МАНДРЕЛЬНЫЙ ПРИБОР ШАРИФОВА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКВАЖИННЫХ ПАРАМЕТРОВ
SHARIFOV'S MANDREL INSTRUMENT TO MEASURE WELL PARAMETERS

Изобретение относится к технике и технологии добычи углеводородов (нефть, газ, газоконденсат и пр.) и предназначено для измерения давления и/или температуры в затрубной (призабойной) и/или трубной зонах в добывающей, нагнетательной или пьезометрической скважине, имеющей одну или несколько эксплуатационных объектов, в частности при одновременно-раздельной добыче (ОРД) или закачке (ОРЗ), или исследовании (ОРП) пластов одной скважины.
Известен способ одновременно-раздельной и поочередной эксплуатации нескольких пластов одной нагнетательной скважиной (патент RU 2253009 C1, 27.05.2005 г., см. пункт 1 и 15 по формуле изобретения), включающий спуск в скважину на колонне труб пакеров и скважинных камер со съемными клапанами, выполненными в виде регулятора с одним или двумя внутренними противоположными сменными штуцерами без или с обратными подпружиненными узлами для обеспечения одностороннего или противоположного направления потока, и/или газлифтного клапана для регулирования давления потока, и/или регулятора давления до себя или после себя, и/или регулятора перепада давления для поддержания расхода, и/или глубинного манометра без или с термометром для измерения давления и температуры до и/или после себя, и/или регулятора потока с манометром, и/или манометра со штуцером для измерения давления при одновременном перетоке через него рабочей среды или добываемого флюида, и/или расходомера, и/или отсекателя, и/или стабилизатора, и/или глухой пробки.
Известно устройство для исследования скважин (патент RU на полезную модель №75690), содержащее корпус, выполненный с возможностью спуска в скважинную камеру и возможностью установки, по меньшей мере, одного глубинного прибора, при этом корпус имеет сплошное основание, в котором выполнено, по меньшей мере, одно посадочное место, предназначенное для установки в нем глубинного прибора.
Известен манометр скважинный электронный «мандрель» (патент RU на промышленный образец №59267, 25.08.2004 г.), содержащий корпус в виде ступенчатого цилиндра с отверстием, внутри которого герметично размещена одна измерительная система для регистрации затрубного давления и/или температуры.
Известен манометр для боковой газлифтной мандрели типа PPS53 (см. Интернет. www.gosco.ru/page29.html.), содержащий корпус с верхним и нижним уплотнительными манжетами, внутри которого герметично размещена измерительная система для регистрации скважинных параметров.
Известно устройство для измерения внутрискважинных параметров (патент RU 2249108 C1, 25.03.2005 г.), включающее спущенное в скважину на колонне труб, по меньшей мере, одно посадочное гнездо со съемным глубинным прибором, при этом посадочное гнездо выполнено в виде овальной скважинной камеры, имеющей эксцентричный карман с посадочными поверхностями под уплотнительные элементы и одним или несколькими гидравлическими каналами, сообщающими полости кармана с затрубным и/или трубным пространствами скважины, а глубинный прибор выполнен в виде полого корпуса с гидравлическими каналами, наружными уплотнительными элементами и фиксатором, внутри которого расположена измерительная система без или с демпфером, причем глубинный прибор установлен в эксцентричный карман скважинной камеры с возможностью сообщения затрубного и/или трубного пространства через гидравлические каналы с измерительной системой для регистрации физических параметров среды в затрубном и/или трубном пространстве скважины, и/или рабочих параметров насосной установки.
Эти глубинные приборы оснащены только одной измерительной системой, что снижает эффективность и надежность их работы в скважине, так как имеется большая вероятность поломки одной измерительной системы при создании на прибор динамических ударов механическим и/или гидравлическим ясом в момент установки и извлечения его с помощью канатной техники из мандрелей - скважинных камер.
