Результат интеллектуальной деятельности: СКВАЖИННАЯ НАСОСНАЯ УСТАНОВКА

Изобретение относится к области исследования буровых скважин, в частности к средствам для комплексного измерения параметров скважинной жидкости, и может применяться при разработке многопластовых скважин.

Известна скважинная насосная установка, содержащая установленные в скважине на колонне труб погружной насос, погружной электродвигатель, пропущенный вдоль колонны труб электрический силовой кабель, подключенный на поверхности к станции управления работой погружного электродвигателя, и погружной приборный модуль с датчиками параметров состояния скважины и устройством преобразования сигналов датчиков, например датчиками давления и температуры (патент РФ №2256065, опубл. 10.07.2005).

В данном устройстве достигнуто повышение качества регулирования погружного электронасосного агрегата на заданные показатели производительности, сокращение времени переходных процессов, снижение нагрузки на электронасосный агрегат и затрат электроэнергии за счет учета реальных динамических характеристик системы "пласт-скважина-погружной насос".

Известна скважинная насосная установка, в которой измерительные датчики устанавливаются на колонне труб выше погружного насоса в выполненном на колонне труб герметичном приборном отсеке, что позволяет повысить надежность работы установки (пат. РФ №2285155, опубл. 10.19.2006 г.).

Скважинная насосная установка содержит установленные в скважине на колонне труб погружной насос, погружной электродвигатель, пропущенный вдоль колонны труб электрический силовой кабель, подключенный на поверхности к станции управления работой погружного электродвигателя, и погружной приборный модуль с датчиками параметров состояния скважины и устройством преобразования сигналов датчиков, например датчиками давления и температуры, причем погружной приборный модуль с датчиками параметров состояния скважины и устройством преобразования сигналов датчиков установлен на колонне труб выше погружного насоса в выполненном на колонне труб герметичном приборном отсеке, на внешней поверхности которого установлено герметичное электрораспределительное устройство, посредством которого силовой кабель подключен к погружному электродвигателю и к погружному блоку телеметрии.

Недостаток известных устройств заключается в следующем.

Известные устройства в составе датчиков приборного погружного модуля не содержат средство для измерения расхода перетекающего скважинного флюида по стволу скважины, что не обеспечивает полной характеристики параметров состояния скважины.

Изменение объема поступающего скважинного флюида характеризует состояние призабойной зоны, в частности степень ее кольматации или уровень обводненности, и является важной информацией при выборе режима эксплуатации продуктивных пластов с высоким уровнем обводненности.

Задачей заявляемого изобретения является расширение функциональных возможностей погружного приборного модуля с датчиками параметров состояния скважины, установленного на колонне труб совместно с погружным насосом, за счет возможности более точного измерения расхода перетекающего скважинного флюида между внутренней стенкой обсадной колонны и внешней поверхностью приборного модуля.

В заявляемой скважинной насосной установке, содержащей установленные в скважине на колонне труб погружной насос, погружной электродвигатель, пропущенный вдоль колонны труб электрический силовой кабель, подключенный на поверхности к станции управления работой погружного электродвигателя, и погружной приборный модуль с датчиками параметров состояния скважины, таких как давление и температура, и устройством преобразования сигналов датчиков, установленным на колонне труб в герметичном приборном отсеке, силовой кабель подключен к погружному электродвигателю и к погружному приборному модулю, в отличие от известного внешняя поверхность указанного приборного модуля выполнена с переменным сечением и образует с профилем внутренней стенки обсадной колонны скважины трубку Вентури, на диффузоре и горловине которой установлены отборники давления перетекающего скважинного флюида между внутренней стенкой обсадной колонны и внешней поверхностью приборного модуля, при этом указанные отборники давления подключены к дифференциальному манометру, установленному в герметичном приборном отсеке и подключенному к устройству преобразования сигналов, имеющему возможность расчета расхода перетекающего скважинного флюида между внутренней стенкой обсадной колонны и внешней поверхностью приборного модуля на основе показаний дифференциального манометра.

На фигуре представлена принципиальная схема скважинной насосной установки.

