RU2807119C1 - Method and device for control of installation using landing chamber of explosive type of downhole tools - Google Patents

Method and device for control of installation using landing chamber of explosive type of downhole tools Download PDF

Info

Publication number
RU2807119C1
RU2807119C1 RU2022123232A RU2022123232A RU2807119C1 RU 2807119 C1 RU2807119 C1 RU 2807119C1 RU 2022123232 A RU2022123232 A RU 2022123232A RU 2022123232 A RU2022123232 A RU 2022123232A RU 2807119 C1 RU2807119 C1 RU 2807119C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
landing chamber
chamber
pressure
landing
pressure sensor
Prior art date
Application number
RU2022123232A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Владимирович Сильвачёв
Владимир Викторович Уваров
Александр Михайлович Черняк
Original Assignee
Акционерное общество "Владимирское производственное объединение "Точмаш" (АО "ВПО "ТОЧМАШ")
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Владимирское производственное объединение "Точмаш" (АО "ВПО "ТОЧМАШ") filed Critical Акционерное общество "Владимирское производственное объединение "Точмаш" (АО "ВПО "ТОЧМАШ")
Application granted granted Critical
Publication of RU2807119C1 publication Critical patent/RU2807119C1/en

Links

Abstract

FIELD: downhole tool.
SUBSTANCE: group of inventions is related to a method and device for monitoring an installation using a landing chamber of an explosive-type downhole tool. The method is characterized by the fact that a device is placed inside the landing chamber. The device includes at least one pressure sensor. The device is structurally connected to the sealed upper cavity of the landing chamber, in which a detonator or squib with a charge is installed. During operation of the landing chamber, the measurement data received from the pressure sensor is recorded and transmitted in real time to a ground-based computer device. The method also includes determining the presence of sections on the pressure versus time curve in which pressure changes and changes in the derivative of pressure with time occur. The method also includes the stage of checking the compliance of the obtained data with the expected changes with the correct functioning of the landing chamber and the correct installation of the downhole tool.
EFFECT: increase of accuracy of diagnostics of the operation of an explosive-type landing chamber and downhole tools, including a packer device.
11 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и предназначено для контроля установки с помощью посадочной камеры взрывного типа скважинного инструмента, в частности, для контроля установки спускаемых на кабеле или на насосно-компрессорной трубе (НКТ) или на гибкой насосно-компрессорной трубе (ГНКТ) пакеров, необходимых для герметичного разобщения отдельных интервалов скважины при проведении различных технологических операций. Изобретение также может быть использовано при проведении прострелочно-взрывных работ в скважине при подготовке и при проведении многостадийного гидравлического разрыва пласта (МГРП), в частности, и по технологии Р&Р, при закачке рабочего агента в скважину или добыче скважинного флюида, при разработке или эксплуатации одного или нескольких пластов.The invention relates to the oil industry and is intended to control the installation using a landing chamber of an explosive type of downhole tool, in particular, to control the installation of packers lowered on a cable or on a tubing (tubing) or on a flexible tubing (CT) necessary for hermetically sealed isolation of individual well intervals during various technological operations. The invention can also be used when carrying out perforation and blasting operations in a well during preparation and during multi-stage hydraulic fracturing (MSHF), in particular, using R&P technology, when pumping a working agent into a well or extracting well fluid, during the development or operation of one or several layers.

Возможность получения достоверной информации о процессе установки скважинного инструмента с помощью посадочной камеры взрывного типа в режиме реального времени и, в случае установки пакера, о состоянии герметичности изолированного пространства, повышает эффективность и надежность проведения прострелочно-взрывных работ.The ability to obtain reliable information about the process of installing downhole tools using an explosive-type landing chamber in real time and, in the case of installing a packer, about the state of the tightness of the isolated space, increases the efficiency and reliability of perforation and blasting operations.

Известна взрывная камера (CN112414240А), используемая в скважинном инструменте, в которой о том, взорван детонатор или нет, судят путем анализа тока обратной связи; при этом строят кривую воспламенения, чтобы определить точку инициирования детонатора.An explosion chamber (CN112414240A) used in a downhole tool is known, in which whether the detonator has exploded or not is judged by analyzing the feedback current; in this case, an ignition curve is plotted to determine the initiation point of the detonator.

Полученные с помощью известного устройства результаты измерения не позволяют контролировать процесс работы посадочной камеры взрывного типа и установки скважинного инструмента, так как вид кривой воспламенения определяется только инициированием детонатора и не связан с воспламенением или детонацией взрывчатого вещества, и соответственно, не связан с созданным за счет вышеперечисленных факторов давлением, необходимым для работы скважинного инструмента, а также не зависит от процесса установки скважинного инструмента.The measurement results obtained using a known device do not allow monitoring the process of operation of the explosive-type landing chamber and the installation of downhole tools, since the type of ignition curve is determined only by the initiation of the detonator and is not associated with the ignition or detonation of the explosive, and accordingly, is not associated with that created by the above pressure factors required for the operation of the downhole tool, and also does not depend on the installation process of the downhole tool.

