Способ и устройство определения нижнего обрыва/отворота штанг на скважинах, оборудованных ушгн

Авторы патента:

Филимонов Олег Владимирович (RU)

Галеев Ахметсалим Сабирович (RU)

Сулейманов Раис Насибович (RU)

Шайхразиев Сергей Рашитович (RU)

E21B47/009 - Исследование буровых скважин (регулирование давления или потока бурового раствора E21B 21/08; геофизический каротаж G01V)

Владельцы патента RU 2753327:

Галеев Ахметсалим Сабирович (RU)
Сулейманов Раис Насибович (RU)
Филимонов Олег Владимирович (RU)
Шайхразиев Сергей Рашитович (RU)

Изобретение относится к области передачи забойной информации из скважины на поверхность по электромагнитному каналу связи и может быть использовано для мониторинга процесса эксплуатации скважины, а именно: для контроля нарушений целостности колонны штанг в процессе эксплуатации. Техническим результатом является повышение надежности определения обрыва или отворота штанг по электромагнитному каналу связи. В частности, предложен способ определения обрыва/отворота штанг при эксплуатации установок скважинных штанговых насосов по электромагнитному каналу связи, включающий возбуждение электрического стабилизированного тока в металлической колонне штанг при помощи наземного генератора, подключенного одним контактом к наземной части колонны штанг, а другим контактом - к приемному электроду на поверхности насосно-компрессорных труб, разделитель известного электрического сопротивления, разделяющий металлическую колонну штанг в скважине на верхнюю и нижнюю части. При этом наличие отворота/обрыва штанг фиксируется в зависимости от модуляции величины напряжения, необходимого для стабилизации постоянного тока наземного генератора (источника стабилизированного тока) при изменении эффективного значения сопротивления, вызванного нарушением целостности колонны штанг. Раскрыто также устройство для определения обрыва/отворота штанг при эксплуатации установок скважинных штанговых насосов, содержащее наземный генератор, подключенный одним контактом к наземной части металлической колонны штанг, а другим контактом - к приемному электроду на поверхности насосно-компрессорных труб. При этом устройство содержит блок регистрации напряжения источника стабилизированного тока, выполненный с возможностью определения эффективного сопротивления цепи. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Предложенная группа изобретений относится к области передачи забойной информации из скважины на поверхность по электромагнитному каналу связи и может быть использована для мониторинга процесса эксплуатации скважины, а именно: для контроля нарушений целостности колонны штанг в процессе эксплуатации. Техническим результатом является повышение надежности определения обрыва или отворота штанг по электромагнитному каналу.

Обрыв-отворот штанг (ООШ) на сегодняшний день является одной из основных проблем эксплуатации штанговых насосов. Известен способ обнаружения нижнего ООШ по динамометрированию [1], но сделать это во многих случаях проблематично, так как качественные и количественные характеристики динамограммы практически не отличаются от динамограммы при неработающих клапанных узлах ШГН. В связи с этим возникают лишние затраты, связанные с «реанимацией» скважинного оборудования (промывки водой, горячей нефтью, растворителем), предпринимаемой для восстановления работоспособности клапанных узлов из-за ошибочного определения неисправности клапанов.

Известен способ передачи забойной информации возбуждением электрического тока в металлической колонне в скважине при помощи наземного генератора, подключенного одним контактом к наземной части металлической колонны, а другим контактом - к приемному электроду на поверхности скважины. При этом осуществляют коммутацию диэлектрической вставки, разделяющей металлическую колонну в скважине на верхнюю и нижнюю части. Причем в качестве приемного электрода используют другую колонну металлических труб, спущенных в эту скважину. Таким образом, образуют электрическую цепь из металлической колонны в скважине и приемного электрода, по которой передают стабилизированный по величине постоянный ток от наземного генератора. При этом получение информации с забоя скважины осуществляют в зависимости от модуляции величины напряжения, вызванного коммутацией диэлектрической вставки. В качестве наземного генератора используют источник стабилизированного постоянного тока, а в качестве приемного электрода может быть использована металлическая колонна насосно-компрессорных труб (Патент РФ №2494250, Бюл. 27, 27.09.2013 г.)

