RU2239051C2 - Method for supplying energy to well equipment for bed state control during oil extraction and device for realization of said method - Google Patents
Method for supplying energy to well equipment for bed state control during oil extraction and device for realization of said method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2239051C2 RU2239051C2 RU2003100184A RU2003100184A RU2239051C2 RU 2239051 C2 RU2239051 C2 RU 2239051C2 RU 2003100184 A RU2003100184 A RU 2003100184A RU 2003100184 A RU2003100184 A RU 2003100184A RU 2239051 C2 RU2239051 C2 RU 2239051C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- chemical
- elements
- well
- main component
- power
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y02E60/12—
Landscapes
- Organic Insulating Materials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технологии добычи нефти и газа.The invention relates to oil and gas production technology.
Известен способ энергоснабжения скважинной аппаратуры и источник питания скважинной аппаратуры в виде турбогенератора, содержащего гидротурбину, приводимую в движение потоком бурового раствора, маслозаполненный статор, залитый эпоксидным компаундом, и ротор генератора переменного тока на постоянных магнитах, расположенных на валу гидротурбины (Молчанова А. А., Сираев А. X. Скважинные автономные системы с магнитной регистрацией. - М.: Недра, 1979, с. 102…103).There is a method of power supply of downhole equipment and a power source for downhole equipment in the form of a turbogenerator containing a hydraulic turbine driven by a mud flow, an oil-filled stator filled with an epoxy compound, and a rotor of an alternating current generator with permanent magnets located on the shaft of the hydraulic turbine (A. Molchanova A. , A. Siraev. Autonomous borehole systems with magnetic recording. - M .: Nedra, 1979, p. 102 ... 103).
Недостатком такого источника питания является его низкий ресурс, связанный с износом подшипников и уплотнений. Этот способ и устройство применяются при бурении скважин, когда возможна частая профилактика оборудования, поднимаемого на поверхность. В условиях эксплуатации скважины оборудование должно работать в скважине без профилактики несколько лет, желательно в течение всего срока действия скважины. Описанные выше способ и устройство этого не обеспечивают.The disadvantage of this power source is its low resource associated with wear of bearings and seals. This method and device are used when drilling wells, when frequent prevention of equipment raised to the surface is possible. Under the conditions of well operation, the equipment should work in the well for several years without prevention, preferably throughout the life of the well. The method and device described above do not provide this.
Известен также источник питания скважинной аппаратуры по свидетельству РФ на полезную модель №18211 (прототип). Этот источник питания содержит химические элементы, каждый из которых выполнен в корпусе и размещен в общем корпусе, который закреплен с кольцевым зазором внутри колонны бурильных труб над скважинной аппаратурой при помощи разъема на торце и кабельного наконечника.Also known is the power source of the downhole equipment according to the certificate of the Russian Federation for utility model No. 18211 (prototype). This power source contains chemical elements, each of which is made in the casing and placed in a common casing, which is fixed with an annular gap inside the drill pipe string above the borehole equipment using a connector at the end and a cable lug.
Недостаток - низкий ресурс работы химических элементов и неприспособленность их к условиям работы в процессе добычи нефти. Ресурс батарейных элементов весьма ограничен и они не восстанавливаются и не перезаряжаются. Такие элементы могут использоваться при бурении скважины для питания электронных компонентов скважинной аппаратуры, но вообще не пригодны для работы в скважине в условиях добычи нефти.The disadvantage is the low life of chemical elements and their inability to work conditions in the process of oil production. The battery life is very limited and they are not restored or recharged. Such elements can be used when drilling a well to power the electronic components of downhole equipment, but are generally not suitable for working in a well in oil production conditions.
Задачей создания изобретения является увеличение ресурса работы аппаратуры контроля состояния пласта при добыче нефти.The objective of the invention is to increase the life of the equipment for monitoring the state of the reservoir during oil production.
