СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ДОБЫЧЕЙ УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ ИЗ МНОГОПЛАСТОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ Российский патент 2010 года по МПК E21B47/12 E21B43/12 

Описание патента на изобретение RU2397322C1

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и предназначено для управления добычей углеводородного сырья.

Известны системы управления добычей углеводородного сырья (УВС) на основе периодических скважинных измерений кабельными и автономными приборами. [Осадчий В.М. Состояние и перспективы геофизических (ГИС) и гидродинамических (ГДИ) исследований механизированных скважин, оборудованных штанговыми (ШГН) и электроцентробежными (ЭЦН) насосами, газлифтом в России/ «Каротажник» №10-11, Тверь 2004 г. и пат. US 2005/0217350 А1]. Выработка управляющих воздействий в таких системах осуществляется на основе выборочных дискретных измерений, не чаще нескольких раз в год. В ходе этих измерений, оценивают состояние продуктивного пласта (пластов) и добывающей скважины путем гидродинамических и геофизических исследований. По результатам этих исследований изменяют параметры и составляющие техпроцесса добычи. Недостатком этой системы является низкая оперативность, отсутствие возможностей для оптимизации управляющих воздействий из-за дискретности информационной обратной связи и существенного запаздывания в случае использования автономных приборов. Кроме того, отсутствие предпосылок для применения скважинных средств управления существенно ограничивает эффективность техпроцесса добычи УВС, особенно при разработке многопластовых месторождений.

Также известны случаи отдельного применения систем управления [Технические решения, позволяющие нефтяным компаниям экономить время и средства. // Нефтегазовые технологии №2, 2002 с.41-43. A.Anderson. Integration Intelligent Well Systems With Other Comletion Techologies // The oil & gas review 2005]. Эти системы используют кабельный канал связи и управляют расходом, осуществляя измерение давления и температуры в реальном масштабе времени и температуры, используя бесступенчатые регулируемые штуцеры. По мере закачки воды в пласт оператор следит в реальном масштабе времени за изменениями параметров и состоянием каждой инжекционной зоны. Недостатком системы является ее высокая сложность и стоимость, помимо этого отсутствует учет взаимного влияния соседних добывающих скважин. Поэтому подобные системы используют для одиночных высокодебитных скважин, разрабатывающих многопластовые залежи.

Наиболее близким техническим решением является система управления добычей углеводородного сырья (RU 2346156, МПК E21B 47/12, опубликованное 10.02.2009 г.) которая содержит скважинные подсистемы, объединенные локальной информационно-вычислительной сетью, которая связана через гетерогенную информационную сеть с устройством управления добычей. Каждая скважинная подсистема содержит модуль контроля параметров, который через первый канал связи соединен с наземным устройством управления технологическими режимами, информационно-регулирующее устройство, которое через второй канал связи соединено с устройством управления технологическими режимами и к которому подключено устройство электропитания.

Недостатком известной системы является эксплуатационный аспект, заключающийся в том, что при наличии кабельного канала связи между первым и вторым уровнями скважинной части системы имеются ограничения, связанные со спуско-подъемными операциями, а при беспроводном канале - необходима дополнительная спуско-подъемная процедура для извлечения технических средств первого уровня, кроме того, реализация беспроводного канала с высоким уровнем достоверности - относительно сложная техническая задача.

Задачей изобретения является повышение эксплуатационных качеств системы управления при добыче посредством электрических погружных центробежных насосов (ЭЦН) из многопластовых месторождений за счет формирования гибкой механической связи и энерго-механического канала с автономными измерительными и исполнительными техническими средствами, расположенными ниже в скважинной зоне.

Поставленная задача решается системой управления добычей углеводородного сырья из многопластовых месторождений, содержащая скважинные подсистемы, объединенные локальной информационно-вычислительной сетью, причем каждая скважинная подсистема содержит подключенный к локальной информационно-вычислительной сети через интерфейсный блок первый контроллер, связанный с наземным устройством управления технологическим оборудованием и подключенный через первый блок связи посредством канала связи и приемо-передающего устройства ко второму контроллеру, который соединен с блоком датчиков и блоком исполнительных устройств, а также со вторым блоком связи, соединенным с выходом блока питания, в котором в отличие от прототипа к нижней части электрического центробежного насоса дополнительно прикреплен электромеханический захват, включающий в себя привод и исполнительный механизм захвата, а под электромеханическим захватом в скважинной зоне размещен скважинный якорь, совмещенный с автономным модулем, причем привод захвата соединен со вторым выходом блока питания, а другие выходы привода захвата соединены со вторым контроллером и с исполнительным механизмом захвата, который своим выходом может сопрягаться со скважинным якорем, который соединен со вторым блоком связи, образуя энерго-информационный канал, а другим входом - со скважинными зондами.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 приведена структурная схема скважинной подсистемы, являющейся составной частью системы управления добычей углеводородного сырья из многопластовых месторождений, а на фиг.2 - структурная схема реализации скважинного якоря, совмещенного с автономным модулем. Скважинная подсистема (фиг.1) включает в себя совокупность программно-технических средств, относящихся к одному скважинному объекту, связанному с другими объектами локальной информационно-вычислительной сетью (ЛИВС).

