Блок регулирования и учета добычи флюида из многопластовой скважины (варианты)

Группа изобретений относится к вариантам блока регулирования и учета добычи флюида из многопластовой скважины. Блок по первому варианту содержит корпус, ограниченный снизу стыковочным узлом с каналами потоков пластовых флюидов и сверху стыковочным узлом с установленными на нем регулируемыми клапанами в количестве, равном числу эксплуатируемых пластов скважины. В корпусе размещены сопряженные между собой стаканы, которые полым торцом герметично сопряжены с верхним стыковочным узлом, и цилиндры, последние противоположным концом установлены в соответствующих каналах нижнего стыковочного узла, образующие межтрубное пространство и обособленные продольные каналы для потоков флюида из соответствующих пластов в устье скважины. В стаканах выполнено перепускное седло с радиальными каналами в стенке стакана по обе стороны седла. Радиальные каналы ниже перепускного седла выполнены со стороны торца стакана. Выше перепускного седла установлена запорная игла, выполненная в виде золотника, на последнем расположен сальник, посредством которого запорная игла герметично перемещается в стакане от электропривода, размещенного в герметичной полости стакана и закрепленного в стыковочном узле, сообщающего запорной игле возвратно-поступательные движения относительно перепускного седла. Электроприводы запорных игл снабжены устройствами измерения линейных перемещений запорной иглы с датчиками Холла. В продольных каналах цилиндров расположены контрольно-измерительные приборы, функционально связанные кабелем с блоком телеметрии и/или пунктом управления и электропитания скважины, размещенным в стенке стакана, с возможностью передачи управляющих команд регулировочным клапанам и информации о технологических параметрах флюида в пластах скважины через кабельный разъем. Во втором варианте блока в стакане ниже перепускного седла выполнен канал, аксиальный перепускному седлу, сообщающему продольный канал с межтрубным пространством, а контрольно-измерительные приборы установлены в стенке каждого цилиндра и связаны кабелем в межтрубном пространстве. Технический результат заключается в повышении надежности одновременно-раздельной эксплуатации многопластовых скважин. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Группа изобретений относится к области добычи нефти, в частности к устройствам, обеспечивающим эффективную эксплуатацию скважинных установок, и может использоваться при одновременно-раздельной эксплуатации многопластовых скважин.

Известен блок регулирования и учета добычи флюида из многопластовой скважины в составе интеллектуальной внутрискважинной клапанной системы управления извлечением флюидов из нескольких интервалов скважины, содержащая, по меньшей мере, два кольцевых канала с возможностью направления потоков из разных пластов в соответствующие им концентричные каналы, и клапаны, выполненные с возможностью управления потоком в каждом из каналов. Клапаны размещены в кожухе ствола скважины с обеспечением возможности раздельных потоков через концентричные каналы и избирательного смешивания потоков в колонне насосно-компрессорных труб. Каждый канал связан с клапаном, имеющим привод. Система может дополнительно содержать, по меньшей мере, один контроллер с датчиком для измерения, по меньшей мере, одного параметра добываемого продукта, функционально связанные между собой, с возможностью автоматического управления, по меньшей мере, одним клапаном в соответствии с информацией, полученной от датчика. Измеряемый параметр может быть выбран из группы, включающей давление, температуру, химический состав, содержание воды, pH, содержание твердых частиц, склонность к образованию твердого осадка и удельное сопротивление. Система обеспечивает эффективное селективное регулирование дебита из большого числа пластов до смешивания внутри скважины посредством клапанов, установленных внутри скважины, без существенного усложнения и увеличения наземной и подземной компоновок. (Патент RU №2320850 C2. Интеллектуальная внутрискважинная клапанная система управления извлечением флюидов из нескольких интервалов скважины и способ управления таким извлечением флюидов. - МПК E21B 34/06, E21B 43/14. - Опубл. 27.03.2008).

