×
26.05.2019
219.017.618c

МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНАЯ АВТОМАТИЧЕСКАЯ ЦИФРОВАЯ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНАЯ СКВАЖИНА

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к области контроля параметров скважинной жидкости (СКЖ) и управления в системе оптимизации работы скважин с установками электроцентробежных насосов (УЭЦН) по данным условий эксплуатации скважины и параметров СКЖ. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей многофункциональной автоматической цифровой интеллектуальной скважины с обогревом насосно-компрессорных труб и электромагнитным облучением забоя индуктором. Предложена многофункциональная автоматическая цифровая интеллектуальная скважина, включающая погружное оборудование, состоящее из погружного центробежного насоса с погружным электродвигателем, погружной греющей кабельной линии, электрической линии связи с системой погружной телеметрии, высокочастотного генератора с возможностью передачи энергии до индуктора и станцию наземного оборудования, включающую управляющее устройство, соединенное через входы и выходы с наземным и погружным оборудованием и возможностью управления погружным электродвигателем, модуль беспроводной и/или проводной связи с возможностью управления, приема и передачи данных по средствам беспроводной и/или проводной связи, насос-дозатор, манометр, уровнемер с возможностью передачи информации на управляющее устройство, расходомер реагента с возможностью передачи данных о расходе реагента на управляющее устройство. При этом скважина дополнительно снабжена устьевым модулем (УМ), имеющим подвижный патрубок и выкидной патрубок в магистральный трубопровод, а наземное оборудование снабжено преобразователем напряжения/частоты и проточным экспресс-анализатором протонного магнитного резонанса (ПМРА), включающим магнит, диэлектрическую трубку с намотанной на нее катушкой индуктивности датчика ПМР, выход которой высокочастотным кабелем длиной в четверть волны соединен с усилителем мощности радиочастотных импульсов (передатчиком) и усилителем полезных сигналов ПМР (приемником) релаксометра, с которого через модуль информация о многофункциональной автоматической комплексной системе «интеллектуальная скважина - протонный магнитно-резонансный анализатор» передается на диспетчерский пульт контроля и управления нефтепромыслом. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области нефтедобычи, в частности к системе управления многофункциональной автоматической цифровой интеллектуальной скважины (МАЦИС) для одновременного управления скоростью ротора погружного электродвигателя (ПЭД) установки центробежного электронасоса (УЭЦН) по данным контроля дебита и параметров скважинной жидкости (СКЖ), прогревом насосно-компрессорных труб (НКТ) для устранения образования асфальто-смолисто-парафиновых отложений (АСПО), индукционным прогревом призабойной зоны пласта для понижения вязкости нефти (природного битума) и/или раздельного выполнения указанных действий и может быть использована на промыслах при добыче нефти из скважин.

Известна система управления УЭЦН, содержащая станцию управления с преобразователем частоты и контроллерами, систему погружной телеметрии (Станция управления «Электон-05» ПЧ-ТТПТ-800-380-50-1-УХЛ1 ТУ 3416-003-43174012-2001).

Недостатком данной системы является то, что управление ПЭД осуществляется только по предварительно определенному заданию, отсутствует автоматическое регулирование производительности установки в соответствии с изменяющимися условиями добычи нефти, так как при управлении не учитываются реальные динамические характеристики системы «пласт-скважина-УЭЦН».

Известна система оптимального управления УЭЦН по патенту РФ №88167 от 27.10.2009, авторов Сипайлов В.А., Букреев В.Г. и Сипайлова Н.Ю.

Полезная модель относится к области управления технологическими процессами в нефтяной промышленности и направлена на повышение качества управления УЭЦН за счет возможности в реальном времени автоматически изменять показатели производительности установки и настраиваться на режим оптимального по технико-экономическим критериям функционирования.

