СИСТЕМА ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ДОЛИВА СКВАЖИН ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ЖИДКОСТЬЮ Российский патент 2025 года по МПК E21B21/08 E21B47/47 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано для обеспечения постоянного контролируемого долива технологической жидкости в скважину в процессе текущего и капитального ремонта скважин (ТиКРС).

Уровень техники

В настоящее время при проведении работ применяется два способа постоянного долива скважины технологической жидкостью:

- долив самотеком с доливных емкостей под действием гидростатического давления за счет перепада высот;

- принудительный долив при помощи насосного агрегата ЦА-320 или Син-35.

В случае обеспечения долива технологической жидкости самотеком возникает ряд сложностей:

- особенности расположения кустовой площадки и расстановки оборудования, что не позволяет обеспечить нужный перепад высоты;

- особенности конструкции фонтанной арматуры (значительная высота ФА);

- сложность обеспечения расхода и возможности контроля интенсивности долива.

В случае обеспечения долива принудительным способом возникают следующие сложности:

- необходимость привлечения на постоянной основе на протяжении всего ремонта скважины насосного агрегата и как следствие удорожание процесса;

- ограничение по минимальному расходу и как следствие, в случае необходимости обеспечения минимального расхода, работа с периодическим доливом, что приводит к превышению требуемого гидростатического на продуктивные интервалы и открытию поглощения технологической жидкости.

При отклонении от расчетных параметров долива технологической жидкости в процессе текущего и капитального ремонта скважины увеличивается риск газонефтеводопроявления (ГНВП) и необходимости проведения операций по повторному глушению.

Из уровня техники известна система автоматического контроля долива бурового раствора в скважину (патент RU 2670467, МПК E21B 47/047, E21B 21/08, опубл. 23.10.2018). Система содержит ультразвуковой датчик уровня бурового раствора, установленный на доливной емкости, автоматизированное рабочее место бурового мастера, блок кнопок управления доливом бурового раствора, соединенные через искрозащитные цепи с блоком управления, содержащим взрывозащищенный корпус, внутри которого установлены блок электропитания, контроллер с программным обеспечением для регистрации, визуализации и обработки процессов контроля долива бурового раствора в скважину с возможностью архивирования и выдачи отчетов, монитор, оповещатель и система кондиционирования, соединенные между собой и с контактными разъемами блока управления интерфейсными линиями связи. Осуществляется возможность прогнозирования аварийных ситуаций и повышается надежность буровых работ в процессе бурения скважин на нефть и газ.

Однако указанное изобретение не охватывает весь функционал заявляемого изобретения в части регулируемой подачи технологической жидкости (бурового раствора) в скважину при проведении ТКРС, а только позволяет осуществлять контроль за объемами.

Известна система управления параметрами закачиваемых в скважину жидкостей (патент RU 2758287, МПК E21B 21/08, опубл. 28.10.2021). Система содержит измерительные приборы, закрепленные на входном и выходном трубопроводах, соединенных со станцией управления. Система снабжена технологической емкостью или емкостями, системой регулирования, насосом или насосами. Станция управления позволяет в режиме реального времени получать информацию о параметрах технологической жидкости с каждого измерительного прибора, осуществлять управление системой регулирования и устройствами, регулирующими параметры технологической жидкости. Технологическая емкость или емкости соединены со скважиной входным и выходным трубопроводами и каждая емкость выполнена с возможностью размещения в ней заданного количества технологической жидкости и заданного устройства или устройств, регулирующих параметры технологической жидкости, система регулирования расположена на выходном трубопроводе после измерительного прибора или приборов, гидравлически соединена с каждой технологической емкостью и включает в себя, по меньшей мере, одно устройство регулирования, выполненное с возможностью регулирования потока технологической жидкости, насос или насосы расположены на входном трубопроводе до измерительного прибора или приборов.

Недостатком данного технического решения является особенность конструкции оборудования и необходимость включать в оборудование в обвязку устья скважины на протяжении всего ремонта.

Известно устройство для автоматического долива скважины промывочной жидкости (патент RU 2019678, МПК E21B 21/08, опубл. 15.09.1994). Устройство оснащено доливным насосом, связанным всасывающим патрубком с расходной емкостью, а нагнетательным - с устьем скважины. В расходной емкости расположены поплавковые электронные датчики уровня промывочной жидкости.

Однако рассматриваемое устройство имеет свою доливную емкость, что не позволяет обеспечить мобильность оборудования.

Раскрытие сущности

Техническая проблема заключается в разработке системы, обеспечивающей постоянный долив скважины технологической жидкостью, контроль и регистрацию параметров доливаемой жидкости.

Технический результат заключается в повышении качества проведения и оптимизации текущего и капитального ремонта скважин (ТиКРС) за счет усиления контроля за объемом, интенсивностью и качеством доливаемой жидкости, а также за счет исключения необходимости привлечения насосного агрегата.

