СКВАЖИННАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ОДНОВРЕМЕННО-РАЗДЕЛЬНОЙ РАЗРАБОТКИ НЕСКОЛЬКИХ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ОБЪЕКТОВ

Изобретение относится к скважинной разработке и эксплуатации многопластовых месторождений углеводородов, а именно к технологии и технике одновременно - раздельной эксплуатации нескольких эксплуатационных объектов одной скважиной и может быть использовано для добычи углеводородов из скважины и/или нагнетания рабочего агента, и/или физико-химического воздействия на эксплуатационные объекты.
Наиболее близким аналогом к предлагаемому изобретению является скважинная установка одновременно-раздельной разработки нескольких эксплуатационных объектов одной скважиной, включающая колонну труб, разделенную пакерами на ступени, содержащие регулируемые штуцирующие устройства (штуцеры, клапаны, регуляторы) и/или скважинные камеры, телескопические соединения, разъединитель колонны, пусковой клапан, рабочий клапан, циркуляционный клапан, скважинную камеру и посадочный ниппель, забойное регулирующее устройство (Мирзаджанзаде А.X. Технология и техника добычи нефти. М.: Недра, 1986, с.186-197).
Известная скважинная установка обладает низкой надежностью и эффективностью регулирования из-за постоянно меняющихся во времени гидравлических свойств эксплуатационных объектов и не позволяет оперативно изменять технологические режимы без автоматического дистанционного регулирования работы штуцирующих устройств, а также делает невозможным проведение достоверных раздельных исследований и быстрое регулирование в широком диапазоне одновременно-раздельной разработки нескольких эксплуатационных объектов без использования канатных работ для смены клапанов/штуцеров и спуска в скважину исследовательских приборов.
Задачей изобретения является повышение производительности работы скважины за счет исключения операций по замене регулируемых приборов, а также повышение оперативности, точности и достоверности получения информации и упрощение процесса регулирования режима и оптимизации работы скважины.
Поставленная задача достигается тем, что скважинная установка, включающая колонну труб, образующих ступени с одним или несколькими пакерами, одним или несколькими регулируемыми штуцирующими устройствами, согласно изобретению в каждой ступени содержит
регулируемые штудирующие устройства с автоматическим дистанционным управлением и контрольно-измерительные приборы с автоматическим дистанционным управлением, при этом каждая ступень установки снабжена, по крайней мере одним электропроводящим кабелем, верхний конец которого подсоединен к дистанционному блоку управления на дневной поверхности, а нижний отвод кабеля соединен с вышеупомянутыми устройством и прибором, причем пакеры снабжены соединительным разъемом и/или герметизирующим устройством под кабель.
Для повышения надежности установки могут быть выполнены следующие дополнительные технические решения.
Ступени скважинной установки включают разъединители колонны труб и телескопические соединения. Наличие разъединителей позволяет при необходимости разъединять и соединять колонну труб, что обеспечивает необходимую надежность для герметичного разделения эксплуатационных объектов. При этом разъединители колонны труб выполнены с соединительным разъемом и/или герметизирующим устройством под кабель.
Кроме того, применение разъединителей, обеспечивающих возможность проведения дополнительного монтажа скважинной установки, с одной стороны, делает возможным устанавливать более пяти ступеней за несколько спусков-подъемов, а с другой стороны, позволяет делать раздельный подъем и ревизию ступеней, пакеров. При этом при отсоединении разъединителя можно одновременно разъединять колонну труб и кабель.
Применение телескопического соединения позволяет компенсировать деформационные изменения, обусловленные изменением температуры и/или давления.
Регулируемое штудирующее устройство с автоматическим дистанционным управлением и контрольно-измерительный прибор с автоматическим дистанционным управлением, установленные в скважинной установке включают соединительный разъем и/или герметизирующее устройство под кабель.
Для обеспечения надежности работы с электропроводящим кабелем его электрическая мощность должна составлять не более 5 КВт, кроме того, кабель должен быть выполнен в кислото-щелочно-коррозионно стойком исполнении, бронированным, а его оплетка пропитана полимерным составом.
