RU218267U1 - Turbine power generator with the ability to explore oil and gas wells - Google Patents
Turbine power generator with the ability to explore oil and gas wells Download PDFInfo
- Publication number
- RU218267U1 RU218267U1 RU2022121938U RU2022121938U RU218267U1 RU 218267 U1 RU218267 U1 RU 218267U1 RU 2022121938 U RU2022121938 U RU 2022121938U RU 2022121938 U RU2022121938 U RU 2022121938U RU 218267 U1 RU218267 U1 RU 218267U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sensor
- turbine
- generator
- oil
- turbine generator
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Полезная модель относится к турбинному генератору электроэнергии с возможностью исследования газонефтяных скважин. Турбинный генератор электроэнергии с возможностью исследования газонефтяных скважин содержит корпус, в котором установлен блок генератора с ротором турбины со съемной крыльчаткой и торцевым твердосплавным уплотнением, статор турбины, маслонаполненный поршневой компенсатор давления и блок электроники с датчиком вибрации. Турбинный генератор выполнен с возможностью установки в немагнитной бурильной трубе. В корпусе с турбинным генератором установлены датчик зенитного угла, датчик гамма-каротажа, датчик внутритрубного давления и датчик вибрационной нагрузки, разнесенные выше блока электроники с датчиком вибрации и по каналу связи, связанные с телесистемой. Технический результат заключается в том, что турбинный генератор обеспечивает электропитание модулей скважинного геофизического комплекса, выбор и поддержание рационального режима бурения, оптимизирует спуско-подъемные операции, контролирует гидродинамическое давление в скважине и диагностирует предаварийные ситуации в процессе бурения в режиме реального времени. 1 ил. The utility model relates to a turbine generator of electricity with the possibility of investigating oil and gas wells. SUBSTANCE: turbine power generator with possibility to study gas-oil wells contains a housing in which a generator unit with a turbine rotor with a removable impeller and an end hard-alloy seal, a turbine stator, an oil-filled piston pressure compensator and an electronics unit with a vibration sensor are installed. The turbine generator is designed to be installed in a non-magnetic drill pipe. A zenith angle sensor, a gamma-ray logging sensor, an in-line pressure sensor and a vibration load sensor are installed in the housing with the turbine generator, spaced above the electronics unit with the vibration sensor and via a communication channel, connected with the telesystem. The technical result consists in the fact that the turbine generator provides power supply to the modules of the downhole geophysical complex, selection and maintenance of a rational drilling mode, optimizes tripping operations, controls the hydrodynamic pressure in the well and diagnoses pre-emergency situations in the drilling process in real time. 1 ill.
Description
Полезная модель относится к области геофизических исследований нефтегазовых скважин, а именно к приборам для измерений геофизических и технологических параметров в процессе бурения.The utility model relates to the field of geophysical research of oil and gas wells, namely to instruments for measuring geophysical and technological parameters during drilling.
В области бурения направленных нефтегазовых скважин важной технологической задачей является повышения коэффициента извлечения нефти и стабилизации объемов добычи нефти, в частности по отношению к сложным нефтегазовым залежам. При этом точные данные геофизических и технологических параметров в процессе бурения обеспечивают высокую скорость проходки и управление траекторией ствола скважины, определяют нахождение долота в отношении пласта и имеют ключевое значение в технологии разработки направленных скважин.In the field of drilling directional oil and gas wells, an important technological challenge is to increase the oil recovery factor and stabilize oil production, in particular in relation to complex oil and gas deposits. At the same time, accurate data of geophysical and technological parameters during the drilling process provide a high rate of penetration and control of the wellbore trajectory, determine the location of the bit in relation to the formation, and are of key importance in the development of directional wells.
Согласно обычным способам измерения в процессе бурения, традиционные скважинные телесистемы, входящие в компоновку нижней части бурильных труб (КНБК), содержат расположенные вдоль бурильной колонны и взаимосвязанные между собой геофизические модули, которые включают в себя измерительные датчики, датчики ориентации и датчики технологических параметров, а также модуль телеметрии, который передает данные на поверхность, и модули, обеспечивающие питание телесистемы, такие как модуль батарей и турбинный генератор.According to conventional measurement-while-drilling methods, traditional downhole telesystems included in the assembly of the lower part of the drill pipes (BHA) contain located along the drill string and interconnected geophysical modules, which include measuring sensors, orientation sensors and process parameters sensors, and also a telemetry module that transmits data to the surface, and modules that provide power to the telesystem, such as a battery module and a turbine generator.
