Скважинная телеметрическая система контроля работы перекачивающего оборудования
Полезная модель относится к перекачивающему оборудованию для добычи нефти и может быть использована для размещения в скважине различных устройств, в частности к системам связи и телеметрии нефтяных месторождений. В частности, полезная модель относится к акустической беспроводной системе связи через эксплуатационную насосно-компрессорную колонну. Скважинная телеметрическая система контроля работы перекачивающего оборудования, содержит по меньшей мере два расположенных в скважине друг над другом приемопередающих терминала, каждый из которых содержит подключенный к приемному и передающему устройствам приемоизлучатель, а также микроконтроллер управления, передающее устройство каждого терминала снабжено электронным регулятором мощности, вход передающего устройства связан с 1-м выходом микроконтроллера управления, а 2-ой выход микроконтроллера управления связан с входом управления электронного регулятора мощности, при этом посредством предварительно загруженного программного обеспечения микроконтроллер управления выше расположенного терминала принимает на себя функции ведущего при передаче данных на находящийся в дежурном режиме ведомого ниже расположенный терминал, в процессе установления двухсторонней связи по образованному приемоизлучателями, например ультразвуковыми излучателями, гидроакустическому каналу в скважине, формирует последовательность сеансов передачи/приема тестовых сигналов с изменением мощности передаваемого сигнала от установленной максимальной в первом сеансе до оптимальной по соотношению сигнал/шум в последнем сеансе передачи тестового сигнала с запоминанием параметров оптимальной мощности для последующего обмена данными между терминалами, а терминал, находящийся в режиме ведомого, при распознании принимаемого тестового сигнала формирует ответный тестовый сигнал с установленной максимальной мощностью с последующим переходом в режим ведущего и с формированием последовательности сеансов передачи/приема обмена тестовых сигналов с изменением мощности передаваемого сигнала от установленной максимальной в первом сеансе до оптимальной по соотношению сигнал/шум в последнем сеансе передачи тестового сигнала с запоминанием параметров оптимальной мощности для последующего обмена данными между терминалами. В результате достигается уменьшение габаритов и веса приемопередающих терминалов.
Полезная модель относится к перекачивающему оборудованию для добычи нефти и может быть использована для размещения в скважине различных перекачивающих устройств, в частности к скважинным насосным установкам с системами связи и телеметрии параметров работы скважины нефтяных месторождений. В частности, полезная модель относится к скважинному оборудованию с акустической беспроводной системой связи через эксплуатационную насосно-компрессорную колонну с установленным на ней оборудованием.
Известна скважинная телеметрическая система, содержащая скважинный модуль, состоящий из нижней части с измерительными первичными преобразователями, беспроводным передатчиком, немагнитным переводником с седлом и блоком питания и верхней, содержащей блок питания, кабельный приемник и привод с электрическим диполем, наземную приемно-обрабатывающую аппаратуру, проводной канал связи и дополнительный модуль, содержащий беспроводной приемник, размещенный между верхней и нижней частями скважинного модуля и соединенный посредством проводного канала связи с верхней частью скважинного модуля (см. патент RU 
2378509, 10.01.2010).
В данной системе интервал передачи между беспроводным передатчиком и приемником составляет обычно 20 см в соединенном состоянии и до нескольких метров в разъединенном, что сужает возможности использования данной телеметрической системы по мониторингу скважины.
Наиболее близкой к полезной модели по технической сущности и достигаемому результату является скважинная телеметрическая система контроля работы перекачивающего оборудования, содержащая по меньшей мере два расположенных в скважине друг над другом приемопередающих терминала, каждый из которых содержит подключенный к приемному и передающему устройствам приемоизлучатель, например, ультразвуковой, а также микроконтроллер управления (см. патент US 7257050, 14.08.2007).
Данная скважинная телеметрическая система позволяет, используя беспроводную связь, получать телеметрическую информацию. Однако данная телеметрическая система не учитывает условий в скважине при организации обмена информацией, что приводит к большим затратам энергии и, как следствие, использованию источников энергии большой емкости, имеющих значительные габариты.
Задачей, на решение которой направлена настоящая полезная модель, является снижение затрат энергии на организацию беспроводного обмена информации при работе скважинной телеметрической системы.
Технический результат заключается в уменьшении габаритов и веса приемопередающих терминалов.
