Желобная ёмкость для очистки 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, МПК Е 21 В 21/06, опубл. 20.10.2008), содержащая 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.). Кроме того, расчёты, проведенные в институте «ТатНИПИнефть» по очистке технологической жидкости желобной ёмкостью показали, что при расходе 10 л/с загрязнения размером 1 мм и менее проходят свободно через очистной 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, МПК Е 21 В 21/06, 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.). Кроме того, расчёты, проведенные в институте «ТатНИПИнефть» по очистке технологической жидкости желобной ёмкостью показали, что при расходе 10 л/с загрязнения размером 1 мм и менее проходят свободно через очистной систему желобной ёмкости и закачиваются обратно в скважину;

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

- 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 желобной ёмкости для очистки жидкости от разбуренной породы, позволяющей повысить качество фильтрации отработанной в скважине технологической 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. А также расширить арсенал средств для очистки технологической жидкости.

Технические результаты достигаются желобной емкостью для очистки жидкости от разбуренной породы, представляющей собой емкость, состоящую из сообщающихся между собой секций, оснащённых вырезами с возможностью вертикального подъема жидкости и естественного выпадения в осадок шлама и сливными патрубками.

Новым является то, что желобная емкость состоит из размещенных последовательно четырех секций, первая секция на входе в желобную емкость оснащена фильтром грубой очистки, а нижняя часть боковой стенки оснащена съемным люком, причём нижние части второй и третьей секций выполнены с углублениями, обеспечивающими ускоренный отвод осадков на дно, сливные патрубки жестко установлены снизу углублений и объединены в трубопроводную линию, с одного конца которой установлена задвижка, а с другого насос, обеспечивающий соединение трубопроводной линией с первой секцией, третья секция осветления представляет собой блок соединённых между собой в шахматном порядке профилей наклонённых относительно горизонтали на угол α, причем профиль в сечении имеет форму равностороннего шестиугольника, блок размещен с возможностью съёма, в четвертой секции – накопительной ёмкости, вертикально установлен выходной трубопровод, сверху соединённый с всасывающей линией насосного агрегата, подающего очищенную жидкость в скважину, а нижний конец трубопровода расположен на высоте 0,5 м от дна четвертой секции, причём выходной трубопровод снабжен проточным фильтром, в который установлен сменный модуль намоточного типа, изготовленный из полипропиленового шнура, обеспечивающим фильтрацию воды от механических примесей, прошедших в накопительную ёмкость через секцию осветления.

На фиг. 1 изображена желобная ёмкость для очистки технологической жидкости от разбуренной породы в разрезе.

На фиг. 2 изображено сечение А-А желобной ёмкости для очистки жидкости от разбуренной породы.

Желобная система емкости для очистки технологической жидкости от разбуренной породы в процессе ремонта скважин, представляет собой емкость (см. фиг. 1), состоящую из размещенных последовательно четырех секций 1, 2, 3, 4, (фиг. 1) сообщающихся между собой за счет перелива через перегородки 5', 5" и 5"' с возможностью вертикального подъема вверх жидкости и естественного выпадения в осадок шлама. Нижние части второй 2 и третьей 3 секций выполнены с углублениями, обеспечивающими ускоренный отвод осадков на дно. Секции 2 и 3 оснащены сливными патрубками 6, неподвижно закрепленными снизу углублений секций 2 и 3 и объединены в общую трубопроводную линию 7, с одного конца которой установлена задвижка 8, а с другой насос 9, обеспечивающий соединение трубопроводной линией 10 с секцией 1. В боковой стенке секции 1, в нижней её части, размещен съёмный люк 11, обеспечивающий удаление твердого шлама. Первая секция 1 на входе жидкости в желобную емкость оснащена фильтром грубой очистки 12. Секция 3 является секцией осветления. В секции 3 установлен съёмный тонкослойный блок 13 для осветления жидкости. Третья секция осветления представляет собой блок соединённых между собой в шахматном порядке профилей наклонённых относительно горизонтали на угол α, например равный 60 градусов, причем профиль в сечении имеет специальную форму, например равностороннего шестиугольника, блок размещен с возможностью съёма блока и по мере образования отложений на стенках может быть заменен на новый. Четвертая секция является накопительной ёмкостью 4, в нижней части имеет задвижку 14 для опорожнения секции после окончания работ. В четвертой секции, в форме накопительной ёмкости, вертикально установлен выходной трубопровод, сверху соединён с всасывающей линией насосного агрегата, подающего очищенную жидкость в скважину. Нижний конец трубопровода – патрубок забора жидкости из секции 4 расположен на высоте 0,5 м от дна желобной ёмкости. Выходной трубопровод снабжен проточным фильтром очистки 16, в котором установлен сменный модуль намоточного типа, изготовленный из полипропиленового шнура, обеспечивающим фильтрацию воды от различных механических примесей: ржавчина, песок ил, глина, прошедших в накопительную ёмкость через секцию осветления. На верхней части выходного трубопровода выше желобной емкости установлен манометр 17.

