RU98784U1

RU98784U1 - DEVICE FOR MONITORING PHYSICAL MEDIA PARAMETERS IN A WELL

Info

Publication number: RU98784U1
Application number: RU2010126897/03U
Authority: RU
Inventors: Алексей Валентинович Сулев; Геннадий Павлович Налимов; Сергей Викторович Тюрин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью Томское научно-производственное и внедренческое общество "СИАМ"
Priority date: 2010-06-30
Filing date: 2010-06-30
Publication date: 2010-10-27

Abstract

1. Устройство для контроля физических параметров среды в скважине, состоящее из корпуса, в верхней части которого установлена ловильная головка, а в средней части корпуса размещены измерительная система, соединенная с энергонезависимой памятью и микропроцессором, отличающееся тем, что ловильная головка установлена с возможностью крепления устройства на проволоке для спуска его в скважину, а в корпусе выполнена теплогидроизолирующая втулка, на которой установлен коаксиальный разъем для обеспечения возможности кабельного подключения к компьютеру. ! 2. Устройство для контроля физических параметров среды в скважине по п.1, отличающееся тем, что измерительная система выполнена в виде датчиков физических параметров среды и преобразователей аналоговых сигналов в цифровой код. ! 3. Устройство для контроля физических параметров среды в скважине по п.2, отличающееся тем, что датчики физических параметров среды выполнены в виде манометра и/или термометра. ! 4. Устройство для контроля физических параметров среды в скважине по п.2, отличающееся тем, что коаксиальный разъем снабжен защитным кожухом, на котором установлен обтекатель. ! 5. Устройство для контроля физических параметров среды в скважине по п.1, отличающееся тем, что корпус снабжен входным отверстием для измерения избыточного давления среды. ! 6. Устройство для контроля физических параметров среды в скважине по п.5, отличающееся тем, что на входном отверстии установлена защитная пружина. ! 7. Устройство для контроля физических параметров среды в скважине по п.1, отличающееся тем, что оно содержит химический источник тока. ! 8. Устройство для контроля физических � 1. A device for monitoring the physical parameters of the environment in the well, consisting of a housing, in the upper part of which there is a fishing head, and in the middle part of the housing there is a measuring system connected to a non-volatile memory and a microprocessor, characterized in that the fishing head is mounted with the possibility of mounting the device on the wire for lowering it into the well, and a thermo-insulating sleeve is made in the housing, on which a coaxial connector is installed to allow cable connection to to the computer. ! 2. The device for monitoring the physical parameters of the medium in the well according to claim 1, characterized in that the measuring system is made in the form of sensors of physical parameters of the medium and converters of analog signals into a digital code. ! 3. A device for monitoring the physical parameters of the medium in the well according to claim 2, characterized in that the sensors of the physical parameters of the medium are made in the form of a manometer and / or thermometer. ! 4. A device for monitoring the physical parameters of the environment in the well according to claim 2, characterized in that the coaxial connector is equipped with a protective casing on which the fairing is mounted. ! 5. A device for monitoring the physical parameters of the medium in the well according to claim 1, characterized in that the housing is equipped with an inlet for measuring the overpressure of the medium. ! 6. A device for monitoring the physical parameters of the medium in a well according to claim 5, characterized in that a protective spring is installed at the inlet. ! 7. A device for monitoring the physical parameters of the environment in the well according to claim 1, characterized in that it contains a chemical current source. ! 8. Device for controlling physical

Description

Полезная модель относится к геофизической технике и может быть использована при проведении геофизических исследований нефтяных и газовых скважин и предназначена, в частности, для измерения, регистрации и последующей передачи в компьютер физических параметров среды скважин.The utility model relates to geophysical technology and can be used in geophysical studies of oil and gas wells and is intended, in particular, for measuring, recording and subsequent transfer to the computer of the physical parameters of the well environment.