Указанная задача решается, а технический результат достигается, за счет того, что скважинная телеметрическая система контроля работы перекачивающего оборудования, содержит по меньшей мере два расположенных в скважине друг над другом приемопередающих терминала, каждый из которых содержит подключенный к приемному и передающему устройствам приемоизлучатель, а также микроконтроллер управления, передающее устройство каждого терминала снабжено электронным регулятором мощности, вход передающего устройства связан с 1-м выходом микроконтроллера управления, а 2-ой выход микроконтроллера управления связан с входом управления электронного регулятора мощности, при этом посредством предварительно загруженного программного обеспечения микроконтроллер управления первого терминала, например, терминала, расположенного на нижнем уровне, принимает на себя функции ведущего при передаче данных на находящийся в дежурном режиме ведомого выше расположенный терминал, в процессе установления двухсторонней связи по образованному приемоизлучателями, например ультразвуковыми излучателями, гидроакустическому каналу в скважине, формирует последовательность сеансов передачи/приема тестовых сигналов с изменением мощности передаваемого сигнала от установленной максимальной в первом сеансе до оптимальной по соотношению сигнал/шум в последнем сеансе передачи тестового сигнала с запоминанием параметров оптимальной мощности для последующего обмена данными между терминалами, а терминал, находящийся в режиме ведомого, при распознании принимаемого тестового сигнала формирует ответный тестовый сигнал с установленной максимальной мощностью с последующим переходом в режим ведущего и с формированием последовательности сеансов передачи/приема обмена тестовых сигналов с изменением мощности передаваемого сигнала от установленной максимальной в первом сеансе до оптимальной по соотношению сигнал/шум в последнем сеансе передачи тестового сигнала с запоминанием параметров оптимальной мощности для последующего обмена данными между терминалами.
При количестве терминалов в скважине более двух каждый из промежуточных терминалов между первым и последним может содержать дополнительный приемоизлучатель, конструктивно размещаемый относительно первого приемоизлучателя на противоположном конце корпуса терминала, при этом программное обеспечение терминала выполняет функции ретрансляции данных в гидроакустическом канале связи.
В ходе проведенного исследования было выявлено, что с помощью приемопередающих терминалов представляется возможность организовать передачу телеметрической информации, полученной при работе оборудования в скважине, в частности температуры и давления добываемой из скважины среды, параметров работы насосного оборудования и целый ряд других параметров. Однако использование ультразвуковых приемоизлучателей накладывает ряд ограничений, что связано с тем, что гидроакустическая связь непосредственно с устьем скважин проблематична из-за возможного наличия газа в добываемой среде. Это затрудняет или делает вообще невозможным прохождение сигнала от погружного устройства на устьевой терминал. Поэтому в данной скважинной телеметрической системе наиболее целесообразна организация акустической связи на участке под работающим погружным насосом, а выше насоса данные передаются по каналу кабельной телеметрии, вписываясь в поток данных от погружного блока телеметрии погружного насоса. Таким образом ниже расположенный терминал наиболее целесообразно располагать на тех горизонтах скважины, которые расположены ниже колонны труб с установленным на них оборудованием, например в зоне пластов и забоя скважины, что позволит организовать сбор информации о параметрах скважины при многопластовой одновременно-раздельной эксплуатации скважины. При этом устройства мониторинга в реальном времени, а именно приемопередающие терминалы располагаются на соответствующих горизонтах и обеспечивают при этом принятие оптимальных управленческих решений на месторождении.
На чертеже представлена принципиальная электрическая схема приемопередающего терминала.
Скважинная телеметрическая система контроля работы перекачивающего оборудования, содержит по меньшей мере два расположенных в скважине друг над другом приемопередающих терминала, каждый из которых содержит подключенный к приемному 1 и передающему 2 устройствам приемоизлучатель 3, а также микроконтроллер 4 управления. Передающее устройство 2 каждого терминала снабжено электронным регулятором мощности 5. Вход передающего устройства 2 связан с 1-м выходом микроконтроллера 4 управления, а 2-ой выход микроконтроллера 4 управления связан с входом управления электронного регулятора мощности 5. Микроконтроллер 4 управления выполнен с аналого-цифровым преобразователем 6 (АЦП) для преобразования аналогового сигнала приемного устройства 1 в цифровую форму для последующей обработки микроконтроллером 4.
Посредством предварительно загруженного программного обеспечения микроконтроллер 4 управления терминала расположенного, например, ниже другого, принимает на себя функции ведущего при передаче данных на находящийся в дежурном режиме ведомого выше расположенный терминал. В процессе установления двухсторонней связи по образованному приемоизлучателями 3, например ультразвуковыми излучателями, гидроакустическому каналу в скважине, формирует последовательность сеансов передачи/приема тестовых сигналов с изменением мощности передаваемого сигнала с помощью регулятора мощности 5 от установленной максимальной в первом сеансе до оптимальной по соотношению сигнал/шум в последнем сеансе передачи тестового сигнала с запоминанием параметров оптимальной мощности для последующего обмена данными между терминалами, а терминал, находящийся в режиме ведомого, при распознании принимаемого тестового сигнала формирует ответный тестовый сигнал с установленной максимальной мощностью с последующим переходом в режим ведущего и с формированием последовательности сеансов передачи/приема обмена тестовых сигналов с изменением мощности передаваемого сигнала от установленной максимальной в первом сеансе до оптимальной по соотношению сигнал/шум в последнем сеансе передачи тестового сигнала с запоминанием параметров оптимальной мощности для последующего обмена данными между терминалами.
