Устройство для одновременно-раздельной эксплуатации многопластовых скважин
Полезная модель относится к области добычи углеводородов (нефти, газа, газоконденсата и пр.), поддержания пластового давления на многопластовых месторождениях и может быть использовано при одновременно-раздельной (ОРЭ) или поочередной (ПЭ) эксплуатации нескольких добывающих (ОРД или ПД) и/или нагнетательных (ОРЗ или ПЗ) пластов одной скважиной, а также, в ряде случаев, может быть применено для регулирования, исследования и отсекания притока флюида из пластов в фонтанной, газлифтной, насосной или нагнетательной скважине. Сущность устройства для реализации способа одновременно - раздельной эксплуатации многопластовых скважин, заключается в том, что устройство для одновременно - раздельной эксплуатации многопластовых скважин, состоящее из насосной скважины, колонны труб, трубы с заглушенным нижним концом, пакера, измерительных преобразователей, регулирующего(их) устройства(в), средства для обеспечения работоспособности устройства выполненного в виде кабеля(ей) или импульсной трубке размещенного(х) на устье скважины, характеризуется тем, что устройство оснащено интеллектуальной системой управления, с возможностью исключения применения средства для обеспечения работоспособности устройства выполненного в виде кабеля(ей) или импульсной трубки размещенного(ых) на устье скважины, представляющего собой интерфейс связи с измерительным(и) устройством(ами), блоками анализа и логики, запоминающим устройством, интерфейсом связи с регулирующим(и) устройством(ами), автономным источником энергоснабжения, интерфейсом связи со считывающим устройством, интерфейсом связи с подзаряжающим устройством, при этом интеллектуальная система управления, установлена на уровне верхнего или любого другого пласта непосредственно у измерительного(ых) преобразователя(ей) или регулирующего(их) устройства(в), и связана электрическим или иным способом с измерительным(и) преобразователем(и) и регулирующим(ми) устройством(ми).
Заявленная компоновка устройства позволяет возможность обеспечить автономную подстройку параметров работы пласта под оптимальную модель заложенную в программу интеллектуальной системы управления. Заявленное устройство обеспечивает работоспособность скважины независимо от того какой тип насосного оборудования установлен в настоящий момент на скважине ведется закачка/добыча или нет. 1 н.з.п.ф. 2 Фиг.
Полезная модель относится к области добычи углеводородов (нефти, газа, газоконденсата и пр.), поддержания пластового давления на многопластовых месторождениях и может быть использовано при одновременно-раздельной (ОРЭ) или поочередной (ПЭ) эксплуатации нескольких добывающих (ОРД или ПД) и/или нагнетательных (ОРЗ или ПЗ) пластов одной скважиной, а также, в ряде случаев, может быть применено для регулирования, исследования и отсекания притока флюида из пластов в фонтанной, газлифтной, насосной или нагнетательной скважине.
Известен способ для одновременно-раздельной и поочередной эксплуатации нескольких пластов одной скважиной (Патент РФ 
2253009, Е21В 43/14, реализуемый посредством описанного в способе устройства. Способ включает спуск в скважину, по крайней мере, одной колонны труб с постоянным или переменным диаметром с открытым или заглушенным концом, с одним или несколькими пакерами гидравлического и/или механического действия без или с разъединителем колонны, причем при наличии нескольких пакеров их спускают в скважину одновременно или последовательно (раздельно) и устанавливают выше и/или между пластами, при этом ниже и/или выше пакеров спускают, по крайней мере, по одному посадочному узлу в виде скважинной камеры или ниппеля со съемным клапаном (регулирующим устройством) для подачи через них рабочего агента (среды) и регулирования расхода при закачке в пласты, далее нагнетают рабочий агент с устья в полость колонны труб при заданном давлении, направляя его в пласты через соответствующие съемные клапаны (регулирующие устройства) в посадочных узлах, а затем измеряют общий расход рабочего агента (на устье или внутри колонны труб) и расходы по отдельным пластам, в частности с помощью расходомера, спускаемого в колонну труб выше и между пластами (съемными клапанами).
