RU2704416C2 - Method and system for operation and monitoring of production well or well of underground storage of fluid medium - Google Patents
Method and system for operation and monitoring of production well or well of underground storage of fluid medium Download PDFInfo
- Publication number
- RU2704416C2 RU2704416C2 RU2016151426A RU2016151426A RU2704416C2 RU 2704416 C2 RU2704416 C2 RU 2704416C2 RU 2016151426 A RU2016151426 A RU 2016151426A RU 2016151426 A RU2016151426 A RU 2016151426A RU 2704416 C2 RU2704416 C2 RU 2704416C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- casing
- electronic
- unit
- electronic units
- paragraphs
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH DRILLING; MINING
- E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B47/00—Survey of boreholes or wells
- E21B47/005—Monitoring or checking of cementation quality or level
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH DRILLING; MINING
- E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B19/00—Handling rods, casings, tubes or the like outside the borehole, e.g. in the derrick; Apparatus for feeding the rods or cables
- E21B19/16—Connecting or disconnecting pipe couplings or joints
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH DRILLING; MINING
- E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B33/00—Sealing or packing boreholes or wells
- E21B33/10—Sealing or packing boreholes or wells in the borehole
- E21B33/13—Methods or devices for cementing, for plugging holes, crevices, or the like
- E21B33/14—Methods or devices for cementing, for plugging holes, crevices, or the like for cementing casings into boreholes
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH DRILLING; MINING
- E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B47/00—Survey of boreholes or wells
- E21B47/12—Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling
- E21B47/125—Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling using earth as an electrical conductor
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION
Настоящее изобретение относится к системе эксплуатации и контроля эксплуатационной скважины или скважины подземного хранилища добываемой текучей среды, такой как природный газ, содержащей эксплуатационную колонну и цементную оболочку, расположенную между обсадной колонной и пластом породы, через который проходит скважина.The present invention relates to a system for operating and monitoring a production well or an underground storage well of a produced fluid, such as natural gas, containing a production string and a cement sheath located between the casing and the formation through which the well passes.
Изобретение относится также к способу эксплуатации и контроля эксплуатационной скважины или скважины подземного хранилища добываемой текучей среды, причем этот контроль включает в себя отслеживание укладки и целостности защитного цементного барьера.The invention also relates to a method for operating and monitoring a production well or an underground storage well of a produced fluid, which control includes monitoring the placement and integrity of the protective cement barrier.
Уровень техникиState of the art
На целостность эксплуатационной скважины или скважины подземного хранилища добываемой текучей среды, такой как углеводород или природный газ, могут влиять присутствие пустот во время заполнения цементом кольцевого пространства, находящегося между обсадной колонной эксплуатационной скважины и окружающим пластом, или старение цемента. Эти два фактора приводят к непредвиденным остановкам производства, которые сложно прогнозировать, если не обеспечивать регулярный контроль целостности этой цементной оболочки.The integrity of a production well or an underground storage well of a produced fluid, such as hydrocarbon or natural gas, can be affected by the presence of voids during cement filling of the annular space between the casing of the production well and the surrounding formation, or aging of the cement. These two factors lead to unforeseen production shutdowns, which are difficult to predict unless regular monitoring of the integrity of this cement sheath is ensured.
Поэтому желательно иметь возможность надежного и эффективного контроля целостности цементной оболочки, чтобы прогнозировать остановки производства и предпринимать соответствующие действия для минимизации производственных потерь, связанных с остановкой эксплуатации.Therefore, it is desirable to be able to reliably and effectively control the integrity of the cement sheath in order to predict production shutdowns and take appropriate actions to minimize production losses associated with shutdown of operation.
Существуют буры и способы каротажного бурения, которые позволяют производить точечную диагностику скважины. Таким образом, можно отслеживать состояние (растрескивание или дефект) цемента и обнаруживать некачественное цементирование (неполное заполнение кольцевого пространства). Основной недостаток этого метода состоит в том, что он является интрузивным и требует остановки производства, так как бур необходимо вводить внутрь обсадной колонны, что требует извлечения эксплуатационной колонны.There are drills and logging methods that allow spot diagnostics of the well. Thus, it is possible to monitor the condition (cracking or defect) of cement and detect poor cementing (incomplete filling of the annular space). The main disadvantage of this method is that it is intrusive and requires stopping production, since the drill must be inserted inside the casing, which requires extraction of the production string.
Известны также непрямые измерения для обнаружения утечки, например, такие как анализ текучих сред или анализ давления снаружи скважины. Все эти непрямые методы могут подтвердить наличие, но не упредить проблему.Indirect measurements for leak detection are also known, such as, for example, fluid analysis or pressure analysis outside the well. All of these indirect methods can confirm, but not preempt, the problem.
Таким образом, каротажное бурение и непрямые методы не позволяют ни отслеживать состояние цемента в долгосрочном порядке, ни контролировать цементирование, то есть получить способ, обеспечивающий упреждение остановок производства.Thus, logging drilling and indirect methods do not allow either monitoring the state of cement in the long term, or controlling cementing, that is, to obtain a method that ensures that production stops are prevented.
Было также предложено распределять датчики в цементной оболочке, расположенной между обсадной колонной эксплуатационной скважины или скважины подземного хранилища текучей среды и пластом породы, через который проходит скважина, чтобы контролировать целостность цементной оболочки и отслеживать ее старение. Однако этот способ не гарантирует равномерного распределения датчиков внутри цементной оболочки. Кроме того, нанометрический размер погружаемых датчиков, необходимый для включения датчиков в цемент, не обеспечивает автономного и беспроводного питания энергией и связи между автономными датчиками, необходимых для их работы.It was also proposed to distribute the sensors in a cement sheath located between the casing of a production well or an underground fluid storage well and the formation through which the well passes to monitor the integrity of the cement sheath and track its aging. However, this method does not guarantee uniform distribution of the sensors within the cement sheath. In addition, the nanometric size of the immersed sensors, necessary for incorporating the sensors into the cement, does not provide autonomous and wireless power supply and communication between autonomous sensors necessary for their operation.
