способ мониторинга скважины и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ мониторинга скважины, включающий установку геофизических приборов под добычным насосом и передачу от них информации по геофизическому кабелю в регистрирующий и записывающий комплекс на поверхности, отличающийся тем, что к геофизическому кабелю закрепляют привод с якорем, на котором подвешивают отрезок кабеля с закрепленными приборами и подведенными электрическими проводами, при необходимости наряду с указанными геофизическими приборами устанавливают автономные приборы, при этом расстояние между приборами устанавливают равным расстоянию между продуктивными пластами, а закрепляют приборы на отрезке кабеля с возможностью их перестановки при подготовке устройства к работе в каждой новой скважине, геофизический кабель ослабляют в точке его закрепления в хвостовике из условия его разрыва усилием, в 2-3 раза превышающим суммарную массу привода, якоря, отрезка кабеля, приборов и средств их закрепления на отрезке кабеля, центраторов и другой оснастки, установленной ниже привода, опускают подготовленное устройство в скважину с расположением приборов напротив продуктивных пластов, при необходимости проводят исследования скважины без перемещения кабеля или с его перемещением вверх-вниз, после спуска кабеля и проведения исследований кабель закрепляют на устье и опускают в скважину добычной насос, включают насос и проводят исследования приборами с перемещением вверх-вниз или без перемещения кабеля в течение нескольких часов, суток или недель до появления установившегося режима показателей технологического процесса, при необходимости извлечения кабеля исследования прекращают, якорь с оборудованием устанавливают в расчетной точке, кабель натягивают лебедкой, обрывают и извлекают на поверхность, оставив якорь с подвешенными приборами в скважине, после извлечения добычного насоса на ремонт извлекают и якорь с приборами, извлекают из приборов, в том числе из автономных, записанную в них информацию и исследуют ее, сравнивая с информацией, полученной по кабелю до его обрыва, по данным исследований нарабатывают статистический опыт для определения величины статистически значимого времени проведения исследования до обрыва кабеля или до прекращения исследований.

2. Устройство для осуществления способа мониторинга скважины, включающее геофизические приборы и геофизический кабель для передачи информации от приборов в регистрирующий и записывающий комплекс на поверхности, отличающееся тем, что на конце геофизического кабеля установлен электрический привод с якорем, на котором подвешен отрезок кабеля с закрепленными на нем приборами с подведенными к ним электрическими проводами, при необходимости наряду с указанными геофизическими приборами установлены автономные приборы, расстояние между приборами выбрано равным расстоянию между продуктивными пластами в скважине, закреплены приборы на отрезке кабеля с возможностью их перестановки при подготовке устройства к работе в других скважинах, геофизический кабель выполнен ослабленным в точке его закрепления в приводе из условия его разрыва усилием, в 2-3 раза превышающим суммарную массу привода, якоря, отрезка кабеля, приборов и средств их закрепления на отрезке кабеля, центраторов и другой оснастки, установленной ниже привода.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано при геофизических исследованиях скважин с работающим в них добычным насосом.

Известен мониторинг нефтяных и газовых скважин, заключающийся в их геофизических исследованиях до начала добычи, то есть перед спуском добычного насоса, с передачей информации от приборов на поверхность по геофизическому кабелю (В.Е.Гавура. Геология и разработка нефтяных и газонефтяных месторождений. М.: ВНИИОУЭНП, 1995).

Недостатком такого мониторинга является то, что после спуска добычного насоса выполнить геофизические исследования в скважине оказывается невозможным из-за невозможности опустить приборы ниже насоса, имеющего зазоры с колонной всего несколько миллиметров.

Этот недостаток частично устранен в другом известном способе мониторинга скважин, принятом за прототип.

Способ мониторинга по прототипу включает установку геофизических приборов в скважину под добычным насосом и передачу от них информации по жилам кабеля в регистрирующий и записывающий комплекс на поверхности (Грачев Ю.В. и др. Автоматический контроль в скважинах при бурении и эксплуатации. М.: Недра, 1986, с.286-310).

