УСТРОЙСТВО ДИСТАНЦИОННОГО КОНТРОЛЯ СКВАЖИННОГО ЭЛЕКТРОРАЗРЯДНОГО АППАРАТА

Полезная модель относится к измерительной технике, а именно к устройствам дистанционного контроля скважинных электроразрядных аппаратов, предназначенных для электрогидравлической обработки зоны перфорации нефтяных скважин.
В процессе добычи нефти дебит нефтедобывающих скважин начинает снижаться в связи с отложениями минеральных солей, парафиновых, асфальто-смолистых и кольматирующих структур в трещинах и поровых каналах призабойной зоны пласта. Восстановление дебита нефтяных скважин осуществляется с помощью генератоа импульсов давления методом обработки интервала перфорации ударными волнами давления. С этой целью генератор импульсов давления опускается в скважину на глубину залегания нефтеносного слоя (~1-3 км), где производится несколько серий электрических разрядов с шагом ~0.2 м по глубине вдоль всего интервала перфорации обсадной колонны. Требуемая точность локализации границ обработки интервала перфорации составляет ±0.5 м, минимальная величина интервала ~1 м. Инициализация ударной волны в неперфорированной части обсадной колонны приводит к деформации металла трубы, цементного камня. Т.о. ошибка размещения аппарата относительно целевого интервала может привести к повреждению конструкционной жесткости элементов обсадной колонны, что потребует дорогостоящего ремонта скважины, и даже к необратимым последствиям, а именно к выводу скважины из добывающего фонда.
Задача точной локализации генераторов импульсов давления решается прямым наблюдением перфорационных отверстий посредством ИК-видеорегистрации в реальном масштабе времени с помощью телеметрического модуля.
Второй задачей является получение информации о фактических режимах и параметрах срабатывания генераторов импульсов давления (напряжение зарядки емкостного накопителя энергии, амплитуда и форма разрядного тока, режим разряда - колебательный и/или апериодический и др.).
Третьей задачей является получение информации о физических параметрах скважинной жидкости (температура, давление, проводимость, др.) до и после обработки.
Известен скважинный источник упругих колебаний (п. РФ №2248591, G01V 1/157, опубл. 20.03.2005), содержащий скважинный снаряд с размещенными в нем накопителем энергии, зарядным устройством, разрядником со схемой поджига, электрогидроимпульсным разрядником с двумя электродами, устройством подачи в рабочее межэлектродное пространство металлической проволоки. Устройство подачи включает барабан для хранения запаса проволоки, механизм протягивания проволоки. Механизм протягивания проволоки выполнен в виде двух металлических пластин, закрепленных одними концами на диаметрально противоположных сторонах стержня. Пластины прижаты пружинами противоположными заостренными концами к расположенной на направляющей площадке проволоке и ориентированы под углом к ней, обеспечивающим ее попеременное зацепление и движение в сторону межэлектродного пространства при возвратно-вращательном движении стержня, соединенного с помощью оси и тяги с подвижным якорем соленоида. Соленоид и соединенная с якорем соленоида тяга расположены с одной стороны диэлектрической пластины, а барабан для хранения проволоки, две подпружиненные металлические пластины, направляющая площадка для проволоки и стержень расположены с другой стороны диэлектрической пластины. Стержень и соединенная с якорем соленоида тяга соединены осью, проходящей через отверстие в диэлектрической пластине. В скважинном снаряде установлены реле. В разрядной цепи накопительных конденсаторов скважинного снаряда установлен пояс Роговского.
Недостатки данного изобретения заключаются в следующем:
- пояс Роговского устанавливается вблизи нагрузки, соответственно низковольтную цепь с выхода пояса Роговского надо протягивать к кабельной головке источника мимо высоковольтных конденсаторов, управляемого разрядника и высоковольтного выпрямителя;
- импульс напряжения с пояса Роговского имеет малую длительность (примерно 5-7 мкс) и, вследствие этого, передается на поверхность земли по длинному каротажному кабелю с большим (от 5 до 10 раз) ослаблением по амплитуде и искажением (трансформацией) по спектру в область низких частот. Кроме того, импульс напряжения с пояса Роговского смешивается с электрическими наводками от соседних жил каротажного кабеля, по которым идет питание к аппарату. В результате импульс напряжения с выхода пояса Роговского трудно зарегистрировать и измерить на поверхности земли, а в случае его регистрации сложно судить о величине разрядного тока источника упругих колебаний;
Известен п. РФ №2382373 (G01R 31/24, опубл. 20.02.2010), в котором описано устройство дистанционного контроля скважинного электроразрядного аппарата, представляющее собой скважинный электроразрядный (электрогидравлический) аппарат, который содержит наземный источник питания, соединенный геофизическим кабелем со скважинным источником ударных и сейсмоакустических волн. Наземный пульт питания и управления размещается в кабине каротажного подъемника или сейсмостанции. Выходная и контрольная цепи наземного пульта питания и управления соединяются с коллектором каротажного подъемника. К контрольной жиле и броне геофизического кабеля и дополнительно к выходным цепям наземного пульта питания и управления (или к коллектору каротажного подъемника) подключены два отдельных контролера или осциллографа или один двухканальный осциллограф.
