RU2632605C1

RU2632605C1 - Device and method of examination of horizontal or inclined well

Info

Publication number: RU2632605C1
Application number: RU2016134862A
Authority: RU
Inventors: Евгений Вячеславович Пошвин; Дмитрий Николаевич Лебедев
Original assignee: Акционерное общество "Новомет-Пермь"
Priority date: 2016-08-25
Filing date: 2016-08-25
Publication date: 2017-10-06

Abstract

FIELD: oil and gas industry.

SUBSTANCE: group of inventions relates to equipment for investigation and completion of inclined and horizontal wells equipped with arrangements for performing multi-stage hydraulic fracturing of the formation. The device has a tubing string, a pumping unit, a packer, means for well measuring parameters and at least one sealing element contacting the casing string walls. An electric centrifugal pump unit of inverted type with telemetering system unit is used as a pumping unit. The telemetering system unit is lowered into the tubing string on load-carrying cable and placed in horizontal or inclined well under examination. A sealing element is installed outside the tubing string outside of electric centrifugal pump unit. The method includes preliminary running of tubing string into casing string with passage of horizontal or inclined well, lowering of electric centrifugal pump on load-carrying cable and placing of electric centrifugal pump inside the tubing string with the telemetering system unit connected thereto in examined area with subsequent step-by-stage movement thereof along the well, pumping of liquid with simultaneous measurement of parameters at each stage and processing the obtained results.

EFFECT: improved reliability and accuracy of measurement of flow parameters, pressure, temperature and water content providing possibility for examining long sections of horizontal wells.

4 cl, 2 dwg

Description

Группа изобретений относится к оборудованию для добычи нефти и газа, в частности к оборудованию для исследования и освоения наклонных и горизонтальных скважин, оборудованных компоновками для проведения многостадийного гидроразрыва пласта (МГРП).The group of inventions relates to equipment for oil and gas production, in particular to equipment for research and development of deviated and horizontal wells equipped with arrangements for multi-stage hydraulic fracturing.

Из уровня техники известно устройство для исследования наклонных и горизонтальных скважин, состоящее из струйного насоса, спущенного на колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) выше кровли исследуемого пласта, пакера с центральным проходным каналом, разобщающего горизонтальный и вертикальный стволы, хвостовика с герметизирующими элементами, между которыми расположен перфорированный приемный участок, автономных манометров, размещенных на наружной части хвостовика, заглушенного со стороны забоя скважины [Патент RU №2248471 C1, МПК F04F 5/54, опубл. 20.03.2005].The prior art device for the study of inclined and horizontal wells, consisting of a jet pump, lowered on a string of tubing above the roof of the reservoir, a packer with a central passage channel, separating the horizontal and vertical shafts, the liner with sealing elements, between by which the perforated receiving section is located, of autonomous pressure gauges located on the outer part of the liner plugged from the bottom of the well [Patent RU No. 2248471 C1, IPC F04F 5/54, op bl. 03/20/2005].

Устройство работает следующим образом. На колонне НКТ устройство спускают на требуемый интервал перфорации горизонтальной скважины, затем запускают струйный насос, при помощи которого производят откачку жидкости через перфорированный участок в хвостовике, изолированный с обеих сторон при помощи герметизирующих элементов. Во время откачки автономные манометры на хвостовике фиксируют забойное давление и сохраняют показания в память, далее откачку на данном участке жидкости останавливают, перемещают хвостовик на другой участок, где повторяют процедуру откачки скважинной жидкости, фиксируя при этом изменение давления на внешней части хвостовика. После серии проведенных замеров производят подъем установки и снятие с автономных манометров показаний, по которым строят кривую восстановления давления.The device operates as follows. On the tubing string, the device is lowered to the required perforation interval of the horizontal well, then the jet pump is started, with which fluid is pumped out through the perforated section in the liner, insulated on both sides by means of sealing elements. During pumping, stand-alone pressure gauges on the liner fix the bottomhole pressure and save the readings in memory, then pumping down at this section of the fluid is stopped, the liner is moved to another section, where the procedure for pumping the wellbore fluid is repeated, fixing the pressure change on the outer part of the liner. After a series of measurements, the installation is lifted and the readings taken from the autonomous pressure gauges are used to build a pressure recovery curve.

