СПОСОБ УДАЛЕНИЯ ПАРАФИНОВЫХ ОТЛОЖЕНИЙ СО СТЕНОК НАСОСНО-КОМПРЕССОРНЫХ ТРУБ Российский патент 1998 года по МПК E21B37/00 E21B28/00 

Изобретение относится к области добычи и транспортировки нефти и может быть использовано для удаления отложений парафина в насосно-компрессорных трубах (НКТ).

Известен способ депарафинизации скважины при помощи электродвигателя [1] .

По нему устройство устанавливают в зоне отложения парафина между насосно-компрессорными трубами (НКТ) и включают в сеть на 4-6 ч через 15-20 дней в зависимости от глубины и интенсивности запарафинивания. Продукция скважины, проходя через электронагреватель, нагревается и в пути дальнейшего следования растворяет парафин на стенках труб и штанг.

Недостатком способа является ненадежность электронагревателя в эксплуатации.

Известен способ удаления парафиновых отложений, по которому устанавливают в трубах генератор звуковых волн с передвижным пневматическим приводом. Создают генератором волны, достаточные для разрушения отложений парафина, и перемещают генератор по всей длине отложений [прототип, 2].

Данный способ не позволяет достаточно эффективно удалять отложения парафина, т.к. воздействие генератора локализовано, требуется его перемещение и вращение относительно оси трубы, а также остановка работы скважины.

Для повышения эффективности нефтедобычи необходимо решить задачу удаления парафиновых отложений равномерно и единовременно по всему поперечному сечению трубы.

В известном способе удаления парафина со стенок НКТ, по которому устанавливают ультразвуковой преобразователь, осуществляют виброактивную обработку нефти, предлагаем ультразвуковой преобразователь установить в зоне наибольшей толщины отложений парафина, определить собственную частоту радиально и радиально-изгибных мод колебаний НКТ, заполненной нефтью с парафиновыми отложениями и возбудить в ней резонансные колебания на этих частотах, интенсивность виброобработки поддерживать до отслоения парафиновых отложений и растворения их в нефти.

Отложения парафина в НКТ начинаются на глубине около 1000 от устья скважины. Этому уровню соответствует температурная граница начала его кристаллизации. По мере продвижения вверх толщина парафиновых отложений возрастает и на отметке 150-200 м достигает максимального значения.

Такой характер отложений объясняется теплообменным процессом, происходящим между нефтяным потоком и стенками НКТ. Вследствие того, что в ламинарном потоке нефти скорость теплообмена соизмерима со скоростью самого потока, процесс охлаждения, наряду с пристенными слоями, захватывает и более глубинные слои нефти. Этот процесс наглядно отображает эпюра скоростей в потоке на фиг. 1. Вблизи стенок НКТ скорость нефти близка к нулю, в середине потока она плавно достигает своего максимального значения.

Виброактивация пограничного слоя обуславливает увеличение скорости его перемещения относительно стенок НКТ. Эпюра скоростей выравнивается, уменьшается возможность налипания парафина на стенки НКТ.

Когда уже имеются парафиновые отложения, установка ультразвукового преобразователя на глубине 150-200 м и воздействие ультразвуком на парафиновые отложения именно в этой области дает наибольший эффект. Определив собственную частоту радиально и радиально изгибных мод колебаний НКТ и воздействуя ультразвуком на собственных частотах, НКТ в ее поперечном сечении приводит систему "среда-труба" в резонанс, в результате происходит отделение парафина от стенок НКТ, образовавшееся пространство заполняется нефтью. Нефть в пограничном с НКТ слое, вследствие поглощения энергии колебаний, нагревается. Парафиновые отложения оплавляются и под воздействием гидродинамических потоков разрушается до кристаллов и уносятся потоком нефти. Таким образом, воздействуем на парафиновые отложения со стороны стенки НКТ и стороны среды, что достаточно эффективно для их удаления.

На фиг. 2 приведена схема реализации способа, где 1 - пластовая нефть с растворенными в ней парафинами, переходящими в кристаллическое состояние 2 по мере "подъема" нефти. Насосно-компрессорная труба (НКТ) 3 с парафиновыми отложениями 4 и установленными на ней встроенными или погружными ультразвуковыми преобразователями 5.

Пример реализации способа.

В момент резкого снижения дебита нефтяной скважины с целью удаления образовавшейся в НКТ парафиновой пробки включают встроенный на глубине 200 м ультразвуковой преобразователь, выполненный по а.с. 227737, или а.с. 227736, или а. с. 480453, системы питания и управления которым находятся на поверхности земли. Размеры преобразователя сопряжены с размерами всего остального оборудования. Ультразвуковой преобразователь возбуждает в трубе колебания с резонансной частотой, рассчитанной с учетом геометрических размеров трубы. Режим резонанса обеспечивает наибольшую скорость удаления отложений. Например, при усредненном диаметре трубы 53 мм резонансная частота колебаний составляет 2000 с^-1. В период ультразвукового воздействия парафиновые отложения отслаиваются от внутренних стенок труб, разламываются, образовавшееся пространство при этом заполняется поднимающейся нефтью. Вследствие поглощения ультразвуковой энергии вязкой средой парафина, происходит разогрев отложений и частичное их расплавление, что способствует их удалению. Парафиновая пробка разбирается и уносится с потоком нефти. При этом парафиновые частицы уже не способны более откладываться на стенках НКТ, т.к. имеют относительно гладкую поверхность и большие размеры (по сравнению с первоначальными размерами кристаллов парафина, которые начинают выпадать из нефти на глубине 1000 м).

Таким образом, удаляется парафиновая пробка и исключается возможность дальнейшего налипания отложений парафина на стенках НКТ. Наилучший результат достигается при установке дополнительных преобразователей.

Использование: для удаления парафиновых отложений со стенок насосно-компрессорных труб (НКТ). Сущность изобретения: устанавливают в скважине ультразвуковой преобразователь. Возбуждают колебания. При этом ультразвуковой преобразователь устанавливают в зоне наибольших толщин отложений парафина. Определяют собственную частоту радиально и радиально-изгибных мод колебаний НКТ, заполненной нефтью с парафиновыми отложениями. Возбуждают в НТК резонансные колебания на этих частотах. Интенсивность виброобработки поддерживают до отслаивания парафиновых отложений и растворения их в нефти. 2 ил.

Способ удаления парафиновых отложений со стенок насосно-компрессорных труб, включающий установку ультразвукового преобразователя и возбуждение колебаний, отличающийся тем, что ультразвуковой преобразователь устанавливают в зоне наибольших толщин отложений парафина на стенках насосно-компрессорных труб, определяют собственную частоту радиально и радиально-изгибных мод колебаний насосно-компрессорных труб, заполненных нефтью с парафиновыми отложениями, и возбуждают в ней резонансные колебания на этих частотах, при этом интенсивность виброобработки поддерживают до отслаивания парафиновых отложений и растворения их в нефти.