Недостатки данного изобретения заключаются в следующем:
- аналоговые сигналы передаются на поверхность, и дальнейшая обработка выполняется наземными вычислительными комплексами. Такая конфигурация ограничивает объем получаемой информации, т.к. происходит уменьшение амплитуды и искажение формы аналоговых сигналов за счет затухания при передаче по геофизическому кабелю;
- в процессе эксплуатации геокабель периодически укорачивают на несколько десятков/сотен метров для устранения неисправностей, связанных с физическим износом брони, обрывами и/или короткими замыканиями токопроводящих жил; при этом изменяются амплитудно-частотные характеристики геокабеля, что ограничивает возможности применения корректирующих фильтров.
Технический результат, на решение которого направлена полезная модель, заключается в повышении точности локализации аппарата, снижении риска разрушения скважины ударной волной электрогидроразряда, получении ценной информации о параметрах срабатывания аппарата и физических параметрах скважинной жидкости (P, T, σ, U, I, 3D), снижении количества операций спуска/подъема, увеличении времени работы скважины на добычу нефти.
Технический результат достигается тем, что в устройство дистанционного контроля скважинного электроразрядного аппарата, содержащее комплект наземной аппаратуры, включающей пульт питания и управления, соединенные геофизическим кабелем со скважинным источником ударных и сейсмоакустических волн, систему регистрации импульсных характеристик срабатывания аппарата, связанное с устройством обработки поступающей информации, введен телеметрический модуль, установленный в одном корпусе со скважинным электроразрядным аппаратом и соединенный геофизическим кабелем с источником питания и устройством обработки поступающей информации, при этом система регистрации импульсных характеристик срабатывания аппарата установлена в телеметрический модуль. Кроме того он имеет в своем составе компьютер, систему видеонаблюдения и систему регистрации физических параметров среды. Все системы телеметрического модуля подключены к устройству обработки поступающей информации через интерфейс USB. Телеметрический модуль снабжен 3D-визуализацией для углубленной интерпретации. Телеметрический модуль снабжен инфракрасной подсветкой и WEB-камерой ИК диапазона. Комплект наземной аппаратуры может быть размещен на мобильной станции.
Новизна предлагаемого решения заключается в применении в погружных генераторах импульсов давления интеллектуального телеметрического модуля, выполняющего на глубине 1-3 км сбор и первичную обработку поступающей информации с передачей результатов обработки в цифровом виде по геофизическому кабелю длиной ~4-5 км на поверхность в реальном масштабе времени.
На фиг.1 представлена схема применения электрогидроразрядного аппарата с интеллектуальным телеметрическим модулем, на фиг.2 - структурная схема интеллектуального телеметрического модуля с комплектом наземной аппаратуры.
Устройство дистанционного контроля генератора импульсов давления содержит комплект наземной аппаратуры 1, включающей пульт питания и управления 2 электроразрядного аппарата 3, устройство связи 4 и устройство сбора и обработки данных 5, связанные геофизическим кабелем 6 с телеметрическим модулем 7. Телеметрический модуль 7 содержит миникомпьютер 8, два запоминающих осциллографа 9 для записи импульсных процессов, видеокамеры 10, источник света 11 и аналого-цифровой преобразователь 12 с датчиками физических величин 13, подключенные к миникомпьютеру 8 посредством USB концентратора 14. Преобразователь USB-Ethernet 15 соединяет миникомпьютер 8 с устройством связи 16 для передачи данных на поверхность по геофизическому кабелю 6. Комплект наземной аппаратуры 1 размещен на мобильной станции 12.
Геофизический кабель 6 выполнен трехжильным, две из которых используются для питания зарядного устройства (на фиг. не показано) электрогидроразрядного аппарата, а третья - для двусторонней передачи цифровых данных между телеметрическим модулем 7 и устройством сбора и обработки информации 5 по одной жиле кабеля и броне.
Устройство работает следующим образом.
Производят спуск электроразрядного аппарата 3 с телеметрическим модулем 7 в скважину 17 на расчетную глубину интервала перфорации 18, где происходит сбор и первичная обработка поступающей от датчиков 13 и видеокамер 10 информации. Результаты обработки передаются на поверхность земли по геофизическому кабелю 6, имеющему длину 4-5 км. Устройство сбора и обработки информации 5 в комплекте наземной аппаратуры 1 обеспечивает интеллектуальную обработку поступающей информации, анализ состояния обсадной колонны и параметров скважинной жидкости.
На основе полученной информации принимается решение на выполнение обработки интервала перфорации электрогидравлическим ударным воздействием; определяются параметры режима - диапазон и шаг обработки по глубине, количество импульсов ударного воздействия.
После каждого электрогидравлического импульса производится передача на поверхность и сохранение измеренных параметров импульса, расчет мощности ударного воздействия и энерговыделение в канале разряда.
Дополнительную информацию для углубленной интерпретации дает 3D визуализация состояния внутренних поверхностей обсадной колонны и перфорационных отверстий. Видеорегистрация производится в инфракрасном диапазоне с целью снижения рассеяния света на микроскопических частицах взвеси за счет дифракции.
Применение телеметрического модуля значительно повысит информативность при проведении технологических операций электрогидравлической обработки скважин, позволит на 3-4 часа сократить общее время простоя каждой скважины, уменьшит затраты на выполнение вспомогательных спуско-подъемных операций, позволит использовать менее дорогостоящие геофизические подъемники, точнее выполнить привязку к интервалу перфорации, повысить качество обработки призабойной зоны, что влечет увеличение объемов добытой нефти.