Кроме того, из документа WO 2011/017415 А2 известна буровая скважина, оснащенная температурными датчиками и тензометрами, распределенными вдоль обсадной колонны между этой колонной и цементной оболочкой, причем эти датчики можно размещать в последовательных горизонтальных плоскостях или располагать по спиральной линии.In addition, a borehole is known from document WO 2011/017415 A2, equipped with temperature sensors and strain gauges distributed along the casing between this column and the cement sheath, which sensors can be placed in successive horizontal planes or arranged in a spiral line.
Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the invention
Задачей настоящего изобретения является устранение вышеупомянутых недостатков и обеспечение возможности надежного и эффективного контроля правильной укладки и целостности цементной оболочки между обсадной колонной и пластом породы, чтобы иметь возможность прогнозировать остановки работы эксплуатационной скважины или скважины подземного хранилища текучей среды и предпринимать соответствующие меры для минимизации производственных потерь, связанных с остановкой эксплуатации.The objective of the present invention is to remedy the aforementioned disadvantages and to enable reliable and effective control of the correct placement and integrity of the cement sheath between the casing and the formation, in order to be able to predict the shutdown of a production well or an underground fluid storage well and take appropriate measures to minimize production losses associated with the shutdown of operation.
В связи с этим объектом изобретения является система эксплуатации и контроля эксплуатационной скважины или скважины подземного хранилища добываемой текучей среды, такой как углеводород, геотермальная вода, диоксид углерода или природный газ, содержащая эксплуатационную колонну, в которой проходит указанная добываемая текучая среда, защитную обсадную колонну, расположенную вокруг эксплуатационной колонны через кольцевую текучую среду, и цементную оболочку, расположенную между обсадной колонной и пластом породы, через который проходит скважина, отличающаяся тем, что содержит снаружи обсадной колонны между этой колонной и цементной оболочкой комплект электронных блоков, распределенных в заранее определенных положениях в последовательных плоскостях, перпендикулярных к обсадной колонне и отстоящих друг от друга в осевом направлении вдоль обсадной колонны, при этом каждый электронный блок содержит средство связи электронного блока с другим электронным блоком или с терминалом на поверхности, блок питания энергией электронного блока и по меньшей мере один из следующих элементов: а) блок обнаружения, содержащий по меньшей мере один датчик физической или химической величины, и b) блок обработки сигналов, при этом по меньшей мере один электронный блок выполнен в виде ретрансляционного блока, в котором средства связи содержат средства приема сигналов, передаваемых окружающими электронными блоками, и средства передачи сигналов, принятых от окружающих электронных блоков и усиленных блоком обработки сигналов.In this regard, the object of the invention is a system for operating and monitoring a production well or an underground storage well for a produced fluid, such as hydrocarbon, geothermal water, carbon dioxide or natural gas, containing a production string in which said produced fluid, a protective casing, located around the production string through the annular fluid, and a cement sheath located between the casing and the formation through which the passage t well, characterized in that it contains on the outside of the casing between this casing and the cement sheath a set of electronic units distributed in predetermined positions in successive planes perpendicular to the casing and spaced apart in the axial direction along the casing, with each electronic the unit comprises means for communicating the electronic unit with another electronic unit or with a terminal on the surface, a power supply unit for the energy of the electronic unit, and at least one of the following x elements: a) a detection unit containing at least one sensor of a physical or chemical quantity, and b) a signal processing unit, wherein at least one electronic unit is made in the form of a relay unit, in which the communication means comprise means for receiving signals transmitted surrounding electronic units, and means for transmitting signals received from surrounding electronic units and amplified by a signal processing unit.
Каждый блок обнаружения может содержать датчик, соответствующий измерению только одного типа физической или химической величины.Each detection unit may comprise a sensor corresponding to measuring only one type of physical or chemical quantity.
Вместе с тем, согласно версии выполнения, каждый блок обнаружения содержит набор из нескольких датчиков, соответствующих измерению нескольких разных физических или химических величин.At the same time, according to the execution version, each detection unit contains a set of several sensors corresponding to the measurement of several different physical or chemical quantities.
Автономные датчики, обеспечивающие измерение физической или химической величины в объеме цементной оболочки с целью контроля ее целостности, могут включать в себя ультразвуковые датчики, радиолокационные датчики и/или терагерцовые датчики и дополнительно температурные датчики и/или тензометры.Autonomous sensors that measure physical or chemical quantities in the volume of the cement sheath to control its integrity may include ultrasonic sensors, radar sensors and / or terahertz sensors, and optionally temperature sensors and / or strain gauges.
В зависимости от предусмотренного варианта применения вокруг обсадной колонны в одной плоскости, перпендикулярной к указанной обсадной колонне, распределены от одного до восьми электронных блоков.Depending on the intended application, around one to eight electronic units are distributed around the casing in one plane perpendicular to said casing.
Согласно предпочтительному частному варианту выполнения, средство связи содержит средства беспроводной связи, такие как радиоволны, электромагнитные волны, акустические волны или поверхностные токи.According to a preferred particular embodiment, the communication means comprises wireless means, such as radio waves, electromagnetic waves, acoustic waves or surface currents.
