Способ и система эксплуатации и контроля эксплуатационной скважины или скважины подземного хранилища текучей среды - заявка 2016151426 на патент на изобретение в РФ

1. Система эксплуатации и контроля эксплуатационной скважины или скважины подземного хранилища добываемой текучей среды, такой как углеводород, геотермальная вода, диоксид углерода или природный газ, причем скважина содержит эксплуатационную колонну (20), в которой проходит указанная добываемая текучая среда, защитную обсадную колонну (60), расположенную вокруг эксплуатационной колонны (20) через кольцевую текучую среду (25), и цементную оболочку (30), расположенную между обсадной колонной (60) и пластом (70) породы, через который проходит скважина, отличающаяся тем, что она содержит снаружи обсадной колонны (60), между этой колонной и цементной оболочкой (30), 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 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, при этом по меньшей мере один электронный блок (110) выполнен в виде ретрансляционного блока, в котором средства (14) связи содержат средства приема сигналов, передаваемых окружающими электронными блоками (110), и средства передачи сигналов, принятых от окружающих электронных блоков (110) и преобразованных блоком (12) обработки сигналов.
2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что каждый блок обнаружения содержит датчик (11), соответствующий измерению только одного типа физической или химической величины.
3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что каждый блок обнаружения содержит набор из нескольких датчиков (11), соответствующих измерению нескольких разных физических или химических величин.
4. Система по любому из пп. 1-3, отличающаяся тем, что вокруг обсадной колонны (60) в одной плоскости, перпендикулярной к указанной обсадной колонне (60), распределены от одного до восьми электронных блоков (110).
5. Система по любому из пп. 1-4, отличающаяся тем, что указанное средство (14) связи содержит средства беспроводной связи, такие как радиоволны, электромагнитные волны, акустические волны или поверхностные токи.
6. Система по любому из пп. 1-4, отличающаяся тем, что указанное средство (14) связи содержит средства проводной связи.
7. Система по любому из пп. 1-6, отличающаяся тем, что электронные блоки (110) закреплены непосредственно на обсадной колонне (60) посредством механического соединения, такого как приклеивание, пайка или сварка.
8. Система по любому из пп. 1-6, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит защитный полимерный слой (61), предназначенный для предохранения электронных блоков (110) и обсадной колонны (60) и для обеспечения удержания электронных блоков (110) на обсадной колонне (60).
9. Система по любому из пп. 1-6, отличающаяся тем, что электронные блоки (110) расположены на сплошной ленте, приклеенной на образующей обсадной колонны (60) и контактирующей с цементной оболочкой (30).
10. Система по любому из пп. 1-9, отличающаяся тем, что первый комплект электронных блоков (111, 112, 115, 116, 118) первого типа расположен в плоскостях, перпендикулярных к обсадной колонне (60) и отстоящих друг от друга в осевом направлении через первый большой промежуток (L1), а второй комплект электронных блоков (113, 114, 116, 117) второго типа расположен в плоскостях, перпендикулярных к обсадной колонне (60) и отстоящих друг от друга в осевом направлении через второй меньший промежуток (L2).
11. Система по любому из пп. 1-10, отличающаяся тем, что электронные блоки (110), содержащие по меньшей мере один блок обнаружения, расположены в плоскостях, перпендикулярных к обсадной колонне (60) и отстоящих друг от друга в осевом направлении на расстояние от 10 см до 10 м.
12. Система по любому из пп. 1-10, отличающаяся тем, что электронные блоки (110), не содержащие блока обнаружения, расположены в плоскостях, перпендикулярных к обсадной колонне (60) и отстоящих друг от друга в осевом направлении на расстояние от 5 до 100 м.
13. Система по любому из пп. 1-12, отличающаяся тем, что блоки обнаружения содержат по меньшей мере один датчик (11), выбранный из датчиков температуры, давления, напряжения или целостности, таких как датчики плотности, присутствия материала или окружающей химической среды, такие как датчики присутствия воды или серы.
14. Система по любому из пп. 1-13, отличающаяся тем, что электронные блоки (110) имеют толщину от 1 до 20 мм.
15. Система по любому из пп. 1-14, отличающаяся тем, что блок (13) питания энергией электронных блоков (110) содержит средства накопления электрической энергии, такие как батарея или суперконденсатор.
16. Система по любому из пп. 1-15, отличающаяся тем, что блок (13) питания энергией электронных блоков (110) содержит средства сбора энергии, такие как электромагнитная передача вдоль обсадной колонны (60) или сбор механической или тепловой энергии при помощи магнитно-индукционных преобразователей, пьезоэлектрических преобразователей или преобразователей на эффекте Зеебека.
17. Система по любому из пп. 1-15, отличающаяся тем, что по меньшей мере один электронный блок (110), выполненный в виде ретрансляционного блока, выполнен с возможностью отбора энергии из окружающей среды для питания по меньшей мере одного блока обнаружения, содержащего по меньшей мере один датчик (11) физической или химической величины, и/или по меньшей мере одного блока (12) обработки сигналов.
18. Способ изготовления обсадной колонны эксплуатационной скважины или скважины подземного хранилища добываемой текучей среды, отличающийся тем, что содержит этапы, на которых:
- обеспечивают комплект элементов обсадной колонны;
- 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 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, при этом по меньшей мере один электронный блок (110) выполнен в виде ретрансляционного блока, в котором средства (14) связи содержат средства приема сигналов, передаваемых окружающими электронными блоками (110), и средства передачи сигналов, принятых от окружающих электронных блоков (110) и преобразованных блоком (12) обработки сигналов; и
- соединяют элементы обсадной колонны встык для получения обсадной колонны.
19. Способ по п. 18, отличающийся тем, что крепление электронных блоков (110) осуществляют на образующей элемента обсадной колонны посредством приклеивания, пайки или сварки.
20. Способ по п. 18 или 19, отличающийся тем, что электронные блоки закрывают защитным полимерным слоем.
21. 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, располагают в буровой скважине защитную обсадную колонну (60) и укладывают цементную оболочку (30) между обсадной колонной (60) и геологическим пластом, отличающийся тем, что обсадная колонна (60) выполнена в соответствии с любым из пп. 18-20.
Наверх