Устройство для контроля за газопроявлением в скважине

 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при бурении скважин и вскрытии продуктивных пластов. Устройство включает приемники сигналов давления, установленные на устье скважины, усилители трубного и затрубного каналов, фильтры трубного и затрубного каналов, пороговые элементы, цифровой блок управления измерениями, счетчик времени, блок хранения величины суммарного времени распространения импульсов давления от устья до забоя и от забоя до устья (t_исх), блок вычисления разности суммарного времени распространения импульсов давления в контролируемом буровом растворе и суммарного времени распространения импульсов давления в исходном буровом растворе Δt блок преобразования величины Δt в напряжение, блок световой и звуковой сигнализации, блок индикации Δt , регистратор. В процессе бурения осуществляют контроль за поступлением газа в скважину. О притоке газа в скважину судят по разности t_к и t_исх, т.е. Δt=t_k-t_исх. Информация о газопроявлении распространяется со скоростью звука и регистрируется наземной приемной аппаратурой через несколько секунд. Величина Δt фиксируется на блок индикации и регистрируется на диаграммной ленте регистратора. При величине Δt > 0 дополнительно включается световая сигнализация, привлекающая внимание оператора о газопроявлении в скважине. При достижении Δt некоторого критического значения Δt_кр. включается звуковая сигнализация. При этом световая сигнализация продолжает работать. 1 ил.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к устройствам для контроля за газопроявлением в скважине и может быть использовано при бурении скважин и вскрытии продуктивных пластов.

Известно устройство, используемое для контроля газосодержания в пласте [1] . В указанном устройстве для определения содержания газа специальным устройством буровой раствор отбирается из затрубного пространства и подается в дегазатор, откуда газ поступает для анализа в суммарный газоанализатор.

Недостаток данного устройства состоит в том, что оно не обеспечивает возможность контроля за газонефтепроявлением в скважине на ранней стадии его возникновения. Контроль за поступлением газа этим устройством может осуществляться лишь через несколько часов от начала проявления, когда газ уже поступил из скважины на поверхность (в желобную систему), что во многих случаях не оставляет времени для осуществления необходимых технических и технологических мероприятий для предупреждения выброса. Так, при глубине скважины 5000 м информация о появлении газа в скважине поступает примерно через 2,5-3 ч и зависит от глубины скважины и скорости восходящего потока бурового раствора. Данная ситуация нередко приводит к аварийному газопроявлению (открытому фонтану). Кроме того, анализ газопроявлений, возникающих при спуско-подъемных операциях, показал, что чаще всего поступление пластового флюида в ствол скважины уже началось при подъеме труб. Объем таких поступлений бывает небольшим, и обнаружить их при существующей практике контроля не удается.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является устройство для контроля за газопроявлением в скважине, принятое за прототип, состоящее из двух приемников сигналов давления, двух усилителей, двух фильтров, двух пороговых элементов, цифрового блока управления счетом, цифрового счетчика, блока цифровой индикации, причем выходы приемников сигналов давления подключены через соответствующие последовательно соединенные усилители, фильтр и пороговый элемент к входу цифрового блока управления счетом, выход которого подключен к входу цифрового счетчика, выход которого подключен на вход блока цифровой индикации величины времени распространения импульсов давления в буровом растворе [2].

Указанное устройство позволяет определить суммарное время t распространения импульсов давления от устья скважины до забоя (по буровому раствору в бурильных трубах) и от забоя до устья (по буровому раствору в затрубном пространстве) по исходному буровому раствору t_исх (при отсутствии притока газа в скважину) и контролируемому буровому раствору t_к.

О притоке газа в скважину судят по разности t_к и t_исх, то есть Δt = t_к-t_исх..

