Скважинное устройство для борьбы с отложениями солей Советский патент 1988 года по МПК E21B43/00 

(21)3691525/22-03

(22)09.01.84

(46) 30.05.88. Бнш. № 20

(71)Азербайджанский государственный научно-исследовательский и проектньш институт нефтяной промьжшенности

(72)Л.М.Матвеенко, Т.К.Аливердизаде и В.И.Сотник

(53)622.276.5(088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР № 177812, кл. Е 21 В 43/00, 1964.

Авторское свидетельство СССР № 590438, кл. Е 21 В 43/00, 1976.

(54)СКВАЖИННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ БОРЬБЫ С ОТЛОЖЕНИЯМИ СОЛЕЙ

(57)Изобретение относится к нефтяной пром-ти и предназначено для подъема жидкости из скважины. Цель изобретения - повышение эффективности работы за счет обеспечения предварительной ионизации лифтируемого потока электрическим полем. Для этого

в устр-ве под узлом для воздействия .магнитным полем установлены иглы 6 с изоляторами, размещенньпчи по высоте подъемных труб 3 в несколько рядов. Острые концы игл расположены в полости труб 3, а другие концы электро- контактируют с обсадной колонной труб 2 и электроизолирующими элементами 7. Последние размещены-в затруб- ном пространстве между трубами 2 и устьевым оборудованием 1. С трубами 3 связан цилиндрический корпус 4, в котором размещен полый постоянный магнит 5, установленньш N-полюсом к забою скважины, а S-полюсом к устью. Поток попадает в продольное однородное магнитное поле, созданное магнитом 5. Действие этого поля на ионизованный поток приводт к отражению, ионов солей и заряженных твердых частиц от стенок магнита 5, Этим обеспечивается вынос из солей и твердых частиц, т.е. предотвращаются солеотложения и пробкообразова- ние в скважине. 1 шт. 1 табл.

11

Изобретение относится к нефтяной промьшшенности, в частности к подъему жидкости из скважины..

Целью изобретения является повышение эффективности работы за счет обеспечения предварительной иониза- лифтируемого потока электрическим полем.

На чертеже схематически изображе- но предлагаемое устройство.

Скважинное устройство для борьбы с отложениями солей содержит устьевое оборудование 1, концентрично расположенные относительно друг друга |Обсадные 2 и подъемные 3 трубы, узел для воздействия магнитным полем на лифтируемьй поток, связанный с подъ- емнымг трубами и включающий цилиндри ческий корпус 4 с размещенным внутри :него цилиндрическим полым постоянным i магнитом 5, а также иглы. 6 с изоляторами, установленными под узлом для воздействия -магнитным полем в несколко рядов по высоте и р.азмещенными в подъемных трубах 3, причем острые концы игл 6 расположены в полости .подъемных труб 3, а другие концы установлены с возможностью электроконтактирования с обсадной трубой 2, и электроизолирующие элементы 7, разме : щенные в затрубном пространстве и между обсадными трубами и устьевым оборудованием, причем цилиндрические полые постоянные магниты 5 установле ны N-полюсом к забою скважины, а .S- полюсом.к устью.

Устройство работает следующим образом.

Движение нефти с примесями воды, газа и твердых частиц в подъемных трубах 3 сопровожда.ется генерацией электриче.ских зарядов, причем элект- роизолир.ующие элементы, предотвращая утечку, зарядов по колонне,обеспечивают накопление электрокинетического потенциала. На введенных в поток остриях заземленных игл 6, электроизолированных от стенок Подъёмных труб 3, индуцируется электрическое поле высокой напряженности, под влиянием которого происходит ионизация нефти

газа, воды и электрозарядка твердых частиц, т.е. лифтируемый поток приобретает способность к силовому электромагнитному взаимодействию с внешним магнитным полем.

Далее поток попадает в продо тьное однородное магнитное поле, созданное

, и их фокусировка в цент- , где скорость максимальна

цилиндрическим полым постоянньм магнитом 5. Действие этого поля на иони зованньгй поток приводит к отражению ионов солей и заряженных твердых частиц от стенок цилиндрического полого постоянного магнита 5, где скорость минимальна ре потока

чем обеспечивается вынос из сквазкины солей и твердых частиц, т.е. предотвращаются солеотложения и пробкооб разование в скважине.

Одновременно в продольном магнитном поле происходит ламинаризация верхней части пограничного слоя ионизованного потока, приводящая к снижению гидравлических сопротивлений, а наличие вокруг ионизованного потока собственного аксиального магнитного поля, сжимающего поток в поперечном направлении и приводящего к разрежению пограничного слоя, обеспечивает дополнительное снижение гидравлических сопротивлений, в результате чего повьгаается производительность лифта. I.