Целью изобретения является повышение надежности и эффективности мандрельного прибора за счет оснащения его, по меньшей мере, двумя независимыми измерительными системами для измерения и регистрации, при размещении его в эксцентричный карман мандрели - скважинной камеры (например, типа КТ, КВММ и пр.), динамики скважинных параметров, в частности давления и/или температуры в затрубной и/или трубной зонах в добывающей или нагнетательной, или пьезометрической скважине с одним или несколькими эксплуатационными объектами-пластами
Мандрельный прибор в скважину спускается с помощью канатной техники и устанавливается в эксцентричный карман скважинной камеры путем создания динамических ударов на прибор с помощью канатного инструмента (механического яса), а также аналогично извлекается (механическим или гидравлическим ясом) из скважинной камеры после длительного времени его работы (например, 10-30 дней), то есть после исследования динамики скважинных параметров, в частности забойного или затрубного и/или трубного давления при работе скважины, а также кривой падения или восстановления давления пласта при остановке работы скважины.
Практика применения мандрельных приборов типа МИКОН или ГЕРС с одной измерительной системой на Приобском месторождении показала, что часто их элементы (электронная плата, датчик или источник питания) ломаются (выходят из строя) от динамического удара в момент установки и извлечении приборов из эксцентричных карманов скважинных камер типа KT1 и KBMM, причем эти поломки, к сожалению, обнаруживаются не сразу, а именно после длительного времени нахождения приборов в скважине и их извлечения, что приводит к отрицательному результату и дополнительным затратам на канатные операции. Однако оснащение прибора двумя независимыми измерительными системами уменьшит риск по их одновременному повреждению, что повысит надежность прибора, а значит и технологический и экономический эффект от его применения.
Мандрельный прибор включает соединенные между собой сверху вниз ловильную головку и корпус, состоящий, по меньшей мере, из верхней, средней и нижней герметично соединенных деталей, и выполненный с гидравлическими каналами, верхней и нижней наружными проточками, на которых установлены, соответственно, верхний и нижний наборы уплотнительных манжет. Нижняя деталь корпуса снизу оснащена направляющим наконечником или имеет форму наконечника, при этом наконечник выполнен без или с одним или несколькими гидравлическими каналами и/или фиксатором. В средней детали корпуса размещена и герметично изолирована от воздействия скважинной среды основная измерительная система, состоящая в основном из электронной платы с разъемом подключения к персональному компьютеру, источника питания и датчика, связанного, по меньшей мере, с одним гидравлическим каналом корпуса, для измерения и регистрации прибором, при размещении его в эксцентричном кармане мандрели - скважинной камере, динамики параметров в затрубной или призабойной зоне скважины.
Цель изобретения достигается тем, что для измерения и регистрации динамики параметров в трубной зоне скважины и/или дублирования или двойного измерения динамики скважинных параметров прибор оснащен одним или несколькими дополнительными измерительными системами, каждая из которых состоит в основном из отдельной электронной платы с разъемом подключения к персональному компьютеру, источника питания и датчика, и герметично размещена в нижней детали корпуса под нижним набором уплотнительных манжет и/или в верхней детали корпуса или в ловильной головке над верхним набором уплотнительных манжет, и/или в средней детали корпуса между наборами уплотнительных манжет, причем датчик или датчики дополнительных измерительных систем связаны с внутренней полостью и/или внешним пространством мандрели через соответствующие гидравлические каналы корпуса.