Предпочтительно средства радиосвязи для передачи информации по радио в цементной оболочке используют частоту, составляющую от 169 МГц до 2,4 ГГц. Это позволяет сочетать разумный (сантиметровый) размер антенны и достаточную дальность действия (порядка десятка метров).Preferably, the radio communications equipment uses a frequency of 169 MHz to 2.4 GHz to transmit information over the radio in a cement sheath. This allows you to combine a reasonable (centimeter) antenna size and a sufficient range (about ten meters).
Согласно другому возможному варианту выполнения, средство связи содержит средства проводной связи.According to another possible embodiment, the communication means comprises wired communication means.
Электронные блоки могут быть закреплены непосредственно на обсадной колонне посредством механического соединения, такого как приклеивание, пайка или сварка.The electronic units can be fixed directly to the casing by means of a mechanical connection, such as gluing, soldering or welding.
Согласно частному варианту выполнения, электронные блоки устанавливают в прямом контакте с обсадной колонной, после чего электронные блоки и обсадную колонну закрывают защитным полимерным слоем, предназначенным для предохранения электронных блоков и обсадной колонны и для обеспечения удержания электронных блоков на обсадной колонне.According to a particular embodiment, the electronic units are installed in direct contact with the casing, after which the electronic units and the casing are covered with a protective polymer layer designed to protect the electronic units and the casing and to ensure that the electronic units are held on the casing.
Согласно другому варианту выполнения, электронные блоки расположены на сплошной ленте, приклеенной на образующей обсадной колонны и входящей в контакт с цементной оболочкой.According to another embodiment, the electronic units are located on a continuous tape glued to the casing string and in contact with the cement sheath.
Изобретение позволяет располагать датчики в очень точных местах вдоль обсадной колонны.The invention makes it possible to position the sensors in very precise places along the casing.
Согласно варианту выполнения, первый комплект электронных блоков первого типа располагают в плоскостях, перпендикулярных к обсадной колонне и отстоящих друг от друга в осевом направлении, в большей, первой сети, тогда как второй комплект электронных блоков второго типа располагают в плоскостях, перпендикулярных к обсадной колонне и отстоящих друг от друга в осевом направлении, в меньшей, второй сети.According to an embodiment, the first set of electronic blocks of the first type are arranged in planes perpendicular to the casing and spaced apart in the axial direction in the larger first network, while the second set of electronic blocks of the second type are arranged in planes perpendicular to the casing and spaced apart from each other in the axial direction, in a smaller, second network.
Например, электронные блоки, содержащие по меньшей мере один блок обнаружения, расположены в плоскостях, перпендикулярных к обсадной колонне и отстоящих друг от друга в осевом направлении на расстояние от 10 см до 10 м.For example, electronic units containing at least one detection unit are located in planes perpendicular to the casing and spaced axially spaced from 10 cm to 10 m.
Электронные блоки, не содержащие блока обнаружения, могут быть расположены в плоскостях, перпендикулярных к обсадной колонне и отстоящих друг от друга в осевом направлении на расстояние от 5 до 100 м.Electronic units that do not contain a detection unit can be located in planes perpendicular to the casing and spaced axially apart from 5 to 100 m.
В частности, изобретение относится к системе, в которой блоки обнаружения содержат по меньшей мере один датчик, выбранный из группы, в которую входят датчики температуры, давления, напряжения и целостности, такие как датчики плотности или присутствия материала или окружающей химической среды, например, присутствия воды или серы.In particular, the invention relates to a system in which the detection units comprise at least one sensor selected from the group consisting of temperature, pressure, voltage and integrity sensors, such as density or presence sensors of the material or the surrounding chemical environment, for example, the presence of water or sulfur.
Согласно частному варианту выполнения электронные блоки имеют толщину от 1 до 20 мм.According to a particular embodiment, the electronic units have a thickness of 1 to 20 mm.
Блок питания энергией электронных блоков содержит средства накопления электрической энергии, такие как батарея или суперконденсатор.The power supply unit for the energy of electronic units contains means for storing electric energy, such as a battery or supercapacitor.
Можно использовать, в частности, высокотемпературные элементы питания, такие как литиевые элементы с твердым катодом емкостью порядка 10-50 Ватт-часов в зависимости от применяемого протокола передачи информации, или систему топливных микроэлементов.You can use, in particular, high-temperature batteries, such as lithium cells with a solid cathode with a capacity of about 10-50 watts-hours, depending on the information transfer protocol used, or a system of fuel micronutrients.
Блок питания энергией электронных блоков может также содержать средства сбора энергии, такой как электромагнитная энергия, передаваемая вдоль обсадной колонны, или сбора механической или тепловой энергии при помощи магнитно-индукционных преобразователей, пьезоэлектрических преобразователей или преобразователей на эффекте Зеебека.The power supply unit for the energy of the electronic units may also comprise means for collecting energy, such as electromagnetic energy transmitted along the casing, or collecting mechanical or thermal energy using magnetic induction transducers, piezoelectric transducers or transformers based on the Seebeck effect.
Так, согласно частному варианту выполнения, по меньшей мере один электронный блок, выполненный в виде ретрансляционного блока, отбирает энергию из окружающей среды для питания по меньшей мере одного блока обнаружения, содержащего по меньшей мере один датчик физической или химической величины, и/или по меньшей мере одного блока обработки сигналов. Таким образом, можно получать дополнительную энергию за счет отбора тепловой энергии в скважине, используя температурный градиент между окружающей средой и добываемой текучей средой.Thus, according to a particular embodiment, at least one electronic unit, made in the form of a relay unit, draws energy from the environment to supply at least one detection unit containing at least one sensor of a physical or chemical quantity, and / or at least at least one signal processing unit. Thus, it is possible to obtain additional energy through the selection of thermal energy in the well, using the temperature gradient between the environment and the produced fluid.