Известны способ и устройство для наблюдения за функционированием детонатора во взрывной камере (патент US7565927). Согласно некоторым вариантам осуществления изобретения устройство расположено в корпусе взрывной камеры и предназначено, в том числе, для измерения характеристик среды внутри взрывной камеры. Устройство может записывать данные из нескольких мест внутри и снаружи скважинного инструмента, например: температуру в определенных точках внутри инструмента для дальнейшего сравнения с температурой в других местах или определения профиля распределения температуры вдоль инструмента. Различные измеренные одна или несколько характеристик являются репрезентативными для состояния взрывного устройства (до, во время и/или после детонации взрывного устройства) или окружающей среды, окружающей взрывное устройство. В состав устройства входит один или нескольких датчиков.A known method and device for monitoring the functioning of a detonator in an explosion chamber (patent US7565927). According to some embodiments of the invention, the device is located in the body of the explosion chamber and is intended, among other things, to measure the characteristics of the environment inside the explosion chamber. The device can record data from multiple locations inside and outside the downhole tool, such as temperature at specific points inside the tool for later comparison with temperatures at other locations or to determine a temperature profile along the tool. The various measured one or more characteristics are representative of the state of the explosive device (before, during and/or after detonation of the explosive device) or the environment surrounding the explosive device. The device includes one or more sensors.

Описанные выше устройство и способ позволяют осуществлять мониторинг работы взрывного устройства непосредственно в перфораторе, при этом отсутствует возможность контролировать динамику механической системы скважинного посадочного инструмента и пакерующего устройства, работающих от давления, получаемого при срабатывании детонатора или пиропатрона и горения заряда. В результате, известные устройство и способ не позволяют оценить качество установки пакерующего устройства или любого другого скважинного инструмента, в котором энергия срабатывания взрывного вещества превращается в кинетическую энергию движения элементов конструкции посадочной камеры взрывного типа, скважинного инструмента, в том числе пакерующего устройства.The device and method described above make it possible to monitor the operation of an explosive device directly in a perforator, while there is no possibility to control the dynamics of the mechanical system of the downhole landing tool and packing device, which operate from the pressure obtained when the detonator or squib is triggered and the charge burns. As a result, the known device and method do not allow assessing the quality of installation of a packer device or any other downhole tool in which the activation energy of an explosive substance is converted into the kinetic energy of movement of the structural elements of the explosive-type landing chamber, downhole tool, including the packer device.

Проблема, на решение которой направлено изобретение, заключается в создании способа и устройства, позволяющих контролировать процесс установки скважинного инструмента, осуществляемый посадочной камерой взрывного типа.The problem to be solved by the invention is to create a method and device that makes it possible to control the process of installing downhole tools carried out by an explosive-type landing chamber.

Технический результат заключается в повышении точности диагностики работы посадочной камеры взрывного типа и скважинного инструмента, в том числе пакерующего устройства.The technical result consists in increasing the accuracy of diagnostics of the operation of an explosive-type landing chamber and downhole tools, including a packer device.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе контроля установки с помощью посадочной камеры взрывного типа скважинного инструмента, согласно которому электронное устройство, в состав которого входит, по-крайней мере, один датчик давления со встроенной термокомпенсацией или дополненный внешним датчиком температуры, размещают внутри посадочной камеры таким образом, что оно конструктивно соединенно с герметичной верхней полостью посадочной камеры, в которой установлен детонатор или пиропатрон с зарядом, в процессе работы посадочной камеры осуществляют регистрацию поступающих с датчика давления измерительных данных и в режиме реального времени по жиле геофизического кабеля или любым другим способом передают их в наземное компьютерное устройство, определяют на кривой зависимости давления от времени, наличие участков, на которых происходит изменение давления и изменение производной давления по времени, проверяют соответствие полученных данных ожидаемым изменениям при корректном функционировании посадочной камеры и корректной установке скважинного инструмента в скважине.The specified technical result is achieved by the fact that in the method of monitoring the installation using a landing chamber of an explosive type of downhole tool, according to which an electronic device, which includes at least one pressure sensor with built-in temperature compensation or supplemented with an external temperature sensor, is placed inside the landing chamber in such a way that it is structurally connected to the sealed upper cavity of the landing chamber, in which a detonator or squib with a charge is installed; during the operation of the landing chamber, the measurement data received from the pressure sensor is recorded in real time along the core of the geophysical cable or in any other way they are transferred to a ground-based computer device, determined on the pressure versus time curve, the presence of sections in which pressure changes and changes in the derivative of pressure with time occur, and the obtained data are checked for compliance with the expected changes with the correct functioning of the landing chamber and the correct installation of downhole tools in the well.

При этом передачу данных в компьютерное устройство осуществляют по одной или более жилам геофизического кабеля, либо посредством гидравлической, акустической электромагнитной или любой другой связи.In this case, data is transferred to a computer device via one or more cores of a geophysical cable, or through hydraulic, acoustic electromagnetic or any other connection.