Решение указанной задачи достигнуто за счет того, что способ энергоснабжения скважинной аппаратуры контроля состояния пласта при добыче нефти, включающий подачу электрической энергии от химических элементов питания, отличается тем, что осуществляют последовательное задействование химических элементов питания путем подачи или пропитки основного компонента химических источников посредством пластовых флюидов. Одновременно осуществляют накопление энергии, вырабатываемой химическими элементами. Переключение химических элементов осуществляют по падению напряжения или по времени.The solution to this problem was achieved due to the fact that the method of power supply to the downhole equipment for monitoring the state of the formation during oil production, including the supply of electrical energy from chemical power elements, is characterized in that the chemical elements of the power are sequentially activated by supplying or impregnating the main component of chemical sources using formation fluids . At the same time carry out the accumulation of energy produced by chemical elements. Switching of chemical elements is carried out by voltage drop or by time.
Устройство для энергоснабжения скважинной аппаратуры контроля состояния пласта при добыче нефти, установленное в скважине, содержащее химические элементы, установленные в корпусах и в общем корпусе, закрепленном с кольцевым зазором в скважине, отличается тем, что полости в корпусах химических элементов заполнены основным компонентом, причем эти полости выполнены с возможностью сообщения через впускные отверстия в корпусах и общем корпусе с кольцевым зазором между общим корпусом и скважиной. Внутри общего корпуса может быть установлен накопитель энергии, вход которого подключен к выходам из химических элементов, а также блок контроля напряжения, вход которого подключен к выходу из накопителя энергии и блок управления, вход которого подключен к выходу из блока контроля напряжения. Впускные отверстия могут быть или открытыми или закрытыми клапанами с приводами. Устройство выполнено с возможностью поочередного задействования химических элементов посредством подачи команд на приводы клапанов от блока управления или от таймера или от блока управления и таймера одновременно. Во впускных отверстиях, например, перед клапанами или после них могут быть установлены фильтры.A device for energy supply of downhole equipment for monitoring the state of the formation during oil production, installed in the well, containing chemical elements installed in the casings and in a common housing fixed with an annular gap in the well, characterized in that the cavities in the chemical element casings are filled with the main component, and these the cavity is configured to communicate through the inlet openings in the housings and the common housing with an annular gap between the common housing and the well. An energy storage device, the input of which is connected to the outputs from the chemical elements, as well as a voltage control unit, the input of which is connected to the output of the energy storage device and a control unit, the input of which is connected to the output of the voltage control unit, can be installed inside the common housing. The inlets can be either open or closed valves with actuators. The device is configured to alternately activate the chemical elements by issuing commands to the valve actuators from the control unit or from the timer or from the control unit and timer at the same time. Filters can be installed in the inlets, for example, in front of or after the valves.
Проведенные патентные исследования показали, что предложенное техническое решение обладает новизной, изобретательским уровнем и промышленной применимостью, т. е. всеми критериями изобретения. Новизна подтверждается проведенными исследованиями. Изобретательский уровень обосновывается тем, что предложенное техническое решение неочевидно для специалиста средней квалификации, а если бы оно было очевидным, то подобные способ и устройства были бы реализованы на практике или, по крайней мере, их описание появилось бы в специальной литературе, так как задача создания источника, работающего длительное время в автономном режиме без обслуживания, стоит перед нефтедобывающей отраслью много лет и до настоящего времени не реализована ни на практике, ни даже в теоретическом плане. Предложенное изобретение позволит увеличить ресурс источника электроэнергии на порядок.Patent studies have shown that the proposed technical solution has novelty, inventive step and industrial applicability, i.e., all the criteria of the invention. Novelty is confirmed by research. The inventive step is justified by the fact that the proposed technical solution is not obvious to a specialist of average skill, and if it were obvious, then such a method and devices would be implemented in practice or, at least, their description would appear in the specialized literature, since the task of creating The source, which has been working offline for a long time without maintenance, has been facing the oil industry for many years and has not yet been implemented in practice or even theoretically. The proposed invention will increase the resource source of electricity by an order of magnitude.
Техническая реализация изобретения реальна, т. к. в конструкции устройства (источника энергоснабжения скважинной аппаратуры) использованы серийно выпускаемые детали и узлы и электронные компоненты систем коммутации, измерения напряжения и времени.The technical implementation of the invention is real, because commercially available parts and components and electronic components of switching systems, measuring voltage and time are used in the design of the device (source of energy supply for the downhole equipment).