Объектом изобретения является также способ изготовления обсадной колонны эксплуатационной скважины или скважины подземного хранилища добываемой текучей среды, отличающийся тем, что содержит этапы, на которых:The object of the invention is also a method of manufacturing a casing string of a production well or an underground well of a reservoir of produced fluid, characterized in that it comprises steps in which:
- обеспечивают комплект элементов обсадной колонны;- provide a set of casing elements;
- перед введением в эксплуатационную скважину на каждом элементе обсадной колонны крепят комплект электронных блоков, распределенных в заранее определенных положениях в последовательных плоскостях, перпендикулярных к обсадной колонне и отстоящих друг от друга в осевом направлении вдоль обсадной колонны, при этом каждый электронный блок содержит средство связи электронного блока с другим электронным блоком или с терминалом на поверхности, блок питания энергией электронного блока и по меньшей мере один из следующих элементов: а) блок обнаружения, содержащий по меньшей мере один датчик физической или химической величины, и b) блок обработки сигналов, при этом по меньшей мере один электронный блок выполнен в виде ретрансляционного блока, в котором средства связи содержат средства приема сигналов, передаваемых окружающими электронными блоками, и средства передачи сигналов, принятых от окружающих электронных блоков и преобразованных блоком обработки сигналов; и- before being introduced into the production well, a set of electronic blocks is mounted on each element of the casing, distributed in predetermined positions in successive planes perpendicular to the casing and spaced apart in the axial direction along the casing, with each electronic unit containing electronic communication means unit with another electronic unit or with a terminal on the surface, the power supply unit for the energy of the electronic unit and at least one of the following elements: a) unit about an apparatus comprising at least one sensor of a physical or chemical quantity, and b) a signal processing unit, wherein at least one electronic unit is made in the form of a relay unit, in which the communication means comprise means for receiving signals transmitted by the surrounding electronic units, and means transmitting signals received from the surrounding electronic units and converted by the signal processing unit; and
- элементы обсадной колонны соединяют встык для получения обсадной колонны.- casing elements are joined end-to-end to obtain a casing string.
Согласно этому способу изготовления обсадной колонны эксплуатационной скважины, этап крепления электронных блоков на обсадной колонне осуществляют на образующей элемента обсадной колонны посредством приклеивания, пайки или сварки, и электронные блоки закрывают защитным полимерным слоем.According to this method of manufacturing a casing string for a production well, the step of attaching the electronic blocks to the casing string is carried out on the forming element of the casing string by gluing, soldering or welding, and the electronic blocks are covered with a protective polymer layer.
Объектом изобретения является также способ эксплуатации и контроля эксплуатационной скважины или скважины подземного хранилища добываемой текучей среды, такой как углеводород, геотермальная вода, диоксид углерода или природный газ, содержащий этапы, на которых выполняют буровую скважину в геологическом пласте, в буровой скважине располагают защитную обсадную колонну и между обсадной колонной и геологическим пластом укладывают цементную оболочку, отличающийся тем, что обсадную колонну выполняют согласно описанному выше способу изготовления.The invention also relates to a method for operating and monitoring a production well or an underground storage well for a produced fluid, such as hydrocarbon, geothermal water, carbon dioxide or natural gas, comprising the steps of performing a borehole in a geological formation, and a protective casing in the borehole and between the casing and the geological formation, a cement sheath is laid, characterized in that the casing is performed according to the method described above tovleniya.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
Другие отличительные признаки и преимущества изобретения будут более очевидны из нижеследующего описания частных вариантов выполнения, представленных в качестве примеров, со ссылками на прилагаемые чертежи.Other features and advantages of the invention will be more apparent from the following description of particular embodiments, presented as examples, with reference to the accompanying drawings.
На фиг. 1 показан схематичный вид в вертикальном разрезе скважины, снабженной заявленной системой эксплуатации и контроля;In FIG. 1 shows a schematic view in vertical section of a well equipped with the claimed system of operation and control;
на фиг. 2 – вид в разрезе по линии II-II фиг. 1;in FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II of FIG. one;
на фиг. 3 – схема основных компонентов примера электронного блока, который можно применять в заявленной системе эксплуатации и контроля.in FIG. 3 is a diagram of the main components of an example electronic unit that can be used in the claimed system of operation and control.
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
На фиг. 1 представлен пример эксплуатационной скважины или скважины подземного хранилища добываемой текучей среды, такой как углеводород, геотермальная вода, диоксид углерода или природный газ, в котором можно применять изобретение. На фиг. 1 показана вертикальная скважина, но изобретение можно также применять для скважины, имеющей наклон относительно вертикали.In FIG. 1 illustrates an example production well or underground storage well of a produced fluid, such as hydrocarbon, geothermal water, carbon dioxide or natural gas, in which the invention can be applied. In FIG. 1 shows a vertical well, but the invention can also be applied to a well having a slope relative to the vertical.
