Ёмкость для очистки отработанной в скважине технологической жидкости Российский патент 2024 года по МПК E21B21/06 

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, а именно к устройствам для очистки технологической жидкости от разбуренной породы (шлама) при подземном и капитальном ремонте скважин.

Известна желобная система емкостей (патент на полезную модель RU № 77333, опубл. 20.10.2008), представляющая собой емкость в виде секций, сообщающихся между собой через вырезы в стенке, с откидной сеткой, находящейся над первой секцией, и сливными люками с резьбовой заглушкой, при этом емкость состоит из трех секций, сообщающихся между собой, за стенками которых установлены отражатели с возможностью перевода турбулентного движения жидкости в ламинарное, при этом подача технологической жидкости в первую секцию осуществляется через приемную линию и гаситель с предварительным гашением скорости потока и грубой очисткой, а для сбора и удаления нефтепродуктов легких фракций предусмотрен отсек с линией слива, причем каждая секция оснащена сливными люками с прижимными заглушками для удаления твердого шлама, а для определения объема отбираемой технологической жидкости предусмотрен уровнемер, установленный в последней выходной секции.

Недостатки устройства:

- во-первых, низкое качество фильтрации отработанной в скважине жидкости в системе желобной емкости, что в процессе проведения ремонта скважины приводит к быстрому переполнению емкостей желобной системы и на территории скважины может образоваться разлив нефтесодержащего сырья (нефтешлам, кислота, отработанная технологическая жидкость, выбуренная цементная порода, загрязненная нефтью и т.п.). Расчёты по очистке технологической жидкости желобной ёмкостью показали, что при расходе 10 л/с загрязнения размером 1 мм и менее проходят свободно через очистную систему желобной ёмкости и закачиваются обратно в скважину;

- во-вторых, низкая эффективность очистки отработанной в скважине жидкости при большом объёме желобной ёмкости 19 м³;

- в-третьих, негативные экологические последствия, вызванные переливом нефтесодержащего сырья кислоты и других вредных веществ на почву;

- в-четвёртых, плохие условия труда обслуживающего персонала, так как персоналу приходится работать в условиях разлива нефтесодержащего сырья.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является желобная система емкостей для ремонта скважин (патент на полезную модель RU № 50245, опубл. 27.12.2005), которая представляет собой емкость в виде секций, сообщающихся между собой через вырез в стенке, с откидной сеткой, находящейся над первой секцией и выдвижной сеткой и задвижкой, причём емкость состоит из шести сообщающихся между собой секций, с возможностью вертикального подъема жидкости и естественного выпадения в осадок шлама, при этом вырезы в стенках секций защищены ловушками для задержания нефтепродуктов легких фракций, а каждая секция оснащена сливными патрубками, подвижно установленными в стенках секций, причем для удаления твердого шлама на дне каждой секции предусмотрены сливные люки с резьбовыми заглушками.

Недостатки устройства:

- во-первых, низкое качество фильтрации отработанной в скважине жидкости в системе желобной емкости, что в процессе проведения ремонта скважины приводит к быстрому переполнению емкостей желобной системы и на территории скважины может образоваться разлив нефтесодержащего сырья (нефтешлам, кислота, отработанная технологическая жидкость, выбуренная цементная порода, загрязненная нефтью и т.п.). Расчёты по очистке технологической жидкости желобной ёмкостью показали, что при расходе 10 л/с загрязнения размером 1 мм и менее проходят свободно через очистную систему желобной ёмкости и закачиваются обратно в скважину;

- во-вторых, низкая эффективность очистки отработанной в скважине жидкости при большом объёме желобной ёмкости 15 м³;

- в-третьих, негативные экологические последствия, вызванные переливом нефтесодержащего сырья кислоты и других вредных веществ на почву;

- в-четвёртых, плохие условия труда обслуживающего персонала, так как персоналу приходится работать в условиях разлива нефтесодержащего сырья.

Техническими результатами изобретения являются разработка конструкции ёмкости для очистки отработанной в скважине технологической жидкости, позволяющей повысить качество фильтрации отработанной в скважине жидкости и повысить эффективность очистки отработанной жидкости, а также предотвратить негативные экологические последствия в результате ремонтных работ в скважине и улучшить условия труда обслуживающего персонала ремонтных бригад.