Недостаток устройства по прототипу состоит в том, что это устройство не выдает непосредственно (искомый) параметр Δt = t_к-t_исх., по величине которого судят о начале газонефтепроявления в скважине и его изменении в процессе проводки скважины (бурение, СПО и др.). Поэтому оператор должен на протяжении всего технологического процесса проводки скважин визуально следить и записывать значения t_исх и определять Δt = t_к-t_исх., где t_исх - суммарное время распространения импульсов давления в исходном буровом растворе от поверхности (от устья скважины по внутритрубному пространству до забоя и от забоя до устья скважины по затрубному пространству; t_к - то же самое, но в контролируемом буровом растворе (очередной замер для выявления поступления газа из пласта).

Сравнивают время t_к с t_исх и по разнице между ними судят о газопроявлении в скважине. При этом, если время t_к1 (полученное при первом контроле) сравнивают с t_исх, то время t_к2 сравнивают с t_к1, а t_к3 - с t_к2 и т.д. До газопроявления в скважине практически значения t_к1, t_к2, t_к3 и т.д. не отличаются от t_исх, при этом Δt = 0.

Кроме того, устройство по прототипу не обеспечивает возможность получения более надежного сигнала (информации), например светового или звукового о начале газопроявления (Δt > 0) и достижении величины Δt до критического значения Δt_кр., при котором дальнейшее углубление скважины недопустимо из-за опасности аварийного газопроявления (возможности возникновения открытого фонтана), и требуется проведение известных технологических мероприятий по ликвидации газопроявления и восстановления нормального процесса бурения, СПО и др. Это означает, что оператор может упустить как момент начала газопроявления в скважине, так и достижения интенсивности проявления до аварийного состояния.

Задачей изобретения является повышение надежности и достоверности информации о начале газопроявления.

Сущность изобретения достигается тем, что устройство для контроля за газопроявлением в скважине, включающее два приемника сигналов давления, каждый из которых через соответствующие фильтры подключен к усилителям, счетчик времени и блок цифровой индикации, снабжено двумя пороговыми элементами, цифровым блоком управления измерением, блоком хранения суммарного времени распространения импульсов давления в исходном буровом растворе,блоком вычисления разности суммарного времени распространения импульсов давления в контролируемом в исходном буровом растворе, блоком преобразования разности суммарного времени в напряжение, блоком световой и звуковой сигнализации и регистратором, причем выходы усилителей через пороговые элементы подключены к входам цифрового блока управления измерением, выход которого подключен к входу счетчика времени и к одному из входов блока вычисления разности суммарных времен распространения импульсов давления в контролируемом и исходном буровом растворе, к второму входу которого и к входу блока хранения суммарного времени распространения импульсов давления в исходном буровом растворе подключены выходы счетчика времени, выход блока хранения суммарного времени распространения импульсов давления в исходном буровом растворе подключены к третьему входу блока вычисления разности суммарных времен распространения импульсов давления в контролируемом и исходном буровом растворе, а выход последнего через преобразователь разности суммарных времени в напряжение подключен к входам блока цифровой индикации, блок световой и звуковой сигнализации и регистратора.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Благодаря наличию дополнительных блоков обеспечивается возможность получения более надежной информации о притоке газа, индикации и регистрации конечного результата, что подтверждается световым и звуковым оповещением. Кроме того, получение конечного результата на диаграммной ленте регистратора позволило использовать одноканальный регистратор (в прототипе необходимо использовать двухканальный регистратор).

На чертеже изображено предлагаемое устройство.

Устройство включает приемники 1 и 2 сигналов давления, установленные на устье скважины, в канале бурильного инструмента и в затрубном пространстве, в качестве которых используются датчики давления, например индукционного типа, фильтры 3 и 4 трубного и затрубного каналов, усилители 5 и 6 трубного и затрубного каналов, пороговый элемент 7 и 8 трубного и затрубного каналов, цифровой блок 9 управления измерением, счетчик 10 времени, блок 11 хранения суммарного времени распространения импульсов давления в исходном буровом растворе t_исх, блок 12 вычисления разности суммарных времен распространения импульсов давления в контролируемом и исходном буровом растворе Δt, блок 13 преобразования разности суммарных времени Δt в напряжение, блок 14 световой и звуковой сигнализации, блок 15 цифровой индикации величины Δt 15, регистратор 16.