Для обнаружения нижнего ООШ предлагается следующее: для диагностирования нижнего ООШ на поверхности с помощью источника стабилизированного тока, подключенного одним контактом (зажимом) к наземной части металлической колонны штанг, а другим контактом (зажимом) - к приемному электроду на устье, в качестве которого используется колонна насосно-компрессорных труб (НКТ), в скважину подают постоянный стабилизированный по величине ток Iстаб., который создает разность потенциалов Uразд. на концах омического сопротивления, разделяющий металлическую электрическую цепь и имеющий конечное известное сопротивление Rразд.:

Uразд.= Rразд. *Iразд.

При этом напряжение на устье Uустье (на источнике стабилизированного тока) равно

где Rкол. - сопротивление колонны штанг, насоса и НКТ,

R_{пласт.жидк.} - сопротивление столба пластовой жидкости в кольцевом пространстве между колонной НКТ и колонной штанг:

где ρ_{пласт.жидк.} - удельное сопротивление добываемого флюида (нефть+вода),

D_внутр. и d_внешн. - соответственно, диаметры внутренний НКТ и наружный колонны штанг.

Н - длина колонны штанг от устья до погружного насоса.

Причем, при отсутствии нижнего ООШ сопротивление всей цепи, равно:

так как Rкол. мало: Rкол.<<Rразд., так как колонны НКТ и штанг - металлические и имеют большие сечении (больше 150 мм кв.),

а R_{пласт.жидк.} велико: R_{пласт.жидк.}>> Rразд., так как удельное сопротивление водо-нефтяных смесей близко к проводимости нефти и составляет величину, большую 10 в степени-10 Ом*м.

То есть при возникновении нижнего ООШ электрическое сопротивление цепи «НКТ-насос-разделитель-колонна штанг» будет резко возрастать, так как при этом:

Rкол.→ ∞,

что вызовет синхронное возрастание Uустье для поддержания Iстаб., а значит:

Последнее послужит критерием обнаружения нижнего ООШ.

Случайные замыкания колонны штанг при изгибах (в частности, при ходе вниз), и соответственно, падение сопротивления практически до нуля,

Rкол. → 0,

не влияют на надежность определения нижнего ООШ при данном способе, т.к. блок синхронизации, входящий в устьевой блок, настроен на регистрацию возрастания сопротивления цепи много больше Rразд.

Таким образом, наблюдение за величиной напряжения Uустье (то есть измерение эффективного значения сопротивления цепи) позволяет достоверно определять отсутствие (ф. (3)) или наличие (4) нижнего ООШ.

Заявляется устройство для реализации способа, содержащее наземный генератор постоянного тока, подключенный одним контактом к наземной части металлической колонны, а другим контактом - к приемному электроду на поверхности скважины, омическое сопротивление, разделяющее металлическую колонну в скважине на верхнюю и нижнюю части. Верхняя часть металлической колонны и НКТ изолированы друг от друга.

На фигуре 1 представлено устройство для реализации способа.

Суть способа. При эксплуатации скважины внутрь металлической НКТ спускают колонну металлических штанг, на которой устанавливают глубинный насос для откачки флюида. В процессе эксплуатации необходимо получать информацию о техническом состоянии колонны штанг. Для этого на поверхности с помощью источника стабилизированного тока, подключенного одним контактом (зажимом) к наземной части металлической колонны, которой может быть колонна металлических штанг, а другим контактом (зажимом) - к приемному электроду на устье, в качестве которого используется другая металлическая труба, например НКТ, в скважину подают постоянный стабилизированный по величине ток I_стаб., который проходя по металлической колонне (колонне металлических штанг), создает разность потенциалов Uразд. на концах омического сопротивления:

Uразд.= Rразд. *Iразд.