Известен блок регулирования и учета добычи флюида из многопластовой скважины в составе устройства для одновременно-раздельной эксплуатации многопластовой скважины. Блок регулирования и учета добычи флюида из многопластовой скважины содержит корпус с отверстиями, выполненными напротив каждого продуктивного пласта, установленные в корпусе напротив каждого из его отверстий с возможностью осевого перемещения клапанные втулки с пружинными кольцевыми фиксаторами и захватываемыми элементами, механизм управления для спуска в скважину с дневной поверхности и перемещения клапанных втулок для открытия или закрытия отверстий корпуса и пакеры. Снаружи корпуса напротив каждого из его отверстий установлены регулируемые клапаны. Каждый регулируемый клапан состоит из полого стакана, внутри которого размещена втулка с седлом, и подпружиненного сверху вниз шарика, размещенного на седле втулки. Регулируемые клапаны позволяют эксплуатировать соответствующие им продуктивные пласты при превышении заданных значений давления путем настройки усилия сжатия пружины шарика для каждого регулируемого клапана в отдельности, при этом захватываемые элементы клапанных втулок выполнены в виде их нижних торцов, а внутренний диаметр каждой из клапанных втулок уменьшается сверху вниз. (Патент RU №2339796 C1 на изобретение. Устройство для одновременно-раздельной эксплуатации многопластовой скважины. - МПК: E21B 43/14, E21B 34/06. - Опубл. 27.11.2008).

Известен блок регулирования и учета добычи флюида из многопластовой скважины в составе установки одновременно-раздельной эксплуатации многопластовой скважины с телемеханической системой. Блоки регулирования и учета добычи флюида из многопластовой скважины установлены в муфтах перекрестного течения флюидов из пластов скважины и содержат регулировочные клапаны, выполненные в стаканах с перепускным седлом, и контрольно-измерительные приборы, последние расположены выше и/или ниже регулировочного клапана, связанные между собой геофизическим кабелем, размещенным в канале, выполненном в стенке стакана. При этом блоки регулирования и учета дебита соединены между собой геофизическими кабелями и связаны с пунктом управления скважиной телемеханической системой передачи управляющих команд регулировочным клапанам от пункта управления и контрольной информации о технологических параметрах флюида в пластах скважины от контрольно-измерительных приборов в обратном направлении с разделением сигналов, посредством геофизического и силового кабелей через кабельный разъем и адаптер. Блоки регулирования и учета дебита пластов выполнены с возможностью поочередной посадки их из устья скважины в гнезда соответствующих муфт и демонтажа при ремонте и обслуживании. Геофизические кабели на участках между опорным фланцем и блоками регулирования и учета дебита пластов размещены в телескопических трубках, оснащенных пружинами сжатия, с возможностью изменения расстояния между блоками регулирования и учета дебита пластов при демонтаже и поочередной посадке их в соответствующие муфты перекрестного течения флюида. В полости стакана со стороны открытого торца установлена электроприводная запорная игла, взаимодействующая с перепускным седлом, электропривод которой по команде с пункта управления сообщает запорной игле возвратно-поступательное движение с возможностью регулирования потока флюида из соответствующего пласта через радиальные каналы муфты и полость стакана в полость корпуса через окна, выполненные в стенке стакана по обе стороны перепускного седла. Муфты перекрестного течения флюидов изготовлены с патрубком, в котором размещены контрольно-измерительные приборы, по крайней мере, расходомер флюида соответствующего пласта скважины. Телемеханическая система управления блоками регулирования и учета дебита пластов оснащена интерфейсом передачи управляющих команд регулировочным клапанам от пункта управления скважиной и информации от контрольно-измерительных приборов в обратном направлении через систему связи GPRS. (Патент №2512228 C1 на изобретение «Установка одновременно-раздельной эксплуатации многопластовой скважины с телемеханической системой». - МПК: E21B 43/14, E21B 47/12. - 10.04.2014). Данное изобретение принято за прототип.