Указанный технический результат достигается также тем, что устройство контроля установки скважинного инструмента с помощью посадочной камеры взрывного типа, содержит, по-крайней мере, один датчик давления со встроенной термокомпенсацией или дополненный внешним датчиком температуры, процессор, аналого-цифровой преобразователь, приемопередатчик, дешифратор адреса устройства, энергонезависимую память, узел инициирования, блок питания. Процессор предназначен для приема сигналов с датчиков в оцифрованном виде и их передачи через элементы дуплексной связи на поверхность и в энергонезависимую память, а также для приема и обработки сигналов с дешифратора адреса устройства. Датчик давления через аналого-цифровой преобразователь, приемопередатчик через дешифратор адреса устройства, узел инициирования, энергонезависимая память и блок питания подключены к процессору.The specified technical result is also achieved by the fact that the device for monitoring the installation of downhole tools using an explosive-type landing chamber contains at least one pressure sensor with built-in temperature compensation or supplemented with an external temperature sensor, a processor, an analog-to-digital converter, a transceiver, an address decoder devices, non-volatile memory, initiation unit, power supply. The processor is designed to receive signals from sensors in digitized form and transmit them through duplex communication elements to the surface and into non-volatile memory, as well as to receive and process signals from the device address decoder. A pressure sensor through an analog-to-digital converter, a transceiver through a device address decoder, an initiation unit, non-volatile memory and a power supply are connected to the processor.

Устройство контроля может быть встроенным в посадочную камеру или быть выполнено в виде отдельного сменного модуля.The control device can be built into the landing chamber or be made in the form of a separate replaceable module.

Устройство контроля предназначено для регистрации поступающих с датчиков измерительных данных о функционировании посадочной камеры, их обработки процессором, записи в энергонезависимую память, передачи информации на «дневную» поверхность в режиме реального времени для принятия необходимых решений для эффективного и надежного проведения необходимых работ в скважине (например, прострелочно взрывных работ, установки пакера и т.п.).The control device is designed to register measurement data received from sensors about the functioning of the landing chamber, process it by a processor, record it in non-volatile memory, transfer information to the “day” surface in real time to make the necessary decisions for the efficient and reliable performance of necessary work in the well (for example , perforation blasting, packer installation, etc.).

На процесс установки скважинного инструмента оказывает влияние не только срабатывание детонатора или пиропатрона и заряда, но и то, каким образом сработали механизмы, предназначенные для установки. Динамика движения элементов конструкции посадочной камеры взрывного типа, скважинного инструмента, в том числе пакерующего устройства, зависит от многих факторов, таких как срабатывание детонатора или пиропатрона, горения заряда, создаваемого давления за счет вышеперечисленных факторов, работы демпфера, сил трения в механической системе, конструкции посадочной камеры взрывного типа, скважинного инструмента, в том числе пакерующего устройства, твердости шлицов и обсадной колонны, усилия срезания предохранительных штифтов и т.д.The process of installing a downhole tool is influenced not only by the operation of the detonator or squib and charge, but also by the way in which the mechanisms intended for installation were activated. The dynamics of the movement of structural elements of an explosive-type landing chamber, downhole tools, including a packer device, depends on many factors, such as the operation of a detonator or squib, charge combustion, pressure created due to the above factors, damper operation, friction forces in a mechanical system, design explosive type landing chamber, downhole tools, including packer device, hardness of splines and casing, shearing force of safety pins, etc.

Таким образом, изменение давления внутри посадочной камеры обусловлено срабатыванием в верхней полости детонатора или пиропатрона и горения заряда, а также динамикой движения конструктивных элементов посадочной камеры и скважинного инструмента. Следовательно, измерение давления внутри посадочной камеры позволяет контролировать не только процесс горения и взрыва, но и процесс установки скважинного инструмента, что повышает точность диагностики работы посадочной камеры взрывного типа и скважинного инструмента.Thus, the change in pressure inside the landing chamber is caused by the activation of the detonator or squib in the upper cavity and the combustion of the charge, as well as the dynamics of the movement of the structural elements of the landing chamber and downhole tools. Consequently, measuring the pressure inside the landing chamber makes it possible to control not only the combustion and explosion process, but also the process of installing downhole tools, which increases the accuracy of diagnosing the operation of the explosive landing chamber and downhole tools.

Устройство контроля может быть выполнено в виде автономного изделия при проведении прострелочно-взрывных работ (ПВР) на НКТ или ГНКТ без кабеля, или в виде кабельного модуля, запитываемого и управляемого с «дневной» поверхности. В случае автономного использования в устройстве контроля используют батареи питания, а дуплексную связь с «дневной» поверхностью осуществляют любыми доступными видами связи, используемыми при работе с автономными скважинными приборами, например, гидравлическую, акустическую, электромагнитную и прочее. При автономной работе устройства контроля также возможен вариант получения данных о функционировании скважинного посадочного инструмента и скважинного устройства, например, пакерующего устройства, после подъема всей компоновки на «дневную» поверхность.The control device can be made in the form of an autonomous product when carrying out perforation-blasting operations (PVR) on tubing or coiled tubing without a cable, or in the form of a cable module, powered and controlled from the “day” surface. In the case of autonomous use, batteries are used in the monitoring device, and duplex communication with the “day” surface is carried out by any available types of communication used when working with autonomous downhole instruments, for example, hydraulic, acoustic, electromagnetic, etc. When the monitoring device operates autonomously, it is also possible to obtain data on the operation of the downhole landing tool and downhole device, for example, a packer, after lifting the entire assembly to the “day” surface.

При работе в кабельном варианте дуплексную связь осуществляют по одной или более жилам геофизического кабеля. Дуплексную связь используют для управления работой скважинного посадочного инструмента и получения информации о функционировании скважинного посадочного инструмента и, например, пакерующего устройства, необходимой для принятия решений о продолжении работ.When working in the cable version, duplex communication is carried out along one or more cores of the geophysical cable. Duplex communication is used to control the operation of the downhole landing tool and obtain information about the functioning of the downhole landing tool and, for example, a packer device, necessary for making decisions about the continuation of work.

