Результат интеллектуальной деятельности: Комплексный прибор для исследования высокотемпературных скважин

Изобретение относится к геофизической технике, в частности для нефтегазовой промышленности, и может быть использовано для исследования нефтяных и газовых скважин.

При проведении различных видов термического и термогазохимического воздействия на призабойную зону пласта (далее - ПЗП) и удаленные зоны с целью повышения нефтеотдачи пластов особое значение имеет непрерывное измерение физических параметров процесса в зоне, непосредственно примыкающей к зоне реакции и к перфорационным отверстиям обсадной колонны. Диапазоны измеряемых параметров при этом следующие: давление - до 100 МПа; температура - до 300°С.

Кроме измерителей давления и температуры, для осуществления более точной привязки прибора к геологическому разрезу, в глубинный прибор также включаются измеритель экспозиционной дозы гамма-излучения (сцинтилляционный детектор) и магнитный локатор муфт, который определяет местоположение соединительных муфт обсадной колонны, замковых соединений колонн или других возможных источников магнитных аномалий в колоннах и скважине.

Известен комплексный скважинный прибор, содержащий размещенные в его составном корпусе датчики гамма-каротажа, локатора муфт, давления и температуры. Датчики установлены в корпусе последовательно сверху вниз (Патент 2292571, публ. 2007 г.).

Данный прибор используется для проведения геофизических исследований в действующих нефтяных, газовых и гидротермальных скважинах с целью оптимизации режимов их работы, при построении профиля притока или поглощения в скважинах с целью определения дебитов пластов и пропластков и при проведении ремонтно-изоляционных работ.

Недостатком данного прибора является то, что надежность его работы обеспечивается при температурных условиях до 150…175°С.

Вместе с тем, необходимость измерения высоких температур (до 300°С и более) окружающей среды при закачке горюче-окислительных составов (ГОС) в процессе термического и термохимического воздействия на призабойную зону пласта диктует необходимость изготовления специального корпуса прибора для защиты встроенных датчиков, проводов, электронных плат и пр. Типовым решением для реализации такого рода высокотемпературных приборов является сосуд Дьюара (термостат). Так, известно устройство для исследования высокотемпературных скважин, содержащее сосуд Дьюара, представляющий собой глубинный прибор с двумя корпусами, помещенными один в другой, между которыми помещен материал с высокими теплоизолирующими свойствами (Патент №2386809, публ. 2009 г.).

В подобных приборах большинство датчиков и электронной начинки помещено во внутреннем корпусе, снаружи остаются лишь приемники давления и температуры. К основным недостаткам данных устройств можно отнести следующие:

1. Значительное увеличение стоимости предлагаемого решения (экспертно до 5…8 раз) по сравнению с традиционными вариантами спускаемых приборов.

2. Увеличение габаритов (диаметра) и массы спускаемого прибора из-за повышения металлоемкости.

3. Повышение трудоемкости технического обслуживания и ремонта спускаемого прибора.

Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является создание глубинного прибора, обеспечивающего надежность работы измерительных приборов стандартного температурного исполнения в высокотемпературных скважинах, за счет обеспечения возможности регулирования температуры в зоне расположения данных приборов при резком повышении температуры в зоне закачки горюче-окислительного состава (ГОС) в пласт.

Задача решается тем, что комплексный прибор для исследования высокотемпературных скважин, содержащий основной корпус с размещенными в нем последовательно сверху вниз датчиками гамма-каротажа, локатора муфт, давления и датчиком температуры с рабочим диапазоном до +175°С, дополнительно содержит нижний корпус, соединенный с основным корпусом высокотемпературным геофизическим кабелем с размещенным в нем датчиком температуры с рабочим диапазоном до +300°С.

Выполнение комплексного прибора двухкомпонентным, включающим два корпуса, соединенные между собой высокотемпературным кабелем, позволяет располагать измерительные приборы стандартного температурного исполнения в безопасной зоне вблизи пакера, а выносной датчик температуры - непосредственно в зоне термического или термохимического воздействия на пласт, вблизи перфорационных отверстий обсадной колонны.

Наличие отдельного выносного датчика температуры с рабочим диапазоном до +300°С позволяет регистрировать повышение температуры, в том числе резкое, в зоне закачки ГОС в пласт, и своевременно предпринять действия по снижению температуры и предотвращению выхода внутрискважинного оборудования из строя, путем закачки пресной воды в зону перфорации.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлен общий вид комплексного прибора для исследования высокотемпературных скважин.