Устройство работает следующим образом.

В процессе непосредственного бурения или в периоды проведения работ по спуску и подъему бурильного инструмента с поверхности, например изменением (увеличением или снижением) расхода бурового раствора, периодически возбуждают импульсы давления. Гидравлические импульсы давления на устье скважины воспринимают приемником 1 и 2 сигналов давления, электрические сигналы с которых фильтруются от помех фильтрами 3 и 4, далее электрические сигналы усиливают усилители 5 и 6. С выходов усилителей электрические сигналы поступают на формирователи (пороговые элементы 7 и 8), где преобразуются в цифровые сигналы, поступающие на цифровой блок управления измерением 9.

При поступлении сигнала по трубному каналу блок 9 запускает работу счетчика 10 до прихода сигнала по затрубному каналу.

При поступлении сигнала из затрубного канала счетчик 10 прекращает работу, и результат измерения фиксируется и хранится в счетчике 10 и в блоке 11 хранения t_исх.

При новом цикле измерения значение t_исх в счетчике сбрасывается в нуль и далее хранится, в отличие от прототипа, в блоке 11 (в памяти).

При последующих замерах из величины t_к, подсчитанной счетчиком 10, в блоке 12 вычитается величина t_исх, хранящаяся в блоке 11. Полученная величина Δt = t_к-t_исх. преобразуется в блоке 13 в напряжение, которое поступает в блок световой и звуковой сигнализации 14, на блок индикатора 15 и на регистратор 16 с записью замеров Δt на диаграммную ленту.

При равенстве величины t_исх = t_к на блоке индикации 15 и диаграммной ленте регистратора величины Δt будет иметь нулевое значение. При превышении t_к > t_исх (Δt>0) на показывающем приборе значение Δt будет также > 0, и в отличие от устройства по прототипу параллельно включается дополнительно световая сигнализация. привлекающая внимание оператора о газопроявлении в скважине. При достижении величины Δt некоторого значения Δt_кр. включается звуковая сигнализация, при этом световая сигнализация продолжает работать.

Таким образом, в отличие от устройства по прототипу, предлагаемое устройство обеспечивает: - непосредственную выдачу значений параметра Δt; - сигнализацию о начале газопроявления; - сигнализацию о достижении параметра Δt критического (недопустимого) значения.

Практически это означает повышение надежности контроля за газопроявлением в скважине; исключение недопустимо интенсивного газопроявления в скважине; повышение безопасности работ при бурении нефтяных и газовых скважин.

Формула изобретения

Устройство для контроля за газопроявлением в скважине, включающее два приемника сигналов давления, каждый из которых через соответствующие фильтры подключен к усилителям, счетчик времени и блок цифровой индикации, отличающееся тем, что оно снабжено двумя пороговыми элементами, цифровым блоком управления измерением, блоком хранения суммарного времени распространения импульсов давления в исходном буровом растворе, блоком вычисления разности суммарных времен распространения импульсов давления в контролируемом и исходном буровом растворе, блоком преобразования разности суммарных времен в напряжение, блоком световой и звуковой сигнализации и регистратором, причем выходы усилителей через пороговые элементы подключены к входам цифрового блока управления измерением, выход которого подключен к входу счетчика времени и к одному из входов блока вычисления разности суммарных времен распространения импульсов давления в контролируемом и исходном буровом растворе, к второму входу которого и к входу блока хранения суммарного времени распространения импульсов давления в исходном буровом растворе подключены выходы счетчика времени, выход блока хранения суммарного времени распространения импульсов давления в исходном буровом растворе подключен к третьему входу блока вычисления разности суммарных времен распространения импульсов давления в контролируемом и исходном буровом растворе, а выход последнего через преобразователь разности суммарных времен в напряжение подключен к входам блока цифровой индикации, блока световой и звуковой сигнализации и регистратора.

РИСУНКИ

Рисунок 1