Известен турбинный генератор для питания геофизических модулей (US №7201239, Е21В 41/0088, 2007), содержащий турбину и узел ротора, установленный в герметичном корпусе на подшипниках скольжения с возможностью вращения. Ротор имеет сменную износостойкую втулку, охватывающую ротор, и лопасти. Известный турбинный генератор используется с модульной телеметрической системой APS SureShot (US 7327634, Е21В 47/18, 47/20, 2008 г.) в комплектациях контроля траектории и контроль траектории + гамма-каротаж и обеспечивает электропитание модулей известной телесистемы и техническое сопровождение при наклонно-направленном бурении. Каждый модуль защищен современной уникальной системой виброизоляции и размещается в защитном корпусе.A turbine generator is known for powering geophysical modules (US No. 7201239, E21B 41/0088, 2007), containing a turbine and a rotor assembly installed in a sealed housing on plain bearings with the possibility of rotation. The rotor has a replaceable wear-resistant sleeve covering the rotor and blades. The well-known turbine generator is used with the APS SureShot modular telemetry system (US 7327634, E21B 47/18, 47/20, 2008) in the trajectory control and trajectory control + gamma logging configurations and provides power supply to the modules of the well-known telemetry system and technical support during oblique directional drilling. Each module is protected by a modern unique vibration isolation system and is housed in a protective housing.
Недостатком конструкции известного устройства является сложность конструкции, обусловленная долгой заменой крыльчаток, а также малая функциональность, ограниченная только электропитанием модулей скважинной телесистемы и формированием импульсов давления скважинной жидкости.The disadvantage of the design of the known device is the complexity of the design, due to the long replacement of the impellers, as well as low functionality, limited only by the power supply of the downhole telesystem modules and the formation of pressure pulses of the downhole fluid.
Задачей предложенной полезной модели является расширение функциональных возможностей турбинного генератора.The objective of the proposed utility model is to expand the functionality of the turbine generator.
Поставленная задача решается следующим образом.The problem is solved in the following way.
Турбинный генератор электроэнергии с возможностью исследования газонефтяных скважин, содержащий корпус, в котором установлен блок генератора с ротором турбины со съемной крыльчаткой и торцевым твердосплавным уплотнением, статор турбины, маслонаполненный поршневой компенсатор давления и блок электроники с датчиком вибрации, согласно полезной модели выполнен с возможностью установки в немагнитной бурильной трубе, причем в корпусе с турбинным генератором дополнительно установлены датчик зенитного угла, датчик гамма-каротажа, датчик внутритрубного давления и датчик вибрационной нагрузки, разнесенные выше блока электроники с датчиком вибрации и по каналу связи связанные с телесистемой.Turbine power generator with the ability to study oil and gas wells, containing a housing in which a generator unit is installed with a turbine rotor with a removable impeller and a hard-alloy end seal, a turbine stator, an oil-filled piston pressure compensator and an electronics unit with a vibration sensor, according to the utility model, is configured to be installed in non-magnetic drill pipe, moreover, in the housing with the turbine generator, a zenith angle sensor, a gamma ray logging sensor, an inline pressure sensor and a vibration load sensor are additionally installed, spaced above the electronics unit with the vibration sensor and connected to the telecom system via a communication channel.
Предложенное техническое решение имеет следующие преимущества:The proposed technical solution has the following advantages:
наличие датчиков зенитного угла и ГК в одном корпусе с турбинным генератором обеспечивает возможность их размещения в непосредственной близости к долоту, повышая тем самым точность контроля положения ствола скважины относительно границ продуктивного пласта-коллектора, что позволяет значительно сократить время принятия решения в управлении процессом бурения скважин;the presence of zenith angle and HA sensors in the same housing with the turbine generator makes it possible to place them in close proximity to the bit, thereby increasing the accuracy of controlling the position of the wellbore relative to the boundaries of the productive reservoir, which can significantly reduce the decision-making time in controlling the drilling process;
наличие датчика вибрационной нагрузки в одном корпусе с турбинным генератором в непосредственной близости от долота обеспечивает возможность своевременного контроля вибраций бурильной колонны в результате неравномерного вращения (Stick/Slip) долота в процессе бурения, что позволяет своевременно отследить критические амплитуды вибраций колонны в процессе бурения и предотвратить аварийные ситуации;the presence of a vibration load sensor in the same housing with a turbine generator in close proximity to the bit provides the ability to timely control the vibrations of the drill string as a result of non-uniform rotation (Stick/Slip) of the bit during drilling, which makes it possible to track the critical amplitudes of vibrations of the string during the drilling process in a timely manner and prevent emergency situations;
наличие датчика внутритрубного давления в одном корпусе с турбинным генератором обеспечивают возможность мониторинга давления циркуляционной жидкости для бурения и оценивать потери давления в КНБК.the presence of an in-line pressure sensor in the same housing with a turbine generator provides the ability to monitor the pressure of the circulating fluid for drilling and evaluate pressure losses in the BHA.