При количестве терминалов в скважине более двух каждый из промежуточных терминалов между первым и последним может содержать дополнительный приемоизлучатель (не показан на чертеже), конструктивно размещаемый относительно первого приемоизлучателя 3 на противоположном конце корпуса терминала, при этом программное обеспечение терминала выполняет функции ретрансляции данных в гидроакустическом канале связи.
В ходе эксплуатации ниже расположенный терминал, например с помощью каротажного кабеля и средств фиксации положения, в частности шлипсов или раздвижных плашек, располагают в зоне пласта. Выше расположенный терминал устанавливают на колонне труб или на установленном на колонне труб погружном оборудовании. В ходе настройки телеметрическая система формирует последовательность сеансов передачи/приема тестовых сигналов с изменением мощности передаваемого сигнала с помощью регулятора мощности 5 от установленной максимальной в первом сеансе до оптимальной по соотношению сигнал/шум в последнем сеансе передачи тестового сигнала с запоминанием параметров оптимальной мощности для последующего обмена данными между терминалами, а терминал, находящийся в режиме ведомого, при распознании принимаемого тестового сигнала формирует ответный тестовый сигнал с установленной максимальной мощностью с последующим переходом в режим ведущего и с формированием последовательности сеансов передачи/приема обмена тестовых сигналов с изменением мощности передаваемого сигнала от установленной максимальной в первом сеансе до оптимальной по соотношению сигнал/шум в последнем сеансе передачи тестового сигнала с запоминанием параметров оптимальной мощности для последующего обмена данными между терминалами. После этого телеметрическая система готова к эксплуатации по мониторингу параметров работы скважины.
Скважинная телеметрическая система контроля работы перекачивающего оборудования по данной полезной модели может быть использована в нефтяной промышленности для мониторинга параметров работы скважин в реальном времени с передачей информации на поверхность и далее в Центр управления производственными операциями по запросу или согласно установленному регламенту, что обеспечивает принятие оптимальных решений (режимы добычи пластового флюида с разных продуктивных горизонтов и режимы закачки воды в пласт) для обеспечения максимально высокой экономической эффективностью использования ресурсов месторождения.
1. Скважинная телеметрическая система контроля работы перекачивающего оборудования, содержащая по меньшей мере два расположенных в скважине друг над другом приемопередающих терминала, каждый из которых содержит подключенный к приемному и передающему устройствам приемоизлучатель, а также микроконтроллер управления, отличающаяся тем, что передающее устройство каждого терминала снабжено электронным регулятором мощности, вход передающего устройства связан с 1-м выходом микроконтроллера управления, а 2-й выход микроконтроллера управления связан с входом управления электронного регулятора мощности, при этом посредством предварительно загруженного программного обеспечения микроконтроллер управления первого терминала, например терминала, расположенного на нижнем уровне, принимает на себя функции ведущего при передаче данных на находящийся в дежурном режиме ведомого выше расположенный терминал и в процессе установления двухсторонней связи по гидроакустическому каналу в скважине, образованному приемоизлучателями, например ультразвуковыми, формирует последовательность сеансов передачи/приема тестовых сигналов с изменением мощности передаваемого сигнала от установленной максимальной в первом сеансе до оптимальной по соотношению сигнал/шум в последнем сеансе передачи тестового сигнала с запоминанием параметров оптимальной мощности для последующего обмена данными между терминалами, а терминал, находящийся в режиме ведомого, при распознании принимаемого тестового сигнала формирует ответный тестовый сигнал с установленной максимальной мощностью с последующим переходом в режим ведущего и с формированием последовательности сеансов передачи/приема обмена тестовых сигналов с изменением мощности передаваемого сигнала от установленной максимальной в первом сеансе до оптимальной по соотношению сигнал/шум в последнем сеансе передачи тестового сигнала с запоминанием параметров оптимальной мощности для последующего обмена данными между терминалами.
2. Система по п.1, отличающаяся тем, что при количестве терминалов в скважине более двух каждый из промежуточных терминалов между первым и последним содержит дополнительный приемоизлучатель, конструктивно размещаемый относительно первого приемоизлучателя на противоположном конце корпуса терминала, при этом программное обеспечение терминала выполняет функции ретрансляции данных в гидроакустическом канале связи.
