Устройство контроля устьевых параметров работы газовых и газоконденсатных скважин

Авторы патента:

Предлагаемая полезная модель относится к контролю устьевых параметров работы газовых и газоконденсатных скважин (температуры и давления) при эксплуатации месторождений на завершающем этапе разработки и может применяться в газодобывающей промышленности. Прибор представляет собой манометр-термометр с автономным питанием (литиевая батарейка) и возможностью передачи данных по радиоканалу через антенну, подключаемую к разъему. Прибор состоит из основного блока, в котором располагаются: датчик давления, плата контроллера и радиомодулятора, плюсовой и минусовой контакты питания батарейки, кожух прибора, корпус батарейного отсека. К корпусу основного блока, рассчитанному на открытую установку (степень защиты от пыли и влаги IP65), через разъемы подключаются датчик температуры и антенна РК. РТП-4 может оснащаться как обычными (штыревыми), так и направленными антеннами. Первые обеспечивают устойчивую связь на расстоянии до 4-5 км в условиях прямой видимости, вторые (более громоздкие) позволяют увеличить дальность действия РК до 12-15 км при условии наличия направленных антенн на обоих концах. Таким образом, предлагаемое решение позволит контролировать устьевые термобарические параметры эксплуатационных (не электрофицированных) скважин месторождений, не оборудованных автоматизированными системами сбора и передачи технологической информации, и в совокупности с термобарическими параметрами на входе в ЗПА ГСК позволит принимать оперативные решения при ухудшении работы скважин и ГСК. На завершающем этапе разработки месторождения строительство кабельных сетей сбора данных не целесообразно, поскольку трудоемко и требует больших затрат, которые не окупятся за оставшееся время эксплуатации месторождения. В качестве альтернативы кабельным сетям сбора информации предлагается радиосеть, которая позволит организовать сбор информации со скважин кустов газовых промыслов без дополнительных строительно-монтажных работ.

Известно устройство являющиеся наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому устройству контроля состояния работающей газовой или нефтяной скважины, содержащее управляемый блок питания, микропроцессор, включающий аналого-цифровой и цифроаналоговый преобразователи, датчики устьевых параметров, коммутатор сигналов датчиков, блок энергонезависимой памяти, радиомодем, согласно изобретению дополнительно содержит блок нониуса, один вход которого соединен с выходом коммутатора, другой вход соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, а выход соединен со входом второго аналого-цифрового преобразователя, микропроцессор выполнен обеспечивающим после его программирования и запуска в работу контрольную одноразовую передачу параметров в виде SMS-сообщения как по основному телефонному номеру, так и по дополнительному номеру. (Патент на изобретение RU 2378507, кл. Е21В 47/00, опубл. 27.06.2008 г.)

Недостатком данного устройства является невозможность передачи параметров в виде SMS-сообщения расположенных в труднодоступных районах с отсутствием покрытия зоны сотовой связи.

Задачей настоящего изобретения является обеспечение оперативного контроля и повышение точности измерений устьевых параметров скважин, расположенных в труднодоступных районах, не оборудованных автоматизированными системами сбора, и передачи технологической информации по добывающим скважинам и газосборным коллекторам за счет регистратора технологических параметров.

Сущность настоящего изобретения заключается в том, что устройство регистратора технологических параметров (РТП) представляет собой комплексный прибор-манотермометр с автономным питанием (низкотемпературная литиевая батарейка) и возможностью передачи данных по радиоканалу через антенну, подключаемую к разъему.

Заявленное изобретение поясняется чертежом общего вида устройства РТП, представленного на фиг.1.

РТП представляет собой манометр-термометр с автономным питанием и возможностью передачи данных по радиоканалу через антенну, подключаемую к разъему 4. Прибор состоит из основного блока 1, в котором располагаются: датчик давления 2, плата контроллера и радиомодулятора 5, плюсовой 6 и минусовой 9 контакты питания батарейки 7, корпус батарейного отсека 10, защищенных кожухом прибора 8. К корпусу основного блока 1, рассчитанному на открытую установку (степень защиты от пыли и влаги IP65), через разъемы 3 и 4 подключаются выносной датчик температуры и антенна. РТП может оснащаться как обычными (штыревыми), так и направленными антеннами. Первые обеспечивают устойчивую связь на расстоянии до 4-5 км в условиях прямой видимости, вторые (более громоздкие) позволяют увеличить дальность действия до 12-15 км при условии наличия направленных антенн на обоих концах. Конструкция антенн используемых с приборами может быть любой, т.е. можно применять любые стандартные антенны, рассчитанные на работу в диапазоне частот 868-870 МГц.

Через разъем 3, при отключенном датчике температуры, производиться программирование устройства РТП, а так же производится считывание данных хранящихся в памяти.

Опрос устройств РТП может производиться, как регулярно (автоматически), через заданный интервал, так и произвольно (по команде оператора).

Питание - одна низкотемпературная (до -55°С) литиевая батарейка 7, размер D напряжением 3.6 В.

В состав системы кроме приборов входят: автоматизированное рабочее место (АРМ) оператора и антенный концентратор с антеннами.