Таким образом, помимо основного назначения турбинного генератора - обеспечения электропитанием модулей телесистемы с каналом связи скважинного комплекса, предложенное устройство обеспечивает возможность эффективного измерения геофизических и технологических параметров в процессе бурения и передаче их в телесистему.Thus, in addition to the main purpose of the turbine generator - providing power to the telesystem modules with the communication channel of the downhole complex, the proposed device provides the ability to effectively measure geophysical and technological parameters during drilling and transfer them to the telesystem.
Авторам известно использование датчиков технологических параметров бурения (датчиков зенитного угла, датчиков внутритрубного и затрубного давлений, датчиков нагрузки на долото и т.д.) для контроля границ продуктивного пласта непосредственно в наддолотных модулях. Однако, во-первых, в зависимости от задач бурения и исследований, наддолотный модуль может и не применяться в скважинном измерительном комплексе, то есть эффективность контроля границ продуктивного пласта без наддолотного модуля в этом случае снижается. Во-вторых, для беспроводного электромагнитного канала связи применяется дополнительное оборудование, увеличивающее длину телесистемы, в-третьих, корпусные детали быстро изнашиваются в процессе эксплуатации. В то время как турбинный генератор в любом случае необходим для обеспечения электропитания модулей телесистемы, а наличие в его конструкции датчиков зенитного угла, датчика ГК, датчика внутритрубного давления и датчика вибрационной нагрузки расширяет функциональные возможности устройства.The authors are aware of the use of drilling process parameters sensors (zenith angle sensors, in-pipe and annular pressure sensors, WOB sensors, etc.) to control the boundaries of the productive formation directly in the near-bit modules. However, firstly, depending on the tasks of drilling and research, the near-bit module may not be used in the downhole measuring complex, that is, the effectiveness of monitoring the boundaries of the productive formation without the near-bit module in this case is reduced. Secondly, for a wireless electromagnetic communication channel, additional equipment is used that increases the length of the telesystem, and thirdly, body parts wear out quickly during operation. While the turbine generator is in any case necessary to provide power to the telesystem modules, and the presence of zenith angle sensors, a GK sensor, an inline pressure sensor and a vibration load sensor in its design expands the functionality of the device.
Кроме того, турбинный генератор обеспечивает телесистему дополнительными гидравлическими каналами связи по технологии Downlink, за счет изменения давления либо расхода промывочной жидкости.In addition, the turbine generator provides the telesystem with additional hydraulic communication channels using Downlink technology, by changing the pressure or flow rate of the flushing fluid.
В предложенной полезной модели турбинный генератор располагается значительно ближе к долоту, соответственно и информация от датчиков, находящихся в корпусе турбинного генератора, получаемая в реальном режиме времени, является более точной и своевременной.In the proposed utility model, the turbine generator is located much closer to the bit, respectively, and the information from the sensors located in the turbine generator housing, obtained in real time, is more accurate and timely.
Предложенная полезная модель отличается простотой конструкции. Для ее практической реализации не требуется специальных материалов и оборудования. То есть полезная модель соответствует критерию «промышленная применимость».The proposed utility model is simple in design. Its practical implementation does not require special materials and equipment. That is, the utility model meets the criterion of "industrial applicability".
На фигуре представлен вариант конструкции турбинного генератора электроэнергии с возможностью исследования газонефтяных скважин.The figure shows a variant of the design of a turbine generator of electricity with the possibility of studying oil and gas wells.
Турбинный генератор электроэнергии с возможностью исследования газонефтяных скважин содержит: 1 - обтекатель, 2 - ротор турбины, 3 - статор турбины, 5 - блок генератора, 4 и 6 - центраторы, 7 - блок ГК, 8 - блок электроники с датчиком вибраций, 9 - датчик зенитного угла, 10 - датчик внутритрубного давления, 11 - корпус, 12 - бурильная труба, 13 - телесистему.Turbine power generator with the ability to study oil and gas wells contains: 1 - fairing, 2 - turbine rotor, 3 - turbine stator, 5 - generator unit, 4 and 6 - centralizers, 7 - GK unit, 8 - electronics unit with vibration sensor, 9 - zenith angle sensor, 10 - intrapipe pressure sensor, 11 - housing, 12 - drill pipe, 13 - telesystem.