Указанный технический результат достигается тем, что система оптимального управления УЭЦН, содержащая установленный в скважине погружной электронасосный агрегат с кабельной линией питания его электродвигателя, блок погружной телеметрии с датчиками параметров состояния скважины и электронасосного агрегата, измеритель дебита жидкости, установленный на выкидной линии и подключенный к первому входу блока идентификации, преобразователь частоты, подсоединенный к станции управления, силовой выход которой подключен к кабельной линии питания электродвигателя электронасосного агрегата, а информационный выход станции управления подключен ко второму входу блока идентификации, задатчик режима работы, дополнительно включает блок оптимизации и датчик буферного давления, выход которого соединен с первым входом блока оптимизации и третьим входом блока идентификации, четвертый вход которого подключен к первому выходу задатчика режима работы, второй выход которого подключен к информационному входу станции управления, третий выход соединен со вторым входом блока оптимизации, третий вход которого подключен к выходу блока идентификации, выход блока оптимизации подключен к управляющему входу преобразователя частоты.

Основные показатели работы УЭЦН - производительность (дебит жидкости) и потребление электроэнергии - зависят от технических параметров насоса и трубопровода, частоты вращения ротора электродвигателя, а также пластового и буферного давлений. Управление режимом работы УЭЦН обеспечивается путем изменения производительности (дебита жидкости) электроцентробежного насоса за счет регулирования частоты вращения ротора электродвигателя электронасосного агрегата путем изменения частоты напряжения и величины напряжения на выходе преобразователя частоты и напряжения (ПНЧ) в соответствии с рассчитанными в блоке оптимизации значениями, определяющими оптимальное по технико-экономическим критериям функционирование УЭЦН.

Оптимизация реализуется с помощью модели объекта методом перебора полученных решений в пределах заданных технологических ограничений. Результатом работы блока оптимизации является расчет управляющих воздействий (напряжение и частота напряжения на выходе преобразователя частоты), определяющих минимальное отклонение показателя технико-экономической эффективности УЭЦН (коэффициент рентабельности по электроэнергии) от планового значения. Оптимальные значения управляющих воздействий (частота напряжения и величина напряжения с выхода ПНЧ передаются в станцию управления. В результате ее работы происходит изменение частоты вращения ротора электродвигателя и устанавливается режим работы установки, наиболее приближенный к оптимальному. Задатчик режима работы может быть реализован в виде автоматизированного рабочего места технолога, а блоки идентификации и оптимизации программным (цифровым) способом с помощью программируемых контроллеров, например, контроллеров станции управления и преобразователя частоты.

Недостатком известной системы является недостаточный набор параметров управления УЭЦН и СКЖ, по которым производится оптимизация работы скважины и недостаточный набор функций для многофункциональности автоматической комплексной станции интеллектуальной скважины.

Последний недостаток аналога для управления УЭЦН при добыче высоковязких нефтей устраняется в многофункциональной автоматической комплексной станции интеллектуальной скважины по патенту РФ №128894 от 10.06.2013, авторов Глебова В.И., Скворцова Д.Е., принятой за прототип.

Система состоит из погружной установки электроцентробежного насоса (УЭЦН) с погружным электродвигателем (ПЭД), погружной греющей кабельной линии, электрической линии связи и наземного оборудования, состоящего из управляющего устройства ПЭД и кабельным нагревом (КН), высокочастотного генератора с возможностью передачи энергии до облучающего индуктора на расстоянии более 1000 м от генератора.

Технический результат, достигаемый системой-прототипом, заключается в обеспечения комплексной работы одной станции для одновременного или раздельного управляемого процесса работы насосного оборудования, прогрева НКТ, индукционного прогрева призабойной зоны пласта и/или трубопроводов, с возможностью архивирования данных о работе каждого из процессов, дистанционного управления и передачи данных о работе каждого из процессов по беспроводному и/или проводному каналу, а также увеличение периода наработки на отказ скважинного оборудования за счет обеспечения увеличения надежности работы, снижению времени и трудозатрат при монтаже и эксплуатации многофункциональной автоматической комплексной станцией интеллектуальной скважины. Благодаря тому, что система-прототип выполнена в одном корпусе, это позволяет доставить станцию в сборе и компактно разместить станцию на месте эксплуатации, что снижает трудозатраты на сборку и запуск в эксплуатацию, по сравнению с прототипом.

