов и несколько датчиков 270 магнитного поля, диаметр и положение центра ферромагнитного предмета могут обнаруживаться путем определения расстояния между поверхностью ферромагнитного предмета и каждым датчиком магнитного поля.

[0033] Устройство 102 обнаружения может передавать показания напряженности магнитного поля от разных датчиков магнитного поля процессору, преобразующему эти показания в расстояния между ферромагнитным предметом и датчиками. Эти расстояния могут затем использоваться для расчета различных размеров ферромагнитного предмета, включая по меньшей мере диаметр, длину и координаты центра. Процессор может посылать визуальное представление этих рассчитанных размеров в реальном времени на экран оператора.

[0034] Преобразование показания напряженности магнитного поля в расстояние осуществляется путем сравнения показаний напряженности магнитного поля с известными кривыми показаний датчиков магнитного поля, полученными при известных условиях и известных расстояниях для известных размеров ферромагнитных предметов. Для преобразования расстояний, полученных от разных датчиков магнитного поля в устройстве 102 обнаружения, в информацию о положении и диаметре процессор может использовать теорию Аполлония и/или может использоваться уравнение окружности.

[0035] Например, один вариант осуществления устройства 102 обнаружения содержит первую матрицу датчиков, содержащую один или несколько блоков датчиков и один или несколько магнитов. Некоторые варианты осуществления устройства 102 обнаружения содержат несколько матриц датчиков. В первой матрице датчиков блоки датчиков и магниты расположены чередующимся образом, хотя это расположение чередующимся образом необязательно.

[0036] Матрица датчиков может содержать корпус с несколькими отверстиями для датчиков, каждое из которых предназначено для приема в нем отдельного блока датчика. Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения блок датчика содержит гильзу и датчик. Корпус может представлять собой кольцеобразный барабан, содержащий внутреннюю поверхность и наружную поверхность, проходящие между верхней поверхностью и нижней поверхностью. Внутренняя и наружная поверхности являются по существу цилиндрическими вокруг центрального прохода. Когда устройство 102 обнаружения введено в скважину 100, 101, центральный проход может быть соосным с центральным проходом других компонентов части 12 выше поверхности скважины 100, 101. Внутренняя поверхность окружает центральный проход, проходящий через нее, размеры и форма которого могут предусматриваться такими, чтобы принимать канат 32 и любые прикрепленные к канату инструменты, которые могут быть разных размеров и форм. Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения верхняя поверхность и нижняя поверхность могут быть по существу плоскими в плоскости, нормальной к центральному проходу. Факультативно, любая или обе поверхности, а именно верхняя и нижняя, могут иметь канавку под уплотнение, проходящую кольцеобразно и предназначенную для приема уплотнения, как известно в данной области техники.

[0037] Другие варианты осуществления настоящего изобретения содержат устройство 102А обнаружения, как показано на фиг. 4А, фиг. 4В и фиг. 4С. Устройство 102А обнаружения выполняет те же функции и содержит большинство таких же компонентов, как и устройство 102 обнаружения, описанное выше. Кроме того, устройство 102А обнаружения может располагаться подобным образом в части 12 выше поверхности, как и устройство 102 обнаружения.

[0038] Как показано на фиг. 4А, устройство 102А обнаружения содержит корпус 200 и трубчатую часть 202, которая может располагаться в корпусе 200. Корпус 200 может конструктивно исполняться для удерживания трубчатой части 202. Корпус 200 может перемещаться между закрытым положением (показанным на фиг. 4А), частично открытым положением (показанным на фиг. 4В) и полностью открытым положением (показанным на фиг. 4С). Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения корпус 200 может содержать первый корпус 204 и второй корпус 206. Первый корпус 204 содержит один или несколько генераторов магнитного поля и один или несколько датчиков магнитного поля, которые могут размещаться в отверстиях (не показанных) первого корпуса 204. Каждое отверстие может закрываться колпачком 208 отверстия. Колпачки 208 отверстий могут обеспечивать надежное расположение генераторов магнитного поля и датчиков магнитного поля в их соответствующих отверстиях. Генераторами магнитного поля могут быть магниты, создающие вблизи первого корпуса 204 магнитное поле. Некоторые примеры магнитов включают в себя, среди прочего: один или несколько магнитов из редкоземельных металлов, одно или несколько намагниченных ферромагнитных тел или один или несколько электромагнитов. Датчики магнитного поля могут обнаруживать возмущения магнитного поля и/или магнитный поток вблизи первого корпуса. Датчики магнитного поля являются электронно подключаемыми к процессору (не показанному) для генерирования выходного сигнала процессора, определяющего, когда прикрепленный к канату инструмент приближается к магнитному полю, проходит через него или удаляется от него. Кроме того, датчики магнитного поля могут обнаруживать по меньшей мере один размер прикрепленного к канату инструмента, возмущающего магнитное поле, включая одно или несколько из следующего: диаметр поперечного сечения, длина и профиль, и эта размерная информация также может включаться к выходной сигнал процессора.

