Устройство для подачи реагента в скважину Российский патент 2023 года по МПК E21B37/06 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к устройствам для подачи и дозирования в нефтяные скважины ингибиторов коррозии, парафиноотложений, солеотложения и/или деэмульгаторов.

Известен способ подачи реагента в скважину (патент RU № 2302513, МПК Е21В 37/06, Е21В 41/02, опубл. 10.07.2007 Бюл. № 19), включающий периодическую регулируемую подачу реагента в межтрубное пространство скважины дозировочным насосом, причем при подземном ремонте осложненной скважины кабель питания электродвигателя центробежного насоса меняют на кабель с капиллярной трубкой, который спускают на колонне насосно-компрессорных труб в скважину и осуществляют по его капиллярному каналу подачу химического реагента, при этом подачу осуществляют либо на прием скважинного насоса, либо в интервал перфорации скважины, для чего на конец капиллярной трубки кабеля присоединяют полиэтиленовую капиллярную трубку расчетной длины с помощью соединительного ниппеля с грузом-форсункой.

Включающий в себя устройство для подачи реагента в межтрубное пространство скважины, включающее капиллярную трубку, устанавливаемую вместо кабеля питания электродвигателя центробежного насоса на наружной поверхности колонны насосно-компрессорных труб (НКТ), с полиэтиленовой капиллярной трубкой расчетной длины, оснащенной с помощью соединительного ниппеля с грузом-форсункой, для расположения на приеме скважинного насоса или в интервале перфорации скважины.

Недостатками данного устройства являются сложность реализации, требующая остановки насоса и замены кабеля на капиллярную трубку, низкая эффективность и высокие затраты реагента, связанные с разбавлением реагента скважинной жидкостью перед прокачкой его через колонну НКТ, на стенках которой, имеющих гораздо меньшую площадь, чем обсадные трубы, накопление коррозии, парафиноотложений, солеотложения и отверждающейся эмульсии, что приводит к необходимости применения для реанимации работы насоса спускоподъемных операций для очистки или замены колонны НКТ, и узкая область применения из-за невозможности использования в наклонных, горизонтальных и/или сложно структурированных (с отклонением ствола от вертикали более чем на 4º-5º по зенитному углу) скважинах, так как возможно нарушение целостности капиллярной трубки при спускоподъемных операциях и недостижения полиэтиленовой капиллярной трубкой с ниппелем с грузом-форсункой интервала установки из-за взаимодействия со стенками скважины.

Известно также устройство для дозирования и подачи химического реагента в скважину, включающее в себя гибкую капиллярную трубку для подачи химических реагентов в скважину (патент на ПМ RU № 273100, МПК Е21В 37/06, опубл. 11.08.2017 Бюл. № 23), выполненную бронированной и закрепленной на внешней поверхности НКТ, при этом гибкая капиллярная бронированная трубка крепится к внешней поверхности насосно-компрессорных труб с помощью протектора, а на поверхностях в местах соединения насоса с компрессорной трубой - с помощью протектолайзера, причем гибкая капиллярная бронированная трубка располагается в крышках протектора и протектолайзера совместно с силовым электрическим кабелем, подсоединенным к насосу, и заканчивается на уровне входного отверстия насоса.

Недостатками данного устройства являются низкая эффективность и высокие затраты реагента, связанные с разбавлением реагента скважинной жидкостью перед прокачкой его через колонну НКТ, на стенках которой, имеющих гораздо меньшую площадь, чем обсадные трубы, накопление коррозии, парафиноотложений, солеотложения и отверждающейся эмульсии, что приводит к необходимости применения для реанимации работы насоса спускоподъемных операций для очистки или замены колонны НКТ, и узкая область применения из-за невозможности использования в наклонных, горизонтальных и/или сложно структурированных скважинах, так как возможно нарушение целостности гибкой капиллярной трубки при спускоподъемных операциях из-за взаимодействия со стенками скважины.

Наиболее близким к технической сущности является способ борьбы с парафиновыми отложениями в нефтегазовых скважинах (патент RU № 2438006, МПК Е21В 37/00, опубл. 27.12.2011 Бюл. № 36), включающий спуск в насосно-компрессорные трубы устройства для нагрева добываемой жидкости, причем в качестве устройства для нагрева добываемой жидкости используют технологическую колонну с обратным клапаном на конце, которую спускают на глубину ниже начала отложения парафинов на стенках труб, закачивают в колонну теплоноситель при работающей скважине, осуществляя ввод теплоносителя в поток добываемой жидкости до достижения добываемой жидкостью температуры на устье скважины не ниже температуры плавления парафинов.