Изобретение поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На фиг. 1 представлена условная схема посадочной камеры взрывного типа с пакером, спускаемые в скважину на геофизическом кабеле.In fig. Figure 1 shows a schematic diagram of an explosive-type landing chamber with a packer lowered into the well on a geophysical cable.

На фиг. 2 показана схема устройства контроля.In fig. Figure 2 shows a diagram of the control device.

На фиг. 3 показано размещение устройства контроля, встроенного в посадочную камеру взрывного типа и конструктивно соединенного с герметичной верхней полостью, в которой установлен детонатор или пиропатрон с зарядом.In fig. Figure 3 shows the placement of a control device built into an explosive-type landing chamber and structurally connected to a sealed upper cavity in which a detonator or squib with a charge is installed.

На фиг. 4 показано размещение устройства контроля, выполненного в виде отдельного сменного модуля, который устанавливают внутри посадочной камеры.In fig. Figure 4 shows the placement of the control device, made in the form of a separate replaceable module, which is installed inside the landing chamber.

На фиг. 5 представлен график зависимости давления внутри посадочной камеры от времени при корректном функционировании посадочной камеры взрывного типа и пакера.In fig. Figure 5 shows a graph of the pressure inside the landing chamber versus time with the correct functioning of the explosive-type landing chamber and packer.

На фиг. 1 показаны: кабель геофизический одножильный 1; кабельный наконечник 2; центральная жила кабеля (ЦЖК) 3; электроввод в сборе 4; переходник 5; кольцо уплотнительное 6; плата 7; кожух 8; датчик давления с встроенной термокомпенсацией 9; пробка 10; кольца уплотните л ьные 11; свечной мост 12; пиропатрон (детонатор) 13; заряд (шашка) 14; корпус камеры 15; кольца уплотнительные 16; поршень 17; кольца уплотнительные 18; полость поглощения масла 19; масло 20; пробка резиновая 21; наконечник 22; кольца уплотнительные 23; шпилька 24; кольца уплотнительные 25; шток пакера 26; плашки 27; конусы 28; манжета 29.In fig. 1 shows: single-core geophysical cable 1; cable lug 2; central cable core (CLC) 3; electrical input assembly 4; adapter 5; O-ring 6; board 7; casing 8; pressure sensor with built-in temperature compensation 9; plug 10; O-rings 11; spark plug bridge 12; squib (detonator) 13; charge (checker) 14; camera body 15; sealing rings 16; piston 17; sealing rings 18; oil absorption cavity 19; oil 20; rubber plug 21; tip 22; sealing rings 23; hairpin 24; O-rings 25; packer rod 26; dies 27; cones 28; cuff 29.

В состав устройства контроля (фиг. 2, фиг. 3, фиг. 4) входят: датчик давления 9 со встроенной термокомпенсацией, провод датчика давления 30, сигнальный провод 31, а в случае варианта в виде отдельного сменного модуля в дополнение корпус 32 и уплотнительное кольцо 33, энергонезависимая память 34, дешифратор адреса устройства 35, приемопередатчик 36, процессор 37, блок питания 38, обеспечивающий необходимым питанием процессор 37, который, в свою очередь, подключает к питанию датчик давления 9, узел инициирования 39, аналого-цифровой преобразователь 40. В случае автономного варианта использования устройства блок питания 38 запитывается не с «дневной» поверхности по жиле геофизического кабеля 1, а от дополнительной батареи, устанавливаемой в устройство.The control device (Fig. 2, Fig. 3, Fig. 4) includes: pressure sensor 9 with built-in temperature compensation, pressure sensor wire 30, signal wire 31, and in the case of an option in the form of a separate replaceable module, in addition, housing 32 and sealing ring 33, non-volatile memory 34, device address decoder 35, transceiver 36, processor 37, power supply 38, which provides the necessary power to the processor 37, which, in turn, connects to the power supply the pressure sensor 9, initiation unit 39, analog-to-digital converter 40 In the case of an autonomous version of using the device, the power supply 38 is powered not from the “day” surface along the core of the geophysical cable 1, but from an additional battery installed in the device.

По центральной жиле кабеля 3 с «дневной» поверхности на блок питания 38 поступает постоянное питание и на приемопередатчик 36 поступает адресная команда, которую в приемопередатчике 36 приводят к необходимым уровням по напряжению и далее нормированная по уровню команда поступает на дешифратор адреса устройства 35. В случае совпадения адреса команды с адресом устройства команда поступает на процессор 37, где дешифруется и, в соответствии, с программным обеспечением, прошитым в процессор 37, выполняется.Through the central core of cable 3 from the “day” surface, constant power is supplied to the power supply 38 and the address command is received to the transceiver 36, which in the transceiver 36 is brought to the required voltage levels and then the command normalized by the level is sent to the device address decoder 35. In the case If the command address matches the device address, the command is sent to processor 37, where it is decrypted and, in accordance with the software flashed into processor 37, executed.

Возможно использования процессора с встроенным аналого-цифровым преобразователем.It is possible to use a processor with a built-in analog-to-digital converter.

Возможно использование процессора в качестве дешифратора адреса устройства.It is possible to use the processor as a device address decoder.

