Способ подачи химического реагента в скважину для очистки ее от отложений Российский патент 2024 года по МПК E21B37/06 E21B36/00 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к предотвращению и растворению отложений при помощи химических реагентов, нагреваемыми при помощи электрических устройств.

Известно устройство для подачи реагента в нефтегазовые скважины, в том числе пологие (патент на ПМ RU №120698, МПК E21B 37/06, опубл. 27.09.2012, Бюл. №27), включающее нагревательный кабель с полым гидравлическим каналом по всей длине, соединенный нагревательными элементами с источником питания и с системой управления нагревом, а гидравлическим каналом в верхней части - с дозировочным насосом и емкостью с химическим реагентом, с обеспечением нижней части указанного канала открытой для соединения со скважинной жидкостью, причем нагревательный кабель выполнен плоским или выпукло-вогнутым и снабжен защитными элементами от контакта с эксплуатационной колонной, а полый гидравлический канал выполнен металлическим со слоем наружной полимерной оболочки, при этом внешний диаметр гидравлического канала равен внешнему диаметру нагревательных элементов, а внутренний диаметр выполнен размером от 2 до 8 мм.

Данным устройством осуществляется способ подачи реагента в скважину, включающий спуск в скважину на колонне труб электрического насосного оборудования с хвостовиком и питающим кабелем установленным снаружи колонны труб при помощи защитных элементов, причем кабель изготавливают специальным, оснащенным гидравлическим каналом с наружными нагревательными элементами, при этом полый гидравлический канал выполнен металлическим со слоем наружной полимерной оболочки, при этом внешний диаметр гидравлического канала равен внешнему диаметру нагревательных элементов, а внутренний диаметр выполнен размером от 2 до 8 мм, на устье канал для подачи реагента сообщают с дозировочным насосом и емкостью с химическим реагентом, а в скважине - непосредственно на вход насосного оборудования, при этом нагревательные элементы для нагрева реагента на устье соединяют с источником питания и с системой управления нагревом.

Недостатком данного способа являются высокие затраты на изготовление специальных питающих кабелей с гидравлическим каналом и нагревательными элементами и низкая эффективность при использовании в высокодебитных и/или неглубоких скважинах, в которые необходимо подавать большое количество реагента (не высокой скорости) и/или кабель имеет небольшую длину, то есть время контакта реагента с нагревательными элементами мало, то невозможно нагреть реагент выше 30-35°С, что очень мало для плавления битумных отложений (БО), растворения асфальтосмолопарафиновых отложений (АСПО) и тем более растворения солей (солей магния (Mg), кальция (Ca), бария (Ba) и/или т.п.).

Известен также способ депарафинизации нефтегазовых скважин (патент RU №2273725, МПК E21B 37/06, E21B 43/24, опубл. 10.04.2006, Бюл. №10), включающий спуск в зону возможного парафинообразования нагревательного кабеля с нагревательными элементами, подключение нагревательных элементов кабеля к регулируемому источнику электропитания, причем подачу химического реагента по гидравлическому каналу в скважину осуществляют либо при помощи дозировочного насоса, либо без него самотеком за счет гидростатического давления ниже точки начала кристаллизации парафиногидратов, а в качестве химического реагента применяют растворители, ингибиторы, деэмульгаторы, депрессаторы.

Недостатками данного способа являются узкая область применения из-за невозможности использования с насосным оборудованием и низкая эффективность при использовании в высокодебитных и/или неглубоких скважинах, в которые необходимо подавать большое количество реагента (не высокой скорости) и/или кабель имеет небольшую длину, то есть время контакта реагента с нагревательными элементами мало, то невозможно нагреть реагент выше 30-35°С, что очень мало для плавления БО, растворения АСПО и тем более растворения солей (солей Mg, Ca, Ba и/или т.п.).

