УСТРОЙСТВО ДЛЯ УДАЛЕНИЯ ГИДРАТОПАРАФИНОВЫХ ОТЛОЖЕНИЙ Российский патент 1998 года по МПК E21B37/02 E21B37/06 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано для удаления гидратопарафиновых отложений (ГПО) в нефтяных и газовых скважинах.

Известно устройство для ликвидации ГПО, содержащее электронагреватель, связанный с одной жилой многожильного кабеля, при этом другая часть жил кабеля закорочена [1]
Недостатком этого устройства является низкая надежность, а также электро- и взрывоопасность, связанные с возможностью прихвата и обрыва кабеля.

Наиболее близким техническим решением, взятым за прототип, является способ теплового разрушения ГПО в скважине, который осуществляется устройством, включающим полую колонну с клапаном и гидромониторным наконечником [2]
Недостатком данного устройства является низкая эффективность и сложность процесса разрушения и удаления ГПО, вызванная необходимостью подбора и применения специальной промывочной жидкости с температурой замерзания ниже температуры гидратообразования, последняя находится в интервале от 2^oC - -8^oC на нефтепромыслах Западной Сибири, а также сложностью выдерживания синхронности и скорости спуска полой колонны с наконечником в зависимости от выхода на дневную поверхность продуктов разрушения ГПО.

При закачивании промывочной жидкости удельное давление струи на ГПО составляет 30 кг/см² и более, за счет этого верхний граничный слой ГПО уплотняется.

Уплотнение ГПО снижает эффективность их разрушения промывкой по сравнению с растоплением первоначального /рыхлого/ состояния ГПО в 3-4 раза ввиду того, что:
температура разрушения ГПО в рыхлом состоянии 15 20^oC, при которой парафин в виде глобул диаметром 3 5 мм находится во взвешенном состоянии в жидкой фазе (водо-нефтяной эмульсии);
температура разрушения уплотненных ГПО 50 60^oC.

Задачей изобретения является повышение эффективности и надежности работы устройства.

Решение поставленной задачи достигается тем, что устройство для удаления ГПО, содержащее полую колонну с клапаном, оборудованную наконечником, выполненным в виде струйного насоса с расположенными на его корпусе металлическими иглами и размещенными между ними всасывающими фильтрационными отверстиями, при этом насос снабжен пакером-свабом, расположенным под приемными окнами, в корпусе насоса выполнены теплообменные каналы, расположенные в верхней и нижней частях насоса, а клапан выполнен тарированным.

Сущность заявляемого устройства для удаления ГПО заключается в том, что теплообменные каналы, выполненные в корпусе насоса, обеспечивают полный и максимальный нагрев корпуса, а иглы закреплены на корпусе таким способом /например, запрессованы в специальных отверстиях/, который обеспечивает нагрев этих игл, пакер-сваб размещен ниже приемных окон и предназначен для перекрытия насосно-компрессорных труб /НКТ/ и перемещения насоса при работе, тарированный клапан открыт при подъеме смеси рабочей жидкости и растопленных ГПО, а закрывается клапан при подъеме давления выше расчетного, например, при фонтанировании, возможного после полного удаления ГПО из скважины.

При работе насос внедряется непосредственно в ГПО, при этом он механически /иглами/ разрушает ГПО, но так как иглы и весь корпус насоса нагревается до температуры, превышающей 50 60^oC, при которой плавится парафин, ГПО интенсивно переходит в жидкое состояние и откачиваются этим же насосом через полую колонну на дневную поверхность.

На чертеже изображено устройство для удаления ГПО, общий вид, разрез.

Устройство состоит из полой колонны 1 с клапаном 2, струйного насоса 3, пакера-сваба 4, жестко посаженного на корпус 5. В корпусе 5 струйного насоса 3 выполнены верхние 6 и нижние 7 проточные каналы, фильтрационные отверстия 8, приемные окна 9. На корпусе 5 размещены иглы 10. На чертеже показаны НКТ 11, герметизирующая головка 12, скважина 13, ГПО 14, кольцевая полость 15.

Устройство работает следующим образом.

Полую колонну 1 со струйным насосом 3 размещают в НКТ 11, при этом в качестве полой колонны 1 целесообразно использовать цельную трубку, например, из полихлорвинила или полиэтилена, для надежной герметизации в головке 12.