Устройство контроля может быть использовано и в качестве элемента системы кабельной или автономной селективной перфорации в компоновке с аналогичными устройствами.The monitoring device can also be used as an element of a cable or autonomous selective perforation system in combination with similar devices.

Устройство контроля дополнительно выполняет функции адресного устройства селективной перфорации, вплоть до управления инициированием детонатора (пиропатрона, воспламенителя, патрона), по командам, поступающим с «дневной» поверхности. Команды в процессор могут передаваться по одной или более жилам геофизического кабеля, либо посредством гидравлической, акустической электромагнитной или любой другой связи.The control device additionally performs the functions of an addressable selective perforation device, up to controlling the initiation of the detonator (squib, igniter, cartridge), according to commands coming from the “day” surface. Commands can be transmitted to the processor through one or more cores of the geophysical cable, or through hydraulic, acoustic electromagnetic or any other communication.

Изобретение может быть реализовано следующим образом.The invention can be implemented as follows.

В посадочную камеру устанавливают устройство контроля таким образом, чтобы оно было конструктивно соединено с герметичной верхней полостью посадочной камеры, что позволяет с помощью датчика давления, входящего в состав устройства, измерять давление непосредственно в герметичной верхней полости посадочной камеры.A control device is installed in the landing chamber in such a way that it is structurally connected to the sealed upper cavity of the landing chamber, which allows using the pressure sensor included in the device to measure the pressure directly in the sealed upper cavity of the landing chamber.

Осуществляют спуск посадочной камеры взрывного типа со скважинным инструментом.An explosive-type landing chamber with a downhole tool is lowered.

При спуске предлагаемой конструкции в скважину на заданную глубину по кабелю 1 подают адресную команду, после дешифрации которой устройство контроля инициирует детонатор 13 и поджигается заряд 14 в камере 15. При поступлении команды на инициирование детонатора 13 (пиропатрона, воспламенителя, патрона), процессор 37 разрешает подачу питания через провод 30 на датчик давления 9 с блока питания 38, переводит аналого-цифровой преобразователь 40 в высокоскоростной режим опроса и разрешает узлу инициирования 39 выдачу импульса инициирования через сигнальный провод 31 и свечной мост 12 на детонатор 13. В процессор 37 поступают сигналы с датчиков 9, оцифрованные аналого-цифровым преобразователем 40 и передаются через приемопередатчик 36 на поверхность и в энергонезависимую память 34, расположенную на плате 7.When lowering the proposed structure into a well to a given depth, an address command is given via cable 1, after decoding which the control device initiates the detonator 13 and the charge 14 in the chamber 15 is ignited. When a command is received to initiate the detonator 13 (squib, igniter, cartridge), the processor 37 allows supplying power through wire 30 to the pressure sensor 9 from the power supply 38, switches the analog-to-digital converter 40 into high-speed polling mode and allows the initiation unit 39 to issue an initiation pulse through the signal wire 31 and the spark plug bridge 12 to the detonator 13. The processor 37 receives signals from sensors 9, digitized by an analog-to-digital converter 40 and transmitted through a transceiver 36 to the surface and to non-volatile memory 34 located on board 7.

В процессе работы посадочной камеры давление внутри камеры 15 измеряют встроенным в герметичную верхнюю полость с зарядом 14 датчиком давления 9. При воспламенении заряда 14 давление внутри камеры 15 начинает изменяться (см. фиг. 5). Данные с датчика 9 передают в компьютерное устройство, которое находится на «дневной» поверхности (на фиг. не показано).During the operation of the landing chamber, the pressure inside the chamber 15 is measured by a pressure sensor 9 built into the sealed upper cavity with the charge 14. When the charge 14 is ignited, the pressure inside the chamber 15 begins to change (see Fig. 5). Data from sensor 9 is transmitted to a computer device, which is located on the “day” surface (not shown in Fig.).

Датчик давления 9 установлен таким образом, что позволяет непосредственно в герметичной верхней полости посадочной камеры измерять динамическое давление, получаемое за счет продуктов горения заряда 14 и отсоединения скважинного инструмента 24÷29.The pressure sensor 9 is installed in such a way that it allows directly in the sealed upper cavity of the landing chamber to measure the dynamic pressure obtained due to the combustion products of the charge 14 and the disconnection of the downhole tool 24÷29.

Далее описана работа посадочной камеры с устройством контроля на примере установки пакера.The following describes the operation of the landing chamber with the control device using the example of packer installation.