В зависимости от условий применения мандрельного прибора может быть:
- основная измерительная система через свой датчик жестко соединена с нижним концом верхней детали корпуса и герметично установлена сверху, между нижним и верхним наборами уплотнительных манжет, в среднюю деталь корпуса, выполненного без или с нижним внутренним глухим концом, при этом гидравлические каналы корпуса размещены на верхней его детали под верхним набором уплотнительных манжет и связаны с датчиком основной измерительной системы для измерения и регистрации динамики параметров, в частности давления и/или температуры в затрубной или призабойной зоне скважины;
- основная измерительная система чрез свой датчик жестко соединена с верхним концом нижней детали корпуса и герметично установлена снизу, между нижним и верхним наборами уплотнительных манжет, в среднюю деталь корпуса, выполненного без или с верхним внутренним глухим концом, при этом гидравлические каналы корпуса размещены на нижней его детали над нижним набором уплотнительных манжет и связаны с датчиком основной измерительной системы для измерения и регистрации динамики параметров, в частности давления и/или температуры в затрубной или призабойной зоне скважины;
- дополнительная измерительная система чрез свой датчик жестко соединена с верхним концом наконечника и герметично размещена снизу, под нижним набором уплотнительных манжет, в нижней детали корпуса, выполненного с верхним внутренним глухим концом, причем это датчик связан с гидравлическими каналами наконечника, для измерения и регистрации динамики дополнительных параметров, в частности давления и/или температуры в трубной зоне скважины;
- дополнительная измерительная система чрез свой датчик жестко соединена с нижним концом средней детали корпуса и герметично размещена сверху, под нижним набором уплотнительных манжет, в нижней детали корпуса в виде наконечника, выполненного с нижним глухим концом, причем это датчик связан с гидравлическими каналами средней детали корпуса над нижним набором уплотнительных манжет, для дублирования измерения и регистрации прибором динамики параметров, в частности давления и/или температуры в затрубной или призабойной зоне скважины;
- дополнительная измерительная система через свой датчик соединена с нижним концом ловильной головки, выполненной с одним или несколькими гидравлическими каналами, и герметично размещена сверху, над верхним набором уплотнительных манжет, в верхней детали корпуса, выполненного с нижним внутренним глухим концом, причем это датчик связан с гидравлическими каналами ловильной головки, для измерения и регистрации прибором динамики дополнительных параметров, в частности давления и/или температуры в трубной зоне скважины;
- дополнительная измерительная система через свой датчик соединена с верхним концом верхней детали корпуса и герметично размещена снизу, над верхним набором уплотнительных манжет, в ловильную головку, выполненную с верхним внутренним глухим концом, причем этот датчик связан с гидравлическими каналами верхней детали корпуса под верхним набором уплотнительных манжет, для двойного измерения и регистрации прибором динамики параметров, в частности, в затрубной или призабойной зоне скважины;
- датчики основной и дополнительной измерительных систем связаны с гидравлическими каналами средней детали корпуса над нижним набором уплотнительных манжет, для двойного измерения и регистрации прибором динамики параметров, в частности давления и/или температуры в затрубной или призабойной зоне скважины;
- датчики основной и дополнительной измерительных систем связаны с гидравлическими каналами верхней детали корпуса под верхним набором уплотнительных манжет, для двойного измерения и регистрации прибором динамики параметров, в частности давления и/или температуры в затрубной или призабойной зоне скважины;
- средняя деталь корпуса выполнена без или с внутренней перегородкой, при этом основная и дополнительная измерительные системы соединены с верхней и нижней деталями корпуса, и герметично размещены сверху и снизу, между нижним и верхним наборами уплотнительных манжет, в среднюю деталь корпуса, при этом датчики связаны с гидравлическими каналами корпуса, для дублирования или дополнительного измерения и регистрации прибором динамики параметров, в частности давления и/или температуры в затрубной или призабойной и/или трубной зонах скважины,
- корпус оснащен, по меньшей мере, одним циркуляционным каналом без или со штуцером для перетока пластового флюида или рабочего агента.