Известен блок регулирования и учета добычи флюида из многопластовой скважины в составе системы регулирования дебита скважины, соединенный корпусом снизу с выходом трубчатых элементов центрального и кольцевого каналов направления потоков флюидов из разных пластов скважины посредством стыковочного узла, а сверху - посредством патрубка с электроприводом центробежного насоса. В корпусе блока регулирования и учета добычи флюида в каждом из каналов установлены регулируемые клапаны в виде золотниковых затворов с электроприводами, размещенные в обособленных каналах, сообщающихся с центральным и кольцевым каналами трубчатых элементов через запорные седла регулируемых клапанов стыковочного узла. В стенке каждого обособленного канала выполнены окна для сообщения их с полостью обсадной трубы для дальнейшего избирательного смешивания потоков флюидов из всех каналов. В блоке регулирования и учета добычи флюида размещен процессор автоматического управления регулируемыми клапанами, связанный кабелем связи, помещенным в патрубке, через силовой кабель с пунктом электропитания центробежного насоса и управления скважиной. В патрубке размещен блок телеметрии, соединенный кабелем связи, с одной стороны, с кабелем электропитания и управления скважиной и, с другой, с процессором автоматического управления регулируемыми клапанами. (Патент RU №2482267 C2 на изобретение «Система регулирования дебита скважины». - МПК: E21B 43/12. - 20.05.2013). Данное изобретение принято за прототип.

Недостатком известных технических решений, принятых за прототип, является низкая надежность работы регулируемых клапанов, снижающая эффективность управления одновременно-раздельной эксплуатацией многопластовой скважины.

Основной задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение надежности эксплуатации многопластовых скважин с возможностью в режиме реального времени оперативно менять режим эксплуатации каждого пласта в скважине и отслеживать фактические изменения параметров флюида скважинного продукта, включая дебит, давление, температуру, химический состав, pH, содержание воды и твердых частиц, склонность к образованию гравийно-песчаной набивки и удельное сопротивление.

Техническим результатом является повышение надежности одновременно-раздельной эксплуатации скважины при оптимальном регулировании фазового состава флюида из пластов скважины в режиме реального времени.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном блоке регулирования и учета добычи флюида из многопластовой скважины, содержащем корпус с обособленными продольными каналами в количестве, равном числу эксплуатируемых пластов скважины, ограниченный снизу стыковочным узлом с ответными каналами для потоков флюидов из пластов скважины, сверху корпус ограничен стыковочным узлом с установленными на нем регулируемыми клапанами, выполненными в стаканах, электропривод которых сообщает запорной игле возвратно-поступательное движение относительно перепускного седла с возможностью регулирования потока флюида из соответствующего пласта через радиальные каналы в стенке стакана по обе стороны перепускного седла, при этом регулируемые клапаны размещены в каждом обособленном продольном канале корпуса, в стенках которых выполнены окна для сообщения их с затрубной полостью скважины, и контрольно-измерительные приборы, расположенные ниже и/или выше регулируемого клапана и функционально связанные кабелем с блоком телеметрии и/или пунктом управления и электропитания скважины, размещенным в канале, выполненном в стенке стакана, с возможностью передачи управляющих команд регулировочным клапанам и контрольной информации о технологических параметрах флюида в пластах скважины от контрольно-измерительных приборов через кабельный разъем, согласно предложенному техническому решению,

электроприводы запорных игл размещены в герметичных полостях стаканов, для чего стаканы полым торцом герметично сопряжены с верхним стыковочным узлом, а запорные иглы выполнены в виде золотника, на котором установлен сальник, посредством которого запорная игла герметично перемещается в стакане, при этом в корпусе дополнительно размещены цилиндры в количестве, равном числу эксплуатируемых пластов скважины, которые верхним концом сопряжены со стаканом соответствующего регулируемого клапана, а противоположным - установлены в каналах нижнего стыковочного узла, образующие обособленные продольные каналы с потоками флюида из соответствующих пластов скважины в перепускные седла регулируемых клапанов и совместно с корпусом образуют межтрубные пространства, сообщающиеся с затрубной полостью скважины через окна в стенке корпуса, а вышеуказанные контрольно-измерительные приборы размещены в полости каждого цилиндра и присоединены к торцу стакана, для чего радиальные каналы в стакане ниже перепускного седла выполнены со стороны торца стакана;

электроприводы запорных игл снабжены устройствами измерения линейных перемещений запорной иглы, например, с датчиком Холла.