Турбинный генератор электроэнергии с возможностью исследования газонефтяных скважин содержит корпус 11 с обтекателем 1, в котором установлен, расположенный между центраторами 4 и 6 блок генератора 5 в виде ротора турбины 2 со съемной крыльчаткой и статора турбины 3. Блок генератора электрически связан посредством блока электроники с датчиком вибраций 8. Выше блока электроники с датчиком вибрации 8 по продольной оси корпуса 11 установлены измерительные датчики: датчик блока ГК 7, датчик зенитного угла 9 и датчик внутритрубного давления 10. Скважинное устройство для исследований газонефтяных скважин установлено в немагнитной бурильной трубе 12. Измерительные датчики 7-10 по каналу связи связаны с телесистемой 13.Turbine power generator with the ability to study oil and gas wells contains a
На практикеOn practice
Подключенные к телесистеме 13 датчики 7-10 дополняют турбинный генератор электроэнергии, преобразуя его в систему каротажа в процессе бурения с возможностью исследования газонефтяных скважин. Получаемые от него наземной системой данные обрабатываются на компьютере, откуда перенаправляются на дисплей бурильщика и/или на систему управления буровой установкой.Connected to the
Так в процессе бурения блоком датчиком ГК 7 осуществляется регистрация гамма-излучения общего фона и кажущегося удельного сопротивления горных пород. Увеличение значений гамма-излучения по направлению бурения сигнализирует о том, что бурильная компоновка приближается к границе пласта-коллектора, при этом датчиком зенитного угла 9 в режиме реального времени осуществляется контроль положения ствола скважины относительно границ продуктивного пласта-коллектора. По полученным значениям от блока датчика ГК 7 и датчика зенитного угла 9 оператор контролирует местонахождение границы пласта относительно компоновки бурильного инструмента. Параметры от датчиков 7 и 9 позволяют оператору эффективно управлять процессом бурения. В то же время, в процессе бурения получаемые данные от датчика внутритрубного давления 10 поступают через телесистему оператору, который с помощью гидравлических программ отслеживает давление циркуляционной жидкости для бурения и оценивать потери давления в КНБК.Thus, in the process of drilling with a
В процессе бурения датчиком вибраций 8 в непосредственной близости от долота (на фиг. не показано) отслеживается амплитуда вибраций бурильной колонны. Поскольку амплитуда вибраций изменяется в результате неравномерного вращения (Stick/Slip) долота из-за неоднородности буримой породы, долото может внезапно останавливаться на короткое время. Увеличение длины бурильной колонны (наращивание колонны труб с увеличением глубины скважины) также приводит к возрастанию степени Stick/Slip, когда длина периода замирания долота увеличивается и долото высвобождается с резким повышением скорости. По показаниям датчика вибраций 8 в случае превышения допустимой нормы амплитуды вибраций оператором на поверхности производится изменение параметров режима бурения и предотвращение аварийной ситуации - повреждения соединений бурильной колонны или повреждения вооружения долота, и соответственно снизить тем самым цену и полное время строительства скважины.During drilling, the
Таким образом, предложенная полезная модель в полном объеме решает поставленную задачу расширения функциональных возможностей, а именно помимо электропитания модулей телесистемы с каналом связи обеспечивает:Thus, the proposed utility model fully solves the task of expanding the functionality, namely, in addition to powering the modules of the telesystem with a communication channel, it provides:
слежение за траекторией бурения ствола скважины;tracking the trajectory of drilling of the wellbore;
контроль гидродинамических давлений в скважине;control of hydrodynamic pressures in the well;
диагностику предаварийных ситуаций в реальном масштабе времени.diagnostics of pre-emergency situations in real time.