Наиболее близким по технической сущности является способ добычи высоковязкой нефти с применением электронагрева и подачи химического реагента в заданную точку скважины (патент RU №2563509, МПК E21B 43/24, E21B 43/22 E21B 36/04, опубл. 20.09.2015 Бюл. №26), содержащий этапы, на которых:

- спускают в призабойную зону скважины на колонне насосно-компрессорных труб средство подачи химического реагента в заданную точку скважины, средство нагрева продукции скважины, а также средство добычи нефти;

- подают первую дозу химического реагента в призабойную зону скважины при помощи средства подачи химического реагента в заданную точку скважины в течение 10-40 часов, причем в качестве химического реагента используют деэмульгатор, а первая доза химического реагента находится в диапазоне от 1 до 10 кг/сут;

- осуществляют в течение 10-40 часов электронагрев продукции скважины с помощью средства нагрева продукции скважины для прогрева призабойной зоны до температуры в диапазоне 50-60°C, при этом подаваемую дозу химического реагента снижают до второй дозы, причем вторая доза химического реагента составляет 0,04-0,06 кг/сут;

- осуществляют добычу нефти при помощи средства добычи нефти, при этом управляют подачей химического реагента и электронагревом продукции скважины с помощью средства управления, так чтобы поддерживать подачу второй дозы химического реагента, а температуру нефти - в предварительно заданном диапазоне температур, составляющем 30-60°C.

Недостатками данного способа являются узкая область применения из-за возможности плавления БО и АСПО и невозможности для растворения солей Mg, Ca, Ba и/или т.п., так как для этого нужны температуры 60°С и выше, но не выше температуры кипения воды в продукции скважины, и низкая эффективность, так как подаются реагенты без учета времени необходимого для получения оптимального раствора и времени реагирования реагентов с отложениями, что ведет к большим непродуктивным затратам реагентов, подаваемых в скважину.

Техническим результатом является создание способа подачи химического реагента в скважину, позволяющий расширить область применения за счет возможности растворения солей Mg, Ca, Ba и/или т.п., благодаря поддержанию температуры продукции скважины выше 60°С, но не выше 90°С на входе средства добычи нефти, и увеличению эффективности за счет установки средства нагрева на расстоянии от входа средства добычи нефти, обеспечивающем полное смешивание и реагирование химического реагента с продукцией скважины при выбранной производительности насоса.

Техническим решением является способ подачи химического реагента в скважину для очистки ее от отложений, включающий спуск в призабойную зону скважины на колонне труб средства подачи химического реагента в заданную точку скважины - капиллярной трубки, средства нагрева - электронагревателя продукции скважины и средства добычи нефти - насоса, соединение входа капиллярной трубки на устье с емкостью с химическим реагентом через дозаторную установку, а привода насоса с блоком питания и управления, включающим средство управления, подъем продукции скважины на поверхность при помощи насоса, подачу химического реагента, подогрев химического реагента, управление подачей химического реагента и электронагревом продукции скважины с помощью средства управления таким образом, чтобы поддерживать подачу химического реагента для обеспечения наибольшей эффективности растворения отложений в скважине, а температуру нефти в предварительно заданном диапазоне температур.

Новым является то, что выход капиллярной трубки размещают на входе электронагревателя, выход электронагревателя посредством технологических труб соединяют с входом насоса, технологические трубы устанавливают между электронагревателем и насосом перед спуском в скважину, причем длину технологических труб выбирают не менее длины, обеспечивающей полное смешивание и реагирование химического реагента с солями магния Mg, кальция Ca, бария Ba продукции скважины при выбранной производительности насоса, после запуска в работу насоса, который осуществляет подъем продукции скважины на поверхность, сигналами со средства управления производят предварительный подогрев до температуры 30-40°С химического реагента в капиллярной трубке при помощи греющего кабеля, охватывающего капиллярную трубку, либо нагревательных приборов в дозаторной установке на устье скважины и подачу предварительно подогретого химического реагента в отбираемую продукцию скважины - нефть на входе электронагревателя, в электронагревателе смесь нефти и химического реагента нагревают до температуры выше 60°С, но не выше 90°С.