В составе подсистемы имеются интерфейсный блок 1, связывающий первый контроллер 2 с ЛИВС, устройство управления технологическим оборудованием 3. Связь контроллера 2 со скважинной частью осуществляется посредством первого блока связи 4 и канала связи 5. Технические средства, локализованные в районе низа (башмака) подъемной колонны, состоящей из насосно-компрессорных труб (НКТ) и ЭЦН, включают в себя приемо-передающее устройство 6, второй контроллер 7 с блоком датчиков термодинамических параметров 8 и блоком исполнительных устройств 9. Взаимодействие контроллера 7 с автономной частью осуществляется через второй блок связи 10. Блок питания 11 обеспечивает энергопотребление привода захвата 12 и автономной части. Привод 11 обеспечивает работу исполнительного механизма захвата 13. Скважинный якорь, совмещенный с автономным модулем (в дальнейшем - якорь) 14 обеспечивает управление скважинными зондами 15…16, которые обеспечивают необходимые измерения и осуществляющие управляющие воздействия в скважинной среде. Подключение скважинных зондов 15…16 к якорю 14 осуществляется, предпочтительно, посредством кабельной линии связи, по которой происходит обмен информацией и электропитание скважинных зондов. Установку и снятие якоря в заданной области скважинного пространства осуществляет исполнительный механизм захвата 13 при включении привода 12, электропитание привода осуществляется от блока питания 11.

Система в установившемся режиме выполняет следующие функции:

- контроль текущего состояния разработки месторождений и добычи;

- анализ потенциала скважин и объектов разработки;

- сбор и хранение геолого-промысловых данных;

- передачу управляющих воздействий для каждого объекта системы и их синхронную реализацию.

Работа системы происходит следующим образом. При монтаже системы в начале подсоединенные к якорю 14 скважинные зонды 15…16 опускаются в скважину. Сам якорь 14 фиксируется на устье. Затем собираются технические средства, стыкуемые с ЭЦН, в нижнюю часть компоновки включают исполнительный механизм 12 с приводом 13, образующие захват. Захват стыкуют с якорем 14 и по команде второго контроллера 7 осуществляется механическая фиксация якоря с техническими средствами, установленными в нижней части ЭЦН. Далее скважинная компоновка в составе: скважинные зонды 15…16, якорь 14, захват и другие скважинные блоки вместе с ЭЦН, колонной НКТ опускаются в скважину на заданную глубину.

Далее работа системы происходит аналогично прототипу с определенными отличиями, а именно - автономная часть, состоящая из якоря 14 и скважинных зондов 15…16, может работать подсоединенной механически к верхним техническим средствам через захват или будучи отстыкованной от них. При этом захват обеспечивает фиксацию якоря и отсоединяется от него по команде второго контроллера 7. Информационный обмен в обоих режимах между якорем 14 и вторым контроллером 7 осуществляется через электромагнитный канал связи посредством второго блока связи 10. Из вышеизложенного следует, что система может работать как в составе единой компоновки, что позволяет обеспечивать максимально надежную электромагнитную связь с автономной частью для обмена информацией, а также для обеспечения ее электропитанием, так и по отдельности, как показано в прототипе. При этом НКТ и ЭЦН вместе с техническими средствами, присоединенными к нему, могут извлекаться из скважины и опускаться в нее в процессе работы без автономной части, что создает дополнительные преимущества в процессе эксплуатации.

Структурная схема реализации якоря 14 приведена на фиг.2. Здесь показаны: источник электропитания 17, обеспечивающий питание аппаратных средств якоря 14, а также дистанционное электропитание скважинных зондов 15…16; третий контроллер 18, управляющий работой якоря 14; третий блок связи 19, обеспечивающий обмен информацией со скважинными зондами 16…17, запоминающее устройство 20 - для хранения данных, формируемых в процессе измерений, четвертый блок связи 21 - для обеспечения информационного и энергетического взаимодействия через второй блок связи 10, механизм фиксации 22, обеспечивающий однозначное положение якоря 14 в обсадной колонне скважины.

Способы технической реализации всех блоков, упомянутых выше, известны и зависят от условий применения и инженерных приоритетов.

Следует отметить, что автономная часть может осуществлять замеры и формировать оперативный банк данных при отсутствии связи с наземной частью и передавать эти данные при наличии этой связи.