Сущность изобретения поясняется на фиг.1…7, где:The invention is illustrated in figure 1 ... 7, where:
на фиг.1 - приведена схема реализации способа и размещение устройства электроснабжения скважинной аппаратуры в составе колонны бурильных труб;figure 1 is a diagram of the implementation of the method and the placement of the power supply device of the downhole equipment as part of the drill pipe string;
на фиг.2 - схема устройства без клапанов;figure 2 - diagram of the device without valves;
на фиг.3 - компоновочная схема устройства с клапанами и блоком управления;figure 3 is a layout diagram of a device with valves and a control unit;
на фиг.4 - схема устройства с клапанами, блоком управления и таймером;figure 4 is a diagram of a device with valves, a control unit and a timer;
на фиг.5 - химический элемент без клапана;figure 5 is a chemical element without valve;
на фиг.6 - химический элемент с клапаном и приводом.figure 6 is a chemical element with a valve and actuator.
Устройство энергоснабжения скважинной аппаратуры 1 (фиг.1) подстыковано к скважинной аппаратуре 2 и установлено в скважине 3, которая выведена в нефтеносный пласт 4. Например, устройство энергоснабжения скважинной аппаратуры может быть установлено на конце насосно-компрессорной трубы 4, которая, в свою очередь, установлена в обсадной колонне 6. В верхней части насосно-компрессорных труб смонтирована фонтанная аппаратура 7 и нефтяной трубопровод 8.The power supply device of the downhole equipment 1 (Fig. 1) is docked to the
Устройство энергоснабжения скважинной аппаратуры (фиг.2) содержит химические элементы 9 и 10, выполненные в корпусах 11 и установленные в общем корпусе 12, закрепленном с кольцевым зазором “А” внутри скважины 3. Химических элементов 9 и 10 может быть выполнено несколько. Химические элементы 9 и 10 установлены над скважинной аппаратурой 2 и присоединены к ней при помощи кабельного наконечника 13 с герметизацией всех проводов и разъема 14. Все химические элементы 9 и 10 содержат внутри корпусов 11 основной компонент 15. Основной компонент 15 находится преимущественно в твердой фазе, хотя и не исключена возможность использования паст и суспензий. В корпусах 11 и 12 выполнены одно или несколько впускных отверстий “В”. При этом впускные отверстия “В” на разных элементах имеют разный диаметр, что необходимо для поочередного задействования химических элементов. В общем корпусе 12 может быть установлены накопитель энергии 16, вход которого подключен к выходам из химических источников 9 и 10. Накопитель энергии 16 может быть выполнен на конденсаторах или ионисторах.The power supply device of the downhole equipment (figure 2) contains
На фиг.3 приведена схема, в которой к выходу из накопителя энергии 16 подключен вход блока контроля напряжения 17. Выход из блока контроля напряжения 17 подключен к входу в блок управления 18. Выходы из блока управления 18 подключены к коммутатору 19 и к скважинной аппаратуре контроля состояния пласта 2. Вся электроника и провода находятся внутри общего корпуса 12 и полностью загерметизированы. Химические элементы 9 и 10 оборудованы клапанами 20, каждый из которых оснащен приводом 21. Эти клапана предназначены для управления подачей пластовых флюидов внутрь корпусов химических элементов 9 и 10.Figure 3 shows a diagram in which the input of the
На фиг.4 приведена аналогичная схема, но дополнительно установлен таймер 22, выход которого подключен к входу в блок управления 18. Подключение очередного химического элемента осуществляется по времени.Figure 4 shows a similar diagram, but an additional timer 22 is installed, the output of which is connected to the input to the
На фиг.5 показана конструкция химического элемента без клапанов. Все химические элементы имеют по два электрода. Один электрод 23 выведен через изолирующую втулку 24, а вторым электродом служит, например, корпус 11. В отверстии “В” может быть установлен фильтр 25.Figure 5 shows the design of a chemical element without valves. All chemical elements have two electrodes. One
На фиг.6 - конструкция химического элемента, оборудованного клапанами для управления подачей пластовых флюидов для пропитки основного компонета 15 и его активизации посредством пластовых флюидов.6 is a design of a chemical element equipped with valves for controlling the supply of formation fluids for impregnation of the
В одном из вариантов исполнения фиг.2 и 6 отверстия “В” не закрыты и имеют различный диаметр.In one embodiment of FIGS. 2 and 6, the holes “B” are not closed and have different diameters.