Указанный технический результат достигается тем, что, в известном блоке регулирования и учета добычи флюида из многопластовой скважины, содержащем корпус с обособленными продольными каналами в количестве, равном числу эксплуатируемых пластов скважины, ограниченный снизу стыковочным узлом с ответными каналами для потоков флюидов из пластов скважины, сверху корпус ограничен стыковочным узлом с установленными на нем регулируемыми клапанами, выполненными в стаканах, электропривод которых сообщает запорной игле возвратно-поступательное движение относительно перепускного седла с возможностью регулирования потока флюида из соответствующего пласта через радиальные каналы в стенке стакана по обе стороны перепускного седла, при этом регулируемые клапаны размещены в каждом обособленном продольном канале корпуса, в стенках которых выполнены окна для сообщения их с затрубной полостью скважины, и контрольно-измерительные приборы, расположенные ниже и/или выше регулируемого клапана и функционально связанные кабелем с блоком телеметрии и/или пунктом управления и электропитания скважины, размещенным в канале, выполненном в стенке стакана, с возможностью передачи управляющих команд регулировочным клапанам и контрольной информации о технологических параметрах флюида в пластах скважины от контрольно-измерительных приборов через кабельный разъем, согласно предложенному техническому решению,

электроприводы запорных игл размещены в герметичных полостях стаканов, для чего стаканы полым торцом герметично сопряжены с верхним стыковочным узлом, а запорные иглы выполнены в виде золотника, на котором установлен сальник, посредством которого запорная игла герметично перемещается в стакане, при этом в корпусе дополнительно размещены цилиндры в количестве, равном числу эксплуатируемых пластов скважины, которые верхним концом сопряжены со стаканом соответствующего регулируемого клапана, а противоположным - установлены в каналах нижнего стыковочного узла, образующие обособленные продольные каналы с потоками флюида из соответствующих пластов скважины в перепускные седла регулируемых клапанов и совместно с корпусом образуют межтрубные пространства, сообщающиеся с затрубной полостью скважины через окна в стенке корпуса, при этом канал ниже перепускного седла выполнен аксиальным с перепускным седлом регулируемого клапана, сообщающим полость цилиндра с межтрубным пространством, а вышеуказанные контрольно-измерительные приборы установлены в стенке каждого цилиндра и связаны кабелем с внешней стороны цилиндра;

электроприводы запорных игл снабжены устройствами измерения линейных перемещений запорной иглы, например, с датчиком Холла.

Приведенный заявителем анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественными всем признакам заявленных вариантов блока регулирования и учета добычи флюида из многопластовой скважины, отсутствуют. Следовательно, заявляемые технические решения соответствует условию патентоспособности «новизна».

Результаты поиска известных решений в данной области техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявляемой группы технических решений, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из определенного заявителем уровня техники не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявляемого технического решения преобразований на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявляемые технические решения соответствуют условию патентоспособности «изобретательский уровень».

Заявленные технические решения может быть реализованы на любом предприятии машиностроения из общеизвестных материалов и принятой технологии и использованы в скважинных установках по добыче нефти и газа. Следовательно, заявляемая группа технических решений соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».

На фиг. 1 схематично показан блок регулирования и учета добычи флюида из многопластовой скважины, вариант 1; на фиг. 2 - то же, вариант 2.

Блок регулирования и учета добычи флюида из многопластовой скважины по первому варианту содержит корпус 1, ограниченный снизу стыковочным узлом 2 с каналами 3 и сверху стыковочным узлом 4 с установленными на нем регулируемыми клапанами в количестве, равном числу эксплуатируемых пластов скважины. В корпусе 1 размещены сопряженные между собой стаканы 5, которые полым торцом герметично сопряжены с верхним стыковочным узлом 4, и цилиндры 6, последние противоположным концом установлены в соответствующих каналах 3 нижнего стыковочного узла 2, образующие межтрубное пространство 7 и обособленные продольные каналы 8 для потоков флюида из соответствующих пластов в устье скважины. В стаканах 5 выполнено перепускное седло 9 с радиальными каналами 10 и 11 в стенке стакана 5 по обе стороны перепускного седла 9, сообщающие продольные каналы 8 с затрубной полостью скважины через межтрубное пространство 7 и окна 12, выполненные в стенке корпуса 1. Радиальные каналы 10 в стакане 5 ниже перепускного седла 9 выполнены со стороны торца стакана 5. Выше перепускного седла 9 в основании стакана 5 установлена запорная игла 13, выполненная в виде золотника, на котором расположен сальник 14, посредством которого запорная игла 13 герметично перемещается в стакане 5 от электропривода 15, размещенного в герметичной полости 16 стакана 5 и закрепленного в стыковочном узле 4, сообщающего запорной игле 13 возвратно-поступательные движения относительно перепускного седла 9 с возможностью регулирования потока флюида из соответствующего пласта через каналы 3 стыковочного узла 2 в устье скважины. Электроприводы 15 запорных игл 13 снабжены устройствами измерения линейных перемещений запорной иглы 13 с датчиками Холла. Ниже стакана 5 в продольных каналах 8 расположены контрольно-измерительные приборы 17, функционально связанные кабелем 18 с блоком телеметрии и/или пунктом управления и электропитания скважины (условно не показаны), размещенным в канале, выполненном в стенке стакана 5, с возможностью передачи управляющих команд регулировочным клапанам и контрольной информации о технологических параметрах флюида в пластах скважины от контрольно-измерительных приборов 17 через кабельный разъем 19, размещенный в колонне лифтовых труб 20. Измеряемые параметры могут быть выбраны из группы, включающей дебит, давление, температуру, химический состав, содержание воды, pH, содержание твердых частиц, склонность к образованию твердого осадка и удельное сопротивление. (Фиг. 1).

