СПОСОБ ОДНОВРЕМЕННО-РАЗДЕЛЬНОЙ ЗАКАЧКИ РАБОЧЕГО АГЕНТА, УСТАНОВКА И РЕГУЛИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ
METHOD OF SIMULTANEOUSLY-SEPARATE DOWNLOADING OF THE WORKING AGENT, INSTALLATION AND REGULATORY DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

Группа изобретений относится к области поддержания пластового давления на многопластовых месторождениях и может быть использована при одновременно-раздельной закачке (ОРЗ) рабочего агента.
Известен способ одновременно-раздельной эксплуатации многопластовых скважин и устройство для его реализации, выбранный в качестве аналога (патент №2440488, опубл. 20.01.2012 г.). Способ включает спуск в скважину колонну труб, оснащенную пакером и регулирующим устройством. На уровне пласта оснащают колонну труб или регулирующее устройство измерительным преобразователем. Скважину оснащают интеллектуальной системой управления добычей углеводородов, поддержания пластового давления (ИСУ). Располагают ИСУ на уровне пласта непосредственно у измерительного преобразователя или регулирующего устройства. Информацию по замеру параметров подают на ИСУ через интерфейс связи с измерительным преобразователем, где осуществляют предварительную обработку входной информации. Проводят анализ поступившей информации в соответствии с алгоритмом программы. Формируют управляющий сигнал для регулирующего устройства в соответствии с установленной степенью открытия или закрытия регулирующего устройства. При этом осуществляют прием и передачу контрольных данных. Устройство одновременно-раздельной эксплуатации скважин включает измерительный преобразователь, регулирующее устройство и ИСУ. ИСУ содержит блок анализа и логики, интерфейсы связи с измерительным преобразователем и с регулирующим устройством. При этом ИСУ установлена на уровне пласта непосредственно у измерительного преобразователя или регулирующего устройства и связана с ними электрически.
Недостатками известного способа являются: возможность присыпания регулирующего устройства механическими примесями из закачиваемого рабочего агента, и, как следствие, возникновение аварии, риски возникновения осложнений при проведении ремонтных работ, отсутствие возможности проведения исследования профиля приемистости нижнего и верхнего пластов.
Известен способ одновременно-раздельной эксплуатации многопластовых скважин, выбранный в качестве прототипа (патент №2313659, опубл. 27.12.2007 г.). Способ включает спуск в скважину, по крайней мере, одной колонны труб с открытым или заглушенным нижним концом, оснащенной, между пластами или выше и между пластами, одним или несколькими паке-рами для разобщения пластов и регулирующим устройством для управления расходом рабочего агента при закачке или дебитом флюида при добыче. При этом в нагнетательной, или фонтанной, или газлифтной, или насосной скважинах на уровне одного ее пласта оснащают колонну труб или регулирующее устройство измерительным преобразователем для передачи информации по замерам на поверхность скважины и определения технологических параметров рабочего агента при закачке или флюида при добыче. Для этого спускают в скважину снаружи или внутри колонны труб кабель или импульсную трубку и связывают с измерительным преобразователем, или регулирующим устройством, или как с измерительным преобразователем, так и с регулирующим устройством, выполненным съемного или несъемного типа. При этом после монтажа устья скважины закачивают рабочий агент или добывают флюид, направляя его через регулирующее устройство и измерительный преобразователь. Получают на устье информацию по замеру от измерительного преобразователя и определяют технологические параметры рабочего агента или флюида для пластов. При их отличии от проектного значения изменяют пропускное сечение регулирующего устройства до достижения проектного значения технологических параметров каждого из пластов.
Недостатками известного способа являются: возможность присыпания регулирующего устройства механическими примесями из закачиваемого рабочего агента, и, как следствие, возникновение аварии, риски возникновения осложнений при проведении ремонтных работ, отсутствие возможности проведения исследования профиля приемистости нижнего и верхнего пластов, а также отсутствие возможности интеллектуального управления процессом закачки рабочего агента.
Задачей, решаемой изобретением, является исключение присыпания регулирующего устройства механическими примесями из закачиваемого рабочего агента и, как следствие, предотвращение аварий, снижение рисков возникновения осложнений при проведении ремонтных работ, проведение исследования профиля приемистости нижнего и верхнего пластов, интеллектуальное управление процессом закачки рабочего агента и, как следствие, повышение точности работы регулирующего устройства и увеличение эффективности ОРЗ рабочего агента.
