УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЗАБОЙНЫХ ПАРАМЕТРОВ В ПРОЦЕССЕ СОВМЕСТНО-РАЗДЕЛЬНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ МНОГОПЛАСТОВЫХ ОБЪЕКТОВ С БЕСПРОВОДНЫМ КАНАЛОМ СВЯЗИ

Полезная модель относится к области контроля режима разработки нефтегазовых многопластовых скважин, эксплуатируемых с помощью глубинного оборудования, а именно к средствам передачи текущих значений забойных параметров.
Известны средства контроля режима разработки эксплуатационных нефтегазовых многопластовых скважин, оборудованных глубинными насосами, включающие многоканальные геофизические зонды, передающие информацию (текущие значения забойного давления, расхода, влагосодержания пластового флюида и температуры) в режиме реального времени по каротажному кабелю, либо на твердом носителе при спуске на проволоке. (В.М. Осадчий. Состояние перспективы геофизических (ГИС) и гидродинамических (ГДИ) исследований механизированных скважин, оборудованных штанговыми (ШГН), электроцентробежными (ЭЦН) насосами в России. //НТВ Каротажник. Тверь. 2004, Вып. 10-11, с. 88-90).
Недостатком известных конструкций является сложность доставки их в интервал исследования по межтрубному пространству, что сопряжено с высокой аварийностью этой операции, а также - невозможность доставки в подпакерное пространство при совместно-раздельной эксплуатации пластов двухсекционными штанговыми насосами.
Известно устройство для исследования скважин, снабженных глубинным насосным оборудованием, которое с целью обеспечения передачи на поверхность в реальном масштабе времени данных о режиме эксплуатации нижнего продуктивного пласта, отделенного от верхнего межтрубным пакером, содержит средство беспроводной связи передачи сигнала (заявка РФ №2005136035, заявл. 21.11.2005, опубл. 10.06.2007).
Известное устройство, предназначенное для контроля за разработкой эксплуатационной скважины, оборудованной добывным механизированным оборудованием, предназначенным для совместно-раздельной эксплуатации двух и более продуктивных пластов, и включающее в себя герметичный корпус (модуль) с функциональной схемой и измерительный зонд, снабженный датчиками давления, расхода, влагосодержания, удельной электропроводности и температуры, содержит герметичный корпус устройства с встроенной функциональной схемой, который размещается на приеме насоса, расположенного в подпакерном пространстве, а измерительный зонд снабжен пьезоэлектрическим передающим преобразователем и подвешен к герметичному корпусу устройства с помощью гибкой электропроводящей вставки (удлинителя), обеспечивающей его необходимое расположение над кровлей нижнего продуктивного пласта. При этом наземное (устьевое) оборудование, в свою очередь, оснащено приемным пьезоэлектрическим преобразователем, подключенным к регистрирующему устройству, сопряженным с ПЭВМ.
Кроме того, измерительный зонд дополнительно снабжен центраторами, обеспечивающими его надежный электропроводящий контакта с обсадной колонной.
Недостатками указанного устройства являются:
- недостаточная стабильность беспроводного пьезоэлектрического канала связи, обусловленная изменениями пьезоэлектрических свойств заполняющего скважину пластового флюида;
- значительное влияние на уровень передаваемого сигнала содержания газа, растворенного в скважинной жидкости;
- ограничение глубины размещения в скважине автономного измерительного модуля, обусловленное, в том числе вышеназванными причинами.
Задачей полезной модели является повышение надежности и мощности передаваемого сигнала по беспроводному каналу связи, а также - расширение области применения за счет возможности использования в более глубоких скважин
Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для измерения забойных параметров в процессе совместно-раздельной эксплуатации многопластовых объектов, размещенном на приеме эксплуатационного штангового глубинного насоса (насоса) в подпакерном пространстве и содержащем модуль беспроводной связи передачи сигнала, включающем герметичный корпус, содержащий функциональную электронную схему, блок автономного питания, передающее устройство беспроводной связи передачи сигнала, и измерительный модуль, содержащий датчики забойных параметров, в передающее устройство беспроводной связи передачи сигнала введен импульсный генератор электромагнитных колебаний с усилителем мощности передаваемого сигнала, симметричные выводы которого подключены к электродам, при этом в качестве первого электрода использован указанный корпус, выполненный из металла, а вторым электродом является выносной электрод, имеющий с обсадной колонной скважины устойчивый электрический контакт, и удаленный от первого электрода при помощи изолирующей вставки, длина которой выбирается в зависимости от электропроводящих свойств продуктивных пластов, пересекаемых скважиной.