Скважинная насосная установка содержит установленные в скважине на колонне труб 1 погружной насос 2, погружной электродвигатель 3, пропущенный вдоль колонны труб 1 электрический силовой кабель 4, подключенный на поверхности к станции управления 5 работой погружного электродвигателя 3, и погружной приборный модуль 6 с датчиками 7 параметров состояния скважины, например датчиками давления, температуры и влажности.

Силовой кабель 4 служит как для подвода электроэнергии к погружному электродвигателю 3, так и для питания погружного приборного модуля 6 с датчиками 7 параметров состояния скважины и устройствами преобразования сигналов датчиков и передачи данных на поверхность (не показаны).

Погружной приборный модуль 6 с датчиками параметров состояния скважины и устройствами преобразования сигналов датчиков установлен на колонне труб 1 ниже погружного насоса 2. Устройство преобразования сигналов датчиков помещено в герметичном приборном отсеке 8, который через электроразъем 9 подсоединен к погружному насосу 2, а другой стороной - к приборному модулю 6.

Внешняя поверхность 10 приборного модуля 6 выполнена с переменным сечением и образует с профилем внутренней стенки 11 обсадной колонны скважины трубку Вентури, на которой установлены отборники давления 12 и 13 перетекающего скважинного флюида между внутренней стенкой 11 обсадной колонны и внешней поверхностью 10 приборного модуля 6 (отборник давления 12 установлен на диффузоре трубки Вентури, а отборник давления 13 - на горловине трубки Вентури) (фиг. 1).

Указанные отборники давления 12 и 13 подключены к дифференциальному манометру, установленному в герметичном приборном отсеке 8 и подключенному к устройству преобразования сигналов (не показаны), имеющему возможность расчета расхода перетекающего скважинного флюида (жидкости) между внутренней стенкой обсадной колонны и внешней поверхностью приборного модуля на основе показаний дифференциального манометра. Устройство преобразования сигналов выполнено в виде электронной схемы, обеспечивающей прием сигналов от измерительных датчиков 7, и дифференциального манометра с отборниками давления 12 и 13, их последующую обработку, усиление, оцифровку и передачу по силовому кабелю 4 на поверхность в станцию управления 5.

Источником перетекающей жидкости является продуктивный пласт, сообщение с которым осуществляется через перфорационные отверстия 14 в обсадной колонне 15 скважины. Поз. 16 - пакер, перекрывающий межтрубное пространство 17.

Жидкость из пласта через перфорационные отверстия 14 поступает в обсадную колонну 15 скважины. Далее жидкость по колонне труб 1 подается на поверхность. Датчики приборного модуля 6 измеряют давление и температуру под насосом 2, а также другие необходимые параметры, например температуру, влажность. Внешняя поверхность 10 приборного модуля 6 выполнена с переменным сечением и образует с внутренней стенкой обсадной колонны 11 трубку Вентури, при помощи которой измеряют перепад давления p₂-p₁, который измеряется дифференциальным манометром и далее передается в устройство преобразования сигналов, который выдает расход перетекающего скважинного флюида между внутренней стенкой обсадной колонны 11 и внешней поверхностью 10 приборного модуля 6.

Измеренные параметры скважинной жидкости, в том числе и расход, передаются по силовому кабелю 4 на поверхность в станцию управления 5.

Обычно трубка Вентури состоит из входного конфузора, горловины и диффузора, к которым подведены отводы для снятия давления (отборники давления). Отводы от трубки Вентури подключают к дифференциальному манометру, по показаниям которого затем рассчитывают расход перетекающей жидкости, например по формуле:

где

Q - расход жидкости, м³/с;

A₁ и А₂ - площади сечения диффузора и горловины соответственно, м²;

ρ - плотность жидкости, кг/м³;

р₁ и р₂ - статические давления в диффузоре и горловине, снимаемые отборниками давления, Па ().

Использование заявленного устройства позволяет более точно измерить расход поступающего флюида из продуктивного пласта, тем самым оптимизировать режим управления добычей углеводородного сырья, путем своевременного регулирования производительности глубинного насоса.