На фиг. 1 показаны эксплуатационная колонна 20, в которой проходит добываемая текучая среда, защитная обсадная колонна 60, расположенная вокруг эксплуатационной колонны 20 через кольцевую текучую среду 25, и цементная оболочка 30, расположенная между обсадной колонной 60 и пластом 70 породы, через который проходит скважина. Снаружи обсадной колонны 60 между этой колонной и цементной оболочкой 30 находится комплект электронных блоков 110, распределенных в заранее определенных положениях в последовательных плоскостях, перпендикулярных к обсадной колонне 60 и отстоящих друг от друга в осевом направлении вдоль обсадной колонны 60.In FIG. 1 shows a
Как схематично показано на фи. 3, каждый электронный блок 110 содержит по меньшей мере одно средство 14 связи электронного блока 110 с другим электронным блоком или с терминалом 100 на поверхности, блок 13 питания энергией электронного блока и по меньшей мере один из следующих элементов: As schematically shown in phi. 3, each
а) блок обнаружения, содержащий по меньшей мере один датчик 11 физической или химической величины, и a) a detection unit containing at least one
b) блок 12 обработки сигналов.b) a signal processing unit 12.
Таким образом, электронный блок 110, содержащий только блок обнаружения в соответствии с пунктом а), является автономным блоком, выполненным с возможностью измерения по меньшей мере одной физической или химической величины и с возможностью передачи этого измерения либо в другой электронный блок 110, который будет служить ретранслятором для передачи этого измерения, либо в терминал 100 на поверхности, который обеспечивает сбор и анализ измеряемых данных.Thus, the
Электронный блок, содержащий только блок 12 обработки в соответствии с пунктом b), является, таким образом, ретранслятором, выполненным с возможностью приема данных от других электронных блоков, в частности от датчиков физической или химической величины, и с возможностью их передачи либо в другой электронный блок 110, который тоже будет служить ретранслятором, либо в терминал 100 на поверхности. Блок 12 обработки сигналов обеспечивает фильтрацию и преобразование принимаемых сигналов, чтобы сохранить качество переданного сигнала. Такой электронный блок содержит также средства приема сигналов, такие как антенна, адаптированная для сигналов. Для большей ясности электронный блок 110, обеспечивающий ретрансляцию сигналов, будет называться ретрансляционным блоком.An electronic unit containing only the processing unit 12 in accordance with paragraph b) is, therefore, a repeater configured to receive data from other electronic units, in particular from sensors of physical or chemical magnitude, and with the possibility of their transmission to another
Электронные блоки 110 могут быть выполнены таким образом, чтобы содержать блок обнаружения с датчиком 11 и блок 12 обработки сигналов и чтобы сочетать в себе функции ретранслятора и измерения физических или химических величин, как показано на фиг. 3.The
Каждый блок обнаружения может содержать либо один датчик 11, соответствующий измерению только одного типа физической или химической величины, либо набор из нескольких датчиков 11 измерения разных физических или химических величин.Each detection unit may contain either one
На фиг. 2 показано устройство, содержащее только один электронный блок 110, находящийся в одной горизонтальной плоскости, перпендикулярной к вертикальной обсадной колонне 60, но это число может быть другим. Как правило, вокруг обсадной колонны 60 в одной плоскости, перпендикулярной к обсадной колонне 60, могут быть распределены от одного до восьми электронных блоков 110.In FIG. 2 shows a device containing only one
Средство 14 связи, связанное с электронными блоками 110, может содержать средства беспроводной связи, такие как радиоволны, акустические волны, электромагнитные волны или поверхностные токи, или, согласно другому варианту выполнения, может содержать средства проводной связи.The communication means 14 associated with the
Предпочтительно средства радиосвязи для передачи информации по радио в цементной оболочке используют частоту, составляющую от 169 МГц до 2,4 ГГц. Это позволяет сочетать разумный (сантиметровый) размер антенны и достаточную дальность действия (порядка десятка метров).Preferably, the radio communications equipment uses a frequency of 169 MHz to 2.4 GHz to transmit information over the radio in a cement sheath. This allows you to combine a reasonable (centimeter) antenna size and a sufficient range (about ten meters).
Электронные блоки 110 могут быть закреплены непосредственно на обсадной колонне 60 или могут быть расположены на сплошной ленте 61, приклеенной на образующей обсадной колонны 60 и входящей в контакт с цементной оболочкой 30. Согласно частному варианту выполнения, датчики закрепляют на металлической ленте, которую затем смыкают и затягивают вокруг обсадной колонны 60.The
Электронные блоки 110 могут содержать средства 12 передачи, выполненные с возможностью передачи сигналов измерения от одного блока к другому в направлении базы 100, находящейся на поверхности земли.The
Электронные блоки 110 могут быть закреплены при помощи клея на обсадной колонне 60 или на гибкой подложке, опоясывающей обсадную колонну 60.The
В случае, когда обсадная колонна 60 выполнена из стали, электронные блоки 110 можно также крепить на обсадной колонне 60 посредством пайки или сварки.In the case where the
Согласно предпочтительному варианту выполнения, электронные блоки 110 вводят в прямой контакт с обсадной колонной 60, после чего электронные блоки 110 и обсадную колонну 60 закрывают защитным полимерным слоем 61, предназначенным для предохранения электронных блоков и обсадной колонны во время сгибания и подготовки обсадной колонны и в ходе операций до и во время установки обсадной колонны, а также для обеспечения удержания электронных блоков 110 на обсадной колонне 60.According to a preferred embodiment, the
Как правило, электронные блоки 110 содержат микрокомпоненты, чтобы уменьшить размер электронного блока. Таким образом, обычно электронные блоки 110 имеют толщину, составляющую от 1 до 20 мм. Электронные блоки 110 могут быть покрыты защитным полимерным слоем 61.Typically, the