Основным недостатком данного изобретения является отсутствие связи в режиме реального времени с автономными манометрами и ограниченный круг измеряемых параметров скважины.The main disadvantage of this invention is the lack of real-time communication with stand-alone pressure gauges and a limited range of measured parameters of the well.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности является устройство для исследования скважин, состоящее из струйного насоса с внутренним проходным каналом, спущенного на колонне НКТ, пакера с проходным каналом, хвостовика с воронкой, каротажного кабеля с герметизирующим узлом, геофизического прибора с системой датчиков для измерения параметров скважины и приспособления для его доставки с фиксирующими элементами в виде выдвигающихся элементов вращения [Патент RU №129987 U1, МПК E21B 47/01, опубл. 10.07.2013].Closest to the claimed technical essence is a device for researching wells, consisting of a jet pump with an internal passage channel, lowered onto the tubing string, a packer with a passage channel, a liner with a funnel, a wireline cable with a sealing assembly, a geophysical instrument with a sensor system for measuring parameters wells and devices for its delivery with locking elements in the form of retractable rotation elements [Patent RU No. 129987 U1, IPC E21B 47/01, publ. 07/10/2013].

Исследование скважины осуществляют следующим образом. В вертикальную обсадную колонну спускают колонну НКТ с последовательно соединенными струйным насосом, пакером, хвостовиком и воронкой. Производят установку пакера в обсадной колонне, после этого на каротажном кабеле спускают геофизический прибор, пропуская его через проходной канал в струйном насосе, пакере, хвостовике и воронке, и после размещения с помощью приспособления для доставки геофизического прибора с системой датчиков в горизонтальном участке скважины герметизируют геофизический кабель внутри струйного насоса при помощи специального узла герметизации. После чего посредством струйного насоса создают разрежение в зоне под пакером, вызывая тем самым приток скважинной жидкости из горизонтального участка скважины, и фиксируют во время этого параметры температуры, давления, расхода жидкости на данном горизонтальном участке, которые передают на поверхность по геофизическому кабелю. Последовательно перемещая устройство по длине скважины, производят замеры на разных отметках.The well study is as follows. The tubing string with the jet pump, packer, liner and funnel connected in series to the vertical casing is lowered. The packer is installed in the casing, then the geophysical instrument is lowered on the logging cable, passing it through the feed channel in the jet pump, packer, liner and funnel, and after placement with the help of a geophysical instrument delivery device with a sensor system in the horizontal section of the well, the geophysical cable inside the jet pump using a special sealing unit. Then, by means of a jet pump, a vacuum is created in the area under the packer, thereby causing the inflow of the borehole fluid from the horizontal section of the well, and during this, the parameters of temperature, pressure, and fluid flow in this horizontal section are recorded, which are transmitted to the surface via a geophysical cable. By sequentially moving the device along the length of the well, measurements are made at different elevations.

Основными недостатками этого устройства и реализуемого с его помощью способа исследования скважины являются низкая надежность конструкции из-за необходимости использования приспособления доставки геофизического прибора с системой датчиков в скважину, а также низкая точность получаемых данных по расходу, давлению и другим параметрам, обусловленная тем, что датчики в скважине не изолированы друг от друга, а из-за ограничения по высоте подвески струйного насоса создаваемое им разрежение падает по длине горизонтального участка, что не позволяет получить достоверные данные, особенно при исследовании скважин с длинными горизонтальными участками, где снижение разрежения на горизонтальном участке будет наибольшим.The main disadvantages of this device and the well exploration method implemented with its help are the low reliability of the structure due to the need to use a device for delivering a geophysical instrument with a system of sensors to the well, as well as the low accuracy of the data on flow, pressure and other parameters, due to the fact that the sensors in the well are not isolated from each other, but because of the limited height of the suspension of the jet pump, the vacuum created by it falls along the length of the horizontal section, which is not It allows one to obtain reliable data, especially in studies of wells with long horizontal sections, where the horizontal section of the vacuum decrease is greatest.

Задачей настоящего изобретения является создание надежного устройства и способа исследования горизонтальной или наклонной скважины и повышение точности измерения параметров расхода, давления, температуры, обводненности, обеспечивающее возможность проведения исследований на длинных участках скважины.The objective of the present invention is to provide a reliable device and method for researching a horizontal or deviated well and increasing the accuracy of measuring flow rate, pressure, temperature, water cut, making it possible to conduct research on long sections of the well.

