УСТРОЙСТВО МОНИТОРИНГА ПАРАМЕТРОВ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СКВАЖИНЫ
DEVICE FOR MONITORING PARAMETERS IN OPERATION OF INTELLIGENT WELL

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройству мониторинга давления и температуры для интеллектуальных газовых и газоконденсатных скважин, эксплуатируемых в районах Крайнего Севера, а именно на полуострове Ямал.
Известно использование интеллектуального датчика-вставки при испытании скважин в двух измерениях с размещением датчиков в пласт и в ствол скважины для измерения пластового давления в месторасположении каждого датчика и передачи полученных данных на обработку (RU 2450123 С2, E21B 49/00, E21B 47/06, E21B 47/12, 10.05.2012).
Известно устройство для одновременно-раздельной эксплуатации многопластовых скважин, включающее измерительные преобразователи и оснащенное интеллектуальной системой управления, размещенной на устье скважины и связанной с измерительными преобразователями (RU 89604 U1, E21B 43/14, 10.12.2009).
Известен автономный погружной внутрискважинный измеритель давления и температуры, выполненный с системой управления и обработки данных датчиков давления и температуры, с возможностью записи считанных данных в память посредством электронной схемы (ej.kubagro.ru/2005/06/04/p04.asp).
Известен мониторинг с помощью оптоволоконных систем компании Sensa, Шлюмберже, обеспечивающий постоянное получение данных без вторжения в скважину и возможность надежно и точно получать и передавать скважинные данные в режиме реального времени, при этом стационарно установленная волоконно-оптическая аппаратура позволяет измерять температуру в стволе скважины и передавать соответствующие данные на поверхность (slb.ru/page.php?code=54).
Известен автономный прибор для геофизических исследований в нефтяной, газовой или водяной скважине, содержащий установленные в корпусе регистрирующую и записывающую аппаратуру, архив информации, батареи питания и приемник и передатчик для электромагнитной связи с приемно-передающим устройством на поверхности (RU 24702 U1, E21B 47/00, 20.08.2002).
Известна многофункциональная автоматическая комплексная станция интеллектуальной скважины, включающая погружное оборудование и наземное оборудование, соединенное с погружным оборудованием, при этом комплексная станция осуществляет комплексное управление различными процессами работы подземного оборудования скважины с возможностью архивирования данных о работе каждого из процессов, дистанционного управления и передачи данных о работе каждого из процессов по беспроводному и/или проводному каналу, а также наработки на отказ скважинного оборудования (RU 128894 U1, E21B 36/04, E21B 37/06, E21B 47/00, 10.06.2013).
Известен оптоволоконный датчик давления и температуры компании Weatherford, который используется для постоянного мониторинга давления и температуры в коллекторе и устанавливается в скважинах как над, так и под пакером (weatherford.ru/assets/files/pdf).
Известные устройства имеют индивидуальное выполнение и использование.
Известно устройство для контроля давления жидкости в скважине, включающее погружное оборудование и наземное оборудование, соединенное с погружным оборудованием (RU 35654 U1, E21B 47/00, 27.01.2004).
Данное техническое решение принято в качестве ближайшего аналога настоящего изобретения.
В ближайшем аналоге наземное оборудование содержит контрольный прибор, установленный на устье скважины и соединенный с кабелем, а для подвода жидкости от скважины к контрольному прибору выполнен канал, в котором установлен кабель с внутренней герметичной трубкой, а в качестве погружного оборудования использован преобразователь скважинного давления жидкости в давление жидкости в трубке, выполненный в виде поршня со штоком.
В ближайшем аналоге давление внутри скважины фиксируется контрольным прибором на устье скважины, а динамику изменения скважинного давления отслеживает преобразователь, который повышает давление в трубке выше скважинного и передает на устье не скважинное давление, а разницу между созданным давлением в трубке на соответствующей глубине расположения преобразователя в скважине и гидростатическим давлением жидкости в трубке на той же глубине.
Чтобы узнать истинную величину скважинного давления в ближайшем аналоге, необходимо полученное давление в трубке уменьшить на коэффициент увеличения давления преобразователя и умножить на соотношение плотностей скважинной жидкости и жидкости в трубке.