Известный способ реализуемый посредством описанного устройства не позволяет управлять различными состояниями (в частности, степенью регулирования открытия) съемных клапанов (регулирующих устройств), измерять, определять и регулировать расход рабочего агента (среды) или дебитом флюида для каждого из пластов одной скважины без наличия канала связи с наземным устройством, т.к. не предназначен для реализации иных целей, кроме заявленных
Наиболее близким техническим решениям, по совокупности совпадающих признаков и достигаемому техническому результату взятому в качестве прототипа, является способ одновременно-раздельной эксплуатации многопластовых скважин, патент РФ 2313659, МПК Е21В 43/14. Способ одновременно-раздельной эксплуатации многопластовых скважин реализуется посредством описанного устройства, включает: 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 изменительным преобразователем и (или) регулирующим устройством, 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.
Недостатком известного способа, использующего описанное устройство является то, что информацию по замерам получают в одном месте (на уровне пласта скважины). Передают ее по кабелю или импульсной трубке на поверхность скважины. На поверхности информацию анализируют, определяя технологические параметры рабочего агента, затем снова по кабелю или импульсной трубке, уже в обратном направлении, передают управляющие сигналы для изменения пропускного сечения регулирующего устройства до достижения проектного значения технологических параметров. При этом, как правило, используют кабель значительной длинны (от 1 до 5 км.).
Передача информационных и управляющих сигналов на такое расстояние увеличивает риск некорректной передачи информации, следовательно, увеличивается погрешность и неточность реагирования исполнительных механизмов на изменяющиеся пластовые показатели. Кроме того, наличие человеческого фактора при принятии решения (несвоевременное или неточное) может привести к ухудшению суммарного показателя добычи.
Другим недостатком известного способа, в котором используется описанное устройство являются технологические особенности операций по спуску - подъему кабеля, необходимость которых возникает в связи с решением проблем связанных с заменой насосного оборудования, силового кабеля питающего установку электроцентробежного насоса(далее УЭЦН) при его прогаре, лифта насосно-компрессорных труб (далее НКТ) в случае отложений асфальто солевых парафиновых отложений (далее АСПО-солей) или появления негерметичности НКТ и прочих технологических оперций. При демонтаже насосного оборудования возникает необходимость демонтажа измерительных преобразователей и регулирующих устройств, связанных с устьем скважины кабелем(кабелями) или импульсной трубкой(трубками), проходящих внутри или снаружи колонны труб. В частности, для замены УЭЦН (в случае прогара кабеля, его засорения и других возможных проблем) возникает необходимость подъема всей пакерной компоновки разделяющей пласты с установленными измерительными преобразователями и регулирущими устройствами. Для подъема пакерной компоновки необходимо привлечение бригады подземного ремонта скважин или капитального ремонта скважин(далее ПРС/КРС), а это приводит к значительным временным и материальным затратам(до десяти суток по фактору затрат времени, до 0,6. тыс.руб., по фактору затрат по заработной плате бригады ремонтников, по снижению объема добычи нефти в зависимости от дебита и обводненности скважинного флюида). К недостаткам известного способа, в котором используется описанное устройство следует отнести также ограниченный круг применения насосного оборудования. По существу в известном способе может быть использовано только оборудование УЭЦН, так как только оно имеет конструктивные особенности, позволяющие транзитную проводку кабеля.
Задачей, решаемой заявленным техническим решением, является устранение вышеперечисленных недостатков устройства, применяемого у прототипа и повышение эффективности технологии одновременно-раздельной или поочередной эксплуатации нескольких добывающих (нефтяных, газовых, газоконденсатных, газогидратных) и/или нагнетательных пластов одной скважины на многопластовом месторождении.
Техническими и иными результатами от использования заявленного технического решения являются следующие результаты, реализуемые за счет использования заявленной совокупности признаков, перечисленных в формуле полезной модели.
Заявленное техническое решение обеспечивает возможность реализации единовременно следующих задач;
- повышение точности и своевременности реагирования исполнительных механизмов на изменение пластовых показателей.