В кольцевую полость 15 закачивают нагретую (например, до 80^oC) рабочую жидкость (например, пластовую воду), при этом пакер-сваб 4 раскрывается и перекрывает полость 15. Пакер-сваб 4 под напором рабочей жидкости перемещается вниз по НКТ 11, увлекая насос 3 с полой колонной 1 до верхней границы ГПО 14.

Рабочую жидкость непрерывно прокачивают через струйный насос 3, при этом жидкость, проходя через верхние 6 и нижние 7 проточные каналы, нагревают корпус 5 и иглы 10.

При контакте нагретых корпуса 5 и игл 10 с ГПО 14, последние механически разрушаются, растапливаются до жидкого состояния и откачиваются струйным насосом 3 на дневную поверхность (например, в отстойную емкость, для дальнейшего использования в качестве рабочей жидкости). Иглы 10 интенсифицируют процесс разрушения ГПО 14 за счет механического размельчения гидратов и парафинов (составляющих ГПО 14), при этом благодаря иглам 10 тепловое воздействие оказывается не только на поверхность ГПО 14, но и вглубь ее массы, при перемещении насоса 3 иглы 10 очищают стенки НКТ 11, иглы 10 выполняют также функцию фильтра крупных частиц неполностью расплавленных ГПО 14, исключая закупорку насоса 3.

Расплавленные в жидкое состояние ГПО 14 откачиваются через фильтрационные отверстия 8 насосом 3 по полой колонне 1 на дневную поверхность.

Смесь рабочей жидкости и ГПО 14, поднимаясь по колонне 1 проходит через тарированный клапан 2, который предназначен для обеспечения фонтанной безопасности.

При разрушении и удалении ГПО 14 из НКТ 11 гидраты /Г/ в межтрубном пространстве, между НКТ 11 и обсадной колонной /ОК/ (на чертеже Г и ОК не показаны) под воздействием температуры рабочей жидкости растапливаются и работают в качестве продавочной жидкости в соответствии с технологией эксплуатации скважины.

После разрушения всех ГПО 14 полую колонну 1 со струйным насосом 3 поднимают на поверхность, например, обратной промывкой НКТ 11 через затрубное пространство с одновременным стравливанием рабочей жидкости из кольцевой полости 15.

Устройство для удаления ГПО было опробовано на скважине N 1286 Ермаковского месторождения (Нижневартовский район). ГПО находились на глубине 250 575 м. Струйный насос на полой колонне диаметром 48 мм разместили в скважине. При подаче рабочей жидкости /давление 7,5 МПа, t 0 78^oC/ скорость перемещения насоса до достижения ГПО составила 450 м/час, затем скорость постепенно упала до 120 м/час /начался процесс разрушения ГПО/, через 10 мин скорость составила 85 м/час и на этом стабилизировалась, отклонения были ±3-5 м/час.

Общее время разрушения ГПО составило 4 ч, при средней скорости проходки 82 м/час.

Положительный эффект при использовании устройства для удаления ГПО достигается за счет сокращения времени проходки ГПО и за счет очистки стенок НКТ, что является важным профилактическим мероприятием, предупреждающим образование ГПО.

Использование: изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано для удаления гидратопарафиновых отложений в нефтяных и газовых скважинах, и направлено на повышение эффективности и надежности работы устройства. Сущность изобретения: устройство включает полую колонну с тарированным клапаном. Наконечник на колонне выполнен в виде струйного насоса с расположенными на его корпусе металлическими иглами и размещенными между ними всасывающими фильтрационными отверстиями. В корпусе насоса выполнены теплообменные каналы и приемные окна. Насос снабжен пакером-свабом, расположенным под приемными окнами. В кольцевую полость закачивают нагретую рабочую жидкость. Пакер-сваб раскрывается и увлекается вместе с насосом и полой колонной до верхней границы гидратопарафиновых отложений. Жидкость, проходя через верхние и нижние проточные каналы, нагревают корпус и иглы. Происходит разрушение отложений до жидкого состояния и они откачиваются насосом на дневную поверхность по полой колонне. 1 ил.

Устройство для удаления гидратопарафиновых отложений, содержащее полую колонну с клапаном, оборудованную наконечником, отличающееся тем, что наконечник выполнен в виде струйного насоса с расположенными на его корпусе металлическими иглами и размещенными между ними всасывающими фильтрационными отверстиями, при этом насос снабжен пакером-свабом, расположенным под приемными окнами, в корпусе насоса выполнены теплообменные каналы, расположенные в верхней и нижней частях насоса, а клапан выполнен тарированным.