Станция имеет дополнительно установленную систему дозированной подачи реагента и индукционного прогрева призабойной зоны пласта и/или трубопроводов и имеет возможность обеспечивать полный процесс оптимизации и интенсификации добычи, путем обеспечения оптимального режима работы насосного оборудования за счет ликвидации АСПО и солеотложений на скважинном оборудовании и предотвращения увеличения вязкости флюида при подъеме по НКТ.

Благодаря вышеуказанному исключается возможность образования АСПО и солеотложений на погружном скважинном оборудовании, упрощается процесс монтажа, эксплуатации и обслуживания станции, увеличивается период наработки оборудования на отказ по сравнению с известным устройством по прототипу.

При эксплуатации проблемных скважин, осложненных АСПО, необходимо производить прогрев призабойной зоны пласта без подъема пластовой жидкости (например, при подготовке скважины к запуску для того, чтобы вследствие нагрева снизить вязкость жидкости и обеспечить более мягкие условия для работы ПЭД) или осуществлять индукционный нагрев совместно с питанием ПЭД и прогревом НКТ, когда скважина уже вышла на режим и необходимо поддерживать стационарное тепловое поле ствола скважин. Или производить только питание ПЭД и дозированную подачу реагента, когда параметры добычи позволяют производить на каком-то отрезке времени подъем жидкости без нагрева, а при отключении ПЭД можно оставить нагрев скважины и дозированную подачу реагента в работе (такая ситуация возникает при работе скважины с периодическим режимом работы по откачке жидкости). Таким образом, без переналадки установки, в автоматическом режиме, без подъема узлов из ствола скважины обеспечивается расширение ее функциональных и технологических возможностей. Все указанные операции возможно производить и одновременно в осложненных АСПО и солеотложениями скважинах.

Недостатками прототипа является недостаточный набор параметров управления УЭЦН и СКЖ, по которым производится оптимизация работы скважины и отсутствие прибора для измерения расхода скважинной жидкости, по данным которого осуществляется измерение дебита ИС; отсутствие измерителей концентрации воды, плотности и вязкости, по которым определяется момент на валу ПЭД и регулируется частота ротора двигателя, отсутствие преобразователя частоты ПЭД.

Данные недостатки аналогов и прототипа могут быть устранены в предлагаемой нами многофункциональной автоматической цифровой интеллектуальной скважине (МАЦИС) с использованием ПМР-анализатора (ПМРА) и преобразователя напряжения и частоты (ПНЧ) в наземном оборудовании.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в расширении функциональных возможностей в заявляемой МАЦИС за счет дополнительного использования ПМРА и ПНЧ.

Технический результат достигается тем, что в многофункциональной автоматической цифровой интеллектуальной скважине, включающей погружное оборудование, состоящее из погружного центробежного насоса с погружным электродвигателем, погружной греющей кабельной линии, электрической линии связи с системой погружной телеметрии, высокочастотного генератора с возможностью передачи энергии до индуктора и станцию наземного оборудования, включающую управляющее устройство, соединенное через входы и выходы с наземным и погружным оборудованием и возможностью управления погружным электродвигателем, модуль беспроводной и/или проводной связи с возможностью управления, приема и передачи данных по средствам беспроводной и/или проводной связи, насос-дозатор, манометр, уровнемер с возможностью передачи информации на управляющее устройство, расходомер реагента с возможностью передачи данных о расходе реагента на управляющее устройство, согласно настоящему изобретению, скважина дополнительно снабжена устьевым модулем (УМ), имеющим подвижный патрубок и выкидной патрубок в магистральный трубопровод, а наземное оборудование снабжено преобразователем напряжения/частоты и проточным экспресс-анализатором протонного магнитного резонанса (ПМРА), включающим магнит, диэлектрическую трубку с намотанной на нее катушкой индуктивности датчика ПМР, выход которой высокочастотным кабелем длиной в четверть волны соединен с усилителем мощности радиочастотных импульсов (передатчиком) и усилителем полезных сигналов ПМР (приемником) релаксометра, с которого через модуль информация о многофункциональной автоматической комплексной системе «интеллектуальная скважина - протонный магнитно-резонансный анализатор» передается на диспетчерский пульт контроля и управления нефтепромыслом.