где I_разд. - ток, текущий через диэлектрический разделитель:

где I_стаб. - стабилизированный ток наземного генератора,

Для определения нижнего ООШ по электромагнитному каналу измерительный блок измеряет сопротивление цепи постоянного тока, создаваемого источником стабилизированного тока Iстаб. Целостность колонны штанг определяется по изменению указанного сопротивления в пределах (Ом) 0 (колонна штанг замкнута на НКТ) до величины ≈Rразд. (колонна штанг исправна). При обрыве (отвороте) колонны штанг изменение указанного сопротивления лежит в пределах (Ом) 0 (цепь замкнута на НКТ) до величины Rпласт.жидк.>>Rразд. (колонна штанг в обрыве).

Таким образом, полезным сигналом служит изменение напряжения на зажимах источника тока, который поддерживает постоянный по величине (стабилизированный) ток, величина которого определяется условиями передачи - целостностью электрической цепи, в состав которой входит колонна штанг.

Реализация способа может быть осуществлена представленным устройством.

Устройство (фиг. 1) содержит источник стабилизированного тока 1, подключенный одним контактом 2 к наземной части колонны металлических полых штанг (металлической колонны) 3, а другим контактом - к приемному электроду 4 металлической НКТ 5 (другая металлическая колонна), в которой концентрично установлена колонна металлических штанг 3. Между указанными контактами установлен блок регистрации изменения напряжения 6. Металлическая колонна 3 в скважине разделена разделителем известного электрического сопротивления 7 на верхнюю и нижнюю части. Нижняя часть колонны штанг и колонна НКТ электрически замыкаются металлом глубинного насоса 8 для откачки флюида. На устье скважины металлическая колонна 3 и НКТ 5 разделены сальником 9 из диэлектрического материала. Поз. 10 - скребок-центратор из диэлектрика. Пунктирной линии показана создаваемая электрическая цепь.

Наземный генератор 1 вырабатывает постоянный стабилизированный по величине ток, который, проходя по металлической колонне 3, разделенной диэлектрической вставкой 7, создает разность потенциалов на разделителе.

Измерительный блок отслеживает и определяет величину сопротивления цепи «колонна НКТ-насос-разделитель-колонна штанг».

При нарушении целостности колонны штанг величина указанного сопротивления находится в пределах (Ом) 0…Rразд., при обрыве (отвороте) колонны штанг изменение в пределах (Ом) 0 …Rпласт.жидк.

ЛИТЕРАТУРА

1. Андреев В.В., Уразаков К.Р., Далимов В.У. Справочник по добыче нефти / Под ред. К.Р. Уразакова. - М.: Недра-Бизнесцентр, 2000. - 374 с.

2. Патент РФ №2494250, Бюл. 27, 27.09.2013 г.

1. Способ определения обрыва/отворота штанг при эксплуатации установок скважинных штанговых насосов по электромагнитному каналу связи, включающий возбуждение электрического стабилизированного тока в металлической колонне штанг при помощи наземного генератора, подключенного одним контактом к наземной части колонны штанг, а другим контактом - к приемному электроду на поверхности насосно-компрессорных труб, разделитель известного электрического сопротивления, разделяющий металлическую колонну штанг в скважине на верхнюю и нижнюю части, отличающийся тем, что наличие отворота/обрыва штанг фиксируется в зависимости от модуляции величины напряжения, необходимого для стабилизации постоянного тока наземного генератора (источника стабилизированного тока) при изменении эффективного значения сопротивления, вызванного нарушением целостности колонны штанг.

2. Устройство для определения обрыва/отворота штанг при эксплуатации установок скважинных штанговых насосов, содержащее наземный генератор, подключенный одним контактом к наземной части металлической колонны штанг, а другим контактом - к приемному электроду на поверхности насосно-компрессорных труб, отличающееся тем, что содержит блок регистрации напряжения источника стабилизированного тока, выполненный с возможностью определения эффективного сопротивления цепи.