Пример. Величину тока заряжения, возникающего при течении в трубах нефти с примесями воды, газа и твердых частиц, можно определить из выражения

I 1,7510 1 - ехр()8 15)8 -15 ЕТг V

Е

1

EFV

v

-)1к.

5/8

(1)

а соответствующую Этому току напряженность электриче.ского поля - из формулы

Е

1

А

(2)

В выражениях (1) и (2) обозначено: I - Ток заряженияjE - диэлектрическая проницаемость потока, Т - температура; г - внутренний радиус подъемных труб, V - скорость потока, - вязкость потока кинематическая| 1 - длина подъемных труб; Е - диэлектрическая постоянная; f н X - удельное электрическое сопротивление и электрическая проводимость потока, Е - напряженность электрического поля, А - площадь проходного сечения труб; К -.-коэффициент, учитывающий увеличение потока заряжения в зависимости от концентрации в нефти примесей воды, газа и твердых частиц.

Расчет по формулам (1) и (2) произведен для следующих исходных данных: .4, Т 310 к; г 0,025 м; 2 10 (2 сантистокса)i f

|Г1.

, - 1 .

ю

к

19,625-10 м2

8,854.10 10- Ом - м К 3 и при различных скоростях потока V, соответствующих различным дебитам Q скважины.

Результаты расчетов сведены в таблице.

Из таблицы видно, что в практически широко встречающемся интервале параметров работы скважины напряженность возникающего электрического поля составляет от 2,5-10 до 186 .

Напряженность индуцированного поля, возникающего на острие каждой из игл, расположенных в лифтируемом потоке, можно приближенно определить, разделив полученные выше величины Е на количество игл и умножив полученный результат на коэффициент, учитывающий увеличение напряженности вследствие малого радиуса кривизны острия.

Располагая значением напряженност электрического поля, при которой поток является сильно ионизированным, можно определить допустимое общее количество игл с учетом того, что растояние между иглами не должно быть меньше радиуса действия электрическоСкважинное устройство для борьбы с отложениями солей, содержащее устьевое оборудование, концентрично р положенные одни относительно других обсадные и подъемные трубы, узел для воздействия магнитным полем на лифтируемый поток, связанный с подъ емными трубами и включающий цилиндрический корпус с размещенным внутр него цилиндрическим полым постоянным магнитом, отличающее- с я тем, что, с целью повьшения эф 25 фективности работы за счет обеспече ния предварительной ионизации лифти руемого потока электрическим полем, оно снабжено установленными под уз - лом для воздействия магнитным полем иглами с изоляторами, размещенным1т по высоте подъемных труб в несколько рядов, причем острые концы игл расположены в полости подъемных. труб, а другие концы установлены с возможностью электроконтактирования с обсадной колонной, и электроизолирующими элементами, размещенными в затрубном пространстве и между обсадными трубами и устьевым оборуго поля вокруг острий, иначе вследствие наложения соседних полей умень- о дованием, причем цилиндрический по- шаются ионизационные токи.лый постоянный магнит установлен NСильная ионизация жидких углеводо- полюсом к забою скважины, а S-полю- родов (нефти) происходит при напря- сом к устью.

Параметры поля электрокинетического потенциала при различных дебитах скважины

0

5

женностях электрического поля поря.ц- ка . Тогда, например, при Q 30 м /сут (см.таблицу) ионизация нефти будет обеспечена при количестве игл порядка не более 200.

Это количество игл можно менять для каждого конкретного случая эксплуатации.

Формула изобретения

Скважинное устройство для борьбы с отложениями солей, содержащее устьевое оборудование, концентрично расположенные одни относительно других обсадные и подъемные трубы, узел для воздействия магнитным полем на лифтируемый поток, связанный с подъемными трубами и включающий цилиндрический корпус с размещенным внутри него цилиндрическим полым постоянным магнитом, отличающее- с я тем, что, с целью повьшения эф- 5 фективности работы за счет обеспечения предварительной ионизации лифти- руемого потока электрическим полем, оно снабжено установленными под уз - лом для воздействия магнитным полем иглами с изоляторами, размещенным1т по высоте подъемных труб в несколько рядов, причем острые концы игл расположены в полости подъемных. труб, а другие концы установлены с возможностью электроконтактирования с обсадной колонной, и электроизолирующими элементами, размещенными в затрубном пространстве и между обсадными трубами и устьевым обору0

0

5

о дованием, причем цилиндрический по- лый постоянный магнит установлен N