На фигурах приводится ряд исполнения мандрельных приборов, в частности на фиг.1, 2 - варианты приборов (двухзонных) для измерения и регистрации динамики скважинных параметров, в частности давления и/или температуры в затрубной (призабойной) и трубной зонах скважины; на фиг.3, 4, 5 - варианты приборов (однозонных) для дублирования или двойного измерения и регистрации параметров в затрубной (призабойной) зоне скважины; на фиг.6 - прибор (однозонный или двухзонный) для измерения трубного и/или затрубного давления; на фиг.7 - прибор (двухзонный) со штуцером для измерения давления и/или температуры в затрубной (призабойной) и трубной зонах скважины; на фиг.8 - прибор в мандреле - скважинной камере; на фиг.9 - многопакерная установка со скважинными камерами, с установленными в них приборами.
Мандрельный прибор (фиг.1-5, 7) включает в себя соединенные (например, резьбой) между собой сверху вниз ловильную головку 1 и корпус, состоящий из верхней 2, средней 3 и нижней 4 герметично соединенных деталей. Верхняя 2 (фиг.1, 3, 4, 5, 6) и/или нижняя 4 (фиг.2, 5, 6, 7) деталь корпуса выполнена с одним или несколькими гидравлическими каналами 5. Верхняя 2 и нижняя 4 (фиг.1, 2, 6, 7) или верхняя 2 и средняя 3 (фиг.3, 4, 5) детали корпуса выполнены с верхней 6 и нижней 7 проточками. На проточках 6 и 7 установлены, соответственно, верхний 8 и нижний 9 наборы уплотнительных манжет. Нижняя деталь 4 корпуса снизу либо оснащена наконечником 10 без или с одним или несколькими гидравлическими каналами 11 (фиг.1, 2, 7), либо выполнена снизу в виде наконечника (направляющего) (фиг.3, 4, 5).
1
2
3
Внутри корпуса размещена и герметично изолирована от воздействия скважинной среды основная измерительная система (фиг.1-7), состоящая в основном из электронной платы 12 с разъемом 13 подключения к персональному компьютеру, источника питания 14, датчика 15 (например, давления и/или температуры), для измерения и регистрации прибором 16 (см. фиг.8, 9), при размещении его в эксцентричном кармане 17 (фиг.8) мандрели - скважинной камере 18, динамики скважинных параметров, в частности давления (Рз) и/или температуры (Тз) во внешнем пространстве мандрели 18, соответствующие затрубной зоне 19 скважины 21 или призабойной зоне 20 пласта П, П и/или П скважины 21, например, при внедрении технологии ОРД или ОРЗ, или ОРП (фиг.9).
Основная измерительная система (фиг.1-7), для регистрации динамики скважинных параметров (например, Рз, Тз) в затрубной 19 или призабойной 20 зоне скважины 21 (фиг.9), либо жестко соединена через свой датчик 15 с нижним концом 22 верхней детали 2 корпуса и герметично установлена сверху в среднюю деталь 3 корпуса, выполненного с нижним внутренним глухим концом 23 (фиг.1, 3, 4), либо жестко соединена через свой датчик 15 с верхним концом 24 нижней детали 4 корпуса и герметично установлена снизу в среднюю деталь 3 корпуса, выполненного либо без (фиг.5) или с (фиг.2, 7) верхним внутренним глухим концом 25, либо без или с перегородкой 26 (фиг.6).