При этом УМ выполнен в виде расширяющегося конического участка трубы; проточный ПМРА используется для измерения производительности скважины и для измерения физико-химических параметров скважинной жидкости.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 представлена схема реализации заявляемой системы.

Обозначения на чертеже:

1 - скважина;

2 - УЭЦН;

3 - ПЭД;

4 - погружная греющая кабельная линии;

5 - линия связи с системой погружной телеметрии,

6 - высокочастотный генератор

7 - индуктор,

8 - станция наземного оборудования,

9 - управляющее устройство

10 - модуль управления,

11 - насос-дозатор

12 - манометр

13 - уровнемер

14 - расходомер

15 - преобразователь напряжения/частоты,

16 - устьевой модуль;

17 - подвижный патрубок

18 - выкидной патрубок

19 - магистральный трубопровод

20 - проточный экспресс-анализатор протонного магнитного резонанса

21 - магнит,

22 - диэлектрическая трубка

23 - катушка датчика ПМР,

24 - ВЧ-кабель длиной в четверть волны,

25 - усилитель мощности радиочастотных импульсов (передатчик,

26 - усилитель полезных сигналов ПМР (приемник),

27 - релаксометр

28 - диспетчерский пульт контроля и управления нефтепромыслом.

МАЦИС 1 включает погружное оборудование, состоящее из центробежного насоса 2 с погружным электродвигателем 3, погружной греющей кабельной линии 4 насосно-компрессорных труб, электрической линии связи 5 с системой погружной телеметрии, высокочастотного генератора 6 с возможностью передачи энергии до индуктора 7, размещенного на расстояние более 1000 м и станции наземного оборудования 8, включающей управляющее устройство 9, соединенное через входы и выходы с наземным и погружным оборудованием с возможностью управления ПЭД, модуль 10 беспроводной и/или проводной связи с возможностью управления, приема и передачи данных по средствам беспроводной и/или проводной связи (на фиг. 1 не показаны), насос-дозатор 11, манометр 12, уровнемер 13 с возможностью передачи информации на управляющее устройство 9, расходомер 14 реагента с возможностью передачи данных о расходе реагента на управляющее устройство, в которой согласно изобретению скважина дополнительно снабжена преобразователем напряжения/частоты 15 для управления скоростью ротора погружного электродвигателя 3 УЭЦН 2 и устьевым модулем (УМ) 16, имеющий подвижный патрубок 17 для отбора пробы из УМ и выкидной патрубок 18 для выброса СКЖ в магистральный трубопровод 19, а наземное оборудование имеет проточный экспресс-анализатор протонного магнитного резонанса (ПМРА) 20, включающий в своем составе магнит 21, в межполюсном пространстве которого проходит диэлектрическая трубка 22 с намотанной на нее катушкой 23 датчика ПМР, выход которой четвертьволновой (λ/4 = c/4νo=3⋅108/4⋅6⋅10, где с - скорость света, νo=6⋅106 МГц - резонансная частота ПМР-релаксометра ПМРА) кабелем 24, соединен с усилителем мощности 25 радиочастотных импульсов (передатчиком) и усилителем полезных сигналов ПМР (приемником) 26 релаксометра 27, через модуль 10 передающим информацию о МАКСИС-ПМРА на диспетчерский пульт 28 контроля и управления нефтепромыслом.