Технические результаты достигаются ёмкостью для очистки отработанной в скважине технологической жидкости, состоящей из сообщающихся между собой секций, оснащённых вырезами, выполненными с возможностью вертикального подъема жидкости и естественного выпадения в осадок шлама, при этом каждая секция оснащена сливными патрубками, подвижно установленными в стенках секций, причем для удаления твердого шлама на дне каждой секции предусмотрены сливные люки с резьбовыми заглушками.

Новым является то, что ёмкость на входе оснащена дополнительной очистной секцией, содержащей цилиндрический корпус с концентрично размещённым внутри него патрубком с перфорированными отверстиями, при этом патрубок с одной стороны заглушен заглушкой, а с противоположной стороны открыт и герметично закреплён в отверстии крышки, навернутой на цилиндрический корпус, при этом патрубок с перфорированными отверстиями оснащен фильтрующей сеткой, закреплённой хомутами на патрубке, причём цилиндрический корпус на входе в дополнительную очистную секцию оснащён трубкой, при этом трубка с одной стороны оснащена быстроразъёмным соединением, а с другой стороны трубка жестко соединена с торцом цилиндрического корпуса, причем на выходе цилиндрический корпус оснащён втулкой, при этом втулка с одной стороны оснащена накидной гайкой, а с другой стороны втулка резьбовым соединением соединена с открытым концом патрубка, причём снизу цилиндрический корпус фильтра оснащён сливным патрубком с вентилем, а втулка сообщена с цилиндрическим корпусом Г-образным сливным отводом, при этом внутренний диаметр D₁ трубки больше суммарной площади перфорированных отверстий d, выполненных в патрубке в 1,25 раза, а внутренний диаметр втулки D₂ больше суммарной площади перфорированных отверстий d, выполненных в патрубке в 1,5 раза, причём дополнительная очистная секция гидравлически соединена с ёмкостью через накидную гайку втулки.

На фиг. 1 изображена ёмкость для очистки отработанной в скважине технологической жидкости вид сверху в разрезе.

На фиг. 2 изображено сечение: А-А дополнительной очистной секции ёмкости для очистки отработанной в скважине технологической жидкости.

На фиг. 3 изображено сечение: Б-Б дополнительной очистной секции ёмкости для очистки отработанной в скважине технологической жидкости.

На фиг. 4 изображено сечение: В-В дополнительной очистной секции ёмкости для очистки отработанной в скважине технологической жидкости.

Ёмкость 1 (см. фиг. 1) для очистки отработанной в скважине технологической жидкости, например при ремонте скважины состоит из сообщающихся между собой секций 2', 2", 2"', оснащённых вырезами (на фиг. 1-4 показано условно) с возможностью вертикального подъема жидкости и естественного выпадения в осадок шлама. Каждая секция оснащена сливными патрубками, подвижно установленными в стенках секций 2', 2", 2"'(см. фиг. 1). Для удаления твердого шлама на дне каждой секции 2', 2", 2"' предусмотрены сливные люки (на фиг. 1-4 не показано) с резьбовыми заглушками.

Ёмкость 1 (см. фиг. 1) для очистки отработанной в скважине технологической жидкости на входе оснащена дополнительной очистной секцией 3. Дополнительная очистная секция 3 содержит цилиндрический корпус 4 (см. фиг. 1-4) с концентрично размещённым внутри него патрубком 5 с перфорированными отверстиями 6 (см. фиг. 1 и 3) диаметром – d, например 10 мм по 4 отверстия по окружности (см фиг. 3).

Патрубок 5 с одной стороны заглушен заглушкой 7 (фиг. 1), а с противоположной стороны открыт и герметично закреплён в отверстии 8 крышки 9, навернутой на цилиндрический корпус 4.

Патрубок 5 с перфорированными отверстиями 6 оснащен фильтрующей сеткой 10. Фильтрующая сетка 10 закреплена к патрубку 5 хомутами 11 и 12, соответственно. Перфорированные отверстия 6 размещены между хомутами.