Кабель также может сохранять целостность, если будет выполнен грузонесущим и/или проходить по поверхности разъединителя колонны.
Электропроводящий кабель может быть выполнен, по меньшей мере, из одной токопроводящей жилы.
Скважинная установка оснащена дополнительно одним или несколькими насосами со своим токопроводящим кабелем значительной мощности, не менее 5 КВт.
Использование одного или нескольких насосов позволяет осуществлять одновременную разработку нескольких эксплуатационных объектов.
Пакеры в скважинной установке могут быть применены в гидравлическим и/или инерционно-механическом, и/или механическом исполнении.
Применение различных по механизму посадки и конструкции пакеров обуславливает возможность установки за один спуск последовательно до пяти - шести ступеней с производством оперативного контроля за их работоспособностью, а также, соответственно, облегчает их поочередный демонтаж, например, для ревизии, экономя время и средства при производстве капитального ремонта скважины.
Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что в режиме реального времени можно оперативно и дистанционно из офиса или с диспетчерского пункта проводить автоматическое регулирование режимов работы одновременно-раздельно нескольких эксплуатационных объектов, за счет установленных в каждой ступени скважинной установки регулируемых штуцирующих устройств с автоматическим дистанционным управлением и контрольно-измерительных приборов с автоматическим дистанционным управлением и подвода к ним электропроводящего кабеля. Кроме того, можно мобильно производить замеры параметров скважины, в том числе на глубине эксплуатационных объектов.
Использование электропроводящего кабеля для автоматического дистанционного регулирования позволяет полностью отказаться от применения канатных работ, необходимых для замены регулируемых штуцирующих устройств, соответственно избежать возможности обрыва и неизвлечения канатного инструмента.
Положительный эффект достигается тем, что для каждого эксплуатационного объекта регулируют режимы работы скважины и эксплуатационного объекта за счет постоянно-периодического автоматического и/или ручного регулирования меняющегося режима работы штуцирующего устройства с автоматическим дистанционным управлением до достижения оптимальных режимов каждого из эксплуатационных объектов и/или оптимального режима скважины в целом. Это позволит повысить надежность и эффективность освоения многопластовых месторождений, наладить достоверный учет добываемой продукции и/или закаченного агента и сделает возможным оперативный автоматический дистанционный контроль и раздельное регулирование с целью оптимизации режима работы по каждому из эксплуатационных объектов.
Одновременный спуск более двух ступеней позволяет сэкономить время
и денежные средства на проведение монтажных работ по установке скважинной установки.
Появившаяся возможность спуска более двух ступеней за один спуск позволяет оперативно произвести монтаж многоступенчатой скважинной установки, а также значительно снизить затраты, связанные с монтажом и применением данного оборудования.
На фиг.1 представлена скважинная установка, общий вид;
на фиг.2 - скважинная установка, оснащенная насосом. Скважинная установка включает несколько ступеней, каждая из которых состоит из труб 1, пакера 2, скважинной камеры 3. В установке размещены регулируемые штуцирующие устройства 4 с автоматическим дистанционным управлением и контрольно-измерительные приборы 5 с автоматическим дистанционным управлением. Через всю установку пропущен электропроводящий кабель 6, который верхним концом соединен с дистанционным блоком управления 7, расположенным на дневной поверхности, а нижний отвод его соединен с регулируемым штуцирующим устройством 4 с автоматическим дистанционным управлением и контрольно-измерительным прибором 5 с автоматическим дистанционным управлением. Регулируемое штуцирующее устройство 4 может быть расположено в скважинной камере 3 или на колонне труб 1. Контрольно-измерительный прибор 5 расположен на колонне труб 1. Скважинная установка включает телескопическое соединение 8, разъединитель 9 колонны труб, герметизирующее устройство 10, расположенное над пакером 2, соединительный разъем 11, расположенный под пакером 2, кабельный разъем 12, посредством которого электропроводящий кабель 6 соединен с дистанционным блоком управления 7. Скважинная установка размещена в эксплуатационной колонне 13 с перфорацией 14. В нижнем конце установки размещена заглушка 15. Над пакером 2 установлен клапан
16, имеющий два положения регулировки "открыто" и "закрыто". На фиг.2 показана скважинная установка с размещенным в ней насосом 17 с токопроводящим кабелем 18.