Сущность прототипа заключается в том, что информацию от приборов передают по жилам силового кабеля, питающего электроцентробежный насос (ЭЦН), установленный в скважине.

Но такой мониторинг тоже имеет целый ряд недостатков:

- приборы необходимо закреплять и опускать совместно с добычным насосом, неприспособленным к таким операциям, имеющим большие затруднения в спуске из-за больших размеров и массы;

- провести электрические провода от приборов через крыльчатки добычного насоса и через обмотку электродвигателя к жилам силового кабеля почти невозможно, в связи с чем неизвестно, чтобы запатентованный прототип был где-то внедрен;

- питание приборов и передача информации по жилам кабеля электроцентробежного насоса, по которым подается ток 380 В, весьма затруднены;

- электрический двигатель (ЭЦН) вносит столько электромагнитных «шумов» в передаваемую информацию, что заглушает ее, в связи с чем выделить эту информацию становится весьма затруднительным;

- передача информации по жилам ЭЦН и ее использование является большой помехой для нефтяников, так как является для них дополнительной непрофильной работой, способной привести к авариям;

- учитывая изложенное, нефтяники не допускают геофизиков к использованию нефтепромыслового оборудования для несвойственных ему функций.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков и создание надежного мониторинга скважины без помех для работы нефтяников.

Техническим результатом, достигаемым при использовании предложенного изобретения, является обеспечение мониторинга скважины под добычным насосом с помощью геофизического кабеля.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе мониторинга скважины, включающем установку геофизических приборов под добычным насосом и передачу от них информации по геофизическому кабелю в регистрирующий и записывающий комплекс на поверхности, СОГЛАСНО ИЗОБРЕТЕНИЮ к геофизическому кабелю закрепляют привод с якорем, на котором подвешивают отрезок кабеля с закрепленными приборами и подведенными электрическими проводами; при необходимости наряду с указанными геофизическими приборами устанавливают автономные приборы; при этом расстояние между приборами устанавливают равным расстоянию между продуктивными пластами, а закрепляют приборы на отрезке кабеля с возможностью их перестановки при подготовке устройства к работе в каждой новой скважине; геофизический кабель ослабляют в точке его закрепления в хвостовике из условия его разрыва усилием, в 2-3 раза превышающим суммарную массу привода, якоря, отрезка кабеля, приборов и средств их закрепления на отрезке кабеля, центраторов и другой оснастки, установленной ниже привода; опускают подготовленное устройство в скважину с расположением приборов напротив продуктивных пластов; при необходимости проводят исследования скважины без перемещения кабеля или с его перемещением вверх-вниз; после спуска кабеля и проведения исследований кабель закрепляют на устье и опускают в скважину добычной насос; включают насос и проводят исследования приборами с перемещением вверх-вниз или без перемещения кабеля в течение нескольких часов, суток или недель до появления установившегося режима показателей технологического процесса; при необходимости извлечения кабеля исследования прекращают, якорь с оборудованием устанавливают в расчетной точке, кабель натягивают лебедкой, обрывают и извлекают на поверхность, оставив якорь с подвешенными приборами в скважине; после извлечения добычного насоса на ремонт извлекают и якорь с приборами; извлекают из приборов, в том числе из автономных, записанную в них информацию и исследуют ее, сравнивая с информацией, полученной по кабелю до его обрыва; по данным исследований нарабатывают статистический опыт для определения величины статистически значимого времени проведения исследования до обрыва кабеля или до прекращения исследований.