Цилиндрический корпус 4 на входе в дополнительную очистную секцию 3 оснащён трубкой 13, при этом трубка 13 с одной стороны оснащена быстроразъёмным соединением 14, а с другой стороны трубка 13 жестко соединена с торцом цилиндрического корпуса 4. На выходе цилиндрический корпус 4 оснащён втулкой 15 (фиг. 1), при этом втулка 15 с одной стороны оснащена накидной гайкой 16, а с другой стороны втулка резьбовым соединением (на фиг. 1 показано условно) соединена с открытым концом патрубка 5.

Снизу цилиндрический корпус 4 оснащён сливным патрубком 17 (см. фиг. 1 и 3) с вентилем 18, а втулка 15 сообщена с цилиндрическим корпусом 4 Г-образным сливным отводом 19 (см. фиг. 1 и 4). Втулка 15 сообщена с цилиндрическим корпусом 4 сливным отводом 19. Дополнительная очистная секция 3 соединена с ёмкостью 1 через накидную гайку 16 втулки 15 посредством гидравлической линии 20 (фиг. 1). Герметичность соединения между патрубком 5 и крышкой 9 цилиндрического корпуса 4 в отверстии 8 обеспечивает уплотнительное кольцо (на фиг. 1 показано условно).

Внутренний диаметр D₁ трубки 13 больше суммарной площади перфорированных отверстий 6 диаметром - d, выполненных в патрубке 5 в 1,25 раза, а внутренний диаметр втулки - D₂ больше суммарной площади перфорированных отверстий 6 диаметром - d, выполненных в патрубке 5 в 1,5 раза.

Ёмкость для очистки отработанной в скважине технологической жидкости работает следующим образом.

Сначала производят обвязку ёмкости для очистки отработанной в скважине технологической жидкости со скважиной (на фиг. 1-4 не показано) через насосный агрегат, например марки ЦА-320. Насосный агрегат обеспечивает циркуляцию технологической жидкости при промывке, например при разбуривании цементных пробок, по кругу: ёмкость для очистки отработанной в скважине технологической жидкости - насосный агрегат - ёмкость для очистки отработанной в скважине технологической жидкости. Ёмкость для очистки отработанной в скважине технологической жидкости обеспечивает очистку отработанной в скважине технологической жидкости при её циркуляции в процессе разбуривания цементной пробки промывкой скважины.

Отработанная технологическая жидкость (выбуренная цементная порода) со скважины через трубку 13 (см. фиг. 1) диаметром D₁ поступает во внутреннюю полость цилиндрического корпуса 4 и далее через фильтрующую сетку 10 попадает через перфорированные отверстия 6 диаметром d внутрь патрубка 5.

Фильтрующая сетка 10 не пропускает фильтрат (шлам грязь, песок), который оседает внутри цилиндрического корпуса 4 (на фиг. 2-4 показано условно), откуда по мере заполнения сбрасывается через сливной патрубок 17 с вентилем 18 из дополнительной секции 3 в специальную ёмкость (на фиг. 1-4 не показано), из которой в дальнейшем утилизируется.

Степень фильтрации обусловлена размером ячеек фильтрующей сетки 10, который подбирается опытным путем в зависимости от технологической операции: разбуривание цементного моста, углубление забоя, промывка после кислотной обработки и так далее. Например, в указанном примере при промывке скважины при разбуривании цементной пробки принимают размер ячейки фильтрующей сетки 0,8×0,8 мм.

Далее отфильтрованная жидкость по внутреннему пространству патрубка 5 поступает на выход патрубка 5 и далее через втулку 15 с накидной гайкой 16 через гидравлическую линию 20 попадает в ёмкость 1, представляющую собой секции 2', 2", 2"', оснащённые вырезами. Если некоторые частицы шлама, песка и грязи все же просочились через фильтрующую сетку 10, то они вновь попадают в цилиндрический корпус 4 из втулки 15 через Г-образный сливной отвод 19 (см. фиг 1 и 4).

Повышается качество фильтрации отработанной в скважине жидкости в ёмкости для очистки отработанной в скважине технологической жидкости за счёт установки дополнительной очистной секции на входе в ёмкость, кроме того размер ячейки фильтрующей сетки позволяет регулировать тонкость фильтрации, а сливной патрубок позволяет отфильтровать обратно в цилиндрический корпус грязь, шлам, песок, прошедший сквозь фильтрующую сетку в патрубок.

