УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДОЗИРОВАННОЙ ПОДАЧИ РЕАГЕНТА В СКВАЖИНУ Российский патент 2024 года по МПК E21B37/06 E21B27/00 

Изобретение относится к нефтедобывающей отрасли и может быть использовано для дозирования химических реагентов в скважины при добыче нефти в осложненных условиях с использованием установок электроцентробежных насосов (УЭЦН), работающих в периодическом режиме.

Известен погружной дозатор химического реагента [патент RU №2625839 МПК E21B 37/06, опубл. 19.07.2017], содержащий цилиндрический корпус, с одной стороны которого установлены герметичный модуль с интеллектуальным блоком, а с другой стороны смонтировано основание с камерой смешивания, с управляемым клапаном и с выходным каналом, сообщенным с камерой смешивания. Интеллектуальный блок соединен электрическим проводником в изоляционной оболочке, находящимся в герметичной трубе, с управляемым клапаном. Внутренняя полость цилиндрического корпуса погружного дозатора герметично разделена на две части подвижным разделительным поршнем. При установке погружного дозатора в скважину полость цилиндрического корпуса над разделительным поршнем сообщается через отверстия с затрубным пространством скважины и заполняется вытесняющей жидкостью (пластовой жидкостью). Полость цилиндрического корпуса под разделительным поршнем заполнена жидким химическим реагентом. Цилиндрический корпус является направляющей для поршня, который опускается к основанию дозатора при вытекании жидкого химического реагента.

В основании дозатора выполнен канал с клапаном для заливки жидкого химического реагента. В выходном канале установлен управляемый электромагнитный клапан, выполненный с возможностью открытия или закрытия по управляющему сигналу. Интеллектуальный блок соединен с нулевым проводом трехфазного электрического привода погружного насоса. Подача жидкого химического реагента известным устройством осуществляется за счет того, что реагент под собственным весом или под давлением вытесняющей жидкости поступает в электромагнитный клапан, при открытии электромагнитного клапана жидкий химический реагент попадает в камеру смешивания, в которую также поступает пластовая жидкость, после чего смесь пластовой жидкости с жидким химическим реагентом выносится из камеры и попадает в скважину. Известное устройство решает задачи увеличения срока работы погружного дозатора, за счет увеличения полезного объема закачиваемого в дозатор жидкого химического реагента при облегчении веса установки, повышения надежности погружного дозатора, упрощения и повышения безопасности работ по заправке контейнера жидким химическим реагентом на заводе изготовителе или на устье скважины во время монтажа оборудования.

К недостаткам известного устройства относятся: возможность зависания или потери герметизирующих свойств подвижного поршня, что может привести к отказу устройства; необходимость подвода электроэнергии для питания привода устройства, что определяет сложность его конструкции и высокую стоимость; ограниченный ресурс электромагнитного клапана и низкая надежность интеллектуального блока управления, что обусловливает высокую вероятность отказа при работе описываемого устройства в скважине.

Наиболее близким к заявляемому устройству по совокупности существенных признаков является известное устройство для дозированной подачи реагента в скважину [патент RU №2664568, МПК E21B 37/06, опубл. 21.08.2018], принятое в качестве прототипа. Известное устройство подвешивается в скважине на колонне насосно-компрессорных труб ниже штангового скважинного насоса, содержит корпус с подвижным разделительным поршнем и датчиками его крайних положений. Подвижный разделительный поршень разделяет корпус известного устройства на две полости: полость для жидкого химического реагента и полость для вытесняющей жидкости, гидравлически соединенную с пространством скважины. С полостью для жидкого химического реагента посредством всасывающего канала гидравлически соединен насос-дозатор, выполненный в виде гидроцилиндра одностороннего действия. С пространством скважины поршневая полость насоса-дозатора соединяется нагнетательным каналом, в котором установлен управляемый клапан. Поршень насоса-дозатора соединен механической жесткой связью с обсадной колонной скважины посредством якоря. Якорь устанавливается в скважину отдельно от устройства для дозирования реагента и жестко фиксируется за стенки обсадной колонны скважины. После установки якоря осуществляется спуск и монтаж в скважину корпуса устройства для дозирования реагента и глубинно-насосного оборудования. Подача жидкого химического реагента известным устройством осуществляется насосом-дозатором из полости с реагентом при возвратно-поступательном перемещении корпуса устройства внутри обсадной колонны за счет деформации колонны насосно-компрессорных труб. При этом объем поданного в скважину реагента компенсируется за счет увеличения объема полости для вытесняющей жидкости при перемещении разделительного поршня внутри корпуса устройства.