[0039] Первый корпус 204 может содержать исполнительный элемент (не показанный), позволяющий первому корпусу 204 перемещаться между закрытым положением (показанным на фиг. 4А) и открытым положением (показанным на фиг. 4В и фиг. 4С). Например, исполнительный элемент может представлять собой петлю, а корпус 204 может представлять собой складной тип устройства. Первый корпус 204 может также содержать один или несколько соединителей 210, которые могут удерживать первый корпус 204 в закрытом положении. Хотя на фиг. 4А соединитель 210 показан как соединитель типа штифт-паз, возможны и другие типы соединителей 210.

[0040] Второй корпус 206 может содержать верхний второй корпус 206А, расположенный выше первого корпуса 204, и нижний второй корпус 206В, расположенный ниже первого корпуса 204. Вторые корпуса 206А, 206В также могут перемещаться между закрытым положением (показанным на фиг. 4А и фиг. 4В) и открытым положением (показанным на фиг. 4С). Когда первый корпус 204 и второй корпус 206 оба открыты, корпус 200 находится в полностью открытом положении. Вторые корпуса 206А, 206В также могут содержать исполнительные элементы, позволяющие вторым корпусам 206А, 206В перемещаться между открытым и закрытым положениями, и соединители 212 для удерживания вторых корпусов 206А, 206В в закрытом положении.

[0041] Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения трубчатая часть предназначена для размещения в корпусе 200. Трубчатая часть 202 может содержать центральное отверстие 214, в которое могут входить и через которое могут проходить канат 32 и любые прикрепленные к канату инструменты. Трубчатая часть 202 может изготавливаться из неферромагнитного материала, металла или сплава, содержащего никель, хром, железо или их комбинации. Одним примером такого неферромагнитного материала, не ограничивающим объем настоящего изобретения, является INCONEL® (INCONEL представляет собой зарегистрированный товарный знак компании Vale Canada Limited).

[0042] Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения один или несколько генераторов магнитного поля могут представлять собой электромагниты, и когда первый корпус 204 корпуса 200 находится в закрытом положении, генераторы магнитного поля могут приводиться в действие, и при этом генерируется магнитное поле. Когда первый корпус 204 находится в открытом положении, генераторы магнитного поля выключены.

[0043] Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения корпус 200 может содержать одну или несколько секций, которые могут соединяться для образования полного корпуса 200, удерживаемого в собранном положении несколькими соединителями 212. Согласно этим вариантам осуществления корпус 200 не содержит исполнительный элемент.