Известен «Комплексный скважинный прибор», (пат. РФ №2292571, G01V 5/12, опубл. 27.01.2007 г.), содержащий составной корпус, в герметичной и негерметичной частях которого установлен комплект датчиков для измерения параметров скважины. В негерметичной части корпуса расположены окна, снабженные поперечными перемычками для защиты прибора от воздействия изгибающих усилий, а на концах корпуса установлены амортизирующий наконечник и приборная головка, снабженная кабельным наконечником с прикрепленным к нему геофизическим кабелем, через который осуществляется передача измерительной информации к геофизическому регистратору.The well-known "Integrated downhole tool", (US Pat. RF No. 2292571, G01V 5/12, publ. 01/27/2007), containing a composite housing, in the sealed and non-sealed parts of which a set of sensors for measuring well parameters is installed. In the leaky part of the casing there are windows equipped with transverse jumpers to protect the device from bending forces, and at the ends of the casing there is a shock absorbing tip and a device head equipped with a cable lug with a geophysical cable attached to it, through which measurement information is transmitted to the geophysical logger.

К недостаткам устройства можно отнести отсутствие защиты датчиков негерметичной части от воздействия крупных частиц и грязи, проникающих через окна и наличие геофизического кабеля внутри буровых труб, имеющего высокую стоимость, и не обеспечивающего достаточную надежность. Помимо этого, геофизический кабель подвержен абразивному износу и повреждениям при вращении труб, что снижает надежность, приводит к затруднениям при выполнении ловильных работ и необходимости использования специального оборудования для работы с кабелем. Указанные недостатки приводят к увеличению времени выполнения спускоподъемных операций, и ограничивают время контроля параметров в скважине.The disadvantages of the device include the lack of protection of the sensors of the leaky part from the effects of large particles and dirt penetrating through the windows and the presence of a geophysical cable inside the drill pipes, which is of high cost and does not provide sufficient reliability. In addition, the geophysical cable is subject to abrasion and damage during rotation of the pipes, which reduces reliability, leads to difficulties in fishing operations and the need to use special equipment for working with the cable. These shortcomings lead to an increase in the time for carrying out tripping operations, and limit the time for monitoring parameters in the well.

Известно «Устройство для измерения внутрискважинных параметров», (пат. РФ №2249108, E21B 47/00, опубл. 27.03.2005 г.), включающее спускаемое в скважину на колонне труб одно или несколько посадочных гнезд со съемными глубинными приборами, выполненными в виде полого корпуса с гидравлическими каналами, сообщающими затрубное пространство с глубинными приборами, осуществляющими измерение внутрискважинных параметров. Наземный блок соединен со съемным глубинным прибором в скважинной камере каротажным или оптоволоконным кабелем, либо связан через акустический, гидравлический или электромагнитный канал передачи измерительной информации. Устройству также присущи недостатки, к которым можно отнести отсутствие защиты датчиков негерметичной части от воздействия крупных частиц и грязи, проникающих через окна, и наличие геофизического кабеля внутри буровых труб.It is known "Device for measuring downhole parameters", (US Pat. RF No. 2249108, E21B 47/00, publ. 03/27/2005), including one or more landing nests lowered into the well on a pipe string with removable deep devices made in the form a hollow body with hydraulic channels communicating the annulus with deep instruments that measure downhole parameters. The ground unit is connected to a removable downhole tool in the borehole chamber by a wireline or fiber optic cable, or connected through an acoustic, hydraulic or electromagnetic channel for transmitting measurement information. The device also has disadvantages, which include the lack of protection of the sensors of the leaky part from the influence of large particles and dirt penetrating through the windows, and the presence of a geophysical cable inside the drill pipe.

