Блок погружной

Предлагаемый Блок погружной (БП) относится к оборудованию для исследования буровых скважин. БП выполнен с внутренним сквозным продольным отверстием, содержит Порт для подачи необходимого стабилизированного напряжения питания и передачи телеметрической информации к Блоку наземному и устройство сбора и передачи данных от датчиков первого пласта. При этом порт БП посредством последовательно соединенных устройства сбора и передачи информации и интерфейса связи и питания соединен с его дополнительным портом, выполненным в виде герметично установленного в вырезе корпуса БП соединителя 1 н.п.ф., 2 фиг..

Предлагаемое техническое решение относится к оборудованию для исследования скважин (например, буровых) и предназначено в частности для передачи телеметрической информации с различных уровней (пластов) при одновременно-раздельной эксплуатации скважин для добычи флюида (многофазной среды - смеси нефти, попутной воды, попутного газа) без извлечения насосного оборудования. Может применяться для регулирования добычи из каждого вскрытого продуктивного горизонта, а так же для исследования скважин.

Известны система передачи телеметрической информации (патент на изобретение 2230187, 2004 г.) и система сбора телеметрической информации от датчиков погружного блока (заявка на изобретение 2012124255 «Способ мониторинга внутрискважинных параметров (варианты) и система управления процессом добычи нефти», 13.06.2012 г.), включающие подземное передающее устройство (блок погружной - БП). Прием/передачу данных от БП и обратно производят через Порт БП по цепи питания электрический кабель - погружной электродвигатель (ПЭД).

Указанные Системы предназначены для добычи флюида только из одного пласта скважины, а БП соответственно не предусматривает возможность контроля и передачи параметров второго продуктивного пласта скважины на наземные устройства.

Ближайшим аналогом предлагаемого технического решения является Система погружной телеметрии Триол ТМ-01-06 (корпорация «ТРИОЛ», г. Харьков, UA, http://www.trioloil.ru/index.php?id=35), включающая Блок погружной (ТРИОЛ-ТМН-01-06), электрически соединенный с ПЭД для подачи к БП питания и передачи информации от блока наземного с трехфазным трансформатором (ТРИОЛ-ТМН-01-06) к БП и обратно. За счет того, что БП выполнен с внутренним сквозным продольным отверстием для прохождения вала ПЭД, к верхней части которого подключен первый погружной насос, появляется возможность установки под БП второго погружного насоса для добычи пластовой жидкости из второго продуктивного пласта при установке в скважине разделяющего пакера. Система позволяет обеспечивать измерение и передачу на наземное устройство технологических параметров ПЭД, параметров пластовой жидкости первого (верхнего) пласта с помощью установленных на поверхности и внутри БП датчиков. При необходимости контроля параметров второго (нижнего) пласта скважины используют геофизический прибор (измеряющий, например, температуру, давление, расход входящими в его состав датчиками). Прибор устанавливают ниже второго насоса внутри насосно-компрессорной трубы (НКТ), электрически соединяя его с наземным блоком для приема/передачи информации с помощью кабеля, закрепленного вдоль НКТ, ПЭД, двух насосов, БП. Длина такого кабеля может достигать более 3000 м. Таким образом, Система имеет высокую трудоемкость при сборке за счет установки и крепления протяженного кабеля к геофизическому прибору, что обуславливает ее высокую стоимость и высокую вероятность повреждения кабеля при спуске установки в скважину, а БП не обрабатывает данные нижнего пласта скважины.

Задачей настоящего технического решения является создание Блока погружного, предусматривающего подключение к нему устройства измерения (измерительного прибора с датчиками) параметров второго пласта скважины, обработку и передачу этих денных к наземным устройствам, либо других устройств (например, приборов управления клапаном или пакером, устройства дозирования реагента, расходомер, плотномер и т.д), Это позволит существенно сократить длину кабеля (например, геофизического) при сборке Систем для одновременно-раздельной эксплуатации скважин, повысить технологичность сборки таких систем и надежность их функционирования при меньшей стоимости Системы.

Для решения задачи служит Блок погружной (БП), выполненный со сквозным продольным отверстием. БП содержит Порт для подачи необходимого стабилизированного напряжения питания и передачи телеметрической информации к Блоку наземному, а также устройство сбора и передачи данных от датчиков первого пласта скважины. При этом БП содержит дополнительный Порт для получения запрошенной телеметрической информации от датчиков второго пласта скважины, соединенный с Портом БП через последовательно соединенные интерфейс связи и питания и устройство сбора и передачи, причем дополнительный Порт выполнен в виде герметично установленного в вырезе корпуса БП соединителя.