Во втором варианте блока регулирования и учета добычи флюида из многопластовой скважины в стакане 5 ниже перепускного седла выполнен канал 21, аксиальный перепускному седлу 9, сообщающему продольный канал 8 с межтрубным пространством 7, а контрольно-измерительные приборы 22 установлены в стенке каждого цилиндра 6 и связаны кабелем 23 в межтрубном пространстве 7. (Фиг. 2).

Предложенные блоки регулирования и учета добычи флюида из многопластовой скважины работают следующим образом.

После монтажа скважинной установки, содержащей блок регулирования и учета добычи флюида из многопластовой скважины, соединенный кабелем 18 с блоком телеметрии и/или пунктом управления и электропитания скважины, включают в работу скважинную установку и флюид разных пластов начинает раздельно поступать в затрубную полость скважины через каналы 3 стыковочного узла 2. По кабелям 18 и 23 через кабельный разъем 19 подается электропитание на контрольно-измерительные приборы 17 или 22 и управляющие сигналы на электроприводы 15 запорных игл 13. Также по кабелям 18 и 23 в обратном направлении передается информация об измеряемых параметрах пластовых флюидов и степени открытия в перепускных седел 9 запорными иглами 13 в стаканах 5. При регулировании открытия перепускных седел 9 запорными иглами 13 пластовые флюиды поднимаются по обособленным продольным каналам 8 в цилиндрах 6, омывая контрольно-измерительные приборы 17 или 22, по радиальным каналам 10 или аксиальному каналу 21 через перепускное седло 9, радиальные каналы 11, межтрубное пространство 7, окна 12 в стенке корпуса 1 в затрубную полость скважины. Возможность блока работать в режиме регулирования и учета добычи флюида из разных пластов скважины раздельно позволяет исследовать на поверхности скважины каждый пласт по отдельности, т.е. определить дебит, давление, температуру, химический состав, pH, содержание воды и твердых частиц, склонность к образованию твердого осадка и удельное сопротивление, и организовать наземным обслуживающим персоналом периодическую откачку пластового флюида из каждого пласта с разными технологическими параметрами и с разной цикличностью, не останавливая работу скважины в целом, с возможностью избирательного смешивания потоков флюидов из всех эксплуатируемых пластов скважины.

Использование предложенного блока регулирования и учета добычи флюида из многопластовой скважины позволит повысить надежность одновременно-раздельной эксплуатации многопластовых скважин.