Указанный технический результат достигается также тем, что в устройстве для осуществления способа мониторинга скважины, включающем геофизические приборы и геофизический кабель для передачи информации от приборов в регистрирующий и записывающий комплекс на поверхности, СОГЛАСНО ИЗОБРЕТЕНИЮ на конце геофизического кабеля установлен электрический привод с якорем, на котором подвешен отрезок кабеля с закрепленными на нем приборами с подведенными к ним электрическими проводами; при необходимости наряду с указанными геофизическими приборами установлены автономные приборы; расстояние между приборами выбрано равным расстоянию между продуктивными пластами в скважине; закреплены приборы на отрезке кабеля с возможностью их перестановки при подготовке устройства к работе в других скважинах; геофизический кабель выполнен ослабленным в точке его закрепления в приводе из условия его разрыва усилием, в 2-3 раза превышающим суммарную массу привода, якоря, отрезка кабеля, приборов и средств их закрепления на отрезке кабеля, центраторов и другой оснастки, установленной ниже привода.

То, что к геофизическому кабелю закрепляют привод с якорем, позволяет опустить якорь с подвешенным оборудованием в скважину перед спуском добычного насоса, что позволит затем опускать добычной насос в скважину без помех.

То, что на якоре подвешивают отрезок кабеля с закрепленными приборами и подведенными электрическими проводами, обеспечивает наиболее простой вариант закрепления и перезакрепления приборов с подводом тока к ним и с возможностью перемещения вверх-вниз.

Установка между геофизическими приборами автономных приборов обеспечивает постоянную запись информации, в том числе и в период, когда геофизический кабель оборван от кабеля и извлечен на поверхность, а геофизические приборы перестают работать без питания от кабеля.

Установка расстояния между местами закрепления приборов равным расстоянию между продуктивными пластами позволяет рассчитать точку установки якоря, обеспечивающую расположение приборов над продуктивными пластами после выполнения предварительных исследований с последующим закреплением якоря в колонне.

Закрепление приборов на отрезке кабеля с возможностью их перестановки при подготовке устройства к работе в каждой новой скважине позволяет использовать устройство многократно путем перестановки приборов на заданное расстояние между ними, равное расстоянию между пластами в конкретной скважине.

Ослабление геофизического кабеля в точке его закрепления в хвостовике из условия его разрыва усилием, в 2-3 раза превышающим суммарную массу привода, якоря, отрезка кабеля, приборов и средств их закрепления на кабеле, центраторов и другой оснастки, установленной ниже привода, обеспечивает, во-первых, невозможность разрыва кабеля подвешенной на нем массой оснастки, но, во-вторых, возможность обрыва кабеля усилием лебедки, установленной на устье скважины, если в этом возникает необходимость.

Расположение приборов напротив продуктивных пластов после спуска устройства в скважину, во-первых, позволяет проверить правильность установки приборов относительно друг друга, а во-вторых, дает возможность зафиксировать точку установки якоря и установить якорь в ней после проведения предварительных исследований.

Возможность проведения исследований без перемещения кабеля или с его перемещением позволяет выполнить весь спектр исследований, после чего установить якорь, а при необходимости оборвать кабель и извлечь его на поверхность.

Закрепление кабеля на устье после проведения исследований необходимо для того, чтобы при спуске добычного насоса кабель не ушел на дно скважины. Таким образом, опустить в скважину добычной насос возможно только после закрепления геофизического кабеля на устье.

Проведение исследований под добычным насосом после его включения обеспечивает выполнение запланированного технического результата, заключающегося в обеспечении мониторинга скважины под добычным насосом с помощью геофизического кабеля.

Проведение исследований приборами с перемещением вверх-вниз или без перемещения кабеля в течение нескольких часов, суток или недель до появления установившегося режима показателей технологического процесса как раз и обеспечивает любые варианты мониторинга под работающим насосом.

Для обрыва кабеля в ослабленном месте с последующим его извлечением на поверхность как раз и требуется вначале исследования прекратить, якорь с подвешенным оборудованием закрепить в расчетной точке, после чего кабель натянуть лебедкой до его обрыва. Приборы, оставленные в скважине, продолжат исследования с записью информации в долговременную память.

Извлечение добычного насоса на ремонт позволяет извлечь якорь с приборами и проанализировать имеющуюся в приборах информацию.

