Стенд для моделирования процесса солеотложения в газовых скважинах Советский патент 1987 года по МПК E21B37/00 

Изобретение относится к газовой промышленности и предназначено для экспериментальнот о изучения в лабораторных условиях процесса солеотло- жения в нефтяных и газовых скважинах.

Цель изобретения - повышение достоверности результатов исследования обеспечения учетавлияния трения твердых поверхностей в объеме газожидкостного потока.

На фиг. 1 изображен предлагаемый стенд с установленным узлом тренияj на фиг.2 - узел трения.

Стенд представляет собой макет скважины, состоящий из колонки 1, ко внутренней полости которой размещена трубка 2, а в верхней его части установлен холодильник 3, предназначенный для конденсации водяных паров и создания гидравлического сопротивления газожидкостному потоку. В качестве лифтового канала могут быть использованы стальные трубки диаметром 5-10 мм. Для обогрева нижней части скважинной колонки служит термо- статируемая рубашка 4. Герметизация сочленений лифтового канала со сква- жинной колонкой и термостатируемой рубашкой осуществляется при помощи уплотнений, состояищх из сальниковой набивки 5 и 6 и гаек 7 и 8. Колонка 1 вмонтирована в емкость 9 с жидкостью, состоящей из металлических корпуса и крышки, рассчитанную на высокое давление и снабженную мешалкой 10 и электронагревателем 11. Кроме того, емкость 9 снабжена регулируемым газожидкостным эжектором 12, при помощи которого организуется совместное движение газа и жидкости и последующее их дросселирование на забое скважинной колонки.

В нижней части колонки 1 по длине лифтового канала установлен узел трения, при помощи которого создается трение твердых поверхностей в потоке жидкости.

Подогрев сжатого воздуха, выходящего из баллона 13 через редукторы высокого 14 и низкого 15 давлений, осуществляется в термостате 16, из которого теплоноситель циркулирует в термостатируемую рубашку колонки. Для отделения капельной влаги из газожидкостного потока предназначен сепаратор 17, из которого она перио- дически сбрасывается в емкость 18.

1355693

Дозировка растворителей и ингибиторов в затрубное пространство колонки осуществляется из емк;ости 19 путем открытия вентиля 20. Расход газа определяется ротаметром 21, влажность - влагомером 22, а начальное и конечное давление - манометрами 23 и 24. Температура Harpetoro и отработанного

1 аза, теплоносителя, а также пластовой воды измеряется термометрами 25-28.

Узел трения состоит из корпуса 29 со штуцерами 30 входа и штуцерами 31 выхода газожидкостной смеси. Внутри корпуса размещены шестерни 32 и 33. Герметизация сочленений оси шестерни 32 с корпусом 29 узла трения и колонкой 1 осуществляется сальниковым уплотнением 34. Ось шестерни 32 соединена с валом электродвигателя 35. Узел трения может иметь любое другое конструктивное исполнение. При этом вид трения (качения или скольжения) значения не имеет.

Согласно существующим представлениям при определенной концентрации раствора на твердых поверхностях стенок и механических примесей могут формироваться кристаллические заро- дьш1и вследствие физической адсорбции. Размеры зародышей составляют десятки или сотни ангстрем, поэтому их начальный рост лимитируется не диффузией ионов, а количеством источников слоев роста (т.е. дефектами на гра- нях кристалла), Р звестно, что совершенная грань кристалла обладает чрезвычайно малой скоростью роста и любое разрушение этой грани, например, посредством механического воздействия, т.е. трением, ведет к немедленному увеличению скорости роста кристаллов на порядок. Поэтому трение твердых тел, на поверхности которых имеются указанны кристаллйчес- . кие зародьш и, создает источники слоев роста, т.е. дефектов на грани кристалла, и TeNf самым вызывает интенсивное образование новой фазы на этих поверхностях. По этой причине в нефтепромысловом оборудовании узлы трения (например, лопасти электроцентробежных насосов и другие) наиболее всего подвержены солеотложению. Кристаллы, образовавшиеся при трении на поверхностях, создают центры кристаллизации в .объеме потока вследствие вторичного зарождения кристаллов. Таким образом, трущиеся поверхности являются генераторами центров кристаллизации, которые могут расти как на этих поверхностях, так и в потоке.

При пересьпцении раствора (как указано выше) на твердых поверхностях труб и механических примесей вследствие физической адсорбции формируют- Q холодильнике 3, а змеевик создает

ся кристаллические зародыши, способные расти с большой скоростью при наличии источников слоев. А столкновение твердых тел даже с очень маленькой энергией ведет к образованию источников слоев роста. Поэтому в точке контакта поверхностей трубы и кристалла, находящегося в потоке,адсорбированные зародьшги быстро растут, образуя при этом кристаллическую перемычку, которая жестко прикрепляет кристалл к трубе.

