Результат интеллектуальной деятельности: Модульная обвязка метаноугольной скважины

Изобретение относится к области добычи метана из угольных пластов и может быть использовано при обустройстве, освоении и эксплуатации метаноугольных скважин.

Известно устройство для измерения дебита нефтяных скважин (патент РФ №126757 U1, МПК Е21В 47/10, опубл. 10.04.2013, бюл. №10), включающее замерно-переключающий блок, который содержит устройство для переключения скважин, замерной гидроциклонный сепаратор с системой регулирования уровня, счетчики жидкости и газа, соединительные трубопроводы и запорную арматуру, а выбор подключения каждой скважины к коллектору общей системы сбора или на замер дебита производится через трехходовой кран, управляемый по программе системы телемеханики.

Недостаток заключается в невозможности автоматического регулирования по заданной программе.

Наиболее близким техническим решением по технической сущности является скважина месторождения углеводородного сырья (патент РФ №2453687 С1, МПК Е21В 43/12, Е21В 34/16, опубл. 20.06.2012, бюл. №17). Скважина месторождения углеводородного сырья, газовая или газоконденсатная, содержит эксплуатационную колонну с колонной насосно-компрессорных труб с подземным эксплуатационным оборудованием. Эксплуатационное оборудование содержит, по меньшей мере, выполненный с исполнительным механизмом клапан-отсекатель с дистанционным управлением, устье скважины с устьевым оборудованием. Устьевое оборудование содержит колонную головку, трубную головку, на которой установлена смонтированная в виде елки фонтанная арматура, включающая запорные органы - стволовую и боковую задвижки с исполнительными механизмами, а также примыкающий к последней дроссельный клапан для регулирования дебита скважины, выполненный с исполнительным механизмом, и контрольно-управляющие органы - плавкую вставку и клапан контроля давления в газопроводе. Скважина подключена к станции управления запорными органами, дроссельным клапаном и клапаном-отсекателем. Станция управления выполнена конструктивно в виде шкафа и включает насосно-аккумуляторную установку и по меньшей мере один на скважину блок управления.

Недостатком является сложность конструкции и невозможность плавной регулировки параметров.

Технический результат заключается в сокращении времени на монтаж и наладку оборудования, а также повышении качества процессов освоения и эксплуатации метаноугольных скважин за счет обеспечения автоматического поддержания параметров работы скважины по заданному графику.

Указанный технический результат достигается тем, что в модульной обвязке метаноугольной скважины, включающей модуль узла учета и измерений, содержащий расходомеры-счетчики жидкости и газа, соединительные трубопроводы, термопреобразователь, дроссельную задвижку и клапан-отсекатель, согласно изобретению соединительные трубопроводы представляют собой гибкие рукава высокого давления с быстроразъемными соединениями, а модуль узла учета и измерений дополнительно содержит преобразователи давления, устанавливаемые до и после дроссельной задвижки, газоанализатор и извещатель пламени, при этом модуль узла учета и измерений соединен взрывобезопасными электрическими разъемами с модулем управления и электроснабжения, который содержит станцию управления насосом с частотным преобразователем, шкаф автоматики и связи, шкаф силовой распределительный.

Изобретение поясняется чертежом, на котором изображена структурная схема модульной обвязки метаноугольной скважины.

Модульная обвязка метаноугольной скважины представляет собой конструктивно связанные между собой модули метаноугольной скважины, обеспечивающие эффективный процесс освоения и эксплуатации метаноугольных скважин.

Модульная обвязка метаноугольной скважины включает два модуля - модуль узла учета и измерений 1 и модуль управления и электроснабжения 2, конструктивно соединенные между собой взрывобезопасными электрическими разъемами 3 и которые с помощью гибких рукавов высокого давления с быстроразъемными соединениями 4 по газовой 5 и водяной 6 линиям как на входе, так и на выходе через шаровые краны 7 присоединены к фонтанной арматуре 8.

Модуль узла учета и измерений 1 конструктивно выполнен на раме открытого исполнения с минимальной металлоемкостью и габаритными размерами, что обеспечивает удобство обслуживания, транспортирования и монтажа. Основные компоненты модуля учета и измерения 1: стальной рамный каркас, газовая 5 и водяная 6 линии, фильтр газовый, дроссельная задвижка с электроприводом 9 и встроенным ПИД-регулятором, клапан-отсекатель с электроприводом, расходомеры-счетчики жидкости 10 и газа 11, установленные соответственно на водяной 6 и газовой 5 линиях, преобразователи давления 12, устанавливаемые до и после дроссельной задвижки 9, термопреобразователь 13, газоанализатор 14, извещатель пламени.

Совокупность установленных последовательно устройств обеспечивает постоянный контроль за процессами освоения и эксплуатации метаноугольных скважин путем передачи информации на диспетчерский пункт, расположенный в шкафу автоматики и связи 15. С помощью модуля узла учета и измерений 1 осуществляют измерения следующих параметров: давление газа в затрубном пространстве, давление газа в линейной части, температуру газа в линейной части, расход газа, расход пластовой жидкости, уровень загазованности, наличие открытого пламени. Дроссельная задвижка с электроприводом 9 и встроенным ПИД-регулятором обеспечивает регулирование (дросселирование) давления газа в затрубном пространстве, клапан-отсекатель с электроприводом обеспечивает перекрытие скважины в аварийных ситуациях. Модуль узла учета и измерений 1 оборудован гибкими рукавами высокого давления с быстроразъемными соединениями 4, а также взрывобезопасными электрическими разъемами 3 для подключения электрооборудования к модулю управления и электроснабжения 2.

Основные компоненты модуля управления и электроснабжения 2: стальной рамный каркас, шкаф автоматики и связи 15 (включающий оборудование для преобразования и передачи сигналов на диспетчерский пункт, выполнения алгоритмов регулирования, сигнализации и защит), станция управления насосом 16 с частотным преобразователем, шкаф силовой распределительный 17, источник бесперебойного электроснабжения 18, обеспечивающий гарантированное электроснабжение узлов управления, телеметрии и связи.

Модуль управления и электроснабжения обеспечивает:

- электроснабжение глубинно-насосного оборудования и оборудования модуля учета и измерений;

- прием и обработку измерений контрольно-измерительных приборов модуля учета и измерения, измерений забойного датчика;

- управление частотой привода глубинно-насосного оборудования, приводами запорно-регулирующей арматуры (поддержания заданного значения) с целью обеспечения поддержания заданных значений затрубного и забойного давлений;

- автоматическое поддержание параметров работы скважины по заданному графику;

- учет добытого газа с обеспечением коррекции по температуре и давлению, учет добытой пластовой жидкости;

- передачу всей технологической информации на «верхний уровень» и прием команд управления по унифицированным протоколам передачи телеметрической информации;

- реализацию противоаварийных алгоритмов.

Конструктив модуля управления и электроснабжения обеспечивает удобство и простоту замены отдельных блоков (станция управления, щит силовой, шкаф автоматики и пр.), в том числе типовых унифицированных кабельных шлейфов между всеми блоками.

Таким образом, конструкция обвязки скважины за счет модульного исполнения и наличия быстроразъемных соединений обеспечивает сокращение времени на монтаж и наладку оборудования путем оперативной замены указанных модулей, а также отдельных блоков в них. Повышение качества процессов освоения и эксплуатации метаноугольных скважин достигается за счет автоматического поддержания параметров работы скважины по заданному графику с помощью передачи управляющих сигналов от одного модуля к другому.