Известна «Телеметрическая система контроля забойных параметров», (пат. РФ №2194161 E21B 47/12, опубл. 10.12.2002 г.), содержащая измерительный модуль, модуль электропитания, передающий модуль, использующий для передачи измерительной информации электромагнитный канал связи и дополнительный передающий модуль, формирующий импульсы давления промывочной жидкости для передачи информации по гидравлическому каналу связи. Наземное оборудование содержит приемное устройство, соединенное с антенной и датчиком давления промывочной жидкости. Информация о эабойных параметрах поступает в приемное устройство одновременно по гидравлическому и электромагнитному каналам связи. Недостатками системы являются низкая пропускная способность, определяемая узкополосным гидравлическим каналом передачи информации, подверженность электромагнитного канала воздействию помех, влиянию пульсации давления бурового раствора в рабочем диапазоне частот и связанная с этим ограниченная дальность действия. Немаловажным также является заметное аппаратное усложнение системы и ее удорожание.The well-known "Telemetric system for monitoring downhole parameters", (US Pat. RF No. 2194161 E21B 47/12, publ. 10.12.2002), containing a measuring module, a power supply module, a transmitting module that uses an electromagnetic communication channel for transmitting measurement information and an additional transmitting a module that generates pressure pulses of the washing liquid for transmitting information through the hydraulic communication channel. Ground equipment includes a receiving device connected to the antenna and the washing fluid pressure sensor. Information about the e-parameter comes to the receiving device simultaneously through the hydraulic and electromagnetic communication channels. The disadvantages of the system are the low throughput, determined by the narrow-band hydraulic channel for transmitting information, the exposure of the electromagnetic channel to interference, the influence of pressure pulsations of the drilling fluid in the operating frequency range and the associated limited range. Also important is the noticeable hardware complication of the system and its cost.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является «Комплексный прибор для исследования скважин », (пат. РФ №61342, E21B 47/00, опубл. 29.08.2006 г.), спускаемый в скважину на каротажном кабеле, состоящий из цилиндрического корпуса, в котором размещены датчики, измерительные модули, энергонезависимая память и информационная шина, снабженная разъемами для подключения дополнительных модулей. На стыковочном узле в верхней части корпуса установлена ловильная головка для соединения с каротажным кабелем, по которому на поверхность передается измерительная информация, а к нижней части корпуса присоединен обтекатель. Недостатками прибора являются отсутствие защиты датчиков, расположенных в негерметичной части корпуса от воздействия присутствующих в буровом растворе крупных частиц и грязи и наличие геофизического кабеля в скважине, имеющего высокую стоимость, подверженного износу и повреждениям, создающего дополнительные трудности при выполнении ловильных работ, требующего дополнительного оборудования для работы с кабелем, увеличивающего длительность спускоподъемного цикла, ограничивающего глубину применения прибора.Closest to the proposed technical solution is the "Integrated device for well research", (US Pat. RF No. 61342, E21B 47/00, publ. 08/29/2006), lowered into the well on a wireline cable, consisting of a cylindrical body, in which sensors, measuring modules, non-volatile memory and an information bus equipped with connectors for connecting additional modules are located. A fishing head is installed on the docking unit in the upper part of the housing for connecting with a logging cable, through which measuring information is transmitted to the surface, and a fairing is attached to the lower part of the housing. The disadvantages of the device are the lack of protection of the sensors located in the leaky part of the body from the effects of large particles and dirt present in the drilling fluid and the presence of a geophysical cable in the well, which has a high cost, is subject to wear and damage, which creates additional difficulties when fishing, requiring additional equipment for work with a cable that increases the duration of the hoisting cycle, limiting the depth of application of the device.

Основной задачей, решаемой заявляемым изобретением, является создание устройства для контроля физических параметров среды в скважине, предназначенного для работы в высокоскоростном режиме в течение длительного времени и обеспечивающего возможность надежного контроля быстроизменяющихся процессов в скважине.The main task solved by the claimed invention is the creation of a device for monitoring the physical parameters of the environment in the well, designed to operate in high speed for a long time and providing reliable control of rapidly changing processes in the well.