Таким образом, любая пара трения, опущенная в скважину (например,подшипник или зубчатая передача), будет представлять из себя эффективный генератор кристаллических зародьш1ей, которые будут закрепляться на насас- но-компрессорных трубах в соответствии с описанным вьше механизмом.

Стенд работает следуюш 1м образом.

Выходяш 1й из баллона 13 через редукторы высокого 14 и низкого 15 давлений сжатый природный газ поступает в термостат 16, нагревается в нем до заданной температуры и с требуемым расходом, который контролируется по ротаметру 21, подается на газожидкостный эжектор 12, на выходе из которого происходит его дросселирование, сопровождающееся падением давления и температуры.

Подсасывание пластовой воды, нагретой до требуемой температуры, в зону разрежения осуществляется по запорной трубе (штуцерам) 30.

При дросселировании газового по- ITOKH на забое скважинной колонки про- рсходит частично испарение раствора, т.е. часть жидкости переходит в паровую фазу. В результате этого оставшаяся в виде легких капель пластовая вода становится пересьш1енной и из нее выпадают соли, которые затем откладываются на стенках трубки 2.

Затем газожидкостный поток движется по трубке в нестабильном состоянии, т.е. с падением температуры и давления, как и в реальных условиях.

15

20

25

гидравлическое сопротивление. Отра ботанный газожидкостный поток в се параторе 17 разделяется. Отсепарир ванная влага периодически сбрасыва ся, в емкость 18, а газ уходит на свечу.

Для исследования влияния на про цесс предупреждения солеобразовани различных реагентов их вводят в за трубное пространство скважинной к лонки из емкости 19 путем открытия вент1шя 20.

В таблице приведены результаты экспериментов, проведенных на пред лагаемом стенде.

30

35

50

40

Из данных таблицы следует, что 45 концентрации раствора CaS04 11,45 масса солеотложенйй в лифтовом ка нале известного стенда в 5 раз мен ше, чем предлагаемо1 о. При концен раций CaSO 8 г/л эта разница составляет почти два порядка. Из таблицы также видно, что с увеличение концентрации раствора степень влия ния трения уменьшается.

55 Формула изобретени

Стенд для моделирования процесс солеотложенуя в газовых скважинах по авт. св. № 927982, о т л и ч а

Б процессе движения он проходит через узел омывает шестерни 32 и 33 приводимые во вращение электродвига- . телем 35, Часть жидкости, попадая между зубьями шестерен, испытывает воздействие трением.

Водяные пары, находящиеся в газожидкостном потоке, конденсируются в

гидравлическое сопротивление. Отработанный газожидкостный поток в сепараторе 17 разделяется. Отсепариро- ванная влага периодически сбрасывается, в емкость 18, а газ уходит на свечу.

Для исследования влияния на процесс предупреждения солеобразования различных реагентов их вводят в за- трубное пространство скважинной колонки из емкости 19 путем открытия вент1шя 20.

В таблице приведены результаты экспериментов, проведенных на предлагаемом стенде.

30

35

40

Из данных таблицы следует, что при концентрации раствора CaS04 11,45 г/л масса солеотложенйй в лифтовом канале известного стенда в 5 раз меньше, чем предлагаемо1 о. При концентраций CaSO 8 г/л эта разница составляет почти два порядка. Из таблицы также видно, что с увеличением концентрации раствора степень влияния трения уменьшается.

55 Формула изобретения

Стенд для моделирования процесса солеотложенуя в газовых скважинах по авт. св. № 927982, о т л и ч а 51355693

тем, что, с целью по- тей в объеме азожидкостног о потока,

ю щ и и с я вьшения достоверности результатов исследования путем обеспечения учета влияния трения твердых поверхносон дополнительно содержит узел трения, размещенный в нижней части колонки на ее оси.

он дополнительно содержит узел трения, размещенный в нижней части колонки на ее оси.

Изобретение относится к газовой пром-ти. Цель изобретения - по- вьшение достоверности результатов исследования путем обеспечения учета влияния трения твердых поверхностей в объеме газожидкостного потока. Для этого стенд имеет размещенный в нижней части колонки 1 на ее оси узел трения 29-33. При помощи последнего создается трение твердых поверхностей в потоке жидкости. Узел трения может иметь любое конструктивное исполнение. При определенной концентрации раствора на твердых поверхностях стенок и механических примесей могут формироваться кристаллические зародыши. Жидкость проходит через узел трения 29-33. При прохождении жидкости с увеличенной концентрацией степень влияния трения на нее уменьшается. 2 ил.,1 табл. i S (Л а 00 ел сд а: со 00 N

3

фие.2

Составитель В.Борискина Редактор А.Ревин Техред А.Кравчук

Заказ 5757/28 Тираж 533Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Корректор С.Шекмар