1. Блок регулирования и учета добычи флюида из многопластовой скважины, содержащий корпус с обособленными продольными каналами в количестве, равном числу эксплуатируемых пластов скважины, ограниченный снизу стыковочным узлом с ответными каналами для потоков флюидов из пластов скважины, сверху корпус ограничен стыковочным узлом с установленными на нем регулируемыми клапанами, выполненными в стаканах, электропривод которых сообщает запорной игле возвратно-поступательное движение относительно перепускного седла с возможностью регулирования потока флюида из соответствующего пласта через радиальные каналы в стенке стакана по обе стороны перепускного седла, при этом регулируемые клапаны размещены в каждом обособленном продольном канале корпуса, в стенках которых выполнены окна для сообщения их с затрубной полостью скважины, и контрольно-измерительные приборы, расположенные ниже и/или выше регулируемого клапана и функционально связанные кабелем с блоком телеметрии и/или пунктом управления и электропитания скважины, размещенным в канале, выполненном в стенке стакана, с возможностью передачи управляющих команд регулировочным клапанам и контрольной информации о технологических параметрах флюида в пластах скважины от контрольно-измерительных приборов через кабельный разъем, отличающийся тем, что электроприводы запорных игл размещены в герметичных полостях стаканов, для чего стаканы полым торцом герметично сопряжены с верхним стыковочным узлом, а запорные иглы выполнены в виде золотника, на котором установлен сальник, посредством которого запорная игла герметично перемещается в стакане, при этом в корпусе дополнительно размещены цилиндры в количестве, равном числу эксплуатируемых пластов скважины, которые верхним концом сопряжены со стаканом соответствующего регулируемого клапана, а противоположным - установлены в каналах нижнего стыковочного узла, образующие обособленные продольные каналы с потоками флюида из соответствующих пластов скважины в перепускные седла регулируемых клапанов, и совместно с корпусом образуют межтрубные пространства, сообщающиеся с затрубной полостью скважины через окна в стенке корпуса, а вышеуказанные контрольно-измерительные приборы размещены в полости каждого цилиндра и присоединены к торцу стакана, для чего радиальные каналы в стакане ниже перепускного седла выполнены со стороны торца стакана.

2. Блок по п. 1, отличающийся тем, что электроприводы запорных игл снабжены устройствами измерения линейных перемещений запорной иглы, например, с датчиком Холла.

3. Блок регулирования и учета добычи флюида из многопластовой скважины, содержащий корпус с обособленными продольными каналами в количестве, равном числу эксплуатируемых пластов скважины, ограниченный снизу стыковочным узлом с ответными каналами для потоков флюидов из пластов скважины, сверху корпус ограничен стыковочным узлом с установленными на нем регулируемыми клапанами, выполненными в стаканах, электропривод которых сообщает запорной игле возвратно-поступательное движение относительно перепускного седла с возможностью регулирования потока флюида из соответствующего пласта через радиальные каналы в стенке стакана по обе стороны перепускного седла, при этом регулируемые клапаны размещены в каждом обособленном продольном канале корпуса, в стенках которых выполнены окна для сообщения их с затрубной полостью скважины, и контрольно-измерительные приборы, расположенные ниже и/или выше регулируемого клапана и функционально связанные кабелем с блоком телеметрии и/или пунктом управления и электропитания скважины, размещенным в канале, выполненном в стенке стакана, с возможностью передачи управляющих команд регулировочным клапанам и контрольной информации о технологических параметрах флюида в пластах скважины от контрольно-измерительных приборов через кабельный разъем, отличающийся тем, что электроприводы запорных игл размещены в герметичных полостях стаканов, для чего стаканы полым торцом герметично сопряжены с верхним стыковочным узлом, а запорные иглы выполнены в виде золотника, на котором установлен сальник, посредством которого запорная игла герметично перемещается в стакане, при этом в корпусе дополнительно размещены цилиндры в количестве, равном числу эксплуатируемых пластов скважины, которые верхним концом сопряжены со стаканом соответствующего регулируемого клапана, а противоположным - установлены в каналах нижнего стыковочного узла, образующие обособленные продольные каналы с потоками флюида из соответствующих пластов скважины в перепускные седла регулируемых клапанов, и совместно с корпусом образуют межтрубные пространства, сообщающиеся с затрубной полостью скважины через окна в стенке корпуса, при этом канал ниже перепускного седла выполнен аксиальным с перепускным седлом регулируемого клапана, сообщающим полость цилиндра с межтрубным пространством, а вышеуказанные контрольно-измерительные приборы установлены в стенке каждого цилиндра и связаны кабелем с внешней стороны цилиндра.

4. Блок по п. 3, отличающийся тем, что электроприводы запорных игл снабжены устройствами измерения линейных перемещений запорной иглы, например, с датчиком Холла.