СПОСОБ РАЗРУШЕНИЯ УЧАСТКА МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ТРУБЫ В СКВАЖИНЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2014 года по МПК E21B29/00 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано для разрушения участка металлической трубы в скважине при ее строительстве и проведения ремонтных работ, требующего частичного удаления участков трубы.

Известны [1, 2, 3] способы разрушения участка металлической трубы в скважине путем создания электрохимической ячейки для осуществления процесса электрохимического анодного растворения участка трубы.

В патенте на изобретение 2227201 приведен способ разрушения участка трубы в скважине, включающий подачу на стенку разрушаемой трубы электролита и по кабелю к устройству электрического тока для создания процесса электрохимического анодного растворения участка трубы, причем подачу электролита осуществляют его постоянной прокачкой с поверхности по колонне насосно-компрессорных труб через кольцевое пространство между корпусом и трубчатым кожухом и далее в электрохимическую ячейку - активную зону, при этом параметры процесса поддерживают в следующих пределах:

температуру электролита от 0 до +200°C, давление электролита от 0,1 до 40 МПа, при этом используют импульсный электрический ток при напряжении от 0,1 до 1000 В, а прокачку электролита прекращают при фиксировании прекращения протекания электрического тока, которое прекращается автоматически после полного разрушения участка трубы.

К недостаткам известного способа можно отнести большие потери электроэнергии в кабеле, сложность изготовления и большие трудозатраты.

В патенте на изобретение 2370625 приведен способ разрушения участка трубы в скважине, согласно которому в скважину на глубину расположения разрушаемого участка металлической трубы спускают устройство, составляющее со стенкой разрушаемой трубы электрохимическую ячейку, и в кольцевой зазор между разрушаемым участком металлической трубы, являющимся анодом, и устройством, на котором расположен катод, подают электролит. К аноду и катоду подводят напряжение постоянного или импульсного модулированного электрического тока частотой 10-100 килогерц и проводят электролиз до полного растворения участка трубы. Для уменьшения потерь в подводящем кабеле используются преобразователи DC-DC (преобразователь высокого напряжения постоянного тока в низкое напряжение) Для повышения скорости (растворения) разрушения участка металлической трубы периодически проводится прерывание электрического тока электрохимической ячейки. Для поддержания (эффективности) скорости процесса кислотность электролита рН поддерживают в пределах от 0 до 8, а напряжение в электрохимической ячейке в пределах от 1 до 4 В. При полном разрушении участка трубы соответствующего длине катода, автоматически прекращается протекание электрического тока, что фиксируется устьевым прибором, после чего прекращают подачу электролита в скважину.

К недостаткам известного способа можно отнести наличие кабеля подачи электроэнергии в рабочую зону, большие потери электроэнергии в кабеле, температурным лимитированием функционирования электронного оборудования, сложностью изготовления и эксплуатации, большие трудозатраты.

В патенте на полезную модель 77633 показано устройство для разрушения участка трубы в скважине, состоящее из трубчатой конструкции, составляющее со стенкой разрушаемой трубы электрохимическую ячейку, на которую подается напряжение с преобразователя DC - DC (преобразователь высокого напряжения постоянного тока в низкое напряжение), а в активную зону электрохимической ячейки подают электролит.

К недостаткам рассматриваемого устройства можно отнести наличие кабеля подачи электроэнергии в рабочую зону, невозможность работы при температурах выше 150°C, сложность изготовления и эксплуатации.

Задача, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в том, что для создания электрического тока в электрохимической ячейке при разрушении участка металлической трубы в скважине используются гальванические элементы, расположенные в зоне работы ячейки, что позволяет отказаться от подводящего электроэнергию кабеля и электронного преобразователя. При этом подача электролита осуществляется с поверхности по колонне насосно-компрессорных труб, при этом параметры процесса поддерживаются в следующих пределах:

- температура 20-250°C;

- давление электролита - 2-45 МПа.

Сущность решения поставленной задачи (разрушение участка металлической трубы в скважине) осуществляется путем создания электрохимической ячейки, анодом которой является участок разрушаемой трубы, а катодом - трубчатая конструкция, установленная напротив места разрушения. С этой целью на стенку разрушаемой трубы с поверхности по колонне насосно-компрессорных труб подается электролит. Проходя через активную зону электрохимической ячейки - кольцевое пространство между разрушаемым участком металлической трубы и трубчатым катодом, при одновременной подаче электрического напряжения на электроды электрохимической ячейки происходит процесс электрохимического анодного растворения участка трубы. Процесс осуществляется с использованием двух или более электрохимических ячеек, причем часть из них, одна или несколько, используются для разрушения участка или участков трубы, а другую часть, одну или несколько, используют в качестве гальванических элементов для получения электрического напряжения питания. Гальванические элементы, создающие необходимый электрический ток, максимально приближены к зоне растворяемого участка, что уменьшает потери в соединительных проводах. Гальванический элемент образуется парой металлов, например алюминий - медь, и протекающего через них электролита, например водного раствора NaCl.