Вместе с тем, включение некоторых компонентов, например, таких как батарея, может привести к увеличению толщины электронных блоков 110, например, их толщина может достигать 50 мм. В этом случае обсадная колонна 600 будет содержать гнезда размером и глубиной, соответствующими электронным блокам 110, чтобы последние можно было утопить в обсадной колонне перед нанесением защитного полимерного слоя 61.However, the inclusion of some components, for example, such as a battery, can lead to an increase in the thickness of the
Согласно предпочтительной, но не ограничительной конфигурации, первый комплект электронных блоков 110, каждый из которых содержит элемент 11 обнаружения первого типа физической или химической величины, располагают в плоскостях, перпендикулярных к обсадной колонне 60 и отстоящих друг от друга в осевом направлении, в большей, первой сети длиной L1, при этом они обозначены на фиг. 1 как блоки 111, 112, 11, 116 и 118.According to a preferred, but not restrictive configuration, the first set of
В этом случае второй комплект электронных блоков 110, каждый из которых содержит элемент 11 обнаружения второго типа физической или химической величины, располагают в плоскостях, перпендикулярных к обсадной колонне 60 и отстоящих друг от друга в осевом направлении, в меньшей, второй сети длиной L2, по меньшей мере на части высоты обсадной колонны 60, и которые обозначены на фиг. 1 как блоки 113, 114, находящиеся на уровне пласта 40, и блоки 116, 117, находящиеся на уровне пласта 50. Следует отметить, что блоки, такие как блок 116, могут быть общими для двух сетей и в этом случае они содержат элементы 11 обнаружения одновременно первого и второго типов физических и химических величин.In this case, the second set of
Электронные блоки 110 могут быть расположены в плоскостях, перпендикулярных к обсадной колонне 60, отстоящих друг от друга в осевом направлении на расстояние от 10 см до 10 м, хотя в зависимости от вариантов применения можно предусмотреть и другие интервалы значений.The
Предпочтительно электронные блоки 110, содержащие по меньшей мере один блок обнаружения, располагают в плоскостях, перпендикулярных к обсадной колонне и отстоящих друг от друга в осевом направлении на расстояние от 10 см до 10 м, чтобы получить сеть датчиков для обнаружения изменений в цементной оболочке 30. Кроме того, сеть датчиков 11 можно модулировать в зависимости от встречаемых геологических пластов. Так, сеть датчиков температуры или давления можно адаптировать для глубины бурения, при этом сеть все более уплотняется с глубиной скважины.Preferably, the
Аналогично, электронные блоки 110, не содержащие по меньшей мере одного блока обнаружения, в частности ретрансляционные блоки, располагают в плоскостях, перпендикулярных к обсадной колонне 60, отстоящих друг от друга в осевом направлении на расстояние от 5 до 100 м, то есть в большей сети, вместе с тем достаточное для обеспечения связи между электронными блоками 110.Similarly,
Согласно предпочтительному варианту выполнения, каждый датчик 11 расположен в соответствии с собственной сетью, при этом электронные блоки 110 расположены таким образом, чтобы каждый датчик 11 мог передавать свои данные в терминал 100 на поверхности. По мере возможности, датчики и/или ретрансляторы сгруппированы в одном электронном блоке 110 для облегчения применения.According to a preferred embodiment, each
Блоки обнаружения содержат по меньшей мере один датчик 11, выбранный из группы в которую входят датчики физических величин, таких как температура, давление, напряжение, целостность, например, плотность или нехватка цемента, окружающая химическая среда, например, присутствие воды или серы, чтобы обнаруживать инфильтрацию воды или элементов, которые могут сказаться на обсадной колонне 60.The detection units contain at least one
Например, электронные блоки 113, 114 и 116, 117 могут содержать первый комплект блоков обнаружения, каждый из которых содержит датчик давления, а электронные блоки 111, 112, 115, 116 и 118 могут содержать второй комплект блоков обнаружения, каждый из которых содержит датчик температуры.For example, the
В этом случае электронные блоки 113, 114 и 116, 117 первого комплекта могут быть расположены в плоскостях, перпендикулярных к обсадной колонне 60 и отстоящих друг от друга в осевом направлении на расстояние L2, составляющее от 50 до 150 см, а электронные блоки 111, 112, 115, 116 и 118 второго комплекта могут быть расположены в плоскостях, перпендикулярных к обсадной колонне 60 и отстоящих друг от друга в осевом направлении на расстояние L1, составляющее от 5 до 15 м.In this case, the
Согласно отличительному признаку, блоки обнаружения электронных блоков 110 получают питание энергией от средств сбора энергии, такой как электромагнитная энергия, передаваемая вдоль обсадной колонны 60. Электрическое питание можно также обеспечивать за счет сбора механической или тепловой энергии, например, при помощи магнитно-индукционных преобразователей, пьезоэлектрических преобразователей или преобразователей на эффекте Зеебека.According to a feature, the detection units of the
Так, согласно частному варианту выполнения, по меньшей мере один электронный блок, выполненный в виде ретрансляционного блока, отбирает энергию в окружающей среде для питания по меньшей мере одного блока обнаружения, содержащего по меньшей мере один датчик физической или химической величины, и/или по меньшей мере одного блока обработки сигналов. Таким образом, можно получать дополнительную энергию за счет отбора тепловой энергии в скважине, используя температурный градиент между окружающей средой и добываемой текучей средой.Thus, according to a particular embodiment, at least one electronic unit, made in the form of a relay unit, draws energy in the environment for supplying at least one detection unit containing at least one sensor of a physical or chemical value, and / or at least at least one signal processing unit. Thus, it is possible to obtain additional energy through the selection of thermal energy in the well, using the temperature gradient between the environment and the produced fluid.