Для решения указанной задачи устройство для исследования горизонтальной или наклонной скважины, содержащее колонну НКТ, насосную установку, пакер, средство измерения параметров скважины и по меньшей мере один герметизирующий элемент, соприкасающийся со стенками обсадной колонны, согласно изобретению в качестве насосной установки содержит установку электроцентробежного насоса (УЭЦН) перевернутого типа с блоком телеметрической системы (ТМС), спущенную на грузонесущем кабеле в горизонтальный участок скважины в колонне НКТ, а герметизирующий элемент установлен снаружи НКТ за пределами установки электроцентробежного насоса.To solve this problem, a device for researching a horizontal or inclined well containing a tubing string, a pumping unit, a packer, a means for measuring well parameters and at least one sealing element in contact with the walls of the casing according to the invention comprises an electric centrifugal pump installation as a pumping unit ( ESP) of an inverted type with a telemetry system (TMS) unit, lowered on a load-carrying cable to a horizontal section of the well in the tubing string, and pressurized uyuschy element is mounted outside the tubing outside the installation electrocentrifugal pump.

Обсадная колонна может быть оборудована муфтами с портами гидроразрыва пласта.Casing can be equipped with couplings with hydraulic fracturing ports.

В некоторых вариантах исполнения устройство может быть снабжено приемным устройством, размещенным в хвостовой части НКТ за установкой электроцентробежного насоса между двумя герметизирующими элементами, а конец НКТ заглушен.In some embodiments, the device may be equipped with a receiving device located in the rear of the tubing behind the installation of an electric centrifugal pump between two sealing elements, and the end of the tubing is plugged.

Способ исследования скважины с помощью предлагаемого устройства предусматривает предварительный спуск колонны НКТ в обсадную колонну с прохождением горизонтальной или наклонной скважины, спуск в НКТ на грузонесущем кабеле установки электроцентробежного насоса с присоединенным к нему блоком телеметрической системы, служащим средством измерения, и размещение их внутри НКТ на исследуемом участке с последующим поэтапным совместным перемещением вдоль скважины, откачку жидкости с одновременным замером параметров на каждом этапе и обработку полученных результатов.A method of researching a well using the proposed device involves pre-launching a tubing string into a casing with a horizontal or inclined well, running a tubing of an electric centrifugal pump with a telemetry system unit attached to it, serving as a means of measurement, and placing them inside the tubing on the test section with subsequent phased joint movement along the well, pumping fluid with simultaneous measurement of parameters at each stage and processing whence results.

В отличие от прототипа в заявляемых устройстве и способе доставка устройства для исследования в горизонтальную или наклонную скважину осуществляется внутри НКТ, что исключает возможность повреждения УЭЦН в процессе исследования скважины, и в целом повышает надежность устройства. Наличие герметизирующих элементов позволяет проводить исследование конкретного участка исследуемой скважины, что существенно повышает точность измеряемых данных, а непосредственное расположение УЭЦН рядом с приемным устройством позволяет создать необходимое разрежение во время измерений на каждом участке скважины.Unlike the prototype in the inventive device and method, the device for research in a horizontal or deviated well is delivered inside the tubing, which eliminates the possibility of damage to the ESP during the well study, and generally increases the reliability of the device. The presence of sealing elements allows the study of a specific section of the well under study, which significantly increases the accuracy of the measured data, and the direct location of the ESP next to the receiving device allows you to create the necessary vacuum during measurements at each section of the well.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показано устройство для исследования скважины во время работы с двумя герметизирующими элементами, на фиг. 2 - то же, с одним герметизирующим элементом.The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a device for researching a well during operation with two sealing elements, FIG. 2 - the same, with one sealing element.