Комплексный прибор для исследования высокотемпературных скважин содержит закрепленный на кабеле 1 основной (верхний) корпус 2, с размещенными в нем датчиком 3 гамма-каротажа (сцинтилляционный детектор), датчиком 4 локатора муфт, датчиком 5 давления и резервным датчиком 6 температуры. Корпус 2 соединен высокотемпературным геофизическим кабелем 7 с нижним корпусом 8 прибора. В корпусе 8 установлен датчик 9 температуры (платиновый термометр сопротивления) с рабочим диапазоном до +300°С, являющийся в данном приборе основным датчиком температуры.

Верхний кабель 1 является геофизическим одножильным кабелем диаметром ∅6,35 мм. типа КГ1×0,75-30-200С или аналогичный ему. Нижний кабель 7 преимущественно является трехжильным кабелем диаметром ∅4 мм. типа МТ 3×0,5- 300°С или аналогичный ему.

Набор основных измерительных приборов, включающий датчики 3, 4, 5, 6 встроен в основной (верхний) корпус прибора, который при работе располагается в зоне установки пакера (±1 м.) - менее нагретом пространстве ствола скважины. Датчики 3, 4, 5, 6 обычно рассчитаны на работу в условиях температур до +175(150)°С и давлений до 100 МПа.

Длина кабеля 7, посредством которого нижний корпус 8 прибора присоединен к верхнему корпусу 2 составляет примерно 100 м., благодаря чему датчик 9 температуры размещается в зоне более высоких температур, вблизи перфорационных отверстий обсадной колонны.

Перед началом работ по закачке в скважину, например, горюче-окислительных составов (ГОС) приборную сборку спускают на геофизическом кабеле 1 в колонну насосно-компрессорных труб (НКТ) на заданную глубину так, чтобы нижний корпус 8 располагался в зоне перфорационных отверстий обсадной колонны, а верхний корпус 2 - в зоне установки пакера. Оператор, располагающийся в специализированной станции контроля и управления (СКУ), получает информацию о температуре и давлении среды на забое.

После начала закачки ГОС оператор с помощью встроенного программного обеспечения непрерывно фиксирует значения температуры и давления на забое в табличном и/или графическом виде. При повышении температуры, измеряемой нижним датчиком 9, до +100°С и выше оператор дает команду на прекращение закачки ГОС и начале закачки пресной воды для охлаждения забоя.

Несмотря на то, что датчик 9 располагается, примерно, на 100 м ниже основных датчиков, превышение выбранного порогового значения температуры (свыше 100°С) сообщает оператору о быстром развитии химической реакции с выделением тепла и вероятности резкого повышения температуры в зоне расположения основного корпуса. Для сохранения надежной работы датчиков 3, 4, 5, 6 требуется стабилизация температуры, для чего прекращается подача ГОС и начинается закачка воды. При выравнивании и стабилизации температуры на значениях ниже +100°С оператор ГВК дает команду на прекращение закачки воды и возобновлении закачки ГОС.

Спуск и извлечение данного прибора из скважины, даже при наличии давления в колонне НКТ, могут быть выполнены с помощью специального шлюза геофизического, который устанавливается на фонтанной арматуре.

Таким образом, предлагаемый двухкомпонентный комплексный прибор при выполнении термогазохимической обработки скважин предоставляет следующие преимущества:

1. Расположение измерительных приборов стандартного температурного исполнения в безопасной зоне вблизи пакера и предохранение их от выхода из строя в случае резкого повышения температуры в зоне закачки ГОС в пласт.

2. Расположение в наиболее потенциально нагретой зоне забоя скважины отдельного выносного датчика температуры с рабочим диапазоном до +300°С, который позволяет фиксировать повышение температуры, в том числе резкое, и предпринять действия по закачке пресной воды в забой для снижения температуры и предотвращения выхода внутрискважинного оборудования из строя.

3. Не требует в своем составе применения дорогостоящих сосудов Дьюара (термостатов) для защиты приборной и электронной начинки от воздействия высоких температур, что позволяет снизить стоимость, массогабаритные характеристики и упростить техническое обслуживание.