Наличие управляемого клапана в нагнетательном канале насоса-дозатора позволяет регулировать расход подаваемого в скважину реагента за счет изменения частоты срабатывания. Известным устройством решается задача по упрощению конструкции и повышению удобства эксплуатации.

Существенными признаками прототипа, совпадающими с признаками заявляемого устройства, являются – наличие корпуса, разделенного на две полости, при этом одна полость гидравлически соединена с пространством скважины для подачи вытесняющей жидкости, а другая полость заполнена жидким химическим реагентом и гидравлически соединена с поршневым насосом-дозатором, осуществляющим подачу жидкого химического реагента в скважину, при этом поршень насоса-дозатора механически соединен с опорой, контактирующей со стенками обсадной колонны скважины, а корпус устройства имеет возможность перемещения относительно поршня насоса-дозатора за счет деформации насосно-компрессорных труб, на которых устройство установлено в скважине.

К недостаткам известного устройства, принятого за прототип, относятся: возможность зависания или потери герметизирующих свойств подвижного разделительного поршня, что может привести к отказу устройства; сложность конструкции, а, следовательно, низкая надежность; сложность монтажа оборудования в скважине из-за жесткого механического соединения якоря (опоры) со стенками обсадной колонны скважины; сложность настройки режима дозирования реагента; необходимость проведения электрической или иной линии контроля и управления, обусловленная наличием датчиков и управляемых элементов.

Задачами, на решение которых направлено предлагаемое изобретение, являются: упрощение конструкции устройства и его монтажа в скважину; повышение надежности устройства и его функционирования.

Поставленные задачи решены за счет того, что в известном устройстве для дозированной подачи реагента в скважину, содержащем корпус, разделенный на две полости, при этом одна полость гидравлически соединена с пространством скважины для подачи вытесняющей жидкости, а другая полость заполнена жидким химическим реагентом и гидравлически соединена с поршневым насосом-дозатором, осуществляющим подачу жидкого химического реагента в скважину, при этом поршень насоса-дозатора механически соединен с опорой, контактирующей со стенками обсадной колонны скважины, а корпус устройства имеет возможность перемещения относительно поршня насоса-дозатора за счет деформации насосно-компрессорных труб, на которых устройство установлено в скважине согласно изобретению, корпус разделен на две полости эластичным резервуаром, установленным внутри корпуса устройства между, как минимум, двумя креплениями, при этом снаружи резервуара расположена вытесняющая жидкость, а внутренняя полость резервуара заполнена жидким химическим реагентом и гидравлически соединена с насосом-дозатором, опора выполнена в виде упругой манжеты с отверстиями и зафиксирована относительно стенок обсадной колонны скважины за счет сил трения.

Признаками заявляемого изобретения, отличительными от устройства-прототипа являются: корпус, разделенный на две полости эластичным резервуаром, установленным внутри корпуса устройства между, как минимум, двумя креплениями, при этом снаружи резервуара расположена вытесняющая жидкость, а внутренняя полость резервуара заполнена жидким химическим реагентом и гидравлически соединена с насосом-дозатором; опора выполнена в виде упругой манжеты с отверстиями и зафиксирована относительно стенок обсадной колонны скважины за счет сил трения.

Эластичный резервуар, разделяющий корпус устройства на две полости и установленный внутри него между, как минимум, двумя креплениями, изготовленный, например, из материала на основе полиуретана, выполняет функции хранения жидкого химического реагента в своей внутренней полости и разобщения его с вытесняющей жидкостью, поступающей во внутрь корпуса устройства из скважины по мере расходования химического реагента. Указанное делает конструкцию простой и надежной, исключает необходимость использования разделительного поршня и, следовательно, исключает вероятность отказа по причине зависания поршня или образования зазора в месте контакта поршня с корпусом устройства, что ведет к нарушению герметизации полости с жидким химическим реагентом от пространства скважины.

