Скважинная установка с системой контроля и управления эксплуатацией месторождений

Скважинная установка с системой контроля и управления эксплуатацией месторождений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для одновременно-раздельной эксплуатации многопластовых скважин.

Известна скважинная установка, включающая контрольно-измерительные приборы, насос и колонну труб, образующую ступени для эксплуатации двух и более объектов разработки, каждая из которых включает пакер и регулируемое штуцирующее устройство, скважинная установка снабжена хвостовиком, установленным под насосом и расположенным в колонне труб, образующей ступени, при этом контрольно-измерительные приборы размещены на хвостовике и распределены по его длине так, что их местоположение находится в пределах зоны расположения каждой ступени. На хвостовике установлено, по меньшей мере, одно центрирующее устройство и размещен, по меньшей мере, один кабель, подключенный, по крайней мере, к одному контрольно-измерительному прибору (патент РФ №RU 2309246, МПК Е21В 43/14, опубл. 27.10.2007 г.).

Известна скважинная установка, включающая колонну труб, образующую ступени для эксплуатации двух и более объектов разработки, каждая из которых включает, по меньшей мере, один пакер, один разъединитель колонны, одно регулируемое штуцирующее устройство, контрольно-измерительные приборы, расположенные в скважинной камере, и подвесное оборудование, скважинная установка снабжена, по меньшей мере, одним реперным посадочным элементом заданной длины, установленным на заданном расстоянии над или под пакером, при этом подвесное оборудование размещено внутри скважинной установки на реперных посадочных элементах (патент РФ №RU 2338058, МПК Е21В 43/14, опубл. 10.11.2008 г.).

При схеме компоновки, используемой в вышеупомянутых технических решениях, невозможно измерять давление и температуру каждого пласта в отдельности, т.к. контрольно-измерительные приборы установлены внутри НКТ после штудирующих устройств.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков является способ одновременно-раздельной эксплуатации многопластовой скважины, включающий спуск в скважину, по крайней мере, одной колонны труб с постоянным или переменным диаметром и открытым или заглушенным нижним концом, оснащенной, между пластами или выше и между пластами, одним или несколькими пакерами 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 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 чего 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, выполненными съемного или несъемного типа, причем 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, а при их отличии от проектного значения изменяют пропускное сечение регулирующего устройства до достижения проектного значения технологических параметров для каждого из пластов. Колонну труб могут оснастить дополнительными измерительными преобразователями и регулирующими устройствами, которые спускают и устанавливают на уровне пластов для замера с поверхности скважины технологических параметров рабочего агента при закачке его в пласты или флюида при добыче его из пластов, причем снаружи колонны труб закрепляют и спускают несколько кабелей, которые связывают с измерительными преобразователями на уровне соответствующих пластов и направляют через последние рабочий агент или флюид при эксплуатации скважины. В измерительный преобразователь может быть установлен интерфейс для сохранения информации о замеренных технологических параметрах. Регулирующее устройство может быть выполнено в виде электрического, или электромагнитного, или импульсного клапана с запорным элементом, степенью открытия которого управляют с поверхности скважины путем подачи сигнала или импульса через кабель или импульсную трубку. Колонна труб может быть оснащена скважинной камерой, в которую устанавливают с помощью кабеля или каната регулирующее устройство, или измерительный преобразователь, или регулирующее устройство с измерительным преобразователем (патент РФ №RU 2313659, МПК Е21В 43/14, опубл. 27.12.2007 г.).

В данном техническом решении измерительные преобразователи и регулирующие устройства расположены внутри НКТ последовательно, т.е. измерительные преобразователи расположены после регулирующих устройств. При такой схеме компоновки невозможно измерять давление и температуру каждого пласта в отдельности. Кроме того, при оснащении НКТ измерительным преобразователем и/или регулирующим устройством необходимо осуществлять отдельные пускоподьемные операции.

Задачей, решаемой изобретением, является повышение эффективности мониторинга при одновременно-раздельной или поочередной эксплуатации нескольких добывающих и/или нагнетательных пластов одной скважиной на многопластовом месторождении.