Технический результат - повышение эффективности и надежности работы устройства для контроля параметров скважин.The technical result is an increase in the efficiency and reliability of the device for monitoring well parameters.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для контроля физических параметров среды в скважине, состоящее из цилиндрического корпуса, в верхней части которого установлена ловильная головка, а в средней части корпуса размещены измерительная система, соединенная с энергонезависимой памятью и микропроцессором, ловильная головка установлена с возможностью крепления устройства на проволоке для спуска его в скважину, а в корпусе выполнена теплогидроизолирующая втулка, на которой установлен коаксиальный разъем для обеспечения возможности кабельного подключения устройства к компьютеру.The problem is solved in that in the device for monitoring the physical parameters of the medium in the well, consisting of a cylindrical body, in the upper part of which there is a fishing head, and in the middle part of the body there is a measuring system connected to non-volatile memory and a microprocessor, the fishing head is installed with the possibility fastening the device to a wire for lowering it into the well, and a thermo-insulating sleeve is made in the housing, on which a coaxial connector is installed to ensure Requirements for cable connection of the device to the computer.

Целесообразно выполнить измерительную систему в виде датчиков физических параметров среды в скважине и преобразователей аналоговых сигналов в цифровой код.It is advisable to perform a measuring system in the form of sensors of physical parameters of the medium in the well and converters of analog signals into a digital code.

Датчики могут быть выполнены в виде манометра и/или термометра. Предпочтительно снабдить коаксиальный разъем защитным кожухом, и установить на нем обтекатель.Sensors can be made in the form of a manometer and / or thermometer. It is preferable to provide the coaxial connector with a protective casing, and install a fairing on it.

Целесообразно снабдить цилиндрический корпус входным отверстием для измерения избыточного давления среды, на котором может быть установлена защитная пружина.It is advisable to provide the cylindrical body with an inlet for measuring the overpressure of the medium on which a protective spring can be installed.

Устройство для контроля физических параметров среды в скважине может содержать химический источник тока.A device for monitoring the physical parameters of the environment in the well may contain a chemical current source.

Предпочтительно выполнить корпус цилиндрическим в виде последовательно соединенных с помощью переходников частей.It is preferable to make the housing cylindrical in the form of parts connected in series with adapters.

Применение ловильной головки, установленной с возможностью крепления ее на проволоке повысить эффективность и надежность устройства контроля., за счет отсутствия геофизического кабеля, подверженного износу и повреждениям при вращении труб и выполнении спускоподъемных операций, увеличивающего длительность спускоподъемного цикла и ограничивающего глубину применения прибора, Использование коаксиального разъема, установленного на теплогидроизолирующей втулке обеспечивает оперативное кабельное подключение к внешнему компьютеру для записи программы и режимов работы измерительной системы перед спуском устройства и считывания измерительной информации после подъема его на поверхность.The use of a fishing head installed with the possibility of mounting it on a wire to increase the efficiency and reliability of the control device., Due to the absence of a geophysical cable that is subject to wear and damage during rotation of the pipes and tripping operations, which increases the duration of the tripping cycle and limits the depth of use of the device mounted on a thermo-insulating sleeve provides operational cable connection to an external computer for recording the program and operating modes of the measuring system before lowering the device and reading the measurement information after lifting it to the surface.

Недостатком систем передачи информации с использованием акустического канала является низкая пропускная способность, значительная подверженность акустическим помехам и малая дальность действия, обусловленная высоким коэффициентом затухания сигнала. Недостатком систем, использующих гидравлический канал связи являются высокий уровень пульсаций бурового раствора в диапазоне рабочих частот, связанный с действием скважинного насоса, а также высокие требования к чистоте бурового раствора, его составу и однородности. К существенным недостаткам систем с электромагнитным каналом связи можно отнести ограничение дальности действия, связанное с влиянием удельной электропроводности пласта и воздействием помех. В низкоомных пластах дальность действия не превышает 1000-1500 м, а в высокоомных пластах проявляется сильный экранирующий эффект, в результате чего канал связи становится неэффективным.The disadvantage of information transmission systems using the acoustic channel is the low bandwidth, significant susceptibility to acoustic noise and the short range due to the high attenuation coefficient of the signal. The disadvantage of systems using a hydraulic communication channel is a high level of mud pulsations in the operating frequency range associated with the action of the well pump, as well as high requirements for the purity of the drilling fluid, its composition and uniformity. Significant disadvantages of systems with an electromagnetic communication channel include a range limitation associated with the influence of the electrical conductivity of the formation and the effect of interference. In low-resistance formations, the range does not exceed 1000-1500 m, and in high-resistance formations a strong shielding effect is manifested, as a result of which the communication channel becomes ineffective.