АРМ оператора представляет собой компьютер (с установленным на нем ПО) и устройства сопряжения, служащие для отображения получаемой информации и управления работой сети приборов.

На фиг.2 представлена функциональная схема предлагаемого устройства РТП.

Устройство РТП включает датчики устьевых параметров (например, датчики давления, температуры, влагосодержания, расхода и шума) 1-5, выходы которых соединены с входами коммутатора 6, выход которого подключен к входу первого аналого-цифрового преобразователя микропроцессора 7 и к первому входу блока нониуса 8. Второй вход блока нониуса подключен к выходу цифроаналогового преобразователя микропроцессора 7, а выход блока нониуса подключен к входу второго аналого-цифрового преобразователя. Блок энергонезависимой памяти 9 соединен шиной данных и адресной шиной с микропроцессором 7. Блок преобразования RS-сигналов 10 преобразует уровни TTL на выходе микропроцессора 7 в стандартные для RS-канала уровни для согласования с интерфейсом радиомодема 11 и интерфейсом персонального компьютера 12, подключаемого для программирования устройства и запуска его в работу. Автономный блок питания, например аккумулятор 13, соединен с управляемым блоком питания 14, управляющий вход которого подключен к микропроцессору 7, а выход - ко всем узлам устройства. Через делитель напряжения 15 автономный блок питания 13 соединен с входом коммутатора 6.

Датчики 1-5 РТП имеют компенсацию погрешности измерений по температуре во всем диапазоне рабочих температур от -55С+85С.

Устройство РТП работает следующим образом.

Устройства РТП устанавливаются на скважинах и на шлейфах в точках, где необходимо контролировать давление и температуру. Основной блок устройства РТП ввинчивается в обычный манометрический штуцер, датчик же температуры через гермоввод может устанавливаться в термокарман любой стандартной глубины.

Антенны, в зависимости от расположения устройства РТП, могут устанавливаться, либо непосредственно на корпус основного блока 1, либо если антенна снабжена кабелем и имеет магнитное основание, возможна установка антенны на ближайшую высокую металлическую конструкцию.

Устройства РТП имеют систему команд, позволяющую объединять их в радиосеть сбора информации, причем передача данных с устройств возможна как непосредственно с устройства на базовую станцию (БС), так и с ретрансляцией данных устройствами из состава системы. На мнемосхеме фиг.3 показаны маршруты ретрансляции данных с устройств РТП, установленных на газоконденсатном промысле (ГП). Например, ближайшее устройство РТП, установленное на 1-й скважине 28-го куста, к ГП-15 Уренгойского газоконденсатного месторождения, оснащено направленной антенной и имеет лучшее качество связи с БС, чем другие устройства РТП, установленные на этом же кусте и оснащенные простыми штыревыми антеннами. Данные с этих устройств РТП принимаются первым устройством РТП, установленным на 1-й скважине и ретранслируются на БС. В связи с этим, устройства РТП могут использоваться в качестве радиомодемов для приема-передачи информации или команд управления по радиоканалу, между аналогичными устройствами РТП, с дальнейшей передачей их различным исполнительным или измерительным устройствам промыслового оборудования.

Получаемые с устройств РТП устьевые термобарические параметры (давление и температура), отображаются на АРМ оператора в числовом виде или в виде различных трендов.

Таким образом, предлагаемое решение позволит контролировать устьевые термобарические параметры эксплуатационных (не электрофицированных) скважин месторождений, не оборудованных автоматизированными системами сбора и передачи технологической информации, и в совокупности с термобарическими параметрами на входе в здание переключающей аппаратуры (ЗПА) газосборного коллектора (ГСК) позволит принимать оперативные решения при ухудшении работы скважин и ГСК. На завершающем этапе разработки газоконденсатного месторождения строительство кабельных сетей сбора данных не целесообразно, поскольку трудоемко и требует больших затрат, которые не окупятся за оставшееся время эксплуатации месторождения. В качестве альтернативы кабельным сетям сбора информации предлагается радиосеть, которая позволит организовать сбор информации со скважин кустов газовых промыслов без дополнительных строительно-монтажных работ.

1. Устройство контроля устьевых параметров работы газовых и газоконденсатных скважин, содержащее основной блок, в котором располагаются датчик давления, плата контроллера и радиомодулятора, плюсовой и минусовой контакты питания батарейки, кожух прибора, корпус батарейного отсека, к корпусу основного блока, рассчитанному на открытую установку (степень защиты от пыли и влаги IP65), через разъемы подключаются датчик температуры и антенна радиоканала (РК), отличающееся тем, что элементы системы (регистратор технологических параметров (РТП-04) и базовая станция (БС)) имеют конструкцию и автономное питание для работы при температурах от -55°С и предназначены для установки без специальных мероприятий по утеплению.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что датчики системы имеют компенсацию погрешности измерений по температуре во всем диапазоне рабочих температур от -55°С до +85°С.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что датчики РТП-04 одновременно могут использоваться в качестве радиомодемов для приемопередачи по радиоканалу информации или команд управления с дальнейшей передачей их по сигнальному двужильному кабелю для различных исполнительных (или прочих измерительных) устройств на скважинах и промысловом оборудовании.