Устойчивый электрический контакт осуществляется при помощи электропроводящих центраторов, установленных на выносном электроде.
На прилагаемой фигуре представлена схема расположения устройства в скважине.
Устройство содержит: герметичный металлический корпус 1 (корпус), который крепится на приеме фильтра насоса 2 с помощью стандартного резьбового соединения. В корпусе размещены функциональная электронная схема, блок автономного питания (на фиг. не показаны), передающее устройство беспроводной связи передачи сигнала и измерительный модуль 3, содержащий датчики забойных параметров: давления, расхода, температуры, резистивиметрии, влагосодержания пластового флюида 4, поступающего из пласта 5 на прием насоса 2. Передающее устройство беспроводной связи передачи сигнала представляет собой электромагнитный канал связи, содержащий первый электрод, которым является металлический корпус 1 и второй выносной электрод 6, имеющий с обсадной колонной 7 скважины устойчивый электрический контакт посредством электропроводящего центратора 8, и удаленный от первого электрода 1 при помощи изолирующей вставки 9, при этом к обоим электродам 1 и 6, образующим электрический диполь, подключены симметричные выходы 10 и 11 импульсного генератора 12 электромагнитных колебаний с усилителем мощности.
Устройство спускается в скважину в компоновке эксплуатационного оборудования, включающего НКТ 13 (насосно-компрессорные трубы), насос 2 с фильтром 14 и разделительный пакер 15. Наземное устройство приема сигнала состоит из приемного элемента в виде замкнутой антенной рамки 16 и подсоединенного к ней регистрирующего блока 17 с компьютером 18, установленного на площадке скважины 19.
Устройство работает следующим образом.
Компоновка эксплуатационного оборудования, включающего НКТ 13, насос 2 с фильтром 14, разделительный пакер 15 и установленный на приеме фильтра 14 корпус 1, содержащий функциональную электронную схему, блок автономного питания, измерительный модуль 3, содержащий датчики забойных параметров и передающее устройство беспроводной связи передачи сигнала, включающее импульсный генератор 12 электромагнитных колебаний, и выносной электрод 6 спускается в скважину 19 в интервал отбора флюида. После пуска в работу насоса 2 в эксплуатацию, измерительные датчики модуля 3 начинают фиксировать забойные параметры на приеме фильтра 14 насоса 2, аналоговые значения которых при помощи функциональной электронной схемы оцифровываются и передаются через усилитель мощности сигнала посредством импульсного генератора 12 электромагнитных колебаний, симметричные выводы 10 и 11 которого подключены к электродам 1 и 6, образующих электрический диполь электромагнитного канала связи в окружающее пространство. Электромагнитные импульсы, излучаемые электрическим диполем, проникают за обсадную колонну 7 в горную породу, и распространяясь, достигают приемной антенной рамки 16, расположенной на поверхности. Далее, в регистрирующем блоке 17 электромагнитные импульсы усиливаются, дешифруются и воспроизводятся после обработки на дисплее компьютера 18 в виде численных значений давления, расхода, температуры, влагосодержания и электропроводности, характеризующих пластовый флюид на приеме фильтра насоса 2.
Первый электрод 1 и второй электрод 6 разнесены между собой при помощи изолирующей вставки 9. Причем величина разноса, зависящая от длины этой вставки, определяет основную рабочую частоту электромагнитного канала связи: чем больше расстояние - тем ниже несущая частота и наоборот. Величина частоты в случае предлагаемого устройства играет существенную роль, так как электрический диполь работает в скважине с обсадной колонной 7, обладающей высоким экранирующими свойствами.
В этих условиях возможность произвольного разноса электродов, осуществляемого за счет простого изменения длины вставки, играет решающую роль в оптимизации режима работы предлагаемого устройства, а именно: в случае пересечения скважиной низкоомных горных пород - длину вставки необходимо существенно увеличить, а для высокоомных горных пород, наоборот сократить. Экспериментальным путем установлено, что в первом случае можно ограничиться длиной вставки равной 5-6 метров, а во втором - 3-4 метра. В принципе, чем длиннее вставка, тем меньше влияние обсадной колонны и сопротивления горных пород на величину информационного сигнала, но в этом случае требуется увеличенная мощность автономного питания, подводимого к диполю.