На чертеже изображена схема реализации способа.

Конструктивные элементы, технологические соединения, уплотнения и т.п., не влияющие на реализацию способа, на чертеже не показаны или показаны условно.

Способ подачи химического реагента в скважину 1 для очистки ее от отложений включает спуск в призабойную зону скважины 1 на колонне труб 2 средства подачи химического реагента - капиллярную трубку 3 в заданную точку скважины 1, средства нагрева - нагреватель 4 продукции скважины 1, а также средства добычи нефти - насос 5. Соединение входа капиллярной трубки 3 на устье с емкостью (не показана) с реагентами через дозаторную установку (не показана), а привода (электродвигателя в скважине для установки электроприводного центробежного насоса (УЭЦН), станка-качалки, гидропривода для штангового глубинного насоса (ШГН) или т.п. - не показаны) насоса 5 посредством кабеля 6 с блоком питания и управления (БПУ - не показан). На вид реагента авторы, подаваемого в скважину 1, не претендуют. Управление нагревателем 4 осуществляют и дозаторной установкой осуществляют с помощью средства управления (СУ - не показано). Выход капиллярной трубки 3 размещают на входе нагревателя 4, выход которого посредством технологических труб 7 соединяют со входом насоса 5. Длину L технологических труб 7 выбирают не менее длины, обеспечивающей полное смешивание и реагирование химического реагента с продукцией скважины 1 при выбранной производительности (определяют технологи) насоса 5.

Примеры расчетов при реагировании химического реагента (например, ингибитора солей Mg, Ca, Ba и/или т.п.) 30 с, производительности насоса 5 (для примера взята УЭЦН) от 5 до 800 м³/сут, с использованием в виде технологических труб 7 насосно-компрессорных труб (НКТ) диаметром 73 мм (НКТ-73) или 60 мм (НКТ-60) сведены в таблицу.

Как видно из таблицы для первых двенадцати номеров (№№1-12) достаточно одной технологической трубы 7 (НКТ-73 или НКТ-60) длиной L≈10 м, для следующих двух номеров (№№13 и 14) - двух технологических труб 7 (НКТ-73 или НКТ-60) общей длиной L≈20 м, а для последнего номера (№15) - трех технологических труб 7 (НКТ-73 или НКТ-60) общей длиной L≈30 м. Технологические трубы 7 необходимой длины устанавливают между нагревателем 4 и насосом 5 перед спуском в скважину 1.

Сигналом по кабелю 6 с БПУ запускают в работу привод, который передает энергию (вращения для УЭЦН, возвратно-поступательное перемещение плунжера через штанги для ШГН или т.п.) на насос 5, который осуществляет подъем продукции скважины 1 на поверхность. Сигналами с СУ производится подача и предварительный подогрев до температуры 30-40°С химического реагента в капиллярной трубке 3 при помощи греющего кабеля (не показан), охватывающего капиллярную трубку 3 химического реагента, либо с помощью нагревательных приборов (не показаны) в дозаторной установке на устье скважины 1. Греющие кабели и средства нагрева широко известны из открытых источников (в том числе из аналогов), поэтому авторы на это не претендуют. Количество химического реагента, подаваемого дозаторной установкой, управляют так, чтобы обеспечить наибольшей эффективности растворения отложений в скважине 1 (определяется лабораторным или эмпирическим путем). В отбираемую продукцию скважины 1 - нефть на входе нагревателя 4 подают химический реагент. В нагревателе смесь нефти и химического реагента нагревают выше 60°С, но не выше 90°С. Этот диапазон выбран из условий, что при температуре 60°С и ниже плохо происходит растворение солей Mg, Ca, Ba и/или т.п. химическими реагентами, а как показала практика использования на месторождениях РТ от 2/3 до 4/5 выходов из строя скважинного оборудования происходит из-за отложения этих солей, из них более половины приходится на соли Ba. Нагрев выше 90°С может привести к закипанию воды (при давлении 0,1 МПа и ниже на входе насоса 5) и увеличению интенсивности выпадению в нерастворимый в воде и нефти твердый осадок солей и гидроксидов Mg, Ca, Ba и/или т.п., что приводит очень часто к выходу из строя насоса 5. Полное смешивание и реагирование химического реагента с солями в нефти происходит в интервале L технологических труб 7 перед попаданием на вход насоса 5.