Пример реализации.
Выбирают эксплуатационные объекты для применения скважинной установки. Производят перфорацию 14 эксплуатационной колонны 13. Далее подбирают оборудование для каждой ступени скважинной установки в отдельности: скважинные камеры 3, кабели 6, регулируемые штуцирующие устройства 4 с автоматическим дистанционным управлением, например электромеханические или электромагнитные клапаны/регуляторы, контрольно-измерительные приборы 5 с автоматическим дистанционным управлением, разъединители 9 колонны труб 1 и другое оборудование с определенными техническими параметрами для каждого эксплуатационного объекта. Кабели 6 закрепляют на колонне труб 1 любым известным способом.
Обычно измерительные приборы и штуцирующие устройства имеют незначительные потребления электроэнергии, чаще всего порядка 5-200 Вт и их количество практически не превышает 20-25 штук, поэтому электропроводящие кабели имеют небольшую мощность электропотребления - до 5 КВт/ч, а в случае использования электрических глубинных насосов, имеющих обычно диапазон потребления электричества 10-60 КВт/ч, требуется использовать мощные токопроводящие кабели.
Затем при бригаде подземного ремонта скважин начинают спуск подготовленного оборудования в следующем порядке. Подсоединяют заглушку 15 и электрорегулируемый клапан 16 (например, опрессовочный, работающий в режиме "открыто" - "закрыто"), а также контрольно-измерительный прибор 5 с автоматическим дистанционным управлением к электропроводящему кабелю 6. Далее устанавливают регулируемые штуцирующие устройства 4 с автоматическим дистанционным управлением
на колонне труб 1 или в скважинные камеры 3 и подсоединяют их через соединительный разъем 11 или герметизирующее устройство 10 к кабелю 6. После того, как собрали первую ступень скважинной установки, пропускают кабель 6 через соединительный разъем 11 или герметизирующее устройство 10 в пакере и через сам пакер 2. Присоединяют пакер 2 к нижней ступени скважинной установки вместе с телескопическим соединением 8, которое позволяет при монтаже не перекручивать кабель, а при эксплуатации компенсировать возможные удлинения труб из-за постоянно меняющихся термобарических условий. Затем присоединяют разъединитель 9 колонны труб к кабелю 6 в целях возможного проведения поступенчатого демонтажа скважинной установки, например, если демонтаж проводят ступенчато по частям, когда вес установки будет выше грузоподъемности подъемного механизма. Далее аналогично нижней ступени устанавливают последовательно в том же порядке следующие ступени скважинной установки. Спускают скважинную установку на требуемую глубину. Присоединяют кабельный разъем 12 кабеля 6 к дистанционному блоку управления 7 на дневной поверхности и проверяют работоспособность электрорегулируемых штуцирующих устройств 4, клапанов 16 и контрольно-измерительных приборов 5. Перед посадкой пакеров 2 проводят опрессовку скважинной установки последовательно каждой ступени в отдельности путем поочередного сверху вниз открытия-закрытия электрорегулируемых клапанов 16, отсекающих ступени. В выбранный интервал эксплуатационной колонны 13 устанавливают вначале нижний пакер 2. После проверки на герметичность пакера исследуют режим работы ступени под пакером и над пакером: проверяют на разных режимах сопротивление кабелей 6, работу регулируемых штуцирующих устройств 4, контрольно-измерительных приборов 5 и эксплуатационного объекта (дебит/приемистость, давление и т.д.). В случае монтажа (за один спуск) скважинной установки, включающей