При спуске предлагаемой конструкции в скважину на заданную глубину по кабелю 1 подают адресную команду, после дешифрации которой устройство контроля инициирует детонатор 13 с отрезком детонирующего шнура или без него, детонационная волна распространяется в направлении к заряду 14, что обеспечивает воспламенение заряда 14 в герметичной верхней полости камеры. Возможно применение вместо детонатора 13 патрона (пиропатрона). После инициирования пиропатрона или детонатора 13 в герметичной верхней камере воспламеняется установленный в той же полости заряд 14, продукты горения которого создают за счет получаемого давления осевое усилие на подвижный поршень 17 посадочной камеры. В момент времени работы посадочной камеры, когда усилие достигает заданной величины, поршень 17 начинает осевое движение, которое передается подвижным деталям пакера вплоть до его посадки в обсаженной колонне скважины. Конструкция пакера за счет заклинивания плашек пакера 27 обеспечивает его посадку в заданном месте скважины. При этом на величину давления в камере влияет постоянное горение заряда 14 и неравномерное движение поршня 17, которое коррелировано с усилиями, необходимыми для срабатывания элементов конструкции посадочной камеры и пакера.When lowering the proposed structure into a well to a given depth, an address command is given via cable 1, after decoding which the control device initiates the detonator 13 with or without a piece of detonating cord, the detonation wave propagates in the direction of the charge 14, which ensures the ignition of the charge 14 in the sealed upper cavity cameras. It is possible to use a 13th cartridge (squib) instead of a detonator. After initiation of the squib or detonator 13 in the sealed upper chamber, the charge 14 installed in the same cavity is ignited, the combustion products of which create, due to the resulting pressure, an axial force on the movable piston 17 of the landing chamber. At the moment of operation of the landing chamber, when the force reaches a predetermined value, the piston 17 begins an axial movement, which is transmitted to the moving parts of the packer until it lands in the cased well string. The design of the packer, due to jamming of the rams of the packer 27, ensures its landing in a given location of the well. In this case, the pressure in the chamber is affected by the constant burning of the charge 14 and the uneven movement of the piston 17, which is correlated with the forces required to operate the structural elements of the landing chamber and packer.

Посадка пакера завершается в момент времени работы посадочной камеры, когда усилие на подвижный поршень 17 достигает заданной максимальной величины, которая обеспечивает отсоединение пакера от шпильки 24 и извлечение на «дневную» поверхность отработавшей в скважине посадочной камеры.The setting of the packer is completed at the time of operation of the landing chamber, when the force on the movable piston 17 reaches a predetermined maximum value, which ensures that the packer is disconnected from the pin 24 and the landing chamber that has been used up in the well is removed to the “day” surface.

Продукты горения заряда оказывают на поршень 17 давление, вызывающее перемещение поршня 17 относительно корпуса камеры 15 в сторону пакера с заданным осевым усилием, и за счет давления в камере происходит рабочее перемещение поршня 17 относительно корпуса камеры 15, которое обеспечивает заданный порядок установки пакера в скважине, включающий следующую последовательность срабатывания пакера:The combustion products of the charge exert pressure on the piston 17, causing the piston 17 to move relative to the body of the chamber 15 towards the packer with a given axial force, and due to the pressure in the chamber, the working movement of the piston 17 relative to the body of the chamber 15 occurs, which ensures the specified order of installation of the packer in the well, including the following packer activation sequence:

а) сжатие резиновой манжеты 29 пакера, обеспечивающее формирование герметичного моста в обсадной колонне;a) compression of the rubber cuff 29 of the packer, ensuring the formation of a sealed bridge in the casing;

б) заклинивание плашек пакера 27 в колонне, обеспечивающее надежное удержание пакера в месте его установки;b) jamming of the packer rams 27 in the string, ensuring reliable retention of the packer at the place of its installation;

в) срезание штифтов, установленных в конструкции пакера, и отсоединение посадочной камеры с адаптером от пакера;c) cutting off the pins installed in the packer structure and disconnecting the landing chamber with the adapter from the packer;

г) перемещение поршня 17 относительно корпуса камеры 15 (до упора уступа поршня 17 в наконечник 2), обеспечивающее разгерметизацию верхней полости камеры и выход продуктов горения заряда в скважину.d) movement of the piston 17 relative to the body of the chamber 15 (until the ledge of the piston 17 stops in the tip 2), ensuring depressurization of the upper cavity of the chamber and the release of combustion products of the charge into the well.

Таким образом, в процессе работы посадочной камеры встроенным в герметичную верхнюю полость с зарядом датчиком давления измеряют изменение давления, соответствующее выполнению кинетической работы по сжатию резиновой манжеты (позиция 41 фиг. 5), заклиниванию плашек пакера в колонне (позиция 42 фиг. 5), срезанию штифтов и отсоединению посадочной камеры с адаптером от пакера (позиция 43 фиг. 5), перемещению поршня до упора (позиция 44 фиг. 5). При корректной работе посадочной камеры на кривой давления будут зарегистрированы характерные изменения давления либо ее производной по времени, свойственные вышеперечисленным этапам работы посадочной камеры. Каждый этап работы посадочной камеры отображается на кривой давления определенными изменениями. Наличие всех характерных изменений давления или его производной по времени свидетельствует о корректной работе посадочной камеры и посадке пакера. Отсутствие хотя бы одного из характерных изменений кривой давления свидетельствует о некорректной работе посадочной камеры. В этом случае по полученной кривой давления проводят анализ работы посадочной камеры и определяют дальнейшие действия по проведению ПВР. «Идеальную» кривую, необходимую для дальнейшего сравнения с полученными при проведении ПВР, получают методом цифрового моделирования или эмпирическим путем. «Идеальные»кривые могут отличаться в зависимости от конструкций посадочной камеры и скважинного инструмента, в том числе и различных типов пакеров. Полученную при проведении ПВР кривую давления записывают в энергонезависимую память устройства контроля и одновременно передают зарегистрированную информацию и обрабатывают (интерпретируют) ее на «дневной» поверхности.Thus, during the operation of the landing chamber, a pressure sensor built into the sealed upper cavity with a charge measures the change in pressure corresponding to the performance of kinetic work on compression of the rubber cuff (position 41 of Fig. 5), jamming of the packer rams in the column (position 42 of Fig. 5), cutting off the pins and disconnecting the landing chamber with the adapter from the packer (position 43 of Fig. 5), moving the piston all the way (position 44 of Fig. 5). If the landing chamber operates correctly, characteristic changes in pressure or its time derivative characteristic of the above stages of the landing chamber operation will be recorded on the pressure curve. Each stage of operation of the landing chamber is reflected in the pressure curve by certain changes. The presence of all characteristic changes in pressure or its time derivative indicates the correct operation of the landing chamber and the packer is seated. The absence of at least one of the characteristic changes in the pressure curve indicates incorrect operation of the landing chamber. In this case, based on the obtained pressure curve, the operation of the landing chamber is analyzed and further actions to carry out the PVR are determined. The “ideal” curve, necessary for further comparison with those obtained during PVR, is obtained by digital modeling or empirically. “Ideal” curves may differ depending on the design of the landing chamber and downhole tools, including different types of packers. The pressure curve obtained during PVR is recorded in the non-volatile memory of the monitoring device and at the same time the recorded information is transmitted and processed (interpreted) on the “day” surface.