Техническое решение БП может быть применено в составе Телеметрической системы эксплуатируемой скважины, содержащей наземный блок приема и обработки информации (БН), соединенный по цепи питания - электрический кабель - погружной электродвигатель (ПЭД) - с портом блока погружного телеметрии (БП). БП выполнен с внутренним сквозным продольным отверстием и предназначен для контроля и передачи на БН телеметрической информации - параметров и верхнего (первого) и нижнего (второго) пластов, а также параметров погружного электродвигателя. К дополнительному порту БП подключено устройство измерения (УИ) параметров нижнего (второго) пласта скважины (включающее датчики) посредством герметичного соединения. Устройство сбора и передачи телеметрической информации выполнено с возможностью формирования пакетов данных о параметрах датчиков первого пласта и пакетов данных о параметрах датчиков второго пласта (устройства измерения) и преобразования их для передачи на наземный блок приема и обработки информации по кабелю питания погружного электродвигателя (по цепи питания), где эта информация распознается для передачи потребителю. Система выполнена с возможностью подачи необходимого стабилизированного напряжения питания на все ее устройства, требующие питания, в том числе - на УИ.

Предпочтительно, чтобы вырез корпуса БП был выполнен продольным и располагался в нижней части боковой поверхности корпуса.

Предпочтительно, чтобы продольный вырез был выполнен ступенчатым для достижения оптимальной прочности корпуса БП и удобства подключения к БП устройства измерения.

В качестве устройства измерения может быть использовано любое устройство (например, широко известные геофизические приборы для измерения давления и температуры, устройство САКМАР (НПФ «Геофизика», г. Уфа) и т.п.), включающее датчики для измерения различных параметров флюида, в том числе температуры, давления, вибрации, влагосодержания, расхода среды с нижнего пласта и т.п. Кроме того, могут быть использованы и другие приборы. Например, клапаны КПУЭ-102, КПУЭ-2 (ООО «НПФ Пакер», г. Октябрьский) и другие.

Далее конструкция и работа Блока погружного будет показана в составе Телеметрической системы эксплуатируемой скважины в предпочтительном варианте исполнения.

На фиг. 1 представлена функциональная схема Телеметрической системы эксплуатируемой скважины для передачи сигнала от БП к БН.

На фиг. 2 представлен чертеж блока погружного с проходным валом ПЭД в предпочтительном варианте исполнения.

Телеметрическая система эксплуатируемой скважины (далее - Система), изображенная на фиг. 1 содержит блок наземный 1 (БН) приема и обработки информации, соединенный по цепи питания электрический кабель 2 - погружной электродвигатель 3 (ПЭД) с портом блока погружного 4 (БП). Порт БП соединен с его дополнительным портом посредством последовательно соединенных устройства сбора и передачи 5 (УСП) телеметрической информации и интерфейса связи и питания 6 (Интерфейс). К УСП 5 подключены датчики первого пласта 7 (Д1). К дополнительному порту БП посредством электрического соединения подключено устройство измерения 8 (УИ) параметров второго пласта скважины, содержащее датчики второго пласта (Д2 - на фиг. 1 не показаны). Интерфейс служит шлюзом приема/передачи пакетов данных и команд (ретранслятором), необходим также для подачи питания на УИ.

Электрический кабель питания погружного двигателя может быть подключен к БН через трансформатор для оптимизации работы Системы.

Порт и дополнительный порт БП по сути являются соответственно многофункциональным входом и многофункциональным входом/выходом, предназначенными с одной стороны для подачи питания на БП и УИ, а с другой - для передачи телеметрической информации от УИ и БП на БН. Аналогично порт УИ, подключенный к дополнительному порту БП, является многофункциональным входом/выходом для подачи питания и передачи запрошенной телеметрической информации на БП. При этом соединение УИ и БП может быть осуществлено различными способами. Например, посредством геофизического кабеля для приема/передачи данных и подачи питания на УИ, либо любого другого кабеля, либо прием/передачу данных осуществляют цепи питания УИ.

Система приводится в рабочее состояние при подаче необходимого стабилизированного напряжения на все ее устройства, требующие питания, в том числе на устройство измерения параметров второго пласта скважины через дополнительный порт БП. Работа предлагаемой Системы может осуществляться несколькими способами.

Рассмотрим автономный режим работы Системы.