Задача решается тем, что:
- при осуществлении первой спуско-подъемной операции - СПО производят спуск на колонне НКТ подпакерного устройства, нижнего пакера, разъединителя и гидравлического клапана, устанавливают нижний пакер, проводят исследования профиля приемистости нижнего пласта, далее спускают опрессовочный клапан и проводят исследования профиля приемистости верхнего пласта, поднимают на кабеле опрессовочный клапан, далее отсоединяют при помощи разъединителя и поднимают на поверхность гидравлический клапан, при осуществлении второй СПО производят спуск на колонне НКТ измерительного преобразователя, регулирующего устройства, верхнего пакера, узла безопасности, кабеля, выполненного одножильным или многожильным, который связывают с измерительным преобразователем при помощи первого ответвления, а также с нижним и верхним электрическими клапанами регулирующего устройства при помощи второго ответвления, и производят прокладку кабеля вдоль погружного скважинного оборудования от измерительного преобразователя и регулирующего устройства до станции управления, расположенной на устье скважины и в составе которой имеется интеллектуальный блок, далее спущенное во время второй СПО скважинное оборудование соединяют с разъединителем, устанавливают верхний пакер, получают на станцию управления информацию от измерительного преобразователя о расходе закачиваемого рабочего агента в нижний пласт, находят в ручном режиме измерения или в автоматическом режиме измерения расход закачиваемого в верхний пласт рабочего агента при помощи вычитания из суммарного расхода рабочего агента, замеренного устьевым расходомером, значения расхода рабочего агента, закачиваемого в нижний пласт; на основании заданных значений расходов рабочего агента, закачиваемого в верхний и нижний пласты, интеллектуальным блоком определяются планируемые значения верхнего и нижнего датчиков давлений, верхнего и нижнего датчиков положения проходных сечений соответственно верхнего и нижнего электрических клапанов регулирующего устройства, и изменяются проходные сечения электрических клапанов: для увеличения расхода закачиваемого в нижний пласт рабочего агента от интеллектуального блока по кабелю подается электрический ток, под действием которого происходит полное или частичное закрытие проходного сечения верхнего электрического клапана, а также при необходимости открытие проходного сечения нижнего электрического клапана; для увеличения расхода закачиваемого в верхний пласт рабочего агента от интеллектуального блока по кабелю подается электрический ток, под действием которого происходит полное или частичное закрытие проходного сечения нижнего электрического клапана, а также при необходимости открытие проходного сечения верхнего электрического клапана; при изменении верхнего и нижнего проходных сечений электрических клапанов, для определения степени открытия или закрытия верхнего и нижнего проходных сечений электрических клапанов, на интеллектуальный блок в режиме реального времени поступает информация о фактических значениях верхнего и нижнего датчиков давления, верхнего и нижнего датчиков положения проходных сечений электрических клапанов, далее находят фактические значения расходов рабочего агента, закачиваемого в каждый из пластов, в ручном режиме измерения или в автоматическом режиме измерения: при отличии фактических значений расходов закачиваемого агента от заданных значений, интеллектуальным блоком производятся изменения верхнего и нижнего проходных сечений верхнего и нижнего электрических клапанов вышеописанным способом, для подъема установки переводят верхний пакер из рабочего положения в транспортное, далее отсоединяют при помощи разъединителя и поднимают на поверхность измерительный преобразователь, регулирующее устройство, верхний пакер, узел безопасности, кабель, переводят нижний пакер из рабочего в транспортного положение, после чего производят подъем подпакерного устройства, нижнего пакера и разъединителя на поверхность;
- в составе станции управления имеется интеллектуальный блок, установка оснащена узлом безопасности, размещенным над верхним пакером, регулирующим устройством, которое расположено концентрично в НКТ над нижним пакером выше верхнего пласта, измерительным преобразователем, расположенным под регулирующим устройством и оснащенным наружным датчиком давления и внутренними датчиками расхода, давления и температуры, разъединитель расположен над нижним пакером, кабель, выполненный многожильным, связан с измерительным преобразователем при помощи первого ответвления, а также с нижним и верхним электрическими клапанами регулирующего устройства при помощи второго ответвления, в нижней части установки размещено подпакерное устройство;
- внутри верхнего электрического клапана размещен верхний блок, расположенный под верхним запорным элементом и оснащенный датчиками температуры, давления и положения проходного сечения, внутри нижнего электрического клапана размещен нижний блок, расположенный над нижним запорным элементом и оснащенный датчиками температуры, давления и положения проходного сечения, верхний и нижний запорные элементы размещены противоположно друг к другу и при закрытии электрических клапанов запорные элементы движутся в противоположных направлениях, а при открытии электрических клапанов запорные элементы движутся навстречу друг другу.