МАЦИС 1 функционирует следующим образом: центробежный насос 2 с погружным электродвигателем 3 откачивает скважинную жидкость вязкой нефти, у которой снижена вязкость после ее прогрева погружной греющей кабельной линией 4, высокочастотным генератором 6 посредством передачи энергии от индуктора 7 в затрубное пространство; в станции наземного оборудования 8, включающей управляющее устройство 9, соединенное через входы и выходы с наземным и погружным оборудованием с возможностью управления ПЭД через модуль управления 10 УЭЦН+ПЭД, насосом-дозатором 11, контролем манометром 12, уровнемером 13 расходомером 14 осуществляется подача реагента с возможностью передачи данных о расходе реагента на управляющее устройство, в которой согласно изобретению скважина дополнительно снабжена преобразователем напряжения/частоты 15 для управления в зависимости от параметров скважины и ФХП СКЖ скоростью ротора погружного электродвигателя 3 УЭЦН 2. В устьевом модуле 16 подвижный патрубок 17 осуществляет отбор пробы в любом сечении УМ, посредством выкидных патрубков 18 часть СКЖ выталкивается в магистральный трубопровод 19, а часть пробы через подвижный патрубок 17 поступает в проточный экспресс-анализатор протонного магнитного резонанса (ПМРА) 20, а именно в диэлектрическую трубку 22 с намотанной на нее катушкой 23 в межполюсном пространстве магнита 21 датчика ПМР, сигнал ПМР с которой через четвертьволновой кабель 24 подается в усилитель полезных сигналов ПМР (приемник) 26 релаксометра 27 и далее через модуль 10 информация о параметрах МАЦИС и о физико-химических параметрах СКЖ по ГОСТ Р 8.615-2005 ГСИ передается на диспетчерский пульт 28 контроля и управления нефтепромыслом.

Выполненные модельные эксперименты на стенде и моделирование процесса управления дебитом скважины показали пригодность системы МАЦИС-ПМРА для решения задач оптимизации работы интеллектуальной скважины.


МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНАЯ АВТОМАТИЧЕСКАЯ ЦИФРОВАЯ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНАЯ СКВАЖИНА
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 44 items.
25.08.2017
№217.015.d255

Способ определения пространственного положения пучка инфракрасного излучения

Изобретение относится к области лазерного приборостроения и касается способа определения пространственного положения пучка инфракрасного излучения. Способ включает в себя формирование инфракрасного пучка с помощью первой оптической системы, содержащей инфракрасный лазер, прозрачный в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002621477
Дата охранного документа: 06.06.2017
26.08.2017
№217.015.d679

Адаптивное цифровое сглаживающее и прогнозирующее устройство

Изобретение относится к средствам обработки информации для прогнозирования стационарных и нестационарных случайных процессов. Технический результат заключается в повышении точности прогноза на динамических режимах. Для этого в блок прогноза адаптивного цифрового сглаживающего и прогнозирующего...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002622852
Дата охранного документа: 20.06.2017
26.08.2017
№217.015.d69e

Адаптивное цифровое прогнозирующее устройство

Изобретение относится к средствам обработки информации для сглаживания и прогнозирования стационарных и нестационарных случайных процессов. Технический результат заключается в удвоении времени прогноза при заданном аналитическом буфере (памяти) предыстории процесса. Для этого в блок прогноза...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002622851
Дата охранного документа: 20.06.2017
26.08.2017
№217.015.df09

Голографический способ изучения нестационарных процессов

Голографический способ изучения нестационарных процессов, в котором используют когерентный источник излучения, коллиматор и первый, второй и третий светоделители, а также зеркала, при помощи которых формируют три опорных и один объектный пучки. В процессе реализации способа указанные три...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002624981
Дата охранного документа: 11.07.2017
29.12.2017
№217.015.f102

Способ обнаружения и определения места появления гололедных отложений на проводах линии электропередачи

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - расширение технологических возможностей локационной диагностики состояния линий электропередачи путем определения участков проводов линий электропередачи с наличием гололедных отложений и выявлением участков с наибольшими...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002638948
Дата охранного документа: 19.12.2017
19.01.2018
№218.016.00b3