1
2
3
Для измерения и регистрации скважинных параметров (например, Рт, Тз, и пр.), в том числе во внутренней полости мандрели 18, то есть в трубной зоне 27 (например, на глубине пласта П, П, П) скважины 21, также прибор 16 (фиг.8, 9) оснащен, по меньшей мере, одной дополнительной измерительной системой (см. фиг.1-7), состоящей в основном из отдельной электронной платы 28 с разъемом 29 подключения к персональному компьютеру, источника питания 30 и датчика 31 (например, давления и/или температуры). При этом дополнительная измерительная система либо жестко соединена через свой датчик 31 с верхним концом 32 наконечника 10 и герметично размещена снизу в нижней детали 4 корпуса, выполненного с внутренним верхним глухим концом 33, причем датчик 31 связан с гидравлическими каналами 11 наконечника 10 (фиг.1), либо она жестко соединена с нижним концом 34 ловильной головки 1, выполненной с одним или несколькими гидравлическими каналами 35, и герметично размещена сверху в верхней детали 2 корпуса, выполненного с нижним внутренним глухим концом 36, причем датчик 31 связан с гидравлическими каналами 35 ловильной головки 1 (см. фиг.2, 7). Также для дублирования или двойного измерения скважинных параметров (например, Рт и пр.) в трубной зоне 27 скважины 21 (фиг.9) прибор 16 может быть дополнительно оснащен двумя измерительными системами, размещенными как снизу в нижней детали 4 корпуса подобно фигуре 1, так и сверху в верхней детали 2 корпуса подобно фигуре 2.
Для дублирования или двойного измерения и регистрации скважинных параметров (например, Рз и/или Тз) в затрубной 19 или призабойной 20 зоне скважины 21 (фиг.9) прибор 16 оснащен, по меньшей мере, одной дополнительной измерительной системой (фиг.3-5), состоящей в основном из отдельной электронной платы 28 с разъемом 29 подключения к персональному компьютеру, источника питания 30 и датчика 31. При этом дополнительная измерительная система жестко соединена через свой датчик 31 либо с нижним концом 37 средней детали 3 корпуса и герметично размещена сверху в нижнюю деталь 4 в виде наконечника, выполненного с нижним глухим концом 38, причем средняя деталь 3 корпуса выполнена с одним или несколькими гидравлическими каналами 39, связанными с датчиком 31 (например, см. фиг.3), либо она жестко соединена с верхним концом 40 верхней детали 2 корпуса и герметично размещена снизу в ловильной головке 1, выполненной с верхним внутренним глухим концом 41, при этом датчик 31 связан с гидравлическими каналами 5 верхней детали 2 корпуса (например, см. фиг.4, 5).
Для дублирования или дополнительного измерения и регистрации прибором 16 параметров, в частности, (Рз и/или Рт) в затрубной 19 (призабойной 20) и/или трубной 27 зонах скважины 21 (фиг.9) основная и дополнительная измерительные системы (фиг.6) через датчики 15 и 31 могут быть жестко соединены с верхней 2 и нижней 4 деталями корпуса, и герметично размещены сверху и снизу, между нижним 9 и верхним 8 наборами уплотнительных манжет, в средней детали 3 корпуса, при этом датчики 15 и 31 связаны с гидравлическими каналами 5 верхней 2 и нижней 4 деталями корпуса.
Прибор может быть выполнен без или с фиксатором 42 (фиг.2, 7), а также оснащен, по меньшей мере, одним циркуляционным каналом 43 без или со штуцером 44 (см. фиг.7), для перетока пластового флюида или рабочего агента.
Прибор (фиг.1-7) работает следующим образом. Каждый прибор 16 устанавливается, с помощью канатной техники, в эксцентричный карман 17 соответствующей мандрели - скважинной камеры 18 (фиг.8, 9) путем создания динамических ударов вниз механическим ясом. После установки прибора 16 в мандрель 18 канатный инструмент извлекается из скважины 21. При работе прибор 16 с измерительными системами в скважине 21 измеряет и регистрирует динамику скважинных параметров (например, Рт и/или Тз), либо в затрубной 19 (призабойной 20) и трубной 23 зонах, либо только в затрубной 19 (призабойной 20) или трубной 23 зоне скважины 21. Далее для обработки замеров параметров скважины 21 каждый прибор 16 извлекают, с помощью канатной техники, из мандрели 18 путем создания динамических ударов вверх гидравлическим или механическим ясом. После извлечения прибора 16 из скважины 21 каждую его измерительную систему подключают к персональному компьютеру и считывают для обработки из него данные (замеры) по динамике скважинных параметров, в частности давление и/или температуру.