В котором применено устройство для нагрева добываемой жидкости, включающее технологическую колонну с обратным клапаном на конце, спускаемое в НКТ на глубину ниже начала отложения парафинов на стенках труб, для закачки в колонну теплоносителя в виде пара при работающей скважине, осуществляя ввод пара в поток добываемой жидкости до достижения добываемой жидкостью температуры на устье скважины не ниже температуры плавления парафинов.

Основным недостатком данного устройства является узкая область применения из-за работы только для борьбы с парфиновыми отложениями и невозможности использования в наклонных, горизонтальных и/или сложно структурированных скважинах, так как возможно нарушение целостности технологической колонны (капиллярной трубки) и/или клапана на конце при спускоподъемных операциях из-за взаимодействия со стенками НКТ.

Техническим результатом является создание устройства для подачи реагента в скважину, позволяющего расширить функциональные возможности за счет возможности закачки различных жидких реагентов для снижения образования на стенках труб коррозии, парафиноотложений, солеотложения и отверждающейся эмульсии, а также использования в наклонных, горизонтальных и/или сложно структурированных скважинах, благодаря спуску зафиксированной снаружи капиллярной трубки на колонне штанг, оснащенных снаружи защитными центраторами, исключающий взаимодействие со внутренними стенками трубы при спускоподъемных операциях.

Техническим решением является устройство для подачи реагента в скважину, включающее спускаемый в лифтовую колонну капиллярную трубку с наконечником подачи реагента, располагаемым после спуска на глубине ниже начала образования отложений на стенках лифтовой колонны для подачи реагента в поток жидкости, добываемой скважинным насосом.

Новым является то, что капиллярная трубка при спуске в лифтовую колонну выполнена с возможностью крепления на колонне штанг, оснащенных наружными центраторами, исключающими взаимодействие капиллярной трубки со стенками лифтовой колонны, наконечник подачи реагента выполнен в виде цилиндрического корпуса с одинаковыми соплами располагаемыми равномерно по периметру и высоте наконечника с суммарным поперечным сечением, обеспечивающим необходимое количество подаваемого реагента в лифтовую колонну в виде ингибиторов коррозии, растворителей парафиноотложений, солеотложения и/или деэмульгаторов, при этом проходной канал капиллярной трубки выполнен с поперечным сечением больше суммарного поперечного сечения сопел.

Новым также является то, что при спуске в наклонные или горизонтальные скважины нижний центратор установлен непосредственно над наконечник подачи реагента, а расстояние между центраторами выбирается тем меньше, чем меньше радиус поворота, который проходит участок колонны штанг с капиллярной трубкой.

На чертеже изображена схема предлагаемого устройства, спущенного в горизонтальную скважину.

Устройство для подачи реагента в скважину 1 включет в себя спускаемый в лифтовую колонну 2 скважинного насоса 3 спускаемую на колонне штанг 4 капиллярную трубку 5 с наконечником 6 подачи реагента, располагаемым после спуска на глубине ниже начала образования отложений (не показаны) на стенках лифтовой колонны 2 для подачи соответствующего отложениям (коррозии, парафиноотложений, солеотложения и/или отверждающейся эмульсии) реагента в поток жидкости, добываемой скважинным насосом 3. Фиксация капиллярной трубки 5 на колонне штанг 4 может осуществляться любыми известными механизмами (хомутами, протекторами, пружинными скобами или т.п. – автор на это не претендует). При этом колонну штанг 4 оснащают наружными центраторами 7, исключающими взаимодействие капиллярной трубки 5 со стенками лифтовой колонны 3. Наконечник 6 подачи реагента выполнен в виде цилиндрического корпуса с одинаковыми соплами 8 располагаемыми равномерно по периметру и высоте наконечника 6 с суммарным поперечным сечением, обеспечивающим необходимое количество подаваемого реагента в лифтовую колонну 3 в виде ингибиторов коррозии, растворителей парафиноотложений, солеотложения и/или деэмульгаторов.