В других вариантах на фиг.3, 4, 5 и 6 показаны химические элементы 9 и 10 с впускными отверстиями “В”, закрытыми клапанами 20 с приводами 21.In other embodiments, FIGS. 3, 4, 5 and 6 show
Устройство в первом варианте исполнения (фиг.2 и 5) работает следующим образом. В процессе добычи нефти или газа пластовые флюиды (нефть, газ, смесь нефти с газом, с водой и т.д.) через впускные отверстия “В” проникают внутрь химических элементов 9 и 10 и пропитывают основной компонент 15, например соль NaCl, который находится, например, в виде спрессованного порошка. В результате сначала задействуется первый химический элемент 9, имеющий отверстия “В” большего диаметра, потом следующий химический элемент 10, т. к. впускные отверстия “В” в нем имеют меньший диаметр и процесс заполнения полости химического элемента 10 флюидами и пропитывание ими основного компонента 15 идет значительно медленнее. Количество химических элементов может быть более двух. Между электродом 23 и корпусом 11 возникает напряжение, которое подается через накопитель энергии 16 и далее на скважинный прибор 2. Скважинный прибор 2 измеряет параметры пласта, например давление, температуру и т.д., и передает эти параметры на поверхность по электромагнитному каналу связи. Для реализации электромагнитного канала связи скважинный прибор установлен на центраторах и подсоединен к двум электропроводным частям электрического разделителя (на фиг.1…6 центратор, электрический разделитель и электромагнитный канал связи не показаны).The device in the first embodiment (figure 2 and 5) works as follows. In the process of oil or gas production, formation fluids (oil, gas, a mixture of oil with gas, water, etc.) penetrate into the
Вторая модификация источника питания скважинной аппаратуры (фиг.3 и 6) работает следующим образом. Сигнал с блока управления 18 (фиг.1) подается на привод клапана 21, который перемещает клапан 20, открывая впускное отверстие “В”. Из кольцевого зазора “А” через впускное отверстие “В” и фильтр 25 в полость “С” поступают пластовые флюиды. Пластовые флюиды пропитывают основной компонент 15. Между электродом 23 и корпусом 11 возникает напряжение. При снижении напряжения химического элемента 9, которое контролирует блок контроля напряжения 17, блок управления 18 автоматически задействует очередной химический элемент 10 путем подачи сигнала на привод 21 клапана 20 и одновременно осуществляет перекоммутацию при помощи коммутатора 19, т. е. отключает отработавший свой ресурс химический элемент 9 от скважинной аппаратуры 2 и подключает химический элемент 10. Возможна подача управляющего сигнала вместо блока управления 18 с таймера 22 (фиг.3), в этом случае переключение химических элементов 9 и 10 производится не по снижению напряжения на электродах, а по времени автоматически. Применение изобретения позволило:The second modification of the power source of the downhole equipment (Fig.3 and 6) works as follows. The signal from the control unit 18 (FIG. 1) is supplied to the
1. Впервые разработать относительно энергоемкий и дешевый источник для длительного питания скважинной аппаратуры при добыче нефти.1. For the first time to develop a relatively energy-intensive and cheap source for long-term power supply of downhole equipment in oil production.
2. Использовать в качестве активизирующего компонента химического источника питания пластовые флюиды, всегда присутствующие при добыче нефти, и тем самым уменьшить вес и габариты химических элементов за счет исключения из их конструкции активирующего компонента и устройства, реализующего перемешивание компонентов.2. To use reservoir fluids, which are always present during oil production, as an activating component of a chemical power source, and thereby reduce the weight and dimensions of chemical elements by eliminating the activating component and the device that implements the mixing of components from their design.
3. Увеличить на порядок ресурс работы источника питания и обеспечить бесперебойное питание электроэнергией скважинной аппаратуры.3. To increase the life of the power source by an order of magnitude and provide uninterrupted power supply to the borehole equipment with electricity.
4. Стабилизировать напряжение питания скважинной аппаратуры за счет поочередного подключения химических элементов.4. To stabilize the supply voltage of the downhole equipment due to the alternate connection of chemical elements.
5. Получить значительный экономический эффект за счет исключения спускоподъемных операций для частой замены ранее применявшегося источника питания скважинной аппаратуры.5. To obtain a significant economic effect due to the elimination of tripping operations for frequent replacement of a previously used power source for downhole equipment.