Площадь поперечного сечения внутреннего диаметра трубки 13 - D₁ больше суммарной площади перфорированных отверстий 6 диаметром - d, выполненных в патрубке 5 в 1,25 раза, а площадь поперечного сечения внутреннего диаметра втулки 15 - D₂ больше суммарной площади перфорированных отверстий 6 диаметром - d, выполненных в патрубке 5 в 1,5 раза.

Если как описано выше диаметр перфорированных отверстий 6 патрубка 5: d = 10 мм и имеет 4 отверстия по окружности в n = 10 рядов, то s = (π× d²×4/4)×n = (π× d²)×n.

Тогда,

s = (3,14 × (0,01 м))² ×40 = 0,01256 м².

Определим площади поперечных сечений S₁ и S₂ трубки 13 и патрубка 5 соответственно, тогда из вышеизложенного:

S₁= 1,25 × d = 1,25 × 0,01256 м² = 0,0157 м².

S₂= 1,5 × d = 1,5 × 0,01256 м² = 0,01884 м².

Тогда внутренние диаметры D₁ и D₂ трубки 13 и патрубка 5 соответственно, равны:

D₁ =2√S₁/π = 2×√0,0157 м²/ 3,14 = 0,140 м = 140 мм.

D₂ =2√S₁/π =2×√0,01884 м²/ 3,14 = 0,156 м = 156 мм.

Благодаря вышеописанному повышается эффективность очистки отработанной в скважине жидкости за счёт изменения скорости движения потока, отработанной жидкости внутри дополнительной очистной секции 3 из-за разницы диаметров: D₁; d; D₂ элементов конструкции. Это позволяет ускорить выпадение загрязняющих частиц из отработанной в скважине жидкости.

Очищенная отработанная жидкость в дополнительной очистной секции 3 ( см. фиг. 1) перемещается через вырезы по секциям 2' - 2" - 2"', в которых происходит вертикальный подъем жидкости в секции 2' и естественное выпадения в осадок шлама с перетеканием жидкости через верхние вырезы в секцию 2" и последующим вертикальным спуском жидкости в секции 2". Далее жидкость перетекает через нижние вырезы 3 в секцию 2"', в которой вновь происходит вертикальный подъем жидкости и естественное выпадения в осадок шлама. Далее, очищенная в ёмкости для очистки отработанной в скважине технологической жидкости (дополнительная очистная секция 3 и емкость 1 содержащая секции 2', 2", 2"') через сливной патрубок 21 с помощью насосного агрегат закачивается, например по колонне труб в скважину, откуда по затрубному пространству поднимается на устье скважины и попадает в трубку 13 дополнительной очистной секции. Таким образом происходит один цикл циркуляции и очистки отработанной жидкости в ёмкости.

После окончания ремонтных работ на скважине перед транспортировкой производят опорожнение каждой секции 2', 2", 2"' ёмкости 1 через сливные патрубками. Для удаления твердого шлама (выпавшего в осадок естественным образом при перетоках из секции в секцию) на дне каждой секции 2', 2", 2"' открывают сливные люки (на фиг. 1 и 2 не показано) через резьбовые заглушки сбрасывают в специальную ёмкость, которую в последствии утилизируют.

Внутренний диаметр D₁ трубки 13 больше суммарной площади перфорированных отверстий 6 диаметром - d, выполненных в патрубке 5 в 1,25 раза, а внутренний диаметр втулки - D₂ больше суммарной площади перфорированных отверстий 6 диаметром - d, выполненных в патрубке 5 в 1,5 раза.

Благодаря вышеописанному повышается эффективность очистки отработанной в скважине жидкости за счёт изменения скорости движения потока, отработанной жидкости внутри дополнительной очистной секции из разницы диаметров: D₁; d; D₂ элементов конструкции. Это позволяет ускорить выпадение загрязняющих частиц из отработанной в скважине жидкости.

Предлагаемая конструкция ёмкости позволяет исключить негативные экологические последствия, вызванные переливом нефтесодержащего сырья, кислоты и других вредных веществ на почву.