Устройство для исследования горизонтальной или наклонной скважины содержит установку электроцентробежного насоса 1 перевернутого типа с присоединенным к ней блоком ТМС 2, спущенную на грузонесущем кабеле 3 в колонну НКТ 4 (фиг. 1, 2), которая может быть выполнена гибкой (ГНКТ). Снаружи хвостовой части НКТ 4, расположенной в области горизонтальной или наклонной скважины за пределами УЭЦН 1, размещены два герметизирующих элемента 5, между которыми расположено приемное устройство 6, представляющее собой перфорированный участок НКТ 4 (фиг. 1). Герметизирующие элементы 5 опираются на стенки обсадной колонны 7 в горизонтальной скважине 8 и изолируют исследуемый участок скважины 8 с двух сторон, при этом на конце колонны НКТ 4 имеется заглушка 9. В некоторых вариантах исполнения колонна НКТ 4 может быть выполнена с одним герметизирующим элементом 5 (фиг. 2), в этом случае роль приемного устройства 6 выполняет конец колонны НКТ 4, который остается открытым.A device for researching a horizontal or inclined well contains an inverted-type electric centrifugal pump 1 with a TMS 2 unit attached to it, lowered on a load-carrying cable 3 into a tubing string 4 (Fig. 1, 2), which can be flexible (CT). Outside of the tail part of the tubing 4, located in the horizontal or deviated well outside the ESP 1, there are two sealing elements 5, between which there is a receiving device 6, which is a perforated section of the tubing 4 (Fig. 1). The sealing elements 5 are based on the walls of the casing 7 in the horizontal well 8 and isolate the studied section of the well 8 from two sides, while at the end of the tubing string 4 there is a plug 9. In some embodiments, the tubing string 4 can be made with one sealing element 5 ( Fig. 2), in this case, the role of the receiving device 6 is played by the end of the tubing string 4, which remains open.

Колонна НКТ 4 проходит вдоль обсадной колонны 7 по вертикальной скважине 10 и по горизонтальной скважине 8 в продуктивном пласте 11, которые разделены пакером 12. Обсадная колонна 7 может быть оборудована муфтами с портами ГРП 13.The tubing string 4 runs along the casing 7 along the vertical well 10 and along the horizontal well 8 in the reservoir 11, which are separated by the packer 12. The casing 7 can be equipped with couplings with hydraulic fracturing ports 13.

Данное устройство реализует следующий способ исследования горизонтальной или наклонной скважины.This device implements the following method for researching a horizontal or deviated well.

В вертикальную скважину 10 по обсадной колонне 7 спускают колонну НКТ 4, пропускают ее через пакер 12, проводят через горизонтальную скважину 8, расположенную в продуктивном пласте 11, до размещения приемного устройства 6 напротив муфты с портом ГРП 13 или зоны перфорации, через которые скважинная жидкость из пласта 11 поступает в обсадную колонну 7. После установки на НКТ герметизирующих элементов 5, изолирующих муфту с портом ГРП 13 с двух сторон, в колонну НКТ 4 спускают УЭЦН 1 с присоединенным блоком ТМС 2 на грузонесущем кабеле 3 до размещения их в непосредственной близости от приемного устройства 6. После чего запускают УЭЦН 1 для откачки жидкости и создания разрежения, и при помощи блока ТМС 2 начинают производить измерение расхода, давления, температуры, обводненности и прочих параметров, данные полученных замеров по грузонесущему кабелю 3 передаются на поверхность. По завершению комплекса замеров в области изолированного порта ГРП производят подъем УЭЦН 1 с блоком ТМС 2 на грузонесущем кабеле 3 и перемещают колонну НКТ 4 к следующей муфте с портом ГРП 13, после чего повторяют операцию спуска УЭЦН 1 с блоком ТМС 2 на грузонесущем кабеле 3 в колонну НКТ 4, запуск УЭЦН 1 и измерение параметров с помощью блока ТМС 2 и передачей их по грузонесущему кабелю 3 на поверхность. Таким же образом вышеописанные операции повторяют для последующих муфт ГРП 13.The tubing string 4 is lowered into the vertical well 10 through the casing 7, passed through the packer 12, passed through a horizontal well 8 located in the producing formation 11, until the receiving device 6 is opposite the coupling with the hydraulic fracturing port 13 or the perforation zone through which the well fluid from the formation 11 it enters the casing 7. After installing sealing elements 5 on the tubing, isolating the coupling with the hydraulic fracturing port 13 on both sides, the ESP 1 with the connected TMS 2 unit on the load-carrying cable 3 is lowered into the tubing string 4 until they are placed in the immediate vicinity of the receiving device 6. After that, ESP 1 is launched to pump out the liquid and create a vacuum, and using the TMS 2 unit they begin to measure the flow, pressure, temperature, water cut and other parameters, the data of the measurements obtained on the load-carrying cable 3 are transmitted to the surface. Upon completion of the measurement complex in the area of the isolated hydraulic fracturing port, the ESP 1 with TMS unit 2 is lifted on the load-carrying cable 3 and the tubing string 4 is moved to the next coupling with the hydraulic fracturing port 13, after which the lowering of the ESP 1 with the TMS unit 2 on the 3-load-carrying cable is repeated the tubing string 4, the launch of ESP 1 and the measurement of parameters using the TMS 2 unit and transferring them via a load-carrying cable 3 to the surface. In the same way, the above operations are repeated for subsequent hydraulic fracturing couplings 13.