Исключение присыпания регулирующего устройства механическими примесями из закачиваемого агента и, как следствие, предотвращение аварий, осуществляется путем размещения регулирующего устройства над верхним пластом.
Снижение рисков возникновения осложнений при проведении ремонтных работ достигается оснащением установки узлом безопасности.
Проведение исследования профиля приемистости нижнего и верхнего пластов осуществляется путем оснащения установки при осуществлении первой СПО подпакерным устройством, нижним пакером, опрессовочным и гидравлическим клапанами.
Интеллектуальное управление процессом закачки рабочего агента и, как следствие, повышение точности работы регулирующего устройства и увеличение эффективности ОРЗ рабочего агента, осуществляется путем оснащения установки станцией управления, в составе которой имеется интеллектуальный блок, запрограммированный автоматически изменять проходные сечения верхнего и нижнего электрических клапанов регулирующего устройства по заранее заданным значениям расхода закачиваемого рабочего агента. Станция управления имеет автоматический и ручной режимы измерения расхода закачиваемого в верхний пласт рабочего агента.
Схема установки при осуществлении первой СПО приведена на фиг. 1 Схема установки при осуществлении второй СПО приведена на фиг. 2.
При осуществлении первой СПО установка (фиг. 1) для одновременно-раздельной закачки рабочего агента включает спущенную в скважину 1 на колонне НКТ 2 компоновку подземного оборудования, состоящую из подземной части: подпакерного устройства 3, опрессовочного клапана 4, нижнего пакера 5, разъединителя 6 и гидравлического клапана 7.
Подпакерное устройство 3 размещено в нижней части установки и состоит из посадочного седла (на фиг. не показано), расположенного на внутренней поверхности воронки (на фиг. не показана), на внешней поверхности которой размещены центрирующие элементы (на фиг. не показаны). Подпакерное устройство 3 предназначено для проведения исследования профиля приемистости нижнего 8 и верхнего 9 пластов, а также центрирования нижней части колонны НКТ 2.
Разъединитель 6 расположен над нижним пакером 5 и предназначен для разъединения и последующего герметичного соединения колонны НКТ 2 со скважинным оборудованием.
Опрессовочный клапан 4, размещенный над подпакерным устройством 3, и гидравлический клапан 7, расположенный над разъединителем 6, служат для отсечения нижнего 8 и верхнего 9 пластов, определения и исследования профиля приемистости вышеуказанных пластов, а также служат для проведения обработки призабойной зоны скважины.
При осуществлении второй СПО установка (фиг. 2) для ОРЗ рабочего агента включает спущенную в скважину 1 на колонне НКТ 2 компоновку подземного оборудования (КПО), состоящую из подземной части: подпакерного устройства 3, нижнего пакера 5, разъединителя 6, измерительного преобразователя 10, регулирующего устройства 11, кабеля 12, выполненного одножильным или многожильным, верхнего пакера 13, узла безопасности 14, и наземной части: станции управления 15, в составе которой имеется интеллектуальный блок (на фиг. не показан).
Разъединитель 6 размещен над нижним пакером 5 и необходим для отсоединения одной части скважинного оборудования от другой в скважине 1 и последующего герметичного соединения: при необходимости производят подъем верхнего пакера 13, узла безопасности 14, регулирующего устройства 11 и измерительного преобразователя 10 без поднятия нижнего пакера 5, что позволяет значительно снизить затраты.