Желобная ёмкость для очистки жидкости от разбуренной породы работает следующим образом.

Сначала производят обвязку желобной ёмкости со скважиной (на фиг. 1 и 2 не показано), затем насосный агрегат, например марки ЦА-320 закачивает жидкость в скважину. По мере наполнения желобной ёмкости жидкостью, выходящей из скважины, забор насосного агрегата переключают на желобную ёмкость. Насосный агрегат обеспечивает циркуляцию технологической жидкости при промывке, например при разбуривании цементных пробок, по кругу: желобная система ёмкости - насосный агрегат - скважина - желобная система ёмкости. Желобная система ёмкости обеспечивает очистку отработанной в скважине технологической жидкости при её циркуляции, например в процессе разбуривания цементной пробки и промывки скважины.

Отработанная технологическая жидкость (выбуренная цементная порода) со скважины через выкидную линию поступает на фильтр грубой очистки 12 (см. фиг. 1) секции 1 желобной ёмкости. Фильтр грубой очистки, например, выполнен из металлической ячейки размером 3×3 мм, где отработанная в скважине жидкость очищается от загрязнений размером 3 мм и более.

Из фильтра грубой очистки 12, отработанная в скважине жидкость поступает через приемный карман отстойника 1, образованный вертикальной перегородкой, длиной, например равной 1/3 высоты секции 1, L-образной формы, обеспечивающей направление поступающего потока жидкости вертикально вниз заполняя секцию, и при наполнении секции за счет восходящего потока жидкости более крупные частицы шлама оседают на дно. В результате предварительно очищенная скважинная технологическая жидкость через верхнее переливное устройство (показано схематично) на перегородке 5' поступает в секцию 2.

При поступлении жидкости в секцию 2 она направляется в нижнюю часть секции 2 через приемный карман секции 2. За счет наклонного размещения низа перегородки 5' под углом, например 60 градусов, жидкость меняет направление движения. В нижней части секции 2 располагаются карманы - углубления, для оседания и задерживания мелких частиц шлама. Затем жидкость, заполняя секцию 2, через верхнее переливное устройство (показано схематично) на перегородке 5'' перетекает и поступает в секцию 3. За счет параллельного размещения противоположной стенки секции 2 – перегородки 5'' под углом, например 60 градусов, жидкость меняет направление движения, что повышает качество очистки жидкости, увеличивая количество оседаемых частиц шлама.