Скважинный насос 3 для работы в горизонтальных или наклонных скважинах чаще сего применяют в виде электроцентробежного насоса (ЭЦН), героторного насоса (ГН) для неглубоких скважин (100 – 200 м) или шнекового насоса (ШН) для неглубоких скважин (20 – 100 м), включающих в себя электродвигатель 9, питаемый силовым кабелем 10, гидрозащиту 11, входной модуль 12 и насосные секции 13 (всё показано условно).

Центраторы 7 могут убыть установлены (сваркой, клеевым соединением, заводским изготовлением – автор на это не претендует) на муфты (не показаны) колонны штанг 4, на хомутах или протекторах (автор на это не претендует, так как это известно из открытых источников).

Наконечник 6 для подачи реагента настраивают в лабораторных условиях или в условиях специальных мастерских. Изначально определяют суммарное поперечное сечением сопел 8 необходимое для подачи необходимого количества реагента в поток добываемой жидкости, исходя из производительности скважинного насоса 3 (по паспорту), устьевого питающего капиллярную трубку 5 насоса (не показан – по паспорту), вида отложений (определяется наблюдением за скважинами), концентрации реагента (анализом проб) (автор на это не претендует). Потом сверлом необходимого диаметра на наконечнике выполняют необходимое для достижения суммарного поперечного сечения необходимое количество отверстий – сопел 8 равномерно по высоте и периметру насадки 6 для равномерной подачи реагента в поток жидкости, прокачиваемой скважинным насосом 3 по лифтовой колонне 2. Для различных отложений количество и диаметр сопел 8 наконечника 6 могут соответственно изменяться, для этого наконечник может быть изготовлен съемным (на резьбе, посадка с натягом, термоклей или т.п.) с капиллярной трубки 5 для быстрой замены (автор не претендует на это). При этом проходной канал (не показан) капиллярной трубки 4 выполнен с поперечным сечением больше суммарного поперечного сечения сопел 8 для достижения необходимого результата. На виды реагентов, количество и способы их подачи автор не претендует, так как они определяются техническим персоналом, обслуживающим скважину.

При спуске в наклонные или горизонтальные скважины 1 нижний центратор 14 установлен непосредственно над наконечником 6 подачи реагента, а расстояние между центраторами 7 и 14 – L выбирается тем меньше, чем меньше радиус R поворота, который проходит участок колонны штанг 4 с капиллярной трубкой 5. Расстояние L подбирают эмпирическим путем, например, на месторождениях Республики Татарстан (РТ) при радиусе R=35-40 м (скважины 1 с обсадными трубами 102 мм или 114 мм – показаны условно) на участок колонны штанг 4, проходящих через этот радиус R, рекомендуется устанавливать центраторы 14 и 7 через L=5–6 м; при радиусе R=60-70 м (скважины 1 с обсадными трубами 146 мм или 168 мм – показаны условно) на участок колонны штанг 4, проходящих через этот радиус R, – центраторы 14 и 7 через L=9–11 м; на участок колонны штанг 4, находящийся выше этого радиуса R – центраторы 7 через L=20-30 м. В сложно структурированных вертикальных скважинах 1 рекомендуется устанавливать центраторы 14 и 7 через L=20-30 м, а простых вертикальных скважинах 1 – через L=30-50 м.

Конструктивные элементы, технологические соединения, уплотнения и т.п., не влияющие на работоспособность устройства для подачи реагента в скважину, на чертеже не показаны или показаны условно.

Устройство для подачи реагента в скважину работает следующим образом.

В предварительно спущенную в скважину 1 лифтовую колонну 2 с кабелем 10 и скважинным насосом 3 спускают колонну штанг 4 с прикрепленной к ней капиллярной трубкой 5 с насадкой 8, выбранной для соответствующих отложений, ниже образования которых на стенках лифтовой колонны 2 и располагают эту насадку 6 для подачи реагента. Отложения на месторождениях РТ интенсивнее всего образуются на стенках лифтовых труб 3 в интервале колебаний уровня жидкости в скважине 1, где постоянно меняется температура в зависимости от наличия или отсутствия скважинной жидкости. При спуске колонну штанг 4 оснащают снаружи центраторами 7 и 14 на расстоянии L в зависимости радиуса R поворота, через который проходит соответствующий участок колонны штанг 4 с капиллярной трубкой 5 для исключения взаимодействия капиллярной трубки 5 со стенками лифтовой колонны 2. Устье (не показано) скважины 1 изолируют устьевым герметизатором скважины (не показан), кабель 10 подключают к блоку управления (не показан) скважинным насосом 3, а капиллярную трубку 5 соединяют с устьевым питающим насосом (не показаны), отбирающим соответствующий реагент (ингибитор коррозии, растворители парафиноотложений, солеотложения и/или деэмульгатор) из емкости (не показана).