Сущность изобретения поясняется чертежами (фиг.1, 2, 3)

Устройство разрушения участка металлической трубы в скважине (фиг.1) состоит из разрушаемой трубы 1, являющейся анодом, и трубчатой конструкции 4, являющейся катодом, которые составляют электрохимическую ячейку, сквозь рабочее пространство которой протекает электролит, подаваемый по НКТ 2. Рядом с электрохимической ячейкой находятся гальванические элементы 3. Один из таких элементов представлен на фиг.2 и состоит из кожуха 5, двух активных металлических элементов 6 и 7, изолятора 8 и протекающего электролита 9.

Гальванические элементы соединяются между собой, как показано на фиг.3. В гальванических элементах 10 соединение происходит с помощью специальных вставок 11, позволяющих соединять катод первого гальванического элемента с анодом второго гальванического элемента.

Работа устройства осуществляется следующим образом. Электролит подается насосом по НКТ через гальванические элементы в активную зону электрохимической ячейки, где происходит растворение металлической трубы. Гальванические элементы вырабатывают напряжение и создают ток, достаточный для работы электрохимической ячейки.

Предлагаемое изобретение предполагает решение поставленной задачи разрушения участка металлической трубы в скважине без подачи по кабелю электроэнергии к электрохимической ячейке.

Источники информации

1.МПК E21B 29/02 RU 2227201 C2 СПОСОБ РАЗРУШЕНИЯ УЧАСТКА ТРУБЫ В СКВАЖИНЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Опубликовано 20.04.2004.

2. МПК E21B 29/02 RU 2370625 C1 СПОСОБ РАЗРУШЕНИЯ УЧАСТКА ТРУБЫ В СКВАЖИНЕ (ВАРИАНТЫ) Опубликовано 20.10.2008.

3. МПК E21B 29/02 RU 77633 U1 УСТРОЙСТВО ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО РАЗРУШЕНИЯ УЧАСТКА ТРУБЫ В СКВАЖИНЕ Опубликовано 27.10.2008.

Группа изобретений относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использована для разрушения участка металлической трубы в скважине. При осуществлении способа создают электрохимическую ячейку, анодом которой является участок разрушаемой трубы, а катодом - трубчатая конструкция, установленная напротив места разрушения, подают на стенку разрушаемой трубы электролит с его постоянной прокачкой с поверхности по колонне насосно-компрессорных труб через активную зону - кольцевое пространство между разрушаемым участком и трубчатым катодом. Подают напряжение для создания процесса электрохимического анодного растворения участка трубы. Процесс осуществляют с использованием двух или более электрохимических ячеек. Часть из них, одна или несколько, используются для разрушения участка или участков трубы. Другую часть из них, одну или несколько, используют для получения электрического напряжения питания для создания электрического тока в виде максимально приближенных к зоне растворяемого участка гальванических элементов. Уменьшаются потери энергии, упрощается изготовление устройства и его эксплуатация. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ разрушения участка металлической трубы в скважине путем создания электрохимической ячейки, анодом которой является участок разрушаемой трубы, а катодом - трубчатая конструкция, установленная напротив места разрушения, путем подачи на стенку разрушаемой трубы электролита, осуществляемого его постоянной прокачкой с поверхности по колонне насосно-компрессорных труб через активную зону электрохимической ячейки - кольцевое пространство между разрушаемым участком металлической трубы и трубчатым катодом, и электрического напряжения для создания процесса электрохимического анодного растворения участка трубы, отличающийся тем, что процесс осуществляют с использованием двух или более электрохимических ячеек, причем часть из них, одна или несколько, используются для разрушения участка или участков трубы, а другую часть из них, одну или несколько, используют для получения электрического напряжения питания для создания электрического тока в виде максимально приближенных к зоне растворяемого участка гальванических элементов, образованных парой металлов, например алюминий - медь, и протекающего через них электролита, например водного раствора NaCl.

2. Устройство для разрушения участка трубы в скважине по способу 1, состоящее из двух или более электрохимических ячеек, отличающееся тем, что часть из них, одна или несколько, осуществляют процесс электрохимического анодного разрушения участка трубы при подаче электролита, а другая их часть - одна или несколько - используются как гальванические элементы для создания электрического тока в электрохимической ячейке разрушения участка трубы.