устройство измерения термобарических параметров жидкости в трубном и кольцевом пространствах скважины

Формула изобретения

1. Устройство измерения термобарических процессов жидкости в скважине, включающее автономные измерительные приборы, установленные в компоновке бурильных труб, отличающееся тем, что между компоновкой бурильных или лифтовых труб и компоновкой бурового инструмента установлен переходник с закрепленным на его поверхности контейнером, имеющим отверстие в верхней части и отверстие в нижней части, внутри контейнера размещен автономный измерительный прибор, в верхней и нижней частях которого в непосредственной близи к соответствующим отверстиям контейнера расположены два независимые друг от друга датчика температуры и давления.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что расстояние между отверстиями контейнера не превышает двух метров.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в средней части контейнера герметично установлена теплоизоляционная муфта.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что автономный измерительный прибор размещен в контейнере на пружинной опоре без контакта с корпусом контейнера.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, конкретно к технологии измерений в процессе бурения (первичного вскрытия) скважин, и позволяет получать информацию о температуре и давлении потока бурового раствора, закачиваемого в скважину, непосредственно от забоя до его прохождения через гидромониторные насадки долота и лопатки турбины, а также в кольцевом (межтрубном) пространстве скважины после того, как долото и лопатки турбины выполнят работу по разрушению породы и ее вымыва из забоя или проникновения в пласт.

Известны технические решения по созданию инструментальных средств для контроля процесса строительства скважин и, в первую очередь, проведения геолого-технических исследований (ГТИ) при вскрытии продуктивных пластов (см., например, Э.Е.Лукьянов, В.В.Стрельченко. Геолого-технологические исследования в процессе бурения. М.: Нефть и газ, 1997).

Наиболее близким к предложенному устройству является устройство, в котором в качестве измерительных средств используются механические преобразователи, автономные манометры, установленные в отдельных участках компоновки бурильных труб на значительном расстоянии друг от друга (10 и более метров). При этом конструкцией устройства допускается проникновение в него бурового раствора, циркулирующего в кольцевом пространстве непосредственно под забойной установкой, через отверстие, в котором установлен измерительный датчик (см. В.Н.Поляков, Р.К.Ишкаев, Э.Е.Лукьянов. Технологии заканчивания нефтяных и газовых скважин. Уфа: ТАУ, 1999, с.169-172).

Недостатком данного устройства является то, что точки измерения параметров сильно разнесены на разные глубины, что не позволяет получить информацию на одной и той же глубине. Приборы жестко смонтированы на трубах, что подвергает их прямому воздействию вибрации, и имеют непосредственный контакт с буровым раствором, насыщенным механическими частицами, вследствие чего происходит быстрый износ корпусов приборов. Данным устройством не производится измерение температуры, и нет возможности проведения измерений для лифтовых труб.

Наличие информации о давлении и температуре в трубном пространстве над долотом и в кольцевом, исходя из уравнения баланса давлений и тепловых потоков на забое позволяет однозначно выделить интервал поглощения фильтрата бурового раствора и промывочной жидкости даже при незначительных объемах или отдаче скважинного флюида из пласта в скважину (см., например, А.Н.Булатов, Г.Г.Габузов, В.Г.Гераськин и др. Обзор информации. Серия «Строительство скважин». М.: ВНИИОЭНГ, 1989; С.Б.Пыхачев, Р.Г.Исаев. Подземная гидравлика. Учебное пособие. М.: Недра, 1972).

Задача изобретения - создание устройства измерения скважинных параметров, лишенного указанных выше недостатков.

Техническим результатом, достигаемым при использовании изобретения, является получение объективных результатов измерения термобарического состояния бурового раствора или промывочной жидкости одновременно в трубном и кольцевом пространствах скважины и возможность измерений в процессе производства любых технологических операций, строительства и освоения скважин.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для измерения температуры и давления бурового потока в скважине, включающем автономные измерительные приборы, установленные в бурильных трубах, согласно предложенному между компоновкой бурильных или лифтовых труб и компоновкой бурового инструмента установлен переходник с закрепленным на его поверхности контейнером, имеющим отверстие в верхней части и отверстие нижней части, внутри контейнера размещен автономный измерительный прибор, в верхней и нижней частях которого в непосредственной близости к соответствующим отверстиям контейнера расположены два независимые друг от друга датчика температуры и давления. Расстояние между отверстиями контейнера не превышает двух метров. В средней части контейнера герметично установлена теплоизоляционная муфта. Автономный измерительный прибор размещен в контейнере на пружинной опоре без контакта с корпусом контейнера.