- обеспечение возможности автономного функционирования измерительных преобразователей и регулирующих устройств, что позволит отказаться от их демонтажа при проведении указанных выше технологических операций при эксплуатации скважины и позволит предотвратить неконтролируемые перетоки из одного пласта в другой, уменьшить временные и материальные затраты при проведении работ по замене поврежденного оборудования, заявленное устройство не теряет работоспособности при демонтаже кабеля и(или) насоса, кроме того, расширяется возможность расширения номенклатуры оборудования для эксплуатации скважины, при этом появляется возможность поддержания оптимальных параметров работы каждого пласта (объекта) в системе одновременно-раздельной эксплуатации даже в процессе демонтажа кабеля и(или)насосного оборудования.
Указанные задачи решается за счет того, устройство для одновременно - раздельной эксплуатации многопластовых скважин, состоящее из насосной скважины, колонны труб, трубы с заглушенным нижним концом, пакера, измерительных преобразователей, регулирующего(их) устройства(в), средства для обеспечения работоспособности устройства выполненного в виде кабеля(ей) или импульсной трубке, отличающееся тем, что устройство оснащено интеллектуальной системой управления, с возможностью исключения применения средства связи с поверхностью, выполненного в виде кабеля(ей) или импульсной трубке, представляющей собой интерфейс связи с измерительным(и) устройством(ами), блоками анализа и логики, запоминающим устройством, интерфейсом связи с регулирующим(и) устройством(ами), автономным источником энергоснабжения, интерфейсом связи со считывающим устройством, интерфейсом связи с подзаряжающим устройством, при этом интеллектуальная система управления, установлена на уровне верхнего или любого другого пласта непосредственно у измерительного(ых) преобразователя(ей) или регулирующего(их) устройства(в), и связана электрическим или иным способом с измерительным(и) преобразователем(и) и регулирующим(ми) устройством(ми).
Наиболее близкими аналогами заявленного устройства, в являются устройства, используемые в способах по патентам РФ 2253009, 2313659, состоят из по крайней мере, одной колонны труб с постоянным или переменным диаметром и открытым или заглушенным нижним концом, оснащают, между пластами или выше и между пластами, одним или несколькими пакерами для разобщения пластов и регулирующим(ими) устройством(ами) 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(ие) устройство(а) измерительным(ми) преобразователем(ями) для определения технологических параметров рабочего агента при закачке или добыче флюида, для чего спускают в скважину снаружи или внутри колонны труб кабель или импульсную трубку и связывают с измерительным преобразователем и (или) регулирующим устройством, закачивают рабочий агент или добывают флюид, направляя его через регулирующее устройство и измерительный преобразователь, получают на устье скважины от измерительного преобразователя информацию по замеру 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 и имеют следующие недостатки;
1 - высокий риск некорректной передачи информации информационных и управляющих сигналов на значительные расстояния.
2 - достаточно низкая точность работы исполнительных механизмов на изменяющиеся пластовые показатели.
3 - высокие временные и материальные затраты в эксплуатации устройства за счет необходимости демонтажа измерительных преобразователей и регулирующих устройств, связанных с устьем скважины кабелем(кабелями) или импульсной трубкой(трубками), проходящих внутри или снаружи колонны труб.
4-отсутствие возможности обеспечения автономного функционирования скважинного оборудования в пласте при демонтаже насосной установки например для ее ремонта, либо замене кабеля.
5- не возможность производства демонтажа насосного оборудования без демонтажа измерительных преобразователей и регулирующих устройств, связанных с устьем скважины кабелем(кабелями) или импульсной трубкой(трубками), проходящих внутри или снаружи колонны труб.
Задачей заявленного технического решения является устранение вышеперечисленных недостатков прототипа, а именно;
1 - снижение риска некорректной передачи информации информационных и управляющих сигналов на значительные расстояния.
2 - повышение точности работы исполнительных механизмов на изменяющиеся пластовые показатели.
3 - снижение временных и материальных затратам за счет исключения необходимости демонтажа измерительных преобразователей и регулирующих устройств, связанных с устьем скважины кабелем(кабелями) или импульсной трубкой(трубками), проходящих внутри или снаружи колонны труб.
и получение дополнительных преимуществ:
4 - заключающихся в повышение точности реагирования исполнительных механизмов на изменение пластовых показателей за счет применения заявленных совокупности заявленных признаков;
5 - обеспечение автономного функционирования оборудования, что позволяет обеспечить возможность производства демонтажа насосного оборудования без демонтажа ИСУ и измерительного узла, управляющего устройства.
