СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ДАВЛЕНИЕМ В КОЛЬЦЕВОМ ПРОСТРАНСТВЕ ОБСАДНОЙ КОЛОННЫ СКВАЖИНЫ

1. Устройство для контроля давления снаружи обсадной колонны (2) ствола скважины, включающее
беспроводной блок датчика (WSU) (1), расположенный снаружи секции (20) немагнитной обсадной колонны и включающий датчик (10) для измерения давления и/или температуры окружающей среды, при этом блок WSU (1) может быть установлен или позиционирован на любой высоте ствола (6) скважины, а питание блока WSU (1) осуществляется с помощью сбора (100) энергии, причем частота индукционного сигнала лежит в диапазоне 10-1000 Гц для глубокого проникновения через немагнитную обсадную колонну (20);
внутренний блок питания датчика (SEU) (9), размещенный внутри обсадной колонны (2) ствола скважины и используемый для питания блока WSU (1) и связи (100) с ним, при этом блок SEU (9) закреплен на буровой трубе или на конструкции оснащенной скважины с помощью трубы (7), имеющей резьбу (93), которая позволяет регулировать его положение по высоте, причем блок SEU (9) преобразует мощность питания постоянного тока, подаваемого по кабелю с поверхности, в переменное электромагнитное поле (100), обеспечивающее питание для блока WSU (1), расположенного снаружи обсадной колонны (2);
при этом блоки SEU (9) и WSU (1) используют электромагнитную модуляцию для обеспечения обмена данными между этими двумя компонентами.
2. Устройство по п.1, в котором блок SEU (9) сконфигурирован так, чтобы быть расположенным на высоте, равной высоте расположения внешнего блока WSU (1).
3. Устройство по п.1 или 2, в котором датчик (10) установлен вблизи устья скважины или древовидной структуры ствола скважины.
4. Устройство по п.1 или 2, в котором имеются два или более датчиков (10) в блоке WSU (1).
5. Устройство по п.4, в котором все датчики (10а, b, с) блока WCU (10) расположены на внешней стороне обсадной колонны ствола скважины без нарушения герметичности скважины, находящейся под давлением.
6. Устройство по п.1 или 2, в котором датчики давления (10а, b, с) измеряют один или более параметров кольцевого пространства (3, 8), которое им доступно.
7. Устройство по п.1 или 2, в котором датчики (10) ответвляются от блока WSU (1) и подключены к общему жгуту (97) электрических проводов, закрепленному на внешней стороне обсадной колонны (2).
8. Устройство по п.7, в котором жгут (97) проводов представляет собой одножильный или многожильный скважинный кабель (ТЕС).
9. Устройство по п.1 или 2, включающее одну или более обмоток (11a-f) сбора энергии, распределенных по заданной секции немагнитной обсадной колонны (2).
10. Устройство по п.1 или 2, в котором блок WSU (1) включает вторичный источник энергии или подключен к нему.
11. Устройство по п.10, в котором упомянутый вторичный источник энергии выбран из следующего: аккумулятор или скважинный генератор.
12. Устройство по п.1 или 2, в котором блок SEU (9) включает один или более датчиков (95) для измерения параметров внутри обсадной колонны (2) ствола скважины или трубы (7), на которой он закреплен.
13. Устройство по п.12, в котором датчики (95) являются интегральной частью блока SEU (9) или ответвляются от блока SEU (9) и подключены к общему жгуту (97) электрических проводов или представляют собой комбинацию интегрального датчика и ответвленных датчиков.
14. Устройство по п.13, в котором упомянутый жгут (97) проводов представляет собой одножильный или многожильный скважинный кабель (ТЕС).
15. Устройство по п.1 или 2, в котором датчики измеряют одну или более из следующих характеристик: давление, температуру, объем потока, скорость потока, направление потока, мутность, состав, уровень нефти, уровень раздела фаз вода-нефть, плотность, соленость, радиоактивность, замещения, вибрации, показатель рН, сопротивление, содержание песка, теплопроводность или любую их комбинацию.
16. Устройство по п.1 или 2, в котором датчики измеряют одну или более из следующих структурных характеристик обсадной колонны ствола скважины или трубы: сотрясения, вибрации, угол наклона скважины, магнитные свойства, электрические свойства, положение бурового устройства или ориентацию устройства иного типа, а также характеристики напряжения и натяжения или любую их комбинацию.
17. Устройство по п.1 или 2, в котором датчик измеряет одну или более из характеристик кольцевого пространства или необсаженной скважины на внешней стороне ствола скважины, при этом характеристики могут быть выбраны из следующего; давление, температура, сопротивление, плотность, показатель рН, электромагнитные и/или электрические поля, радиоактивность, соленость, звук, скорость звука, теплопроводность, а также другие химические или физические характеристики.
18. Устройство по п.1 или 2, включающее средства для получения отклика от окружающей среды, причем эти средства могут быть выбраны из следующего: источник магнитного поля, источник электрического поля, звуковые волны, давление, температура, волны поперечного усилия и другие исполнительные элементы или исполнительные части скважинного управления технологическим процессом, при этом исполнительный элемент или исполнительная часть используется по отношению к пласту для поддержки любых перечисленных выше измерений.