Технический результат достигается за счет того, что в скважинной установке с системой контроля и управления эксплуатацией месторождений, включающей, по меньшей мере, одну колонну насосно-компрессорных труб (НКТ) с постоянным или переменным диаметром и открытым или заглушенным нижним концом, оснащенную, между пластами или выше и между пластами, одним или несколькими пакерами и, по меньшей мере одной расположенной на уровне пластов скважины системой контроля и управления, состоящей из контрольно-измерительного и регулирующего устройств, и соединенной с наземным регистратором, расположенным в устье скважины, геофизическим кабелем, система контроля и управления размещена в модуле, расположенном между насосно-компрессорными трубами на уровне перфорации скважины, модуль выполнен в виде многокамерной капсулы с радиальными каналами, при этом контрольно-измерительное и регулирующее устройства размещены в отдельных камерах модуля.

Модуль расположен на уровне каждого пласта скважины и снабжен разъемом и соединен с НКТ при помощи переходников. Регулирующее устройство представляет собой клапан, приводимый в движение электродвигателем. Геофизический кабель, соединяющий модули, проходит внутри НКТ.

Размещение системы контроля и управления в модуле, выполненном в виде многокамерной капсулы с радиальными каналами, а также размещение контрольно-измерительных и регулирующих устройств в отдельных камерах модуля позволяет эффективно проводить мониторинг многопластовой скважины при ее одновременно-раздельной или поочередной эксплуатации. Расположение модуля на уровне каждого пласта скважины позволяет контролировать и управлять каждым пластом по отдельности, регулировать забойное давление или полностью изолировать пласт.

Размещение контрольно-измерительных и регулирующих устройств в модуле позволяет получить дополнительный технический результат, аименно упрощение сборки НКТ, а размещение геофизического кабеля, соединяющего модули внутри НКТ, позволяет увеличить срок его службы.

Таким образом технический результат достигнут.

Анализ известных технических решений в данной области техники показал, что заявляемое техническое решение имеет признаки, которые отсутствуют в аналогах, а их использование в заявляемой совокупности существенных признаков позволяет получить новый технический результат, следовательно, заявляемое техническое решение соответствует условиям патентоспособности «новизна» и «изобретательский уровень».

Скважинная установка поясняется чертежами,

где на фиг. 1 - скважинная установка с системой контроля и управления эксплуатацией месторождений, компоновка;

на фиг. 2 - модуль контроля и управления в разрезе.

Скважинная установка с системой контроля и управления эксплуатацией месторождений включает колонну 1 насосно-компрессорных труб (НКТ), насос 2, пакеры 3, модуль 4 контроля и управления.

Колонна 1 насосно-компрессорных труб (НКТ) может быть собрана из труб с постоянным или переменным диаметром и открытым или заглушенным нижним концом. НКТ 1 расположена в скважине, выполненной с перфорацией 5 на уровне нефтяных пластов. Соединение труб в колонне производится при помощи муфт (на чертеже не показано).

На НКТ 1 установлен насос 2, расположенный в кожухе. Может применяться электроцентробежный, штанговый либо другой насос 2.

Применение кожуха для насоса 2 снимает нагрузку с корпуса насоса 2 и позволяет произвести спуск скважинной установки за одну спускоподъемную операцию.

НКТ 1 оснащают, между пластами или выше и между пластами, одним или несколькими пакерами 3. Применяются стандартные пакеры 3 типа ПРО-ЯМО (с упором на стенки скважины) и ПРО-Ш-М (с упором на забой). Пакеры 3 предназначены для изоляции интервалов перфорации 5 скважины.

Между насосно-компрессорными трубами на уровне каждой перфорации 5 скважины установлены модули 4, которые позволяют контролировать и управлять каждым пластом по отдельности, регулировать забойное давление или полностью изолировать пласт. Количество модулей 4 соответствует количеству эксплуатируемых пластов в скважине. Модуль 4 выполнен в виде многокамерной капсулы, состоящей из корпуса 6 и переходников 7, посредством которых произведено соединение труб НКТ 1 и модуля 4, заменяющее на данных участках муфтовое соединение труб НКТ 1. Корпус 6 выполнен с камерами 8, 9 и 10 и с радиальными каналами 11, 12 и 13. В камере 8 размещено контрольно-измерительное устройство 14, которое осуществляет регистрацию основных параметров работы скважины: давление, температуру, расход, обводненность. В камере 9 размещено регулирующее устройство, представляющее собой клапанную систему, состоящую из электродвигателя 15, редуктора 16, дифференциальной камеры 17 и клапана 18. Регулирующее устройство позволяет регулировать режим отбора и закачки жидкости или флюида. Камера 10 предназначена для движения жидкости или флюида.