Технический результат достигается тем, что система для автоматического долива скважин технологической жидкостью, согласно решению, содержит станину 1, на которой размещены шкаф управления 19, включающий электронный блок управления, частотный преобразователь для электродвигателя и блок станции контроля параметров, перекачивающий насос 3 с одной стороны соединенный с электродвигателем 2, а с другой стороны с линией обвязки перекачивающего насоса 12, содержащей отсекающий шаровой кран 13 соединенный с основным фильтром тонкой очистки 10, отсекающий шаровой кран 14 соединенный с резервным фильтром тонкой очистки 11, причем основной фильтр тонкой очистки 10 и резервный фильтр тонкой очистки 11 закреплены параллельно друг другу, и соединены со скачивающим манифольдом 15, содержащим отсекающие шаровые краны 16, 17 и блок датчиков станции контроля параметров 18, сверху к перекачивающему насосу 3 присоединен приемный манифольд 4, содержащий фильтр грубой очистки 5, байпасную линию 6 и три отсекающих шаровых крана 7-9.

Краткое описание чертежей

Изобретение поясняется чертежами, где: на фиг. 1 изображена схема системы для автоматического долива скважин технологической жидкостью (вид спереди); на фиг. 2 - схема системы (вид сзади); на фиг. 3 - схема системы (вид сверху).

Позициями на чертежах обозначено:

1. станина,

2. электродвигатель,

3. перекачивающий насос,

4. приемный манифольд,

5. фильтр грубой очистки,

6. байпасная линия,

7. первый отсекающий шаровой кран,

8. второй отсекающий шаровой кран,

9. третий отсекающий шаровой кран,

10. основной фильтр тонкой очистки,

11. резервный фильтр тонкой очистки,

12. линия обвязки перекачивающего насоса с системой фильтров,

13. четвертый отсекающий шаровой кран,

14. пятый отсекающий шаровой кран,

15. скачивающий манифольд,

16. шестой отсекающий шаровой кран,

17. седьмой отсекающий шаровой кран,

18. блок датчиков станции контроля,

19. шкаф управления.

Осуществление изобретения

Система для автоматического долива скважин технологической жидкостью (САДс) содержит станину 1, на которой размещены соединенные между собой электродвигатель 2, перекачивающий насос 3, приемный манифольд 4, в составе которого имеются фильтр грубой очистки 5, байпасная линия 6 и отсекающие шаровые краны 7-9, основной фильтр тонкой очистки 10, резервный фильтр тонкой очистки 11, линия обвязки перекачивающего насоса 12 с системой фильтров 10, 11, оборудованная отсекающими шаровыми кранами 13, 14, скачивающий манифольд 15, в составе которого имеются отсекающие шаровые краны 16, 17 и блок датчиков станции контроля параметров 18, шкаф управления 19 содержащий в себе электронный блок управления, электронный частотный преобразователь для электродвигателя и блок станции контроля (фиг. 1-3).

Технологическую жидкость подают через приемный манифольд 4, оборудованного байпасной линией 6 и отсекающими шаровыми кранами 7-9, через фильтр грубой очистки 5, на перекачивающий насос 3. Перекачивающий насос 3 установлен на станине 1 и приводится в действие электродвигателем 2, запитанного через шкаф управления 19. Технологическая жидкость от перекачивающего насоса 3 по линии обвязки 12, оборудованной отсекающими шаровыми кранами 13, 14 поступает в систему фильтров основной фильтр тонкой очистки 10 и резервный фильтр тонкой очистки 11, после прохождения системы фильтров 10, 11 жидкость поступает в скачивающий манифольд 15, оборудованный отсекающими шаровыми кранами 16, 17 и блоком датчиков станции контроля параметров 18. В свою очередь блок датчиков станции контроля параметров 18 соединен со шкафом управления 19, в котором ведется запись параметров технологической жидкости.

Параметры расхода доливаемой технологической жидкости задают на блоке управления станции контроля параметров и регулируют в автоматическом или полуавтоматическом режиме посредством частотного преобразователя, управляющим электродвигателем перекачивающего насоса. С целью осуществления контроля за качеством проводимого ремонта скважины в блок управления и станцию контроля возможно интегрировать датчики мгновенного и суммарного расхода, температуры и плотности технологической жидкости, с возможностью контроля параметров в режиме реального времени и выгрузкой итогового отчета.

Система работает следующим образом.

САДс устанавливают на устье скважины при проведении ТиКРС в соответствии с согласованной схемой расстановки оборудования (фиг. 1). Выполняют обвязку приемного манифольда 4 САДс с доливной емкостью бригады ТиКРС жесткой линией, скачивающий манифольд 15 САДс обвязывают с затрубным пространством ремонтируемой скважины. На доливной емкости открывают задвижки. На электронном блоке управления САДс, расположенном в шкафу управления 19 устанавливают исходные параметры работ (дата, № скважины, № куста, месторождение, требуемый расход технологической жидкости для долива).

Перед запуском электродвигателя 2 проверяют состояние отсекающих шаровых кранов, шаровые краны 7, 14 и 16 должны быть установлены в положение «закрыто», шаровые краны 8, 9, 13 и 17 - в положение «открыто». При начале работ запускают электродвигатель 2 через шкаф управления 19.