В секции 3 поток жидкости направляется в зону с тонкослойным блоком 13, где за счет расположения трубок блока организована противоточная схема движения жидкости и осадка. Площадь секции 3 на 100% перекрывается тонкослойным блоком 13, который собран из прочного антикоррозийного профиля с шпунтовым соединением, собранным в шахматном порядке и установлен на опорной стальной решетке. Профиль в сечении имеет специальную форму, например равностороннего шестиугольника. Наиболее крупные частицы загрязнений и осадка, осаждаясь в слоях небольшой высоты, захватывают более мелкие частицы и, накапливаясь, сползают по нижней поверхности тонкослойных элементов. В результате очищенная скважинная жидкость через верхнее переливное устройство (показано схематично) в перегородке 5''', поступает в накопительную ёмкость секции 4.

В секции 4 для накопления жидкости вертикально установлен патрубок забора жидкости 15, сверху соединённый с всасывающей линией насосного агрегата (на фиг. 1 и 2 не показано), подающего очищенную жидкость в скважину, причём нижний конец патрубка забора жидкости 15 расположен на высоте h = 0,5 м (фиг. 1) от дна секции 4 желобной ёмкости, причём патрубок забора жидкости 15 снабжен проточным фильтром 16, в который установлен картридж намоточного типа, изготовленный из полипропиленового шнура.

Расположение нижнего конца патрубка забора жидкости 15 на высоте h = 0,5 от дна секции 4 желобной ёмкости повышает эффективность отбора очищенной жидкости, т.е. на этой высоте исключается отбор в трубопровод шлама грязи, песка и т.д. фракцией 0,25 мм и более, что создает щадящие условия работы для картриджа проточного фильтра, продлевая срок его службы.

Проточный фильтр 16, в который установлен картридж намоточного типа, например для фильтрации осадков, грязи и шлама размером 0,1 мм предназначен для фильтрации воды от различных механических примесей: ржавчина, песок, ил, глина прошедших в накопительную ёмкость секции 4 через секции 1, 2 и 3.

Картридж проточного фильтра 16 заменяется по мере «забивания» шламом, грязью, осадками и т.д. (определяется по снижению давления на манометре 17 патрубка забора жидкости 15) меняется на новый картридж, например после проведения работ по очистке жидкости на двух скважинах.

Например, для изготовления картриджа применяют плетеный полипропиленовый шнур MOREIN 4 мм х 300 м по ГОСТ 30454-97 22733-040/300.

Очищенная жидкость через патрубок забора жидкости 15 направляется в насосный агрегат и обратно в скважину. Осадок, оседающий и собирающийся в углублениях нижней части отстойника секции 2 и 3, по мере наполнения желобной ёмкости жидкостью, периодически для отведения осадка из углублений секции 2 и 3 откачивается насосом 9 через сливные патрубки 6, трубопроводную линию 7 и по трубопроводной линией 10 поступает в нижнюю часть секции 1.

В боковой стенке снизу в секции 1 желобной ёмкости расположен люк 11, предназначенный для периодической очистки крупных размеров шлама, грязи, камней. Для обслуживания фильтра грубой очистки 12 и наблюдения за работой предусмотрены две рабочие площадки, огражденные перилами и покрытые просечно-вытяжным листом. Для слива жидкости из желобной ёмкости после окончания работ имеются задвижки 8 и 14.

Улучшения качества очищаемой в желобной емкости отработанной скважинной технологической жидкости достигается за счёт последовательной установки в желобной ёмкости: фильтра грубой очистки, секций осаждения, секции осветления, проточного фильтра. В секциях осаждения, и в секции осветления жидкости, в которой расположены тонкослойные блоки, организующие противоточную схему движения воды и осадка, тонкослойные блоки, собранные в шахматном порядке и установлены на опорной стальной решетке, что позволяет обеспечить тонкость фильтрации, например от 3 мм до 0,25 мм, что определено опытным путем.

Поэтому за счёт улучшения качества очищаемой в желобной емкости отработанной скважиной жидкости от разбуренной породы исключается переполнение емкостей (секций) желобной системы емкости, а это исключает разлив нефтесодержащего сырья (нефтешлам, кислота, отработанная технологическая жидкость, выбуренная цементная порода, загрязненная нефтью и т.п.) на территории скважины, что в свою очередь предотвращает негативные экологические последствия в результате ремонтных работ в скважине.