более двух ступеней, например, пять ступеней, применяют дополнительно три пакера с разным механизмом действия. В начале рекомендуется использовать импульсно-механический пакер, например, марки ПИМ. Такие пакеры обычно устанавливают на эксплуатационных колоннах за счет подъема колонны НКТ на 15-20 см и затем спуска на 50-90 см с небольшим пригружением, например, на 1-3 тонны. После этого устанавливают механический пакер, например, марки УПР (срабатывающий при упоре). Далее также проверяют полностью или частично герметичность и работоспособность скважинной установки. Затем устанавливают по очереди третий пакер гидравлического действия, например марки ПД-ЯГ, FHH и др. В заключение четвертый пакер можно посадить, например, за счет поворота колонны труб. После последовательной посадки пакеров каждого в отдельности проверяют на герметичность и исследуют последовательно режим работы каждой ступени выше и ниже пакера вместе с эксплуатационным объектом. Если есть технологическая необходимость спуска более четырех-пяти ступеней применяют разъединитель 9 колонны труб без разъединения кабеля 6 или с разъединением кабеля, оставляя в свободном состоянии разъединитель 9 колонны труб с кабелем 6 и поднимают колонну труб 1, затем снова спускают колонну труб с последующими ступенями, состыковывают их с разъединителем 9 колонны труб. Установку и проверку дополнительных ступеней производят в такой же последовательности, отмеченной выше. Далее, после завершения монтажа кабель б скважинной установки посредством кабельного разъема 12 соединяют с дистанционным блоком управления 7, расположенного на поверхности.
Если предполагается к скважинной компоновке дополнительно спустить насос, то после установки требуемого количества ступеней производят разъединения колонны труб 1 с помощью разъединителя 9 и
затем производят подъем ненужной части оборудования. Далее спускают насос 17 с токопроводящим кабелем 18, мощностью не менее 5 КВт. После монтажа начинают регулировать и подбирать режим работы скважинной установки. Возможны различные варианты регулирования штуцирующими устройствами по каждой ступени и в целом, например, поочередный подбор штуцеров сверху вниз, снизу вверх или выборочно в зависимости от поставленных задач (снизить обводненность, увеличить/снизить отбор с определенного эксплуатационного объекта). Для примера рассмотрим наиболее простой вариант регулирования приемистости двухступенчатой скважинной установки для двух объектов, которая должна принимать 600 м3/сут. При этом нижний объект должен принимать 400 м3/сут, а верхний эксплуатационный объект - 200 м3/сут. Для этого рекомендуется вначале определить пределы регулирования приемистости каждого из объектов, т.е. закрывают верхний объект, закрыв штуцирующим устройством с помощью электрического сигнала сообщение скважины с верхним эксплуатационным объектом, и определяют на разных режимах закачки диапазон регулировки, а затем аналогично проводят исследование и для нижнего объекта. Контрольно-измерительными приборами с автоматическим дистанционным управлением фиксируют изменение расхода жидкости в зависимости от изменения давления. Далее можно с помощью программного обеспечения рассчитать требуемый диаметр штуцеров для совместной эксплуатации объектов и затем, благодаря передаче электрического сигнала по кабелю, установить требуемый диаметр штуцера на регулируемых штуцирующих устройствах с автоматическим дистанционным управлением. Либо можно отрегулировать штуцеры, зная верхние пределы регулировки
приемистости, путем последовательной автоподстройки диаметров штуцеров по каждому объекту и скважины в целом до достижения требуемых расходов жидкости.
Оперативная и точная электрическая настройка регулируемых штуцирующих устройств с автоматическим дистанционным управлением значительно повышает надежность работы каждой ступени и гарантирует вывод скважины на требуемый режим работы, с другой стороны дополнительное применение контрольно-измерительных приборов с автоматическим дистанционным управлением позволяет быстро реагировать на изменение во времени параметров эксплуатационного объекта, уточнять их в режиме реального времени и корректировать работу регулируемых штуцирующих устройств. Для этого также не требуется спускать в скважину канатный инструмент для смены штуцирующих устройств и измерительных приборов. Работы за счет использования дистанционного блока управления регулирующими устройствами и измерительными приборами можно производить не только с устья скважины, но и с диспетчерского пункта/офиса.