Регулирующее устройство и контрольно-измерительное устройство 14 снабжены электрическими проводами 19, которые на входе и выходе модуля 4 изолированы и через резиновые уплотнители 20 соединены с разъемом 21

Управление модулями 4 осуществляется при помощи одножильного геофизического кабеля, который объединяет модули 4 посредством разъема 21 и от нижнего модуля 4 до верхнего расположен внутри НКТ 1, а выше верхнего модуля 4 выведен в затрубное пространство, через технологическое отверстие в план-шайбе выведен на поверхность и подключен к наземному регистратору, расположенному в устье скважины. Для исключения повреждения геофизического кабеля при спускоподъемных операциях на каждом муфтовом соединении НКТ 1 установлено специальное защитное устройство. Наземный регистратор осуществляет питание всей системы, а также управление клапанной системой, сбор, хранение и передачу информации по каждому пласту по каналам телеметрии регистрируемых данных. При наличии на скважине модема управление модулем 4 может производиться посредством канала GPRS с любого компьютера, имеющего выход в интернет. При начале работы насоса 2 или в случае фонтанной эксплуатации скважины в межпакерном, подпакерном и надпакерном пространстве создается депрессия. Через канал 11 расходомер 22, расположенный в камере 9 модуля 4, и клапан 18 скважинная жидкость поступает в основную камеру 10 модуля 4 и далее в НКТ 1. Регулирование производительности скважины производится клапаном 18, управляемым с поверхности, от положения 0% (закрыто) до 100% (открыто) с шагом 1%, что повышает эффективность и надежность проводимых операций. Замер давления, температуры, расхода и обводненности производится контрольно-измерительным устройством 14, который через каналы 12 и 13 связан с межпакерным, подпакерным и надпакерным пространством, в котором находится флюид или закачиваемая жидкость. Полученные данные поступают через геофизический кабель в наземный регистратор для регистрации и хранения.

Предлагаемая компоновка скважинной установки с системой контроля и управления эксплуатацией месторождений может применяться в наклонно направленных скважинах, малый диаметр (95 мм) установки позволяет применять ее в горизонтальных (многозабойных) скважинах с отсечением участков горизонтального ствола надувными или нефте-водонабухающими пакерами и в нагнетательных скважинах для организации одновременно-раздельной закачки.

Техническим результатом заявляемого технического решения является создание скважинной установки с системой контроля и управления эксплуатацией месторождений, позволяющей эффективно производить мониторинг при одновременно-раздельной или поочередной эксплуатации нескольких добывающих и/или нагнетательных пластов одной скважиной на многопластовом месторождении.

Скважинная установка с системой контроля и управления эксплуатацией месторождений может быть изготовлена из современных материалов с использованием современных технологий и оборудования.

1. Скважинная установка с системой контроля и управления эксплуатацией месторождений, включающая по меньшей мере одну колонну насосно-компрессорных труб (НКТ) с постоянным или переменным диаметром и открытым или заглушенным нижним концом, оснащенную, между пластами или выше и между пластами, одним или несколькими пакерами и по меньшей мере одной расположенной на уровне пластов скважины системой контроля и управления, состоящей из контрольно-измерительного и регулирующего устройств и соединенной с наземным регистратором, расположенным в устье скважины, геофизическим кабелем, отличающаяся тем, что система контроля и управления размещена в модуле, расположенном между насосно-компрессорными трубами на уровне перфорации скважины, модуль выполнен в виде многокамерной капсулы с радиальными каналами, при этом контрольно-измерительное и регулирующее устройства размещены в отдельных камерах модуля.

2. Скважинная установка по п.1, отличающаяся тем, что модуль расположен на уровне каждого пласта скважины.

3. Скважинная установка по п.1, отличающаяся тем, что модуль соединен с НКТ при помощи переходников.

4. Скважинная установка по п.1, отличающаяся тем, что регулирующее устройство представляет собой клапан, приводимый в движение электродвигателем.

5. Скважинная установка по п.1, отличающаяся тем, что модуль снабжен разъемом.

6. Скважинная установка по п.1, отличающаяся тем, что геофизический кабель, соединяющий модули, проходит внутри НКТ.