Сравнение информации, записанной по кабелю, с информацией, записанной после извлечения кабеля автономными приборами, позволяет получить статистические показатели и установить на их основе необходимое время проведения исследований на кабеле, чтобы исследования отражали истинную картину в технологическом процессе добычи в период после извлечения кабеля или после прекращения исследований приборами на кабеле при неизвлеченном кабеле.

В приведенном выше обосновании проанализированы одновременно отличительные признаки и способа, и устройства.

Устройство для осуществления способа мониторинга скважины показано на чертеже.

Устройство содержит геофизический кабель 1 для передачи информации от геофизических приборов 2 в регистрирующий и записывающий комплекс на поверхности. На конце геофизического кабеля 1 установлен электрический привод 3 с якорем 4, на котором подвешен отрезок кабеля 5 с закрепленными на нем приборами 2 с подвешенными к ним электрическими проводами 6. При необходимости наряду с указанными геофизическими приборами 2 установлены автономные приборы 7. Расстояние между приборами 2 выбрано равным расстоянию между продуктивными пластами в скважине. Закреплены приборы 2 и 7 на отрезке кабеля 5 с возможностью их перестановки при подготовке устройства к работе в других скважинах. Геофизический кабель 1 выполнен ослабленным в точке его закрепления в приводе 3 из условия его разрыва усилием, в 2-3 раза превышающим суммарную массу привода 3, якоря 4, отрезка кабеля 5, приборов 2 и 7 и средств 8 их закрепления на отрезке кабеля 5, центраторов 9 и другой оснастки, установленной ниже привода 3.

Устройство работает следующим образом.

Перед спуском добычного насоса собранное устройство опускают в скважину и проводят исследования параметров технологического процесса добычи нефти или газа с перемещением кабеля 1 с оснасткой 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 вверх-вниз или без такого перемещения. Зафиксированные параметры технологического процесса приборами 2 передают по электрическим проводам 6, а от нижнего прибора 2 по отрезку кабеля 5 в геофизический кабель 1, из которого информация поступает в регистрирующий и записывающий комплекс на поверхности. Автономные приборы 7 записывают параметры технологического процесса в долговременную память для последующего анализа после подъема устройства на поверхность при извлечении добычного насоса на ремонт.

После фиксации на поверхности устойчивого протекания технологического процесса предварительные исследования прекращают и при необходимости извлечь кабель на поверхность выполняют следующее. По команде сверху по кабелю 1 якорь 4 закрепляют на расчетной глубине в скважине, в которой приборы 2 и 7 будут расположены в зоне продуктивных пластов. После установки якоря 4 кабель 1 натягивают лебедкой, расположенной на поверхности, и обрывают в ослабленном месте - в точке закрепления кабеля 1 в электрическом приводе 3.

Автономные приборы 7 продолжают записывать параметры технологического процесса в скважине до периода их извлечения из скважины.

После подъема добычного насоса на поверхность в скважину опускают ловитель и извлекают устройство за хвостовик, расположенный над электрическим приводом 3.

На поверхности анализируют и сравнивают показания приборов 2 и 7, набирая статистический материал и делая из него выводы.

Если извлекать кабель 1 не требуется после проведения предварительных исследований, то якорь 4 можно не закреплять в скважине, а использовать кабель 1 для проведения периодических исследований с передачей информации на поверхность. При этом кабель 1 можно перемещать вверх-вниз со всей оснасткой 3-9 или не перемещать, установив приборы 2 и 7 напротив продуктивных пластов.

Извлекают устройство на поверхность после извлечения добычного насоса, поднимая кабель 1 на поверхность лебедкой.

Перед выездом на следующую скважину приборы 2 и 7 переустанавливают, выдерживая между ними расстояние, равное расстоянию между продуктивными пластами.

Таким образом, запланированный технический результат по созданию мониторинга скважины под добычным насосом с помощью геофизического кабеля 1 не только выполнен, но и перевыполнен, так как организованы контроль и проверка переданной кабелем 1 информации от приборов 2 на поверхность информацией, записанной в долговременной памяти автономных приборов 7.