В случае корректной работы посадочной камеры повышается вероятность герметичной установки пакера.If the landing chamber operates correctly, the likelihood of a sealed packer installation increases.

Данный контроль можно применять в любых динамических системах, преобразующих давление в герметичной полости в поступательное движение поршня, необходимое для выполнения любых заданных конструкцией операций.This control can be used in any dynamic systems that convert pressure in a sealed cavity into the translational movement of the piston necessary to perform any operations specified by the design.

Для дополнительного контроля функционирования посадочной камеры в качестве датчиков могут быть использованы датчики температуры, удара, скорости, ускорения, перемещения, веса, натяжения.For additional control of the functioning of the landing chamber, temperature, impact, speed, acceleration, displacement, weight, and tension sensors can be used as sensors.

Применение данной технологии контроля функционирования посадочной камеры повышает эффективность и надежность проведения ПВР. Полученная кривая также дает информацию о срабатывании детонатора или взрывного патрона (пиропатрона), о срабатывании и полноте горения заряда, что повышает безопасность работ с взрывчатыми веществами.The use of this technology for monitoring the functioning of the landing chamber increases the efficiency and reliability of the PVR. The resulting curve also provides information about the operation of the detonator or explosive cartridge (squib), about the operation and completeness of combustion of the charge, which increases the safety of working with explosives.

Claims (11)

1. Способ контроля установки с помощью посадочной камеры взрывного типа скважинного инструмента, характеризующийся тем, что внутри посадочной камеры размещают устройство, в состав которого входит, по крайней мере, один датчик давления, таким образом, что оно конструктивно соединено с герметичной верхней полостью посадочной камеры, в которой установлен детонатор или пиропатрон с зарядом, в процессе работы посадочной камеры осуществляют регистрацию поступающих с датчика давления измерительных данных и в режиме реального времени передают их в наземное компьютерное устройство, определяют на кривой зависимости давления от времени наличие участков, на которых происходит изменение давления и изменение производной давления по времени, проверяют соответствие полученных данных ожидаемым изменениям при корректном функционировании посадочной камеры и корректной установке скважинного инструмента.1. A method for monitoring an installation using a landing chamber of an explosive-type downhole tool, characterized in that a device is placed inside the landing chamber, which includes at least one pressure sensor, so that it is structurally connected to the sealed upper cavity of the landing chamber , in which a detonator or squib with a charge is installed, during the operation of the landing chamber, the measurement data received from the pressure sensor is recorded and transmitted in real time to a ground-based computer device, and the presence of areas in which pressure changes occur is determined on the pressure versus time curve and the change in the derivative of pressure over time, check that the obtained data corresponds to the expected changes with the correct functioning of the landing chamber and the correct installation of the downhole tool. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что передачу данных в компьютерное устройство осуществляют по одной или более жилам геофизического кабеля.2. The method according to claim 1, characterized in that the data is transferred to a computer device via one or more cores of the geophysical cable. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что передачу данных в компьютерное устройство осуществляют посредством гидравлической связи.3. The method according to claim 1, characterized in that the data is transferred to the computer device via hydraulic communication. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что передачу данных в компьютерное устройство осуществляют посредством акустической связи.4. The method according to claim 1, characterized in that data is transferred to a computer device via acoustic communication. 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что передачу данных в компьютерное устройство осуществляют посредством электромагнитной связи.5. The method according to claim 1, characterized in that data is transferred to a computer device via electromagnetic communication. 6. Устройство контроля установки с помощью посадочной камеры взрывного типа скважинного инструмента содержит, по крайней мере, один датчик давления, процессор, аналого-цифровой преобразователь, приемопередатчик, дешифратор адреса устройства, энергонезависимую память, узел инициирования, блок питания, при этом датчик давления через аналого-цифровой преобразователь, приемопередатчик через дешифратор адреса устройства, узел инициирования, энергонезависимая память и блок питания подключены к процессору.6. The device for monitoring the installation using a landing chamber of an explosive type downhole tool contains at least one pressure sensor, a processor, an analog-to-digital converter, a transceiver, a device address decoder, non-volatile memory, an initiation unit, a power supply, and a pressure sensor through an analog-to-digital converter, a transceiver through a device address decoder, an initiation unit, non-volatile memory and a power supply are connected to the processor. 7. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что дополнительно содержит батареи питания.7. The device according to claim 6, characterized in that it additionally contains batteries. 8. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что выполнено в виде встроенного модуля в посадочную камеру.8. The device according to claim 6, characterized in that it is made in the form of a built-in module in the landing chamber. 9. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что выполнено в виде отдельного сменного модуля.9. The device according to claim 6, characterized in that it is made in the form of a separate replaceable module. 10. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что используют датчик давления со встроенной термокомпенсацией.10. The device according to claim 6, characterized in that a pressure sensor with built-in temperature compensation is used. 11. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что дополнительно содержит датчик температуры.11. The device according to claim 6, characterized in that it additionally contains a temperature sensor.
RU2022123232A 2022-08-30 Method and device for control of installation using landing chamber of explosive type of downhole tools RU2807119C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2807119C1 true RU2807119C1 (en) 2023-11-09