Заявляемая полезная модель позволяет исключить необходимость использования акустического (или гидравлического, электромагнитного) каналов передачи информации с ограниченной дальностью, подверженных сильному влиянию помех, что обеспечивает высокую эффективность и надежность работы устройства.The inventive utility model eliminates the need for the use of acoustic (or hydraulic, electromagnetic) channels for transmitting information with a limited range, subject to a strong influence of interference, which ensures high efficiency and reliability of the device.

Полезная модель поясняется чертежом, на котором приведен общий вид устройства контроля физических параметров среды в скважине.The utility model is illustrated by the drawing, which shows a General view of the device for monitoring the physical parameters of the medium in the well.

Прибор представляет собой последовательно собранные при помощи герметизированных резьбовых соединений ловильную головку 1 для закрепления всего прибора на проволоке, соединенную при помощи переходника 2 с трубой 3, внутри которой размещены измерительная система (на чертеже не показана), включающая датчики, преобразователи аналоговых сигналов в цифровой код, химический источник тока, микропроцессор и твердотельную цифровую память (на чертеже не показаны). Труба 3 соединена с переходником 4, имеющим входное отверстие 5 для измерения параметров среды, а к переходнику 4 присоединен защитный кожух 6, внутри которого установлен коаксиальный разъем 7 на теплогидроизолирующей втулке 8. Втулка 8 выполнена из материала с малой теплопроводностью и обеспечивает возможность подключения к внешнему компьютеру (на фиг.1 не показан). К защитному кожуху 6 при помощи герметизированного резьбового соединения прикреплен обтекатель 9, а на входное отверстие 5 надета защитная пружина 10 цилиндрической формы.The device is a fishing head 1 sequentially assembled using sealed threaded connections to secure the entire device to a wire, connected using an adapter 2 to a pipe 3, inside which a measuring system is placed (not shown in the drawing), including sensors, converters of analog signals to a digital code , chemical current source, microprocessor and solid-state digital memory (not shown in the drawing). The pipe 3 is connected to an adapter 4 having an inlet 5 for measuring environmental parameters, and a protective casing 6 is attached to the adapter 4, inside of which there is a coaxial connector 7 on a thermo-insulating sleeve 8. The sleeve 8 is made of a material with low thermal conductivity and allows connecting to an external computer (not shown in figure 1). A fairing 9 is attached to the protective casing 6 using a sealed threaded connection, and a protective spring 10 of cylindrical shape is put on the inlet 5.

Устройство контроля физических параметров среды в скважине работает следующим образом.A device for monitoring the physical parameters of the medium in the well works as follows.

Перед спуском в скважину снимается защитный кожух 6, посредством коаксиального разъема 7 через кабель производится подключение к внешнему компьютеру (на фиг.1 не показаны) и в память устройства записывается программа и режимы его работы, индивидуальные настроечные параметры, режимы работы и алгоритмы обработки измерительной информации датчиков. После отсоединения разъема 7 герметично завинчивается защитный кожух 6 с обтекателем 9, а при помощи ловильной головки 1 прибор закрепляется на проволоку и устанавливается в скважину. Спуск, подъем и установка устройства контроля физических параметров среды в скважине осуществляется при помощи специальной лебедки. При спуске устройства производится измерение параметров в заданных точках скважины в соответствии с записанной программой и регистрация измерительной информации в твердотельной цифровой памяти. Устройство запускается на измерение по достижению заданных до проведения исследования значений либо времени, либо давления, либо температуры. После комплексного исследования скважины производится подъем устройства на поверхность, отсоединение его от проволоки, снятие защитного кожуха 6, подключение при помощи разъема 7 через кабель к внешнему компьютеру и считывание измерительной информации. В компьютере информация о давлении и температуре, полученная из устройства, и информация о глубине спуска проволоки в течение спускоподъемной операции, считанная из устьевого регистратора глубины спуска, синхронизируются по записям значений реального времени в устройстве и в устьевом регистраторе.Before the descent into the well, the protective casing 6 is removed, by means of the coaxial connector 7, a cable is connected to an external computer (not shown in Fig. 1) and the program and its operating modes, individual tuning parameters, operating modes and processing information processing algorithms are recorded in the device’s memory sensors. After disconnecting the connector 7, the protective casing 6 is tightly screwed with the cowl 9, and using the fishing head 1, the device is fixed to the wire and installed in the well. The descent, lifting and installation of the device for monitoring the physical parameters of the medium in the well is carried out using a special winch. When the device is launched, the parameters are measured at the given points of the well in accordance with the recorded program and the measurement information is recorded in solid-state digital memory. The device starts to measure upon reaching the values set before the study, either time, or pressure, or temperature. After a comprehensive study of the well, the device is lifted to the surface, disconnected from the wire, removed the protective casing 6, connected using the connector 7 through a cable to an external computer, and read the measurement information. In a computer, information on pressure and temperature obtained from the device and information on the depth of descent of the wire during the hoisting operation, read from the wellhead recorder of the depth of descent, are synchronized by recording real-time values in the device and in the wellhead recorder.