Улучшаются условия труда обслуживающего персонала, так как исключается разлив нефтесодержащего сырья.

Использование системы позволяет предотвратить ущерб природной среде от загрязнения отходами и улучшить условия труда обслуживающего персонала ремонтных бригад.

Ёмкость для очистки отработанной в скважине технологической жидкости позволяет:

- повысить качество фильтрации отработанной в скважине жидкости;

- повысить эффективность очистки отработанной в скважине жидкости;

- исключить экологические последствия, вызванные переливом нефтесодержащего сырья кислоты и других вредных веществ на почву;

- улучшить условия труда обслуживающего персонала.

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, а именно к устройствам для очистки технологической жидкости от разбуренной породы при ремонте скважин. Устройство состоит из сообщающихся между собой секций, оснащённых вырезами с возможностью вертикального подъема жидкости и естественного выпадения в осадок шлама. Каждая секция оснащена сливными патрубками, подвижно установленными в стенках секций. Для удаления твердого шлама на дне каждой секции предусмотрены сливные люки с резьбовыми заглушками. Устройство оснащено дополнительной очистной секцией, содержащей цилиндрический корпус с концентрично размещённым внутри него патрубком с перфорированными отверстиями. Патрубок с одной стороны заглушен заглушкой, а с противоположной стороны открыт и герметично закреплён в отверстии крышки, навернутой на цилиндрической корпус. Патрубок с перфорированными отверстиями оснащен фильтрующей сеткой, закреплённой хомутами на патрубке. Цилиндрический корпус на входе в дополнительную секцию оснащён трубкой. Трубка с одной стороны оснащена быстроразъёмным соединением, а с другой стороны трубка жестко соединена с торцом цилиндрического корпуса. На выходе корпус оснащён втулкой, при этом втулка с одной стороны оснащена накидной гайкой, а с другой стороны втулка резьбовым соединением соединена с открытым концом патрубка. Снизу корпус фильтра оснащён сливным патрубком с вентилем, втулка сообщена с цилиндрическим корпусом Г-образным сливным отводом. Дополнительная очистная секция гидравлически соединена с емкостью. Повышается качество фильтрации отработанной в скважине жидкости и эффективность ее очистки, предотвращаются негативные экологические последствия в результате ремонтных работ, улучшаются условия труда персонала ремонтных бригад. 4 ил.

Ёмкость для очистки отработанной в скважине технологической жидкости, состоящая из сообщающихся между собой секций, оснащённых вырезами, выполненных с возможностью вертикального подъема жидкости и естественного выпадения в осадок шлама, при этом каждая секция оснащена сливными патрубками, подвижно установленными в стенках секций, причем для удаления твердого шлама на дне каждой секции предусмотрены сливные люки с резьбовыми заглушками, отличающаяся тем, что ёмкость на входе оснащена дополнительной очистной секцией, содержащей цилиндрический корпус с концентрично размещённым внутри него патрубком с перфорированными отверстиями, при этом патрубок с одной стороны заглушен заглушкой, а с противоположной стороны открыт и герметично закреплён в отверстии крышки, навернутой на цилиндрический корпус, при этом патрубок с перфорированными отверстиями оснащен фильтрующей сеткой, закреплённой хомутами на патрубке, причём цилиндрический корпус на входе в дополнительную очистную секцию оснащён трубкой, при этом трубка с одной стороны оснащена быстроразъёмным соединением, а с другой стороны трубка жестко соединена с торцом цилиндрического корпуса, причем на выходе цилиндрический корпус оснащён втулкой, при этом втулка с одной стороны оснащена накидной гайкой, а с другой стороны втулка резьбовым соединением соединена с открытым концом патрубка, причём снизу цилиндрический корпус фильтра оснащён сливным патрубком с вентилем, а втулка сообщена с цилиндрическим корпусом Г-образным сливным отводом, при этом внутренний диаметр D₁ трубки больше суммарной площади перфорированных отверстий d, выполненных в патрубке, в 1,25 раза, а внутренний диаметр втулки D₂ больше суммарной площади перфорированных отверстий d, выполненных в патрубке, в 1,5 раза, причём дополнительная очистная секция гидравлически соединена с ёмкостью через накидную гайку втулки.