Возможность проведения постоянного мониторинга в ближайшем аналоге отсутствует.
Кроме того, обработка и хранение параметров измерений в ближайшем аналоге не осуществляется.
В основу настоящего изобретения положено решение задачи, позволяющее повысить надежность и эксплуатационные качества устройства.
Технический результат настоящего изобретения заключается в постоянном мониторинге давления и температуры за счет выполнения устройства с оптическим датчиком измерения температуры и давления и с наземным оборудованием, содержащим систему обработки, контроля и хранения информации; в обеспечении надежности устройства за счет использования оптических технологий, обеспечивающих электробезопасность, и за счет выполнения оптоэлектронного блока в защитном корпусе; в повышении эксплуатационных качеств за счет конструктивного выполнения погружного и наземного оборудования при расположении в них функциональных устройств осуществления мониторинга.
Согласно изобретению эта задача решается за счет того, что устройство мониторинга параметров при эксплуатации интеллектуальной скважины включает погружное оборудование и наземное оборудование.
Наземное оборудование соединено с погружным оборудованием.
Погружное оборудование содержит оптический датчик измерения температуры и давления, размещенный в держателе и снабженный погружным оптоволоконным кабелем.
Наземное оборудование содержит систему обработки, контроля и хранения информации постоянного мониторинга температуры и давления, снабженную наземным оптоволоконным кабелем.
Наземный оптоволоконный кабель соединен посредством герметичной муфты с погружным оптоволоконным кабелем.
Систему обработки, контроля и хранения информации постоянного мониторинга температуры и давления включает пост оператора и оптоэлектронный блок.
Оптоэлектронный блок обеспечивает обработку информации постоянного мониторинга температуры и давления.
Оптоэлектронный блок имеет возможность взаимодействия посредством беспроводной связи с постом оператора.
Пост оператора обеспечивает контроль и хранение параметров мониторинга температуры и давления.
Оптоэлектронный блок установлен в защитный корпус, оборудованный системами отопления и кондиционирования и автономными источниками питания.
Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, идентичных настоящему изобретению, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию «новизна».
За счет реализации отличительных признаков изобретения (в совокупности с признаками, указанными в ограничительной части формулы) достигаются важные новые свойства объекта.
Использование оптических технологий в погружном и наземном оборудовании обеспечивает электробезопасность.
Выполнение устройства с погружным оборудованием, содержащим оптический датчик измерения температуры и давления, и с наземным оборудованием с системой обработки, контроля и хранения информации параметров в месте установки оптического датчика измерения температуры и давления позволяет осуществлять постоянный мониторинг параметров.
Выполнение погружного и наземного оборудования, расположение в них устройств осуществления мониторинга: передачи, обработки, контроля и хранения данных, обеспечивает повышение эксплуатационных качеств.
Наличие герметичной муфты для соединения погружного оптоволоконного кабеля с наземным оптоволоконным кабелем повышает эксплуатационные качества.
Выполнение оптоэлектронного блока с защитным корпусом, оборудованным системами отопления и кондиционирования и автономными источниками питания, повышает надежность устройства и его эксплуатации.
Заявителю не известны какие-либо публикации, которые содержали бы сведения о влиянии отличительных признаков изобретения на достигаемый технический результат. В связи с этим, по мнению заявителя, можно сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию «изобретательский уровень».
Сущность изобретения поясняется чертежами, где изображены:
на фиг. 1 - функциональная схема устройства;
на фиг. 2 - погружное оборудование, схематично;
на фиг. 3 - интеллектуальная скважина, схематично.
На чертежах представлено:
погружное оборудование - 1,
оптический датчик измерения температуры и давления (оборудования 1) - 2,
держатель (датчика 2) - 3,
погружной оптоволоконный кабель (датчика 2) - 4;
наземное оборудование - 5,
система обработки, контроля и хранения информации постоянного мониторинга температуры и давления (оборудования 5) - 6,
оптоэлектронный блок (системы 6) - 7,
защитный корпус (блока 7) - 8,
наземный оптоволоконный кабель (системы 6) - 9,
пост оператора (системы 6) - 10;
герметичная муфта (соединения кабелей 4 и 9) - 11.