Изобретение относится к технической области кабелей для погружных нефтяных насосов. Техническим результатом является повышение прочности при растяжении, а также обеспечение эффективной изоляции от окружающей жидкости, в частности, повышение стойкости к коррозии.

Система и устройство для обнаружения инструментов на канате и способ их обнаружения // 2753320

Группа изобретений относится к устройству и способу обнаружения инструментов, прикрепленных к тросу, в надземной части скважины для использования во время капитального ремонта и/или вмешательства в скважину. Предлагается устройство для обнаружения прикрепленного к канату инструмента, движущегося по скважине, причем указанное устройство содержит корпус, ограничивающий центральный канал для приема прикрепленного к канату инструмента и пропускания через него; по меньшей мере один генератор магнитного поля, предназначенный для генерирования магнитного поля, проходящего по меньшей мере частично через центральный канал; по меньшей мере один датчик магнитного поля, предназначенный для обнаружения изменений одного или нескольких свойств магнитного поля, вызванных прикрепленным к канату инструментом, приближающимся к магнитному полю, проходящим через него или удаляющимся от него.

Способ определения анизотропии проницаемости горных пород // 2752913

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к информационному обеспечению проектов разработки залежей нефти и газа. Способ, включающий проведение гидродинамических исследований скважин, определение вертикальной и горизонтальной проницаемости.

Канал и погружная труба для матрицы датчиков // 2752852

Группа изобретений относится к нефтегазодобывающей отрасли, в частности к определению свойств флюидов в скважинах. Матрица датчиков содержит множество соединенных датчиков, причем по меньшей мере один из датчиков по меньшей мере частично заключен в кожух, погружную трубу, выходящую из кожуха.

Устройство и способ, использующие поток многобитовых символов в системе направленного бурения // 2752571

Изобретение относится к бурению горизонтальных скважин и в целом относится к области связи в процессе бурения. Техническим результатом является расширение арсенала технических средств при проводке горизонтально ориентированной скважины.

Автоматизированное определение закрывания задвижки и проверка трубопровода // 2752473

Изобретение относится к способу и системе проверки трубопровода для транспортировки флюида. Способ проверки трубопровода для транспортировки флюида, включающий: генерирование импульса давления с профилем давления в трубопроводе путем закрывания задвижки, соединенной с трубопроводом; регистрацию профиля давления с помощью датчика, соединенного с трубопроводом; вычисление первой производной и второй производной указанного профиля давления; идентификацию момента начала закрывания задвижки, момента окончания закрывания задвижки и начального момента закрывания задвижки, в который задвижка закрыта достаточно для генерирования акустического импульса, на основании первой производной и второй производной профиля давления; и определение параметра трубопровода, характеризующего трубопровод, с помощью указанных момента начала закрывания задвижки, момента окончания закрывания задвижки и начального момента закрывания задвижки.

Конструкция соединителя телескопического // 2752197

Изобретение относится к оборудованию для исследования скважин, в частности к приборам, осуществляющим оперативную передачу данных между скважиной и наземной частями комплекса. Технический результат - упрощение и сокращение времени обслуживания соединителя после каждого спуска-подъема телесистемы, исключение утечек, упрощение и сокращение времени электрической стыковки модулей телесистемы между собой, а также облегчение процесса монтажа/демонтажа телесистемы на устье и уменьшение времени простоя телесистемы, повышение надежности и удобства использования телесистемы в целом.

Узел привода скважинного пульсатора // 2752196

Изобретение относится к оборудованию для исследования скважин. Узел привода скважинного пульсатора, содержащий редуктор, который соединен с исполнительным органом - клапаном, через вал, установленный на подшипниках качения и узле, обеспечивающем герметизацию редуктора относительно внешней среды, расположенного в первой камере, заполненной жидкостью и отделенной от окружающей среды герметичным разделителем сред, и электрический двигатель, расположенный в первой камере, заполненной жидкостью, для обеспечения достаточного охлаждения, причем с одной стороны электрический двигатель состыкован непосредственно с редуктором, а с другой стороны электрического двигателя установлен узел магнитов, расположенный также в первой камере, который создает магнитное поле, предназначенное для работы в паре с датчиками положения, расположенными во второй герметичной камере, герметично отделенной от первой камеры, что позволяет обеспечить выдерживание внешнего давления бурового раствора магнитами и датчиками положения.