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU218267U1 true RU218267U1 (en) | 2023-05-18 |
Family
ID=
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2256794C1 (en) * | 2004-04-07 | 2005-07-20 | Открытое акционерное общество Научно-производственное предприятие по геофизическим работам, строительству и заканчиванию скважин ОАО НПП "ГЕРС" | Face telemetry system with hydraulic communication channel |
RU49575U1 (en) * | 2005-07-06 | 2005-11-27 | Открытое акционерное общество "Инженерно-производственная фирма СИБНЕФТЕАВТОМАТИКА" (ОАО ИПФ "СибНА") | Borehole Electrical Power Supply |
US7201239B1 (en) * | 2004-05-03 | 2007-04-10 | Aps Technologies, Inc. | Power-generating device for use in drilling operations |
US7327634B2 (en) * | 2004-07-09 | 2008-02-05 | Aps Technology, Inc. | Rotary pulser for transmitting information to the surface from a drill string down hole in a well |
RU2334340C1 (en) * | 2007-03-06 | 2008-09-20 | Николай Борисович Болотин | Drilling electric generator |
RU2657279C1 (en) * | 2014-12-09 | 2018-06-09 | Халлибертон Энерджи Сервисез, Инк. | Downhole turbine assembly |
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2256794C1 (en) * | 2004-04-07 | 2005-07-20 | Открытое акционерное общество Научно-производственное предприятие по геофизическим работам, строительству и заканчиванию скважин ОАО НПП "ГЕРС" | Face telemetry system with hydraulic communication channel |
US7201239B1 (en) * | 2004-05-03 | 2007-04-10 | Aps Technologies, Inc. | Power-generating device for use in drilling operations |
US7327634B2 (en) * | 2004-07-09 | 2008-02-05 | Aps Technology, Inc. | Rotary pulser for transmitting information to the surface from a drill string down hole in a well |
RU49575U1 (en) * | 2005-07-06 | 2005-11-27 | Открытое акционерное общество "Инженерно-производственная фирма СИБНЕФТЕАВТОМАТИКА" (ОАО ИПФ "СибНА") | Borehole Electrical Power Supply |
RU2334340C1 (en) * | 2007-03-06 | 2008-09-20 | Николай Борисович Болотин | Drilling electric generator |
RU2657279C1 (en) * | 2014-12-09 | 2018-06-09 | Халлибертон Энерджи Сервисез, Инк. | Downhole turbine assembly |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103703209B (en) | Comprise the brill soil working tool of regracting pad, comprise cylinder for the regracting pad of this instrument and correlation technique | |
RU2682400C1 (en) | Measurement system in the process of drilling near to the bit | |
CA2546398C (en) | Apparatus and method for measuring while drilling | |
RU2572093C2 (en) | Optimised drilling | |
US20200032638A1 (en) | Method of optimizing drilling operation using empirical data | |
US20100314173A1 (en) | Methods of drilling with a downhole drilling machine | |
CN113586040B (en) | Mud pulse generator and method of operation thereof | |
US11585189B2 (en) | Systems and methods for recycling excess energy | |
RU2707208C1 (en) | Flexible weighted drill pipe for rotary controlled system | |
US20240117677A1 (en) | Bha with electric directional drilling motor | |
RU218267U1 (en) | Turbine power generator with the ability to explore oil and gas wells | |
CN106640059A (en) | Continuous wave positive pulse generator driven by linear motor | |
US10570702B2 (en) | Seal flow and pressure control | |
US11359477B2 (en) | Identifying and mitigating tight spots in a borehole using bottom hole assembly components as test probes | |
WO2021062442A1 (en) | Rate of penetration drilling operation controller | |
Shinmoto et al. | Development of a continuous directional coring system for deep-sea drilling | |
RU2180398C2 (en) | Method of control over process of drilling of inclined- horizontal holes | |
RU2215874C1 (en) | Automated navigation drilling complex for laying service lines | |
RU2017116145A (en) | AUTONOMOUS TELEMETRIC BOTTOM SYSTEM WITH A DIAMETER OF 172 MM FOR LOGGING DURING DRILLING (AUTONOMOUS TELEMETRIC SYSTEM) AND METHOD FOR ITS IMPLEMENTATION | |
Gelfgat et al. | ELECTRODRILLING AND NEW PROSPECTS IN THE OIL & GAS WELL CONSTRUCTION RISK REDUCTION | |
RU25906U1 (en) | AUTOMATED, NAVIGATION DRILLING COMPLEX FOR DRILLING UNDER OBSTACLES | |
Jebur | Directional Drilling Tools Assessment and the Impact of Bottom Hole Assembly Configuration on the Well Trajectory and Operation Optimization | |
Perelman et al. | SPE-206463-MS | |
Florence et al. | Drillers' notes | |
RU2574429C2 (en) | Valves of bottom-hole assembly and method for selective actuation of motor |