Устройство осуществляет мониторинг параметров при эксплуатации интеллектуальной скважины.
Устройство включает погружное оборудование 1 и наземное оборудование 5.
Погружное оборудование 1 содержит оптический датчик 2 измерения температуры и давления.
Оптический датчик 2 размещен в держателе 3.
В качестве оптического датчика использован оптический датчик «Р/Т-Б» производства ООО "Петрофайбер".
Оптический датчик 2 снабжен погружным оптоволоконным кабелем 4.
Наземное оборудование 5 содержит систему 6 обработки, контроля и хранения информации постоянного мониторинга температуры и давления.
Система 6 обработки, контроля и хранения информации постоянного мониторинга температуры и давления снабжена наземным оптоволоконным кабелем 9.
Наземный оптоволоконный кабель 9 соединен посредством герметичной муфты 11 с погружным оптоволоконным кабелем 4.
Система 6 обработки, контроля и хранения информации постоянного мониторинга температуры и давления включает пост оператора 10 и оптоэлектронный блок 7.
Оптоэлектронный блок 7 обеспечивает обработку информации постоянного мониторинга температуры и давления.
Оптоэлектронный блок 7 имеет возможность взаимодействия посредством беспроводной связи с постом оператора 10, обеспечивающим контроль и хранение параметров температуры и давления.
Оптоэлектронный блок 7 установлен в защитный корпус 8, оборудованный системами отопления и кондиционирования и автономными источниками питания.
В качестве оптоэлектронного блока использован оптоэлектронный блок «Р/Т-1» производства ООО "Петрофайбер".
Работа устройства мониторинга параметров показана на примере эксплуатации интеллектуальной скважины, представленной на фиг. 3.
При эксплуатации скважины оптоэлектронный блок 7, находящийся на устье скважины, посылает сигнал к оптическому датчику 2, установленному в держателе 3, установленному на колонне насосно-компрессорных труб. Под действием температуры и давления чувствительный элемент оптического датчика 2 видоизменяет и отражает сигнал.
Погружной оптоволоконный кабель 4 передает сигнал внутри колонны насосно-компрессорных труб.
Погружной оптоволоконный кабель 4 расположен внутри герметичной нержавеющей трубки (не показана). Трубка снаружи защищена оплеткой, которая воспринимает все осевые усилия, а также защищает от механических повреждений и износа при спускоподъемных операциях.
Погружной оптоволоконный кабель 4 фиксируется на колонне насосно-компрессорных труб металлической бандажной лентой с помощью специального инструмента для обеспечения снижения монтажного времени.
Герметичная муфта 11 соединения погружного 4 и наземного 9 оптоволоконных кабелей предотвращает фонтанирование в случае повреждения погружного оптоволоконного кабеля 4.
Наземный оптоволоконный кабель 9 укладывается в кабель-канал до места установки оптоэлектронного блока 7, в котором происходит преобразование оптического сигнала. Полученные данные посредством беспроводной связи передаются на пост оператора 10, где визуализируются для просмотра и накапливаются для хранения.
Оптоэлектронный блок 7 установлен в защитный корпус 8. Защитный корпус 8 оборудован системами отопления и кондиционирования и автономными источниками питания, позволяющими временно эксплуатировать наземное оборудование 5 в случае отключений электроэнергии.
Пост оператора 10 может обслуживать несколько скважин, оснащенных устройствами мониторинга.
Конструктивное выполнение устройства позволяет осуществлять постоянный мониторинг давления и температуры работающей скважины.
Предложенное устройство мониторинга параметров при эксплуатации интеллектуальной скважины осуществлено при использовании известных оптических технологий, широко применяемых в приборостроении, применительно к газовым и газоконденсатным скважинам, и проведенные проектно-конструкторские и технологические проработки ООО «Научно-производственная фирма Завод «Измерон»» и опытные испытания на скважинах Бованенковского газового месторождения на полуострове Ямал обусловливают, по мнению заявителя, соответствие устройства критерию «промышленная применимость».
Использование предложенного устройства мониторинга параметров позволяет повысить надежность и его эксплуатационные качества.