Цифровое прогнозирующее устройство

Изобретение относится к средствам обработки информации для сглаживания и прогнозирования стационарных и нестационарных случайных процессов. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей путем увеличения реального времени прогноза в четыре раза при том же объеме...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002629641
Дата охранного документа: 30.08.2017
20.01.2018
№218.016.1085

Способ получения топливных гранул

Изобретение раскрывает способ получения топливных гранул, включающий дозирование и смешивание активного ила, образующегося на станциях биологической очистки сточных вод, с обезвоживающей добавкой, обезвоживание полученной смеси и последующее формование смеси, при этом используют активный ил с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002633762
Дата охранного документа: 18.10.2017
04.04.2018
№218.016.3418

Способ обнаружения гололедно-изморозевых отложений на проводах и грозозащитных тросах линий электропередачи

Использование: в области электротехники. Технический результат - обеспечение обнаружения наличия гололедно-изморозевых отложений и определение толщины стенки, плотности и погонной массы гололедно-изморозевых отложений на проводах и грозозащитных тросах линий электропередачи. Способ включает...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002645755
Дата охранного документа: 28.02.2018
29.05.2018
№218.016.58a9

Способ замедления окисления трансформаторного масла

Настоящее изобретение относится к области энергетики, в частности производству трансформаторного масла, используемого в маслонаполненном электрооборудовании, в частности, к способу замедления окисления трансформаторного масла. Способ включает добавление к трансформаторному маслу на стадии...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002653541
Дата охранного документа: 11.05.2018
09.06.2018
№218.016.5ff5

Способ электромагнитного перемешивания жидкой сердцевины слитка в кристаллизаторе при непрерывном литье

Изобретение относится к области металлургии. При непрерывном литье в кристаллизаторе осуществляют электромагнитное перемешивание жидкой сердцевины слитка. На жидкий металл импульсно воздействуют неподвижным однофазным переменным электромагнитным полем, наводимым индуктивной катушкой,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002656904
Дата охранного документа: 07.06.2018
Showing 1-5 of 5 items.
10.06.2014
№216.012.d1dd

Способ оперативного контроля качества нефти и нефтепродуктов

Использование: для оперативного контроля качества нефти и нефтепродуктов. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют возбуждение в образце, помещенном в постоянное магнитное поле, сигналов спин-эхо протонного магнитного резонанса (ПМР) сериями радиочастотных импульсов, регистрируют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002519496
Дата охранного документа: 10.06.2014
20.03.2015
№216.013.3255

Устройство для измерения состава и расхода многокомпонентных жидкостей методом ядерного магнитного резонанса

Использование: для измерения состава и расхода многокомпонентных жидкостей методом ядерного магнитного резонанса. Сущность изобретения заключается в том, что устройство для измерения состава и расхода многокомпонентных жидкостей с использованием метода ядерного магнитного резонанса (ЯМР)...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002544360
Дата охранного документа: 20.03.2015
26.08.2017
№217.015.e3e9

Способ работы электрической машины радиального движения

Изобретение относится к электротехнике, а именно к прямому преобразованию потоков жидкостей и газов в трубопроводах в электрическую энергию, и может быть использовано для питания датчиков и приборов, установленных на трубопроводах в труднодоступных для централизованного энергоснабжения и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002626377
Дата охранного документа: 26.07.2017
26.08.2017
№217.015.e418

Способ работы термоэлектрического генератора

Изобретение относится к способу круглогодичной и круглосуточной термоэлектрической генерации, а именно к способу прямого преобразования солнечной радиации в электрическую энергию сочетанием фотоэлектрических и термоэлектрических преобразователей для обеспечения экологически чистым...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002626242
Дата охранного документа: 25.07.2017
14.03.2019
№219.016.df1c

Система оптимизации работы группы нефтегазовых скважин

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к области контроля параметров скважинной жидкости (СКЖ) в системе оптимизации работы группы скважин путем управления установками электроцентробежных насосов (УЭЦН) на кусте нефтегазовых скважин по данным условий эксплуатации...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002681738
Дата охранного документа: 12.03.2019
+ добавить свой РИД