Согласно другому варианту выполнения, каждый из электронных блоков 110 содержит автономную батарею или конденсаторы электрического питания, которые образуют источник 13 энергии.According to another embodiment, each of the
Объектом изобретения является также способ изготовления обсадной колонны 60 эксплуатационной скважины или скважины подземного хранилища добываемой текучей среды, отличающийся тем, что содержит этапы, на которых:The object of the invention is also a method of manufacturing a
- обеспечивают комплект элементов обсадной колонны;- provide a set of casing elements;
- перед введением в эксплуатационную скважину на каждом элементе обсадной колонны крепят комплект электронных блоков 110, распределенных в заранее определенных положениях в последовательных плоскостях, перпендикулярных к обсадной колонне 60 и отстоящих друг от друга в осевом направлении вдоль обсадной колонны 60, при этом каждый электронный блок 110 содержит средство 14 связи электронного блока 110 с другим электронным блоком 110 или с терминалом 100 на поверхности, блок 13 питания энергией электронного блока 110 и по меньшей мере один из следующих элементов: а) блок обнаружения, содержащий по меньшей мере один датчик 11 физической или химической величины, и b) блок 12 обработки сигналов; и- before being introduced into the production well, on each element of the casing string, a set of
- элементы обсадной колонны соединяют встык для получения обсадной колонны.- casing elements are joined end-to-end to obtain a casing string.
Элементы обсадной колонны являются трубами, как правило, из стали, например, длиной 10 м, которые произведены на заводе, при этом полную обсадную колонну получают, например, путем завинчивания концов этих различных элементов. Согласно изобретению, эти элементы обсадной колонны оснащают на заводе описанными выше электронными блоками 110. Затем элементы обсадной колонны собирают во время бурения и оборудования эксплуатационной скважины.The elements of the casing are pipes, usually of steel, for example, 10 m long, which are produced at the factory, while the complete casing is obtained, for example, by screwing the ends of these various elements. According to the invention, these casing elements are equipped at the factory with the
В частности, согласно предпочтительному варианту выполнения изобретения, электронные блоки 110 устанавливают на обсадной колонне путем временного приклеивания. Затем обсадную колонну 60 и электронные блоки 110 покрывают защитным полимерным слоем 61, который закрепляет электронные блоки 110 на обсадной колонне 60. Этот слой 61 выбирают таким образом, чтобы одновременно обеспечивать применение датчиков 11 и крепление электронных блоков 110 на обсадной колонне 60.In particular, according to a preferred embodiment of the invention, the
Этот способ дополнительно содержит этапы, на которых снаружи обсадной колонны 60 между этой колонной и цементной оболочкой 30 устанавливают комплект электронных блоков 110, включающий в себя блоки обнаружения и/или ретрансляционные блоки, распределенные в заранее определенных положениях в последовательных плоскостях, перпендикулярных к обсадной колонне 60 и отстоящих друг от друга в осевом направлении вдоль обсадной колонны 60. Каждый блок обнаружения содержит по меньшей мере один датчик 11 физической или химической величины, средство 14 связи для передачи сигналов, поступающих от датчика, блок 13 питания энергией и, в случае необходимости, блок 12 обработки сигналов, поступающих от датчика 11. Каждый ретрансляционный блок содержит средство 14 передачи сигналов, блок 13 питания энергией и, в случае необходимости, блок 12 обработки ретранслируемых сигналов. На фиг. 3 показан электронный блок 110, объединяющий в себе две функции блока обнаружения и ретрансляционного блока.This method further comprises the steps of installing a set of
Claims (23)
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1455078A FR3021992B1 (en) | 2014-06-04 | 2014-06-04 | METHOD AND SYSTEM FOR OPERATING AND MONITORING A FLUID EXTRACTION OR STORAGE WELL |
| FR1455078 | 2014-06-04 | ||
| PCT/FR2015/051469 WO2015185859A1 (en) | 2014-06-04 | 2015-06-03 | Method and system for operating and monitoring a well for extracting or storing fluid |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2016151426A RU2016151426A (en) | 2018-07-10 |
| RU2016151426A3 RU2016151426A3 (en) | 2018-11-09 |
| RU2704416C2 true RU2704416C2 (en) | 2019-10-28 |
Family
ID=51787020
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016151426A RU2704416C2 (en) | 2014-06-04 | 2015-06-03 | Method and system for operation and monitoring of production well or well of underground storage of fluid medium |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20170096888A1 (en) |
| EP (1) | EP3152396B1 (en) |
| AU (1) | AU2015270330A1 (en) |
| BR (1) | BR112016028339B1 (en) |
| CA (1) | CA2950627A1 (en) |
| FR (1) | FR3021992B1 (en) |
| PL (1) | PL3152396T3 (en) |
| RU (1) | RU2704416C2 (en) |
| WO (1) | WO2015185859A1 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015051222A1 (en) * | 2013-10-03 | 2015-04-09 | Schlumberger Canada Limited | System and methodology for monitoring in a borehole |
| CN110905403B (en) * | 2019-12-09 | 2021-07-09 | 中冶集团武汉勘察研究院有限公司 | Construction method of large-diameter groundwater environment monitoring well |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6462672B1 (en) * | 1998-08-15 | 2002-10-08 | Schlumberger Technology Corporation | Data acquisition apparatus |
| US20070051510A1 (en) * | 2005-09-07 | 2007-03-08 | Veneruso Anthony F | Polymer protective coated polymeric components for oilfield applications |