Основные преимущества системы:

1) Система монтируется и извлекается за один спуско-подъем, что позволяет существенно сократить временные и материальные затраты.

2) Имеется возможность раздельной установки скважинных технических средств, что позволяет:

- обеспечить оптимальную достоверность передачи измерительной и управляющей информации путем регулирования промежутка между низом подъемной колонны и автономной частью;

- при обеспечении должной надежности автономной части ЭЦН и другие технические средства могут обслуживаться и ремонтироваться (при этом извлекаться и опускаться) вне связи с автономной частью достаточно длительное время.

Таким образом, предложенное изобретение позволяет повысить эксплуатационные качества системы управления добычей углеводородного сырья из многопластовых месторождений.

Похожие патенты RU2397322C1

название год авторы номер документа
СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ДОБЫЧЕЙ УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ 2007
  • Алимбеков Роберт Ибрагимович
  • Гнездов Андрей Валерьевич
  • Докичев Владимир Анатольевич
  • Ефименко Борис Владимирович
  • Мулюкин Вячеслав Александрович
  • Халиков Шавкат Шухратович
  • Шулаков Алексей Сергеевич
RU2346156C1
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ОДНОВРЕМЕННО-РАЗДЕЛЬНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ МНОГОПЛАСТОВЫХ ОБСАЖЕННЫХ СКВАЖИН (ВАРИАНТЫ) И ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЙ МОДУЛЬ В СОСТАВЕ УСТРОЙСТВА (ВАРИАНТЫ) 2010
  • Гуторов Юлий Андреевич
  • Тынчеров Камиль Талятович
  • Шакиров Альберт Амирзянович
  • Потапов Александр Петрович
RU2475643C2
СИСТЕМА ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ ДЛЯ МОНИТОРИНГА ЗА ПРОЦЕССОМ ДОБЫЧИ УГЛЕВОДОРОДОВ 2012
  • Алимбеков Роберт Ибрагимович
  • Енгалычев Ильгиз Рафекович
  • Шулаков Алексей Сергеевич
  • Никишов Вячеслав Иванович
  • Тимонов Алексей Васильевич
  • Сергейчев Андрей Валерьевич
  • Сметанников Анатолий Петрович
  • Байков Виталий Анварович
  • Волков Владимир Григорьевич
  • Сливка Петр Игоревич
  • Ерастов Сергей Анатольевич
  • Габдулов Рушан Рафилович
RU2489570C1
СПОСОБ ОДНОВРЕМЕННО-РАЗДЕЛЬНОЙ ИЛИ ПООЧЕРЕДНОЙ ДОБЫЧИ ПЛАСТОВОГО ФЛЮИДА ИЗ СКВАЖИН МНОГОПЛАСТОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ С ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКОЙ ПАКЕРОВ 2014
  • Малыхин Игорь Александрович
RU2552555C1
Способ импульсной обработки продуктивного пласта при добыче углеводородного сырья и система управления, его осуществляющая 2019
  • Алимбеков Роберт Ибрагимович
  • Бахтизин Рамиль Назифович
  • Докичев Владимир Анатольевич
  • Криони Николай Константинович
  • Шулаков Алексей Сергеевич
  • Алимбеков Ринат Лиерович
  • Акшенцев Валерий Георгиевич
RU2705676C1
Способ мониторинга добывающих или нагнетательных горизонтальных или наклонно-направленных скважин 2017
  • Журавлев Олег Николаевич
RU2658697C1
СПОСОБ БОРЬБЫ С ОБРАЗОВАНИЕМ АСФАЛЬТОСМОЛОПАРАФИНОВЫХ ОТЛОЖЕНИЙ ПРИ ДОБЫЧЕ ВЫСОКОЗАСТЫВАЮЩЕЙ АНОМАЛЬНОЙ НЕФТИ 2021
  • Александров Александр Николаевич
  • Рогачев Михаил Константинович
  • Нгуен Ван Тханг
  • Акшаев Владислав Иванович
RU2766996C1
СПОСОБ ОДНОВРЕМЕННО-РАЗДЕЛЬНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ НЕФТЯНОЙ СКВАЖИНЫ, ОБОРУДОВАННОЙ ЭЛЕКТРОЦЕНТРОБЕЖНЫМ НАСОСОМ 2013
  • Коровин Валерий Михайлович
  • Адиев Ильдар Явдатович
  • Сафиуллин Ильнур Рамилевич
  • Садрутдинов Рашит Радикович
  • Валеев Марат Давлетович
RU2533468C1
СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ДАВЛЕНИЯ НА ВХОДЕ В ПРОМЫСЕЛ ПРИ РАЗРАБОТКЕ МНОГОПЛАСТОВЫХ ГАЗОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ 2020
  • Дарымов Алексей Валерьевич
  • Моисеев Виктор Владимирович
  • Величкин Андрей Владимирович
  • Киселёв Михаил Николаевич
  • Одинцов Дмитрий Николаевич
  • Архипов Юрий Александрович
  • Байдин Игорь Иванович
  • Харитонов Андрей Николаевич
  • Ильин Алексей Владимирович
  • Гильфанов Роберт Феларитович
RU2767810C1
СПОСОБ ОДНОВРЕМЕННО-РАЗДЕЛЬНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ МНОГОПЛАСТОВЫХ СКВАЖИН И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ 2009
  • Николаев Олег Сергеевич
  • Гиздатуллин Ильгиз Вакилович
RU2440488C2