6 - исключение неконтролируемые перетоков из одного пласта в другой при отсутствии связи с наземными устройствами, в отличие от известного уровня техники.
7 - расширяется номенклатура подходящего для применения насосного оборудования;
Заявленное техническое решение поясняется следующими материалами. На Фиг.1 представлен принципиальный вид устройства для реализации заявленного способа(изображена пакерная установка с двумя регулирующими устройствами и измерительным преобразователем) состоит из:
1. насосной скважины
2. колонны труб
3. трубы с заглушенным нижним концом
4. пакера
5, 7. измерительными преобразователями.
6. регулирующего устройства
8. интеллектуальной системой управления
9. кабеля
10. рабочего агента
11. флюида
На Фиг.2 приведена принципиальная блок-схема интеллектуальной системы управления(далее ИСУ) заявленного технического решения состоящая из следующих элементов:
1. измерительного устройства
2. интерфейса связи с измерительным устройством
3. блока анализа и логики
4. запоминающего устройства
5. интерфейса связи с регулирующим устройством
6. регулирующего устройства
7. автономного источника энергоснабжения
8. интерфейса связи со считывающим и/или записывающим устройством
9. интерфейса связи с подзаряжающим устройством
Заявленное устройство работает следующим образом:
Информация с измерительного устройства 1 поступает на интерфейс связи с измерительным устройством ИСУ 2, где при необходимости осуществляется предварительная обработка входной информации(аналогово-цифровое преобразование, согласование уровней и т.д.), далее данные поступают в блок анализа и логики 3, где в соответствии с запрограммированным алгоритмом и выполняемой задачи производится анализ поступившей информации, сохранение входных данных в запоминающем устройстве 4 и формирование управляющих сигналов для регулирующего устройства (степень открытия или закрытия регулирующего устройства), которые через интерфейс связи с регулирующим устройством 5 передаются регулирующему устройству 6. Заявленная компоновка оснащена автономным источником энергоснабжения 7, расположенного в ИСУ и/или в измерительном узле и/или регулирующем устройстве. Прием и передача контрольных данных, возможность изменения алгоритма и задачи ИСУ, подзарядка автономного источника энергоснабжения осуществляется по мере необходимости через интерфейс связи со считывающим устройством 8 и интерфейс связи с подзаряжающим устройством 9 посредством спуска кабеля или импульсной трубки снабженной узлом связи и/или подзарядки.
Заявленное техническое решение соответствует критерию «новизна», предъявляемый к изобретениям, т.к. из исследованного уровня техники не выявлены технические решения, характеризующиеся указанными признаками, приводящими к реализации заявленных технических результатов.
Заявленное техническое решение соответствует критерию «изобретательский уровень», предъявляемый к изобретениям, т.к. не является очевидным для специалистов в данной области техники.
Заявленное техническое решение соответствует критерию соответствует критерию «промышленная применимость», т.к. может быть реализовано на любом специализированном предприятии с использованием стандартного оборудования и известных материалов и технологий.
Устройство для одновременно-раздельной эксплуатации многопластовых скважин, состоящее из насосной скважины, колонны труб, трубы с заглушенным нижним концом, пакера, измерительных преобразователей, регулирующего(их) устройства(в), средства для обеспечения работоспособности устройства, выполненного в виде кабеля(ей) или импульсной трубки, размещенного(х) на устье скважины, отличающееся тем, что устройство оснащено интеллектуальной системой управления с возможностью при наличии необходимости исключения применения средства для обеспечения работоспособности устройства, выполненного в виде кабеля(ей) или импульсной трубки, размещенного(ых) на устье скважины, представляющей собой интерфейс связи с измерительным(и) устройством(ами), блоками анализа и логики, запоминающим устройством, интерфейсом связи с регулирующим(и) устройством(ами), автономным источником энергоснабжения, интерфейсом связи со считывающим устройством, интерфейсом связи с подзаряжающим устройством, при этом интеллектуальная система управления установлена на уровне верхнего или любого другого пласта непосредственно у измерительного(ых) преобразователя(ей) или регулирующего(их) устройства(в) и связана электрическим или иным способом с измерительным(и) преобразователем(и) и регулирующим(ми) устройством(ми).