Заявляемое устройство контроля физических параметров среды в скважине представляет собой полностью герметизированный зонд с интегрированными в него электронными узлами и компонентами, обеспечивающий достоверный контроль ряда параметров скважин, в том числе давления, температуры в жидких и газообразных средах с избыточным давлением до бООкГ/см в диапазоне температур от минус 40°C до 125°. Небольшие габариты прибора позволяют проводить спаренные спуски устройств для различных исследовательских целей без необходимости применения длинных лубрикаторов.The inventive device for monitoring the physical parameters of the medium in the well is a completely sealed probe with integrated electronic components and components, which provides reliable control of a number of well parameters, including pressure, temperature in liquid and gaseous media with excess pressure up to bOOcG / cm in the temperature range from minus 40 ° C to 125 °. The small dimensions of the device allow for dual descents of devices for various research purposes without the need for long lubricators.

Заявляемое устройство позволяет подключать его к компьютеру без разборки его корпуса, что упрощает работу с ним, и уменьшает время передачи данных в компьютер, а также исключает нарушение его герметичности.The inventive device allows you to connect it to a computer without disassembling its case, which simplifies working with it, and reduces the time it takes to transfer data to the computer, and also eliminates the violation of its tightness.

Claims

1. A device for monitoring the physical parameters of the environment in the well, consisting of a housing in the upper part of which there is a fishing head, and in the middle part of the housing there is a measuring system connected to a non-volatile memory and a microprocessor, characterized in that the fishing head is mounted with the possibility of mounting the device on the wire for lowering it into the well, and a thermo-insulating sleeve is made in the housing, on which a coaxial connector is installed to allow cable connection to to the computer.

2. A device for monitoring the physical parameters of the medium in the well according to claim 1, characterized in that the measuring system is made in the form of sensors of physical parameters of the medium and converters of analog signals into a digital code.

3. A device for monitoring the physical parameters of the medium in the well according to claim 2, characterized in that the sensors of the physical parameters of the medium are made in the form of a manometer and / or thermometer.

4. A device for monitoring the physical parameters of the environment in the well according to claim 2, characterized in that the coaxial connector is equipped with a protective casing on which the fairing is mounted.

5. A device for monitoring the physical parameters of the medium in the well according to claim 1, characterized in that the casing is provided with an inlet for measuring the overpressure of the medium.

6. A device for monitoring the physical parameters of the medium in the well according to claim 5, characterized in that a protective spring is installed at the inlet.

7. A device for monitoring the physical parameters of the environment in the well according to claim 1, characterized in that it contains a chemical current source.

8. The device for monitoring the physical parameters of the medium in the well according to claim 1, characterized in that the housing is made in the form of parts connected in series with adapters.

9. A device for monitoring the physical parameters of a medium in a well according to claim 1, characterized in that the body is cylindrical.