Выполнение опоры в виде упругой манжеты с отверстиями, за счет свойств материала, например, маслобензостойкой резины ПФ-Т, не требует высокой точности при установке и, как следствие, обусловливает упрощение процесса монтажа устройства в скважине. Отверстия в манжете обеспечивают возможность беспрепятственного движения жидкости в скважине.

На основании изложенного заявляемое устройство для дозированной подачи реагента в скважину является техническим решением, обладает новизной и имеет изобретательский уровень, так как оно не известно из уровня техники и для специалиста явным образом не следует из уровня техники. Промышленная применимость устройства подтверждается возможностью его реализации с использованием известных средств, применяемых в нефтедобывающей промышленности и материалов.

Сущность устройства поясняется чертежом, на котором изображена принципиальная схема заявляемого устройства в виде продольного разреза.

Сущность заявляемого изобретения заключается в следующем. Устройство для дозированной подачи реагента в скважину состоит из соединительного узла 1 с креплением 2, например монтажного крюка, присоединенного к соединительному узлу 1 корпуса 3, выполненного, например, в виде гладкой трубы, имеющего отверстия 4 , расположенного коаксиально внутри корпуса 3 эластичного резервуара 5, заполненного жидким химическим реагентом 6 и подвешенного одним концом на креплении 2, а вторым, закрепленный на объемном насосе-дозаторе 7, например, посредством зажимного кольца 8. Объемный насос-дозатор 7 связан с опорой 9, выполненной в виде упругой манжеты с отверстиями, опирающейся на стенку обсадной колонны 10, и связанной посредством штока 11, проходящего через втулку 12, с поршнем 13, расположенным в рабочей камере 14 объемного насоса-дозатора 7. Опора 9 зафиксирована относительно стенок обсадной колонны 10 скважины за счет сил трения.

Полость рабочей камеры 14 над поршнем 13 постоянно сообщается с внутренней полостью эластичного резервуара 5 с помощью компенсационного канала 15. Полость рабочей камеры 14 под поршнем 13 имеет возможность попеременно сообщаться с внутренней полостью эластичного резервуара 5 и затрубным пространством с помощью всасывающего канала 16, оснащенного клапаном 17, и нагнетательного канала 18, оснащенного подпружиненным клапаном 19. Также, объемный насос-дозатор 7 имеет заливной канал 20, оснащенный обратным клапаном 21 и сообщающийся с внутренней полостью эластичного резервуара 5.

Заявляемое устройство для дозированной подачи реагента в скважину функционирует следующим образом. Посредством присоединительного узла 1 устройство соединяется, например, с основанием погружного электродвигателя (ПЭД) установки электроцентробежного насоса (на фиг. не отображено), спускаемой в скважину на колонне насосно-компрессорных труб. Перед спуском устройства в скважину, закрепленный одним своим концом на креплении 2, например, монтажном крюке, и расположенный внутри корпуса 3 с отверстиями 4 эластичный резервуар 5 заполняется жидким химическим реагентом 6. При этом, второй конец эластичного резервуара 5 закреплен на объемном насосе-дозаторе 7, например, с помощью зажимного кольца 8.