В процессе выполнения работ, в случае забивания фильтра грубой очистки 5, на период прочистки фильтра забор жидкости перекачивающим насосом осуществляют через байпасную линию 6. Для перевода забора технологической жидкости насосом через байпасную линию 6 отсекающий шаровой кран 7 устанавливают в положение «открыто», отсекающие шаровые краны 8 и 9 устанавливают в положение «закрыто». Данная процедура позволяет произвести зачистку фильтра грубой очистки 5 без остановки процесса долива скважины. После зачистки выполняют перевод забора технологической жидкости через фильтр грубой очистки 5.

Также в процессе ремонта скважины возможно засорение основного фильтра тонкой очистки 10. С целью зачистки основного фильтра тонкой очистки 10, не прерывая основной процесс, предусмотрены резервный фильтр тонкой очистки 11 и отсекающие шаровые краны 13, 14, 16 и 17. Для перевода подачи технологической жидкости через резервный фильтр тонкой очистки 11 необходимо установить шаровые краны 14 и 16 в положение «открыто», шаровые краны 13 и 17 - в положение «закрыто». После приступить к зачистке основного фильтра тонкой очистки 11. По завершении зачистки в случае необходимости перевода потока жидкости выполнить процедуру закрытия и открытия шаровых кранов 13, 14, 16 и 17 в обратной последовательности.

В процессе ремонта скважины система контроля долива скважин фиксирует и при необходимости (доп. опция) посредствам GPRS канала передает данные на пульт оператора.

Заявляемая система автоматического долива скважин (САДс) позволяет:

- обеспечить постоянный непрерывный долив скважины технологической жидкостью в процессе ТиКРС;

- обеспечить контроль за объемом и качеством доливаемой технологической жидкости в процессе ТиКРС;

- обеспечить регулировку в широком диапазоне расхода доливаемой жидкости в режиме реального времени;

- сократить затраты на ТиКРС за счет исключения необходимости привлечения дополнительного насосного агрегата в процессе ремонта;

- минимизировать риски возникновения ГНВП за счет исключения «человеческого» фактора;

- обеспечить дополнительную фильтрацию технологической жидкости долива;

- осуществлять удаленный контроль за объёмами и интенсивностью долива скважин при ТиКРС.

Отличительными особенностями предлагаемого изобретения являются:

- мобильность системы и возможность передислокации на другие скважины не прерывая основные работы на текущей скважине;

- система позволяет осуществлять постоянный долив и фильтрацию технологической жидкости в расчетных параметрах.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано для обеспечения постоянного контролируемого долива технологической жидкости в скважину в процессе текущего и капитального ремонта скважин (ТиКРС). Технический результат заключается в повышении качества проведения и оптимизации текущего и капитального ремонта скважин (ТиКРС) за счет усиления контроля за объемом, интенсивностью и качеством доливаемой жидкости, а также за счет исключения необходимости привлечения насосного агрегата. Заявлена система для автоматического долива скважин технологической жидкостью, содержащая станину 1, на которой размещены шкаф управления 19 с электронным блоком управления, частотным преобразователем для электродвигателя и блоком станции контроля параметров жидкости, перекачивающий насос 3. При этом насос 3 с одной стороны соединен с электродвигателем 2, а с другой стороны - с линией обвязки 12, содержащей отсекающий шаровой кран 13, соединенный с основным фильтром тонкой очистки 10, и отсекающий шаровой кран 14, соединенный с резервным фильтром тонкой очистки 11. Причем основной фильтр тонкой очистки 10 и резервный фильтр тонкой очистки 11 закреплены параллельно друг другу и соединены со скачивающим манифольдом 15, содержащим отсекающие шаровые краны 16, 17 и блок датчиков станции контроля параметров 18. Сверху к перекачивающему насосу 3 присоединен приемный манифольд 4, содержащий фильтр грубой очистки 5, байпасную линию 6 и три отсекающих шаровых крана 7-9. 3 ил.

Система для автоматического долива скважин технологической жидкостью, характеризующаяся тем, что содержит станину 1, на которой размещены шкаф управления 19, включающий электронный блок управления, частотный преобразователь для электродвигателя и блок станции контроля параметров, перекачивающий насос 3, с одной стороны соединенный с электродвигателем 2, а с другой стороны - с линией обвязки перекачивающего насоса 12, содержащей отсекающий шаровой кран 13, соединенный с основным фильтром тонкой очистки 10, отсекающий шаровой кран 14, соединенный с резервным фильтром тонкой очистки 11, причем основной фильтр тонкой очистки 10 и резервный фильтр тонкой очистки 11 закреплены параллельно друг другу и соединены со скачивающим манифольдом 15, содержащим отсекающие шаровые краны 16, 17 и блок датчиков станции контроля параметров 18, сверху к перекачивающему насосу 3 присоединен приемный манифольд 4, содержащий фильтр грубой очистки 5, байпасную линию 6 и три отсекающих шаровых крана 7-9.