Повышается эффективность работы желобной ёмкости для очистки жидкости от разбуренной породы, так как осадок (грязь, шлам, песок) собирается в углублениях нижней части секции 2 и 3, откуда периодически выводится через трубопровод для отведения осадка из углублений, это позволяет изготовить желобную ёмкость более компактной (уменьшить габаритные размеры, а следовательно, объём желобной ёмкости).

Использование желобной ёмкости для очистки жидкости от разбуренной породы позволяет предотвратить ущерб природной среде от загрязнения отходами.

Улучшить условия труда обслуживающего персонала бригад ремонта скважин.

Желобная ёмкость для очистки жидкости от разбуренной породы 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 подземном и капитальном ремонте скважин. Устройство состоит из размещенных последовательно четырех секций. Первая секция на входе в желобную емкость оснащена фильтром грубой очистки, а нижняя часть боковой стенки оснащена съемным люком. Нижние части второй и третьей секций выполнены с углублениями, обеспечивающими ускоренный отвод осадков на дно. Сливные патрубки жестко установлены снизу конических частей секций и объединены в трубопроводную линию, с одного конца которой установлена задвижка, а с другого насос, обеспечивающий соединение трубопроводной линии с первой секцией. Третья секция осветления представляет собой блок соединённых между собой в шахматном порядке профилей, наклонённых относительно горизонтали на угол α, причём профиль в сечении имеет форму равностороннего шестиугольника. Блок размещен с возможностью съёма. В четвертой секции - накопительной ёмкости вертикально установлен выходной трубопровод, сверху соединённый с всасывающей линией насосного агрегата, подающего очищенную жидкость в скважину. Нижний конец трубопровода расположен на высоте 0,5 м от дна четвертой секции. Выходной трубопровод снабжен проточным фильтром, в который установлен сменный модуль намоточного типа, изготовленный из полипропиленового шнура, обеспечивающий фильтрацию воды от механических примесей, прошедших в накопительную ёмкость через секцию осветления. Повышается качество фильтрации отработанной в скважине технологической жидкости и эффективность ее очистки, предотвращаются негативные экологические последствия в результате ремонтных работ в скважине, улучшаются условия труда обслуживающего персонала ремонтных бригад. 2 ил.

Желобная емкость для очистки жидкости от разбуренной породы, представляющая собой емкость, состоящую из сообщающихся между собой секций, оснащённых вырезами с возможностью вертикального подъема жидкости и естественного выпадения в осадок шлама и сливными патрубками, отличающаяся тем, что желобная емкость состоит из размещенных последовательно четырех секций, первая секция на входе в желобную емкость оснащена фильтром грубой очистки, а нижняя часть боковой стенки оснащена съемным люком, причём нижние части второй и третьей секций выполнены с углублениями, обеспечивающими ускоренный отвод осадков на дно, сливные патрубки жестко установлены снизу углублений и объединены в трубопроводную линию, с одного конца которой установлена задвижка, а с другого - насос, обеспечивающий соединение трубопроводной линии с первой секцией, третья секция осветления представляет собой блок соединённых между собой в шахматном порядке профилей, наклонённых относительно горизонтали на угол α, причем профиль в сечении имеет форму равностороннего шестиугольника, блок размещен с возможностью съёма, в четвертой секции – накопительной ёмкости вертикально установлен выходной трубопровод, сверху соединённый с всасывающей линией насосного агрегата, подающего очищенную жидкость в скважину, а нижний конец трубопровода расположен на высоте 0,5 м от дна четвертой секции, причём выходной трубопровод снабжен проточным фильтром, в который установлен сменный модуль намоточного типа, изготовленный из полипропиленового шнура, обеспечивающий фильтрацию воды от механических примесей, прошедших в накопительную ёмкость через секцию осветления.