Claims (11)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003100184A RU2239051C2 (en) | 2003-01-04 | 2003-01-04 | Method for supplying energy to well equipment for bed state control during oil extraction and device for realization of said method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003100184A RU2239051C2 (en) | 2003-01-04 | 2003-01-04 | Method for supplying energy to well equipment for bed state control during oil extraction and device for realization of said method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2003100184A RU2003100184A (en) | 2004-06-27 |
RU2239051C2 true RU2239051C2 (en) | 2004-10-27 |
Family
ID=33537450
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003100184A RU2239051C2 (en) | 2003-01-04 | 2003-01-04 | Method for supplying energy to well equipment for bed state control during oil extraction and device for realization of said method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2239051C2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2820237B1 (en) | 2012-03-01 | 2019-01-02 | Weatherford Technology Holdings, LLC | Power source for completion applications |
WO2019166831A1 (en) | 2018-03-01 | 2019-09-06 | Expro North Sea Limited | Combined power source for long term operation of downhole gauges |
RU2752826C1 (en) * | 2021-01-26 | 2021-08-06 | Публичное акционерное общество «Татнефть» имени В.Д. Шашина | Downhole power supply for downhole equipment |
-
2003
- 2003-01-04 RU RU2003100184A patent/RU2239051C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
МОЛЧАНОВ А.А. и др. Скважинные автономные измерительные системы с магнитной регистрацией. – М.: Недра, 1979, с. 96-103. * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2820237B1 (en) | 2012-03-01 | 2019-01-02 | Weatherford Technology Holdings, LLC | Power source for completion applications |
EP3301252B1 (en) | 2012-03-01 | 2019-01-09 | Weatherford Technology Holdings, LLC | Power source for completion applications |
WO2019166831A1 (en) | 2018-03-01 | 2019-09-06 | Expro North Sea Limited | Combined power source for long term operation of downhole gauges |
RU2752826C1 (en) * | 2021-01-26 | 2021-08-06 | Публичное акционерное общество «Татнефть» имени В.Д. Шашина | Downhole power supply for downhole equipment |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6848503B2 (en) | Wellbore power generating system for downhole operation | |
US6554074B2 (en) | Lift fluid driven downhole electrical generator and method for use of the same | |
RU2616956C2 (en) | Bha electromotor in form of pipe-in-pipe | |
US20150034294A1 (en) | Submersible Electrical Machine and Method | |
EP1268974B1 (en) | Tool and method for managing fluid flow in a well | |
US9638010B2 (en) | Downhole power generation system with alternate flow paths | |
RU2636984C2 (en) | Increase of electric motor drive torque and control system of rotary steerable system | |
CA2957512C (en) | Electricity generation within a downhole drilling motor | |
WO2007003597A1 (en) | Mehod and apparatus for actuating oilfield equipment | |
NO20201035A1 (en) | Autonomous downhole power generator module | |
RU2239051C2 (en) | Method for supplying energy to well equipment for bed state control during oil extraction and device for realization of said method | |
WO2016108882A1 (en) | Drill bit with electrical power generator | |
US11280162B2 (en) | Power generation using pressure differential between a tubular and a borehole annulus | |
US20200347702A1 (en) | Downhole power generation using pressure differential | |
CN107476773A (en) | The tool string and method of obstacle in a kind of elimination well | |
CN113187398B (en) | Novel magnetic continuous pulse plasma drill bit and drilling method | |
RU2208156C1 (en) | Power supply of downhole apparatuses | |
US11970923B2 (en) | Downhole electrical generator | |
CN105576164B (en) | A kind of power supply device for measurement while-drilling instrument | |
RU2324815C1 (en) | Well electric generator | |
RU27153U1 (en) | THERMOELECTRIC AUTONOMOUS POWER SUPPLY | |
RU35126U1 (en) | Telemetry System Power Supply | |
US20190211640A1 (en) | Electro-hydraulic complex with a plasma discharger | |
CN115478810B (en) | Magnetic medium-based induction type sliding sleeve and downhole tool control method | |
RU2307439C2 (en) | Turbogenerator shaft stuffing arrangement |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150105 |