Измерительный преобразователь 10 размещен над разъединителем 6 и служит для измерения расхода, давления и температуры закачиваемого в нижний пласт 8 рабочего агента, а также давления закачиваемого в верхний пласт 9 рабочего агента, в режиме реального времени. Измерительный преобразователь 10 оснащен наружным датчиком давления и внутренними датчиками расхода, давления и температуры (на фиг. не показаны).
Регулирующее устройство 11 служит для управления с поверхности скважины 1 расходом закачиваемого рабочего агента при закачке его в нижний 8 и верхний 9 пласты и расположено концентрично в НКТ 2 над нижним пакером 5 выше верхнего пласта 9.
Регулирующее устройство 11 состоит из соединенных с помощью муфты (на фиг. не показана) верхнего 16 и нижнего 17 электрических клапанов, которые размещены в защитном кожухе (на фиг. не показан). Верхний электрический клапан 16 оснащен верхним блоком 18, размещенным под верхним запорным элементом 19. Верхний блок 18 содержит датчики температуры 20, давления 21 и датчик положения 22, который показывает степень закрытия или открытия верхнего проходного сечения 23. Нижний электрический клапан 17 оснащен нижним блоком 24, размещенным над нижним запорным элементом 25. Нижний блок 24 содержит датчик температуры 26, давления 27 и датчик положения 28, который показывает степень закрытия или открытия нижнего проходного сечения 29. Верхний 19 и нижний 25 запорные элементы размещены противоположно друг к другу и при закрытии верхнего 16 и нижнего 17 электрических клапанов верхний 19 и нижний 25 запорные элементы движутся в противоположных направлениях, а при открытии верхнего 16 и нижнего 17 электрических клапанов верхний 19 и нижний 25 запорные элементы движутся навстречу друг другу.
Защитный кожух (на фиг. не показан) предназначен для защиты верхнего 16 и нижнего 17 электрических клапанов при транспортировке, а также от попадания механических примесей из закачиваемого рабочего агента и, как следствие, предотвращения аварий.
Кабель 12, проложенный от измерительного преобразователя 10 и регулирующего устройства 11 до станции управления 15, расположенной на устье и в составе которой имеется интеллектуальный блок (на фиг. не показан), служит для передачи данных о расходе закачиваемого в нижний пласт 8 рабочего агента, давлении и температуре закачиваемого рабочего агента в верхний 16 и нижний 17 электрические клапаны, информации о степени открытия или закрытия проходных сечений 23, 29 соответственно верхнего 16 и нижнего 17 электрических клапанов в режиме реального времени, а также передачи электрического тока от интеллектуального блока на верхний 16 и нижний 17 электрические клапаны для изменения верхнего 23 и нижнего 29 проходных сечений электрических клапанов.
Верхний пакер 13 расположен над регулирующим устройством 11 и выполнен с возможностью прокладки кабеля 12 и герметизации кабельного ввода (на фиг. не показан).
Узел безопасности 14 размещен над верхним пакером 13 и служит для снижения рисков возникновения осложнений при проведении ремонтных работ.
Интеллектуальный блок (на фиг. не показан) размещен в составе станции управления 15 на устье скважины 1 и запрограммирован автоматически подбирать верхнее 23 и нижнее 29 проходные сечения верхнего 16 и нижнего 17 электрических клапанов по заранее заданным значениям расхода закачиваемого агента, закачиваемого в верхний 9 и нижний 8 пласты.
Установка для одновременно-раздельной закачки жидкости работает следующим образом.
Перед спуском компоновки производят шаблонирование скважины 1 и очистку стенок обсадной колонны скребками (скреперами) (на фиг. не показаны), а затем промывку ствола скважины 1.
Для осуществления первой СПО установку собирают в следующей последовательности: подпакерное устройство 3, нижний пакер 5, разъединитель 6 и гидравлический клапан 7. Далее спускают установку на колонне НКТ 2 в ствол скважины 1 на заданную глубину, устанавливают и проверяют на герметичность нижний пакер 5. После чего устье оснащают устьевой арматурой (на фиг. не показана) и проводят исследования профиля приемистости нижнего пласта 8. Далее спускают опрессовочный клапан 4 и проводят исследования профиля приемистости верхнего пласта 9. После чего поднимают на кабеле опрессовочный клапан 4, далее отсоединяют при помощи разъединителя 6 и поднимают на поверхность НКТ 2 с гидравлическим клапаном 7.