При спуске устройства в скважину, опора 9, выполненная в виде упругой манжеты с отверстиями, при контакте со стенками обсадной колонны 10 скважины под действием сил трения перемещается вверх относительно устройства, пока жестко связанный с ней посредством штока 11, проходящего через втулку 12, поршень 13 объемного насоса-дозатора 7 не упрется в верхнюю плоскость рабочей камеры 14 объемного насоса-дозатора 7, после чего все элементы устройства спускаются в скважину уже синхронно. При этом, часть жидкого химического реагента 6 в полости над поршнем 13 рабочей камеры 14 вытесняется в эластичный резервуар 5 по компенсационному каналу 15, а полость под поршнем 13 рабочей камеры 14 заполняется жидким химическим реагентом 6 из эластичного резервуара 5 по всасывающему каналу 16 через клапан 17. При спуске устройства на заданную глубину, после запуска глубинно-насосного оборудования (на фиг. не отображено), давление в колонне насосно-компрессорных труб увеличивается, что приводит к ее деформации в виде удлинения, вследствие чего устройство перемещается еще ниже в обсадной колонне 10. При остановке работы глубинно-насосного оборудования, давление в колонне насосно-компрессорных труб снижается, происходит снятие деформации и уменьшение длины колонны. При этом, устройство перемещается вверх до изначальной глубины спуска, однако за счет трения опоры 9 в виде упругой манжеты с отверстиями о стенку обсадной колонны 10, опора 9 остается на месте, а поршень 13 перемещается вниз по рабочей камере 14. Тем самым порция жидкого химического реагента 6, находящаяся в полости под поршнем 13 рабочей камеры 14, вытесняется по нагнетательному каналу 18 через подпружиненный клапан 19 в скважину, а полость над поршнем 13 рабочей камеры 14 заполняется жидким химическим реагентом 6 через компенсационный канал 15. При этом, объем внутренней полости эластичного резервуара 5 уменьшается, что компенсируется вытесняющей жидкостью, поступающей в пространство между корпусом 3 и эластичным резервуаром 5 через отверстия 4. При повторном включении глубинно-насосного оборудования устройство перемещается вниз, однако, за счет трения опоры 9 в виде упругой манжеты с отверстиями о стенку обсадной колонны 10, опора 9 остается на месте, а поршень 13 перемещается вверх по рабочей камере 14, тем самым отбирая очередную порцию жидкого химического реагента 6 из эластичного резервуара 5. Цикл дозирования жидкого химического реагента 6 в скважину повторяется до тех пор, пока эластичный резервуар 5 полностью не опустеет, после чего оборудование извлекается из скважины, а уже на поверхности эластичный резервуар 5 снова наполняется жидким химическим реагентом 6 по заливному каналу 20 через обратный клапан 21, и далее устройство снова спускается в скважину.

Таким образом, использование заявляемого устройства позволяет обеспечить надежность процесса дозированной подачи жидкого реагента в скважину при добыче нефти в осложненных условиях с использованием установок электроцентробежных насосов. Кроме того, упрощается конструкция устройства и его монтаж в скважину.

Изобретение относится к нефтедобывающей отрасли и может быть использовано для дозирования химических реагентов в скважины при добыче нефти. Устройство для дозированной подачи реагента в скважину содержит корпус, разделенный на две полости эластичным резервуаром, установленным внутри корпуса устройства между, как минимум, двумя креплениями. Снаружи эластичного резервуара расположена вытесняющая жидкость, а внутренняя полость эластичного резервуара заполнена жидким химическим реагентом и гидравлически соединена с поршневым насосом-дозатором, осуществляющим подачу жидкого химического реагента в скважину. Поршень насоса-дозатора механически соединен с опорой, контактирующей со стенками обсадной колонны скважины. Корпус устройства имеет возможность перемещения относительно поршня насоса-дозатора за счет деформации насосно-компрессорных труб, на которых устройство установлено в скважине. Опора выполнена в виде упругой манжеты с отверстиями и зафиксирована относительно стенок обсадной колонны скважины за счет сил трения. Обеспечивается упрощение конструкции устройства и его монтажа в скважину, повышение надежности устройства и его функционирования. 1 ил.

Устройство для дозированной подачи реагента в скважину, содержащее корпус, разделенный на две полости, при этом одна полость гидравлически соединена с пространством скважины для подачи вытесняющей жидкости, а другая полость заполнена жидким химическим реагентом и гидравлически соединена с поршневым насосом-дозатором, осуществляющим подачу жидкого химического реагента в скважину, при этом поршень насоса-дозатора механически соединен с опорой, контактирующей со стенками обсадной колонны скважины, а корпус устройства имеет возможность перемещения относительно поршня насоса-дозатора за счет деформации насосно-компрессорных труб, на которых устройство установлено в скважине, отличающееся тем, что корпус разделен на две полости эластичным резервуаром, установленным внутри корпуса устройства между, как минимум, двумя креплениями, при этом снаружи эластичного резервуара расположена вытесняющая жидкость, а внутренняя полость эластичного резервуара заполнена жидким химическим реагентом и гидравлически соединена с насосом-дозатором, опора выполнена в виде упругой манжеты с отверстиями и зафиксирована относительно стенок обсадной колонны скважины за счет сил трения.