Запускают в работу скважинный насос 3 подачей электрической энергии по кабелю 10. Результате начинает вращаться электродвигатель 9 насоса 3, передавая вращение через гидрозащиту 11 на насосные секции 13, которые чрез входной модуль 12 отбирают жидкость из скважины 1 а по лифтовой колонне 2 подают на поверхность. При этом питающий насос подает реагент в капиллярную трубку 5 и через сопла 8 насадки 6 в необходимом количестве распределяется в потоке жидкости, прокачиваемой скважинным насосом 3 по лифтовой колонне 2, замедляя или исключая полностью процесс образования в ней коррозии, парафиноотложений, солеотложения и/или отверждающейся эмульсии.

Извлечение устройства происходит в обратном порядке после остановки работы скважинного насоса 3.

Предлагаемое устройство для подачи реагента в скважину позволяет расширить функциональные возможности за счет возможности закачки различных жидких реагентов для снижения образования на стенках труб коррозии, парафиноотложений, солеотложения и отверждающейся эмульсии, а также использования устройства в наклонных, горизонтальных и/или сложно структурированных скважинах, благодаря спуску зафиксированной снаружи капиллярной трубки на колонне штанг, оснащенных снаружи защитными центраторами, исключающий взаимодействие со внутренними стенками трубы при спускоподъемных операциях.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к устройствам для подачи и дозирования в нефтяные скважины химических реагентов. Устройство включает спускаемую в лифтовую колонну капиллярную трубку с наконечником подачи реагента, располагаемым после спуска на глубине ниже начала образования отложений на стенках лифтовой колонны для подачи реагента в поток жидкости, добываемой скважинным насосом. Капиллярная трубка при спуске в лифтовую колонну выполнена с возможностью крепления на колонне штанг, оснащенных наружными центраторами, исключающими взаимодействие капиллярной трубки со стенками лифтовой колонны. Наконечник подачи реагента выполнен в виде цилиндрического корпуса с одинаковыми соплами, располагаемыми равномерно по периметру и высоте наконечника с суммарным поперечным сечением, обеспечивающим необходимое количество подаваемого реагента в лифтовую колонну в виде ингибиторов коррозии, растворителей парафиноотложений, солеотложения и/или деэмульгаторов, при этом проходной канал капиллярной трубки выполнен с поперечным сечением больше суммарного поперечного сечения сопел. Расширяются функциональные возможности устройства за счет возможности закачки различных жидких реагентов, а также использования устройства в наклонных, горизонтальных и/или сложно структурированных скважинах. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для подачи реагента в скважину, включающее спускаемую в лифтовую колонну капиллярную трубку с наконечником подачи реагента, располагаемым после спуска на глубине ниже начала образования отложений на стенках лифтовой колонны для подачи реагента в поток жидкости, добываемой скважинным насосом, отличающееся тем, что капиллярная трубка при спуске в лифтовую колонну выполнена с возможностью крепления на колонне штанг, оснащенных наружными центраторами, исключающими взаимодействие капиллярной трубки со стенками лифтовой колонны, наконечник подачи реагента выполнен в виде цилиндрического корпуса с одинаковыми соплами, располагаемыми равномерно по периметру и высоте наконечника с суммарным поперечным сечением, обеспечивающим необходимое количество подаваемого реагента в лифтовую колонну в виде ингибиторов коррозии, растворителей парафиноотложений, солеотложения и/или деэмульгаторов, при этом проходной канал капиллярной трубки выполнен с поперечным сечением больше суммарного поперечного сечения сопел.

2. Устройство для подачи реагента в скважину по п. 1, отличающееся тем, что при спуске в наклонные или горизонтальные скважины нижний центратор установлен непосредственно над наконечником подачи реагента, а расстояние между центраторами выбирается тем меньше, чем меньше радиус поворота, который проходит участок колонны штанг с капиллярной трубкой.