УСП 5 с определенной периодичностью и в определенном порядке опрашивает датчики Д1, а также передает команды опроса состояния среды второго пласта через интерфейс на УИ, т.е. Д1 и УИ являются ведомыми, а УСП - ведущим устройством, управляющим сбором, формированием, и передачей информации на БН по цепи питания. Из полученных данных формируют пакеты данных о параметрах датчиков первого пласта (пакеты первого типа). УИ формирует пакеты данных с измеренными параметрами Д2 и передает их через Интерфейс на УСП. Данные обо всех Д2 получают по командам запроса следующего пакета от УСП. В УСП из полученных пакетов формируют пакеты данных о параметрах датчиков второго пласта (пакеты второго типа). Пакеты первого и второго типа, имеющие одинаковую структуру, преобразуют (например, импульсной модуляцией) для передачи и последовательно передают по цепи питания через Порт БП на БН. То есть БП самостоятельно опрашивает Д1 и УИ согласно своему внутреннему алгоритму (очереди) и выдает БН. В БН считывают данные с БП. По типу пакета данных БН распознает их и использует для дальнейшей работы (например, передают потребителю и/или используют для управления БП).

Система может работать в командном режиме. При этом в БН формируют определенную команду, которая без изменений доходит до нужных узлов системы (только до БП или к УИ). Таким образом, в командном режиме БН является ведущим устройством, а БП и УИ - ведомыми. Например, по командам запроса состояния системы, в УСП кроме пакетов данных первого и/или второго типа формируют пакеты данных третьего типа о напряжениях, токах и т.п. на различных участках системы (в том числе о параметрах погружного электродвигателя); по командам калибровки Д1 производят установку нуля и разброс данных. Возможна также калибровка Д2 в УИ, выборочный опрос датчиков, управление ими. При этом в УСП формируют другие типы пакетов данных, которые также передают на БН.

Таким образом, при различных режимах работы Системы в УСП определяют последовательность передачи пакетов в соответствии с командами запроса, в которых может содержаться очередность опроса датчиков, указываться набор определенных датчиков и т.д..

В БН полученные по кабелю питания погружного электродвигателя пакеты данных всех типов распознают и используют для контроля и регулирования работы Системы, передачи потребителю.

Блок погружной 4, изображенный на фиг. 2, выполнен с внутренним сквозным продольным отверстием 10, предназначенным в данной реализации для прохождения вала, приводящего в действие второй насос. На поверхности корпуса 11 БП 4 выполнен вырез 12, на одной из стенок которого выполнено отверстие 13 для дополнительного порта БП. В отверстии герметично установлен соединитель 14. Кабелем с кабельным наконечником 15 герметично соединяют УИ 8 и БП 4. При таком непосредственном подключении длина дорогостоящего кабеля может составлять от 10 до 20 м, что в сотни раз меньше по сравнению с другими известными системами.

В данной реализации вырез расположен в нижней части боковой поверхности корпуса БП, выполнен продольным и ступенчатым соответственно рельефу соединителя с расширением для его установки посредством ключа (на фиг. 2 не показано) с неглубокой узкой канавкой под кабель, что позволяет минимизировать объем выреза при сохранении необходимой прочности корпуса и обеспечения удобства при стыковке БП и УИ, размещаемого в НКТ под вторым насосом для снятия параметров нижнего пласта скважины. В данной реализации в качестве герметичного соединения между БП и УИ используют электрическое соединение посредством электрического соединителя 14 и кабельного наконечника 15 для осуществления подачи питания и приема/передачи данных. Варианты выполнения выреза под соединение могут быть различными в разных реализациях изобретения. Например, он может быть в верхней части боковой поверхности корпуса либо на нижней поверхности БП в виде глухого отверстия и т.п..

Таким образом, Система с предлагаемым в качестве полезной модели Блоком погружным обеспечивает передачу параметров нижнего пласта скважины по кабелю питания погружного электродвигателя, использование минимально возможной длины кабеля к УИ с датчиками, что значительно снижает и вероятность повреждения этого кабеля, а также стоимость, трудоемкость сборки Системы в целом, повышает стабильность ее работы.

1. Блок погружной (БП), выполненный со сквозным продольным отверстием для прохождения вала погружного электродвигателя, содержащий Порт для подачи на БП стабилизированного напряжения питания и передачи от БП телеметрической информации с датчиков через устройство сбора и передачи, отличающийся тем, что в корпусе БП выполнен вырез, в котором в виде герметично установленного соединителя выполнен дополнительный Порт, соединенный с Портом через последовательно соединенные интерфейс связи и питания и устройство сбора и передачи.

2. Блок погружной по п.1, отличающийся тем, что вырез корпуса БП выполнен продольным и расположен в нижней части боковой поверхности корпуса.

3. Блок погружной по п.1, отличающийся тем, что вырез корпуса выполнен ступенчатым.