Установка переходника, в котором закреплен контейнер с многодатчиковым автономным измерительным прибором, между низом компоновки бурильных или лифтовых труб и компоновкой бурового инструмента или нефтепромыслового оборудования дает возможность проводить измерения непосредственно над долотом, турбиной (гидравлическим забойным двигателем), воронкой насосно-компрессорных труб или любого нефтепромыслового оборудования вблизи от забоя скважины.

Наличие отверстий в контейнере, в его верхней и нижней частях, обеспечивает гидродинамическую связь с трубным и кольцевым пространствами скважины.

В предложенной конструкции изобретения автономный измерительный прибор позволяет в дискретно-непрерывном режиме, в масштабе текущего календарного времени, в течение длительного времени (30-90 суток), при любых уровнях вибрации, одновременно на одной и той же глубине проводить измерения температуры и давления в потоке бурового раствора, или технологической жидкости, или суспензии как в трубном пространстве, так и в кольцевом пространствах скважины.

Предложенное изобретение представлено на чертежах, где

фиг.1 - продольный разрез устройства, смонтированного на поверхности переходника;

фиг.2 - продольный разрез устройства при его монтаже внутри переходника.

Автономное устройство для измерения параметров бурового раствора или промывочной жидкости в трубном и кольцевом пространстве скважины (фиг.1) включает цилиндрический корпус 1 переходника, который изготовлен из утяжеленной бурильной трубы (УБТ) при бурении скважин или из лифтовой трубы при других, не связанных с бурением, работах. На поверхности переходника 1 смонтирован контейнер 2. В верхней части контейнера 2 выполнено отверстие 3, обеспечивающее гидродинамическую связь внутренней полости контейнера 2 с кольцевым пространством, а в нижней части - отверстие 4, обеспечивающее гидродинамическую связь внутренней полости контейнера 2 с трубным пространством через штуцер 5. Внутри контейнера 2 размещен автономный измерительный прибор 6 с двумя разнесенными на расстояние двух метров датчиками 7 температуры и давления. Один из датчиков 7 расположен вблизи отверстия 3, второй датчик 7 - соответственно вблизи отверстия 4. В средней части контейнера 2 установлена теплоизоляционная муфта 8, герметично перекрывающая сечение контейнера 2 и разделяющая его полость на две среды.

В предложенном изобретении используется один автономный электронный цифровой многодатчиковый прибор. В качестве прибора используют приборы как отечественного, так и зарубежного производства, серийно выпускаемые промышленностью типа ИМСП-11, МИКО-1, ГЕО, АМТ-1М и др.

В процессе практического использования предложенного устройства возможны и другие варианты крепления на переходнике 1 контейнера 2 с автономным измерительным прибором 6 (фиг.2).

Устройство работает следующим образом. Переходник 1 с закрепленным на нем контейнером 2, в котором установлен двухдатчиковый автономный измерительный прибор 6 измерения температуры и давления, помещается между компоновкой буровых или лифтовых труб и компоновкой бурильного оборудования, т.е. непосредственно над долотом или турбиной нефтепромыслового оборудования. В процессе бурения промывочная жидкость, циркулирующая в трубном пространстве внутри бурового инструмента в направлении «устье скважины - забой», воздействует на датчик 7 через отверстие 4, а восходящий поток бурового раствора, циркулирующий в кольцевом пространстве в направлении «забой - устье скважины», воздействует на датчик 7 через отверстие 3. Таким образом, датчиками 7 производится измерение параметров жидкости, циркулирующей как в трубном пространстве, так и в кольцевом пространстве скважины.

Данное устройство может быть использовано для контроля температуры и давления в трубном и кольцевом пространстве при добыче нефти или газа фонтанным или механизированным способом, когда низ компоновки нефтепромыслового оборудования, спущенного в скважину, оборудуется межколонным пакером, который герметично перекрывает пространство между спущенными в колонну трубами и обсадной колонной.

Также устройство можно эффективно использовать при производстве работ по интенсификации добычи углеводородов различными технологиями.