| RU2359120C2 (en) * | 2003-06-02 | 2009-06-20 | Шлюмбергер Текнолоджи, Б.В. | Methods, device and systems for receiving of information about geological formation by means of sensors, installed on casing pipe in borehole |
| WO2011017415A2 (en) * | 2009-08-05 | 2011-02-10 | Shell Oil Company | Systems and methods for monitoring cement quality in a well |
| US20130199798A1 (en) * | 2012-02-03 | 2013-08-08 | Baker Hughes Incorporated | Temporary protective cover for operative devices |
| RU2513073C2 (en) * | 2009-01-12 | 2014-04-20 | Сенсор Дивелопментс АС | Method and device for well measurements |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1110808A (en) * | 1965-02-23 | 1968-04-24 | Halliburton Co | Method of locating cement tops |
| US6125935A (en) * | 1996-03-28 | 2000-10-03 | Shell Oil Company | Method for monitoring well cementing operations |
| US6408943B1 (en) * | 2000-07-17 | 2002-06-25 | Halliburton Energy Services, Inc. | Method and apparatus for placing and interrogating downhole sensors |
| WO2013142484A2 (en) * | 2012-03-19 | 2013-09-26 | Battelle Memorial Institute | Apparatus and method for remotely determining the structural intergrity of a well or similar structure |
-
2014
- 2014-06-04 FR FR1455078A patent/FR3021992B1/en active Active
-
2015
- 2015-06-03 BR BR112016028339-2A patent/BR112016028339B1/en active IP Right Grant
- 2015-06-03 PL PL15733792T patent/PL3152396T3/en unknown
- 2015-06-03 US US15/315,872 patent/US20170096888A1/en not_active Abandoned
- 2015-06-03 AU AU2015270330A patent/AU2015270330A1/en not_active Abandoned
- 2015-06-03 WO PCT/FR2015/051469 patent/WO2015185859A1/en active Application Filing
- 2015-06-03 EP EP15733792.4A patent/EP3152396B1/en active Active
- 2015-06-03 CA CA2950627A patent/CA2950627A1/en not_active Abandoned
- 2015-06-03 RU RU2016151426A patent/RU2704416C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6462672B1 (en) * | 1998-08-15 | 2002-10-08 | Schlumberger Technology Corporation | Data acquisition apparatus |
| RU2359120C2 (en) * | 2003-06-02 | 2009-06-20 | Шлюмбергер Текнолоджи, Б.В. | Methods, device and systems for receiving of information about geological formation by means of sensors, installed on casing pipe in borehole |
| US20070051510A1 (en) * | 2005-09-07 | 2007-03-08 | Veneruso Anthony F | Polymer protective coated polymeric components for oilfield applications |
| RU2513073C2 (en) * | 2009-01-12 | 2014-04-20 | Сенсор Дивелопментс АС | Method and device for well measurements |
| WO2011017415A2 (en) * | 2009-08-05 | 2011-02-10 | Shell Oil Company | Systems and methods for monitoring cement quality in a well |
| US20130199798A1 (en) * | 2012-02-03 | 2013-08-08 | Baker Hughes Incorporated | Temporary protective cover for operative devices |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP3152396A1 (en) | 2017-04-12 |
| EP3152396B1 (en) | 2018-11-14 |
| PL3152396T3 (en) | 2019-04-30 |
| FR3021992B1 (en) | 2019-08-16 |
| BR112016028339A2 (en) | 2017-08-22 |
| FR3021992A1 (en) | 2015-12-11 |
| WO2015185859A1 (en) | 2015-12-10 |
| AU2015270330A1 (en) | 2017-01-12 |
| CA2950627A1 (en) | 2015-12-10 |
| US20170096888A1 (en) | 2017-04-06 |
| RU2016151426A (en) | 2018-07-10 |
| RU2016151426A3 (en) | 2018-11-09 |
| BR112016028339B1 (en) | 2022-05-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2374441C2 (en) | Dislocation of underground sensors in casing string | |
| US10358914B2 (en) | Methods and systems for detecting RFID tags in a borehole environment | |
| US9879519B2 (en) | Methods and apparatus for evaluating downhole conditions through fluid sensing | |
| US10961845B2 (en) | Casing coupling having communication unit for evaluating downhole conditions | |
| RU2674490C2 (en) | Method for checking performance of lower completion communication system | |
| US7798214B2 (en) | Subsurface formation monitoring system and method | |
| RU2513073C2 (en) | Method and device for well measurements | |
| US6426917B1 (en) | Reservoir monitoring through modified casing joint | |
| US6691779B1 (en) | Wellbore antennae system and method | |
| US8683859B2 (en) | Pressure management system for well casing annuli | |
| RU2405932C2 (en) | Methods and devices for communication through casing string | |
| CN106460506B (en) | Interwell tomography method and system employing casing segments with at least one transmission crossover arrangement | |
| CN106460490B (en) | Multilateral production control method and system employing casing segments with at least one transmission crossover arrangement | |
| CN106232936B (en) | Steerable drilling method and system employing casing segments having at least one transmission crossover arrangement | |
| AU4896400A (en) | Reservoir management system and method | |
| NO20170085A1 (en) | Methods and apparatus for evaluating downhole conditions through fluid sensing | |
| NO20161797A1 (en) | Methods and systems for detecting RFID tags in a borehole environment | |
| RU2704416C2 (en) | Method and system for operation and monitoring of production well or well of underground storage of fluid medium | |
| US20220341295A1 (en) | Systems and methods for wireless transmission of power in deep subsurface monitoring | |
| Champion et al. | Reducing Reservoir Uncertainty During Appraisal and Development-Novel Applications of a new Wireless Reservoir Monitoring Technology in Santos Basin Pre-Salt | |
| CN106533588A (en) | Under-well bi-directional communication testing method | |
| RU2379504C1 (en) | Data transfer along borehole device | |
| US20180136358A1 (en) | Systems, Methods, Apparatuses, and Software for Measuring Electrical Properties of a Material | |
| AU6244300A (en) | Wellbore antennae system and method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200604 |