Компьютерный способ и вычислительная система для прогнозирования расходных характеристик потока в стволе скважины, проникающей в подземный углеводородный пласт // 2752074

Изобретение относится к области анализа данных в нефтяной промышленности и может быть использовано для прогнозирования расходных характеристик потока в стволе скважины с использованием методов машинного обучения. Предложен компьютерный способ прогнозирования расходных характеристик потока в стволе скважины, проникающей в подземный углеводородный пласт, включающий: сохранение в базе данных первичных скважинных данных, полученных из множества действующих скважин и содержащих накопленные для эксплуатируемых скважин исторические статические параметры и измеренные на поверхности динамические параметры и накопленные исторические характеристики потока в стволе по меньшей мере одной скважины, измеренные во время запуска и добычи одной или многими единицами полевого оборудования, установленных на поверхности или внутри скважин; сохранение в базе данных знаний вторичных скважинных данных, содержащих полученные путем численного моделирования статические и выходные устьевые динамические параметры и расходные характеристики потока в стволе скважины для различных сценариев набора статических и входных динамических параметров скважины; выполнение системой машинного обучения анализа указанных первичных скважинных данных; выполнение системой машинного обучения анализа указанных вторичных скважинных данных; ввод в систему машинного обучения статических параметров скважины, характеризующих исследуемую скважину, и динамические параметры исследуемой скважины, измеренные на поверхности; прогнозирование с помощью системы машинного обучения расходных характеристик потока в стволе скважины в указанной исследуемой скважине на основе полученных первой и второй взаимосвязей; оценку того, удовлетворяют ли прогнозируемые расходные характеристики потока в стволе скважины требованиям безопасности рабочих параметров при запуске и добыче исследуемой скважины, и на основе указанной оценки корректировку, при необходимости, параметров управления наземным оборудованием для удовлетворения требованиям безопасной эксплуатации.

Способ гидроимпульсной имплозионной обработки скважин // 2750978

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для восстановления/увеличения продуктивности добывающих и нагнетательных скважин. Способ гидроимпульсной имплозионной обработки скважин путем воздействия на призабойную зону пласта с использованием эффекта имплозии включает спуск в скважину имплозионного устройства на насосно-компрессорных трубах, содержащего имплозионную камеру с расширенной частью, концентраторы давления, плунжер и клапан.

Интроскоп магнитный скважинный и лыжа для него // 2753914

Группа изобретений относится к исследованию материалов с помощью магнитных средств, в частности к скважинному магнитному интроскопу. Интроскоп магнитный скважинный содержит корпус, содержащий блок электроники и блок намагничивания, множество лыж, выполненных с возможностью закрепления своими концами на корпусе, множество магниточувствительных датчиков, закрепленных на лыжах и связанных с блоком электроники. Каждая лыжа выполнена с возможностью закрепления одного конца по меньшей мере в двух положениях, причем в первом положении средняя часть лыжи отведена от корпуса на первое расстояние, а во втором положении средняя часть лыжи отведена от корпуса на второе расстояние, отличающееся от первого. Блок намагничивания выполнен с возможностью создания магнитного поля, достаточного для намагничивания обсадной колонны скважины, и с дополнительной возможностью изменять параметры создаваемого магнитного поля в зависимости от места закрепления лыж. Блок электроники выполнен с возможностью управления блоком намагничивания и приема данных от магниточувствительных датчиков. Обеспечивается возможность исследовать обсадные колонны разного диаметра одним интроскопом. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 3 ил.