Предлагаемый способ подачи химического реагента в скважину позволяет расширить область применения за счет возможности растворения солей Mg, Ca, Ba и/или т.п. благодаря поддержанию температуры продукции скважины выше 60°С, но не выше 90°С на входе средства добычи нефти, и увеличению эффективности за счет установки средства нагрева на расстоянии от входа средства добычи нефти, обеспечивающем полное смешивание и реагирование химического реагента с солями продукции скважины при выбранной производительности насоса.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности. Технический результат – увеличение эффективности растворения солей магния Mg, кальция Ca, бария Ba в продукции скважины. В способе подачи химического реагента в скважину для очистки ее от отложений выход капиллярной трубки размещают на входе электронагревателя, выход электронагревателя посредством технологических труб соединяют с входом насоса, технологические трубы устанавливают между электронагревателем и насосом перед спуском в скважину. Длину технологических труб выбирают не менее длины, обеспечивающей полное смешивание и реагирование химического реагента с солями магния Mg, кальция Ca, бария Ba продукции скважины при выбранной производительности насоса. После запуска в работу насоса, который осуществляет подъем продукции скважины на поверхность, сигналами со средства управления производят предварительный подогрев до температуры 30-40°С химического реагента в капиллярной трубке при помощи греющего кабеля, охватывающего капиллярную трубку, либо нагревательных приборов в дозаторной установке на устье скважины и подачу предварительно подогретого химического реагента в отбираемую продукцию скважины - нефть на входе электронагревателя. В электронагревателе смесь нефти и химического реагента нагревают до температуры выше 60°С, но не выше 90°С. 1 ил., 1 табл.

Способ подачи химического реагента в скважину для очистки ее от отложений, включающий спуск в призабойную зону скважины на колонне труб средства подачи химического реагента в заданную точку скважины - капиллярной трубки, средства нагрева - электронагревателя продукции скважины и средства добычи нефти - насоса, соединение входа капиллярной трубки на устье с емкостью с химическим реагентом через дозаторную установку, а привода насоса с блоком питания и управления, включающим средство управления, подъем продукции скважины на поверхность при помощи насоса, подачу химического реагента, подогрев химического реагента, управление подачей химического реагента и электронагревом продукции скважины с помощью средства управления таким образом, чтобы поддерживать подачу химического реагента для обеспечения наибольшей эффективности растворения отложений в скважине, а температуру нефти в предварительно заданном диапазоне температур, отличающийся тем, что выход капиллярной трубки размещают на входе электронагревателя, выход электронагревателя посредством технологических труб соединяют с входом насоса, технологические трубы устанавливают между электронагревателем и насосом перед спуском в скважину, причем длину технологических труб выбирают не менее длины, обеспечивающей полное смешивание и реагирование химического реагента с солями магния Mg, кальция Ca, бария Ba продукции скважины при выбранной производительности насоса, после запуска в работу насоса, который осуществляет подъем продукции скважины на поверхность, сигналами со средства управления производят предварительный подогрев до температуры 30-40°С химического реагента в капиллярной трубке при помощи греющего кабеля, охватывающего капиллярную трубку, либо нагревательных приборов в дозаторной установке на устье скважины и подачу предварительно подогретого химического реагента в отбираемую продукцию скважины - нефть на входе электронагревателя, в электронагревателе смесь нефти и химического реагента нагревают до температуры выше 60°С, но не выше 90°С.