19. Устройство по п.1 или 2, включающее одно или более из следующего: подавление шума в смещении параметров, создаваемом технологическим процессом скважины или окружающей средой; предсказание и коррекция измерений вследствие градиентов, наводимых окружающей средой или системой технологического процесса скважины, для обеспечения корректного контроля в реальном времени герметичности скважины и ее состояния.
20. Способ контроля давления снаружи обсадной колонны (2) ствола скважины, включающий:
установку беспроводного блока (1) датчика (WSU), включающего датчик (10), на внешней стороне секции немагнитной обсадной колонны (20) ствола скважины;
установку внутреннего блока (9) питания датчика (SEU) внутри обсадной колонны (2) ствола скважины на высоте, равной высоте расположения блока WSU (1), размещенного снаружи обсадной колонны ствола скважины, при этом блок SEU (9) используют для питания блока WSU (1) и связи (100) с ним;
питание блока WSU (1) с помощью сбора (100) энергии, при этом частота индукционного сигнала лежит в диапазоне 10-1000 Гц для глубокого проникновения через немагнитную обсадную колонну (20);
преобразование мощности питания постоянного тока, подаваемого к блоку SEU (9) по кабелю (97) с поверхности, в переменное электромагнитное поле (100), обеспечивающее питание для блока WSU (1), расположенного снаружи обсадной колонны (2);
использование электромагнитной модуляции для обеспечения обмена данными между блоками SEU (9) и WSU (1).
21. Способ по п.20, в котором все датчики (10 а, b, с) блока WCU (1) закрепляют для постоянного размещения на внешней стороне обсадной колонны ствола скважины без нарушения герметичности скважины или барьера.
22. Способ по п.21, в котором один или более датчиков давления (10а, b, с) измеряют один или более параметров кольцевого пространства, которое им доступно.
23. Способ по любому из пп.20-22, в котором датчики (10) не являются частью блока WSU (1), а ответвляются и подключены к общему жгуту (97) электрических проводов, закрепленному на внешней стороне обсадной колонны (2).
24. Способ по п.23, в котором жгут (97) проводов представляет собой одножильный или многожильный скважинный кабель (ТЕС).
25. Способ по п.24, в котором датчики (10а, b, с) блока WSU (1) являются частью герметичной системы ствола скважины (струйной системы) и направлены на внешнюю или наружную сторону системы обсадной колонны ствола скважины или зацементированы на внешней или наружной стороне обсадной колонны скважины.
26. Способ по любому из пп.20-22, в котором
одна или более обмоток (11a-f) сбора энергии распределены по заданной секции немагнитной обсадной колонны (2);
упомянутая секция или полоса (20) с обмотками немагнитной обсадной колонны обеспечивает необходимый допуск на оснащение скважины или разнесение для системы при спуске буровой трубы (подвески колонны) в устье или дерево скважины.
27. Способ по любому из пп.20-22, в котором блок WSU (1) включает вторичный источник энергии или подключен к нему.
28. Способ по п.27, в котором упомянутый вторичный источник энергии выбирают из аккумулятора или скважинного генератора для обеспечения дополнительной мощности, необходимой для поддержки сбора энергии.
29. Способ по любому из пп.20-22, в котором блок SEU (9) имеет по меньшей мере один датчик (95) для измерения параметров внутри обсадной колонны (2) ствола скважины или трубы (7), на которой он закреплен.
30. Способ по п.29, в котором датчики (95) являются интегральной частью блока SEU (9) или ответвляются от блока SEU (9) и подключены к общему жгуту (97) электрических проводов или представляют собой комбинацию интегрального датчика и ответвленных датчиков.
31. Способ по любому из пп.20-22, в котором датчики измеряют одну или более из следующих характеристик: давление, температуру, объем потока, скорость потока, направление потока, мутность, состав, уровень нефти, уровень раздела фаз вода-нефть, плотность, соленость, радиоактивность, замещения, вибрации, показатель рН, сопротивление, содержание песка, теплопроводность или любую их комбинацию.
32. Способ по любому из пп.20-22, в котором датчики измеряют одну или более из следующих структурных характеристик обсадной колонны ствола скважины или трубы: сотрясения, вибрации, угол наклона, магнитные свойства, электрические свойства, положение бурового устройства или ориентацию устройства иного типа, а также характеристики напряжения и натяжения.
33. Способ по любому из пп.20-22, в котором датчик измеряет одну или более характеристик кольцевого пространства или необсаженной скважины на внешней стороне обсадной колонны ствола скважины, причем эти характеристики могут быть выбраны из следующего: давление, температура, сопротивление, плотность, показатель рН, электромагнитные и/или электрические поля, радиоактивность, соленость, звук, скорость звука, теплопроводность, а также другие химические и физические характеристики.
34. Способ по любому из пп.20-22, в котором получают отклик от окружающей среды с помощью одного или более из следующих средств: магнитные поля, электрические поля, звуковые волны, давление, температура, волны поперечного усилия и другие исполнительные элементы или исполнительные части скважинного управления технологическим процессом, при этом исполнительный элемент или исполнительную часть используют по отношению к пласту для поддержки любых перечисленных выше измерений.
35. Способ по любому из пп.20-22, включающий одно или более из следующего: подавление шума в смещении параметров, создаваемом технологическим процессом скважины или окружающей средой; предсказание и коррекция измерений вследствие градиентов, наводимых окружающей средой или системой технологического процесса скважины, для обеспечения корректного контроля в реальном времени герметичности скважины и ее состояния.