Family

ID=

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2242719C2 (en) * 2002-12-16 2004-12-20 Закрытое акционерное общество "Электон" Thermometric transducer
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
RU57810U1 (en) * 2006-01-13 2006-10-27 Рустам Анисович Шакиров DEVICE FOR INITIATING AND CONTROL OF WORKING OF A CUMULATIVE PUNCHER (OPTIONS)
US7565927B2 (en) * 2005-12-01 2009-07-28 Schlumberger Technology Corporation Monitoring an explosive device
RU2493358C2 (en) * 2007-08-20 2013-09-20 Бейкер Хьюз Инкорпорейтед Wireless initiation of gun perforator
CN104033136A (en) * 2014-04-25 2014-09-10 西安物华巨能爆破器材有限责任公司 Pressure coding detonating device and method
CN104563979A (en) * 2015-01-15 2015-04-29 西安物华巨能爆破器材有限责任公司 Coding detonating control device
CN106703762A (en) * 2017-01-19 2017-05-24 西安理工大学 Oil-gas well multi-level perforation ignition method based on pressure detection
US10502036B2 (en) * 2015-07-06 2019-12-10 Schlumberger Technology Corporation Perforating gun system
RU197735U1 (en) * 2020-03-04 2020-05-25 Акционерное общество "БашВзрывТехнологии" ADDRESS INITIATION DEVICE FOR WELL DRILLING TOOL
CN112065338A (en) * 2020-10-09 2020-12-11 中国电波传播研究所(中国电子科技集团公司第二十二研究所) Wireless initiation device for perforation and initiation method thereof

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2242719C2 (en) * 2002-12-16 2004-12-20 Закрытое акционерное общество "Электон" Thermometric transducer
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
US7565927B2 (en) * 2005-12-01 2009-07-28 Schlumberger Technology Corporation Monitoring an explosive device
RU57810U1 (en) * 2006-01-13 2006-10-27 Рустам Анисович Шакиров DEVICE FOR INITIATING AND CONTROL OF WORKING OF A CUMULATIVE PUNCHER (OPTIONS)
RU2493358C2 (en) * 2007-08-20 2013-09-20 Бейкер Хьюз Инкорпорейтед Wireless initiation of gun perforator
CN104033136A (en) * 2014-04-25 2014-09-10 西安物华巨能爆破器材有限责任公司 Pressure coding detonating device and method
CN104563979A (en) * 2015-01-15 2015-04-29 西安物华巨能爆破器材有限责任公司 Coding detonating control device
US10502036B2 (en) * 2015-07-06 2019-12-10 Schlumberger Technology Corporation Perforating gun system
CN106703762A (en) * 2017-01-19 2017-05-24 西安理工大学 Oil-gas well multi-level perforation ignition method based on pressure detection
RU197735U1 (en) * 2020-03-04 2020-05-25 Акционерное общество "БашВзрывТехнологии" ADDRESS INITIATION DEVICE FOR WELL DRILLING TOOL
CN112065338A (en) * 2020-10-09 2020-12-11 中国电波传播研究所(中国电子科技集团公司第二十二研究所) Wireless initiation device for perforation and initiation method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2850278B1 (en) System and method for performing a perforation operation
AU2010217840B2 (en) Novel device and methods for firing perforating guns
US10816311B2 (en) Electronic time delay fuse
US5322019A (en) System for the initiation of downhole explosive and propellant systems
US7814970B2 (en) Downhole tool delivery system
CA2451822C (en) Intelligent perforating well system and method
US8272439B2 (en) Downhole tool delivery system with self activating perforation gun
US5369579A (en) Electronic blast control system for downhole well operations
US20100163224A1 (en) Downhole Tool Delivery System
US20210215039A1 (en) Logging drone with wiper plug
US5062485A (en) Variable time delay firing head
US9359846B2 (en) Hydraulic deployment of a well isolation mechanism
RU2807119C1 (en) Method and device for control of installation using landing chamber of explosive type of downhole tools
NO20191125A1 (en) System and Method to Control Wellbore Pressure During Perforating
WO2015116662A1 (en) Collapse initiated explosive pellet
EP4168648B1 (en) Control module for use with a wellbore tool and wellbore toolstring with control module
EP0129350A2 (en) Method and apparatus for detecting firing of perforating gun
Stolboushkin et al. Successful Deployment of Electro-Hydraulic TCP Firing Head Improves Safety and Reduces Rig-Time