[0044] На фиг. 5 показан еще один пример устройства 400 обнаружения, содержащего большинство таких же компонентов, как и устройство 102 обнаружения, описанное выше. Компоненты, являющиеся одними и теми же в устройствах 102 обнаружения и 400, обозначены на фиг. 5 теми же позициями, что использовались на других фигурах. Устройство 400 обнаружения, показанное на фиг. 5, подобно устройству, описанному в предыдущей заявке на выдачу патента заявителя WO 2017/205955 под названием «APPARATUS AND METHOD FOR MEASURING A PIPE WITHIN AN OIL WELL STRUCTURE», раскрытие из которой полностью посредством ссылки включено в настоящее описание. В двух словах, устройство 400 обнаружения содержит трубчатый корпус 402, ограничивающий центральный проход между первым и вторым концами. Трубчатый корпус 402 содержит по меньшей мере наружную поверхность из немагнитного материала. Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения некоторая часть трубчатого корпуса 402 или весь он изготовлены из немагнитного материала. Каждый из первого и второго концов содержит фланец 404, проходящий наружу от него по существу перпендикулярно центральному проходу. Фланцы могут соединяться с другими компонентами скважины 100, так что центральный проход является по существу соосным с центральным каналом 17 скважины 100. Устройство 400 обнаружения может содержать несколько генераторов магнитного поля и несколько датчиков магнитного поля, расположенных одной или несколькими матрицами 201, как описано в настоящем документе. Матрицы 201 могут располагаться вокруг трубчатого корпуса 402 на наружной поверхности. Матрицы 201 могут действовать таким же образом, как описано выше в настоящем документе, для обнаружения изменений одного или нескольких свойств магнитного поля при приближении ферромагнитных предметов к устройству 400 обнаружения, прохождении через него и удалении от него.

[0045] Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения относятся к способу 500 обнаружения местоположения прикрепленного к канату инструмента при работах в скважине с помощью каната (см. фиг. 6). Способ предусматривает стадию создания 502 магнитного поля по меньшей мере на участке части скважины выше поверхности. Способ предусматривает стадию обнаружения 504 одного или нескольких свойств магнитного поля. Стадия обнаружения 504 может также включать в себя стадию обнаружения изменений одного или нескольких свойств магнитного поля, вызванных прикрепленным к канату инструментом, приближающимся к магнитному полю, проходящим через него или удаляющимся от него. Способ дополнительно предусматривает стадию передачи 506 выходного сигнала в процессор, указывающего одно или несколько обнаруженных свойств и/или обнаруженное изменение одного или нескольких обнаруженных свойств магнитного поля. Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения процессор предназначен для определения местоположения прикрепленного к канату инструмента в магнитном поле или возле него. Кроме того, способ может предусматривать факультативную стадию генерирования 508 выходного сигнала, предупреждающего пользователя, что прикрепленный к канату инструмент находится возле части скважины выше поверхности вблизи магнитного поля или в ней.

1. Устройство для обнаружения прикрепленного к канату инструмента, движущегося по скважине, причем указанное устройство содержит:

(a) корпус, ограничивающий центральный канал для приема прикрепленного к канату инструмента и пропускания через него;

(b) по меньшей мере один генератор магнитного поля, предназначенный для генерирования магнитного поля, проходящего по меньшей мере частично через центральный канал; и

(c) по меньшей мере один датчик магнитного поля, предназначенный для обнаружения изменений одного или нескольких свойств магнитного поля, вызванных прикрепленным к канату инструментом, приближающимся к магнитному полю, проходящим через него или удаляющимся от него.

2. Устройство по п. 1, в котором по меньшей мере один генератор магнитного поля находится в корпусе.

3. Устройство по п. 1 или 2, в котором по меньшей мере один датчик магнитного поля находится в корпусе.

4. Устройство по п. 1, в котором корпус является соединяемым со скважиной в конфигурации, в которой центральный проход является по существу соосным с центральным отверстием скважины.

5. Устройство по п. 1, в котором корпус является соединяемым со скважиной ниже лубрикатора скважины.

6. Способ установления местоположения прикрепленного к канату инструмента при его движении по части скважины выше поверхности, причем способ предусматривает следующие стадии:

(a) создание магнитного поля по меньшей мере на участке части скважины выше поверхности;

(b) обнаружение изменений одного или нескольких свойств магнитного поля, вызванных прикрепленным к канату инструментом, приближающимся к магнитному полю, проходящим через него или удаляющимся от него;

(c) передача выходного сигнала в процессор, указывающего изменение одного или нескольких обнаруженных свойств магнитного поля, причем процессор предназначен для определения местоположения прикрепленного к канату инструмента в магнитном поле или возле него; и

(d) генерирование выходного сигнала, предупреждающего пользователя, что прикрепленный к канату инструмент находится возле части скважины выше поверхности вблизи магнитного поля или в ней.

7. Способ по п. 6, в котором процессор предназначен также для определения одного или нескольких размеров прикрепленного к канату инструмента.