Иллюстрации к изобретению RU 2 397 322 C1

Реферат патента 2010 года СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ДОБЫЧЕЙ УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ ИЗ МНОГОПЛАСТОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и предназначено для управления добычей углеводородного сырья. Техническим результатом является повышение эксплуатационных качеств системы управления добычей углеводородного сырья. Для чего система управления добычей углеводородного сырья состоит из скважинных подсистем, объединенных локальной информационно-вычислительной сетью. Каждая скважинная подсистема содержит подключенный к локальной информационно-вычислительной сети через интерфейсный блок первый контроллер. Первый контроллер связан с наземным устройством управления технологическим оборудованием и подключен через первый блок связи посредством канала связи и приемо-передающего устройства ко второму контроллеру. Второй контроллер соединен с блоком датчиков и блоком исполнительных устройств, а также со вторым блоком связи, соединенным с выходом блока питания. К нижней части электрического центробежного насоса прикреплен электромеханический захват, включающий в себя привод и исполнительный механизм захвата. Под электромеханическим захватом в скважинной зоне размещен скважинный якорь, совмещенный с автономным модулем. 2 ил.

Формула изобретения RU 2 397 322 C1

Система управления добычей углеводородного сырья из многопластовых месторождений, содержащая скважинные подсистемы, объединенные локальной информационно-вычислительной сетью, причем каждая скважинная подсистема содержит подключенный к локальной информационно-вычислительной сети через интерфейсный блок первый контроллер, связанный с наземным устройством управления технологическим оборудованием, и подключенный через первый блок связи посредством канала связи и приемо-передающего устройства ко второму контроллеру, который соединен с блоком датчиков и блоком исполнительных устройств, а также со вторым блоком связи, соединенным с выходом блока питания, отличающаяся тем, что к нижней части электрического центробежного насоса дополнительно прикреплен электромеханический захват, включающий в себя привод и исполнительный механизм захвата, а под электромеханическим захватом в скважинной зоне размещен скважинный якорь, совмещенный с автономным модулем, причем привод захвата соединен со вторым выходом блока питания, а другие выходы привода захвата соединены со вторым контроллером и с исполнительным механизмом захвата, который своим выходом может сопрягаться со скважинным якорем, который соединен со вторым блоком связи, образуя энерго-информационный канал, а другим входом - со скважинными зондами.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2010 года RU2397322C1

СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ДОБЫЧЕЙ УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ 2007
  • Алимбеков Роберт Ибрагимович
  • Гнездов Андрей Валерьевич
  • Докичев Владимир Анатольевич
  • Ефименко Борис Владимирович
  • Мулюкин Вячеслав Александрович
  • Халиков Шавкат Шухратович
  • Шулаков Алексей Сергеевич
RU2346156C1
Автоматическая система управления производительностью газовых скважин 1978
  • Тараненко Борис Федорович
SU667667A1
СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ УСТАНОВКИ ЭЛЕКТРОЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2004
  • Сагаловский Владимир Иосифович
  • Сагаловский Андрей Владимирович
  • Говберг Артем Савельевич
  • Гмызина Ольга Николаевна
  • Шкадь Дмитрий Александрович
RU2287670C2
Устройство для испытания пары тяговых двигателей 1944
  • Волынец В.Л.
SU65963A1
СИСТЕМА ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ И ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ ДЛЯ СКВАЖИННЫХ ПРИМЕНЕНИЙ 2005
  • Букер Джон А.
  • Фрир Джон
RU2325032C1
US 4413676 A, 08.11.1983
ГРАЧЕВ Ю.В., ВАРЛАМОВ В.П
Автоматический контроль в скважинах при бурении и эксплуатации
- М.: Недра, 1968, с.286-317.

RU 2 397 322 C1

Авторы

Алимбеков Роберт Ибрагимович

Тимергалин Зульфат Ахматгалиевич

Халиков Шавкат Шухратович

Шулакова Марина Алексеевна

Габдулов Рушан Рафилович

Гнездов Андрей Валерьевич

Даты

2010-08-20Публикация

2009-07-07Подача