Для осуществления второй СПО установку собирают в следующей последовательности: измерительный преобразователь 10, регулирующее устройство 11, верхний пакер 13, узел безопасности 14. Одновременно со сборкой установки связывают кабель 12, выполненный одножильным или многожильным, с измерительным преобразователем 10 при помощи первого ответвления и регулирующим устройством 11 при помощи второго ответвления. Затем спускают установку на колонне НКТ 2 в ствол скважины 1 и соединяют с оставшимся в скважине после проведения первой СПО разъединителем 6, производят прокладку кабеля 12 вдоль подземного оборудования от измерительного преобразователя 10 и регулирующего устройства 11 до станции управления 15, размещенной на устье.
Далее устанавливают и проверяют на герметичность верхний пакер 13. Осуществляют подачу рабочего агента в полость колонны НКТ 2.
Затем получают на станцию управления 15 информацию от измерительного преобразователя 10 о расходе закачиваемого рабочего агента в нижний пласт 8. Далее находят в ручном режиме измерения с помощью персонала или в автоматическом режиме измерения с помощью интеллектуального блока управления расход рабочего агента, закачиваемого в верхний пласт 9, при помощи вычитания из суммарного расхода рабочего агента, замеренного устьевым расходомером (на фиг. не показан), значения расхода рабочего агента, закачиваемого в нижний пласт 8.
На основании заданных значений расходов рабочего агента, закачиваемого в каждый их пластов, интеллектуальным блоком определяются планируемые значения верхнего 21 и нижнего 27 датчиков давлений, верхнего 22 и нижнего 28 датчиков положения проходных сечений 23 и 29 соответственно верхнего 16 и нижнего 17 электрических клапанов при заданных расходах, и изменяются верхнее 23 и нижнее 29 проходные сечения электрических клапанов: для увеличения расхода закачиваемого в нижний пласт 8 рабочего агента от интеллектуального блока по кабелю 12 подается электрический ток, под действием которого происходит полное или частичное закрытие проходного сечения 23 верхнего электрического клапана 16, а также при необходимости открытие проходного сечения 29 нижнего электрического клапана 17; для увеличения расхода закачиваемого рабочего агента в верхний пласт 9 от интеллектуального блока по кабелю 12 подается электрический ток, под действием которого происходит полное или частичное закрытие проходного сечения 29 нижнего электрического клапана 17, а также при необходимости открытие проходного сечения 23 верхнего электрического клапана 16.
При изменении верхнего 23 и нижнего 29 проходных сечений электрических клапанов, для определения степени открытия или закрытия верхнего 23 и нижнего 29 проходных сечений, на интеллектуальный блок в режиме реального времени поступает информация о фактических значениях верхнего 21 и нижнего 27 датчиков давления, и верхнего 22 и нижнего 28 датчиков положения проходных сечений электрических клапанов.
После изменения верхнего 23 и нижнего 29 проходных сечений электрических клапанов, находят фактические расходы рабочего агента, закачиваемого в каждый из пластов, в ручном режиме измерения при помощи персонала или в автоматическом режиме измерения с помощью интеллектуального блока управления: при отличии фактических значений расходов закачиваемого агента от заданных значений, интеллектуальным блоком производятся изменения верхнего 23 и нижнего 29 проходных сечений верхнего 16 и нижнего 17 электрических клапанов вышеописанным способом.
Для подъема установки переводят верхний пакер 13 из рабочего положения в транспортное, далее отсоединяют при помощи разъединителя 6 и поднимают на поверхность измерительный преобразователь 10, регулирующее устройство 11, верхний пакер 13, узел безопасности 14, кабель 12. Затем переводят нижний пакер 5 из рабочего в транспортного положение, после чего производят подъем подпакерного устройства 3, нижнего пакера 5 и разъединителя 6 на поверхность.
Таким образом, заявляемое изобретение позволяет исключить присыпания регулирующего устройства механическими примесями из закачиваемого рабочего агента и, как следствие, предотвратить аварии, снизить риски возникновения осложнений при проведении ремонтных работ, проводить исследования профиля приемистости нижнего и верхнего пластов, интеллектуально управлять процессом закачки рабочего агента и, как следствие, повысить точность работы регулирующего устройства и увеличить эффективность ОРЗ рабочего агента.