При реализации второго варианта (фиг. 2) колонну НКТ 4 при спуске доводят до самой дальней муфты с портом ГРП 13 с возможностью размещения герметизирующего элемента 5 слева от исследуемого участка и производят установку герметизирующего элемента 5, изолирующего муфту с портом ГРП 13 с одной стороны. После этого в колонну НКТ 4 спускают УЭЦН 1 с блоком ТМС 2 на грузонесущем кабеле 3 и аналогично первому варианту при запуске УЭЦН 1 блоком ТМС 2 производят измерение параметров расхода, давления, температуры, обводненности и прочих параметров с последующей передачей их на поверхность и поэтапным размещением УЭЦН 1 с блоком ТМС 2 на уровне более близких муфт с портом ГРП 13. Переданные данные с каждой муфты ГРП 13 обрабатываются на поверхности.When implementing the second option (Fig. 2), the tubing string 4 is brought down to the furthest coupling with the hydraulic fracturing port 13 during descent, with the possibility of placing the sealing element 5 to the left of the test area and the sealing element 5 is installed, insulating the coupling with the hydraulic fracturing port 13 on one side. After that, UETSN 1 with a TMS 2 block on a load-carrying cable 3 is lowered into the tubing string 4 and, similarly to the first option, when the UETsN 1 is started by a TMS 2 block, the flow parameters, pressure, temperature, water cut and other parameters are measured, followed by their transfer to the surface and phased placement ESP 1 with TMS unit 2 at the level of closer couplings with hydraulic fracturing port 13. Transmitted data from each hydraulic fracturing coupling 13 is processed on the surface.

Таким образом, за счет того, что доставка устройства для исследования в горизонтальную или наклонную скважину осуществляется в НКТ, надежность существенно увеличивается, а за счет изолирования исследуемого участка скважины по меньшей мере с одной стороны точность и достоверность получаемых данных улучшаются. Расположение УЭЦН непосредственно в зоне добычи позволяет создать необходимое разрежение на любом участке скважины, не зависимо от его удаленности.Thus, due to the fact that the delivery of the device for research into a horizontal or deviated well is carried out in the tubing, the reliability increases significantly, and due to the isolation of the investigated section of the well from at least one side, the accuracy and reliability of the data obtained are improved. The location of the ESP directly in the production zone allows you to create the necessary vacuum in any part of the well, regardless of its remoteness.

Claims

1. A device for researching a horizontal or inclined well, comprising a tubing string, a pumping unit, a packer, a means for measuring well parameters and at least one sealing element in contact with the walls of the casing, characterized in that it comprises an electric centrifugal pump installation inverted type with a telemetry system unit, lowered in the tubing string on a load-carrying cable and placed on a horizontal section of the well, and the sealing element of the mouth copulating outside the tubing outside the installation electrical centrifugal pump.

2. The device according to p. 1, characterized in that the casing is equipped with couplings with hydraulic fracturing ports.

3. The device according to p. 1, characterized in that it is equipped with a receiving device located in the rear part of the tubing behind the installation of an electric centrifugal pump between two sealing elements, and a plug is installed at the end of the tubing.

4. A method of researching a horizontal or deviated well, including the descent of the pumping unit into the casing, placement of a means of measuring parameters in the area of the investigated area, followed by phased movement along the well, pumping fluid at each stage while measuring the parameters and processing the results, characterized in that the tubing string is preliminarily passed through the horizontal or deviated well in the casing string into the casing, in which the pump unit with medium By measuring parameters, the means of measuring parameters are gradually moving along the well to the studied area together with the pumping unit, while the inverted-type electric centrifugal pump installation is used as the pumping unit, and the telemetry system unit attached to it is used as the parameter measuring device.