Установка для ликвидации гидратопарафиновых отложений и ледяных пробок в нефтяных и газовых скважинах

 

Изобретение относится к нефте- и газодобывающей промышленности и может быть использовано для очистки нефтяных и газовых скважин от гидратопарафиновых отложений и ледяных пробок термомеханическим способом. Установка содержит средство перемещения и источник горячих газов. В качестве источника горячих газов используется газогенератор на твердом топливе. Газогенератор снабжен удлиненным сопловым блоком. Установка дополнительно снабжена по меньшей мере одним грузом, закрепленным на газогенераторе со стороны, противоположной удлиненному сопловому блоку. Корпус газогенератора имеет коническую часть. Удлиненный сопловый блок выполнен в виде удлиненного газовода, диаметр которого меньше диаметра корпуса газогенератора. Использование предлагаемой установки позволяет более эффективно и безопасно проводить очистку нефтяных и газовых скважин от гидратопарафиновых отложений и ледяных пробок. 1 ил.

Изобретение относится к области нефте- и газодобывающей промышленности и может быть использовано для очистки нефтяных и газовых скважин от гидратопарафиновых отложений и ледяных пробок термомеханическим способом.

Поиск, проведенный по отечественным и зарубежным источникам информации, показал, что в технике известны устройства для ликвидации гидратопарафиновых отложений и ледяных пробок в нефтяных и газовых скважинах.

Это - механические устройства, которые ликвидируют отложения с помощью скребков, буров, щеток, термические устройства, нагревательные приборы, высокочастотные нагреватели, теплогенераторы.

Известно, например, устройство для удаления гидратопарафиновых отложений (патент РФ 2068491, БИ 30, 27.10.96), содержащее связанный с поверхностным подъемным оборудованием гибким элементом, заполненный реагентом контейнер в виде корпуса, выполненного из материла, вступающего в термохимическую реакцию с реагентом и имеющего нижнюю часть с отверстием, перекрытым пробкой из легкоплавкого материала, кроме того, оно снабжено съемным фильтром, закрепленным внутри контейнера и соединенным с гибким элементом, нижняя часть корпуса с отверстием выполнена в виде наконечника, при этом съемный фильтр выполнен из металла, нейтрального по отношению к реагенту в контейнере.

Недостатками данного устройства являются: одноразовость применения, сложность конструкции, связанная с подачей жидкого реагента, а также трудностями в обеспечении мер пожарной и экологической безопасности при заправке жидкого реагента.

Наиболее близкой к заявляемой установке является система для очистки труб от парафинобитумных отложений (заявка РФ 93051774/03, БИ 30, 27.10.96), взятая за прототип. Согласно изобретению внутри лифтовой трубы или нефтепровода перемещают теплогенератор, работающий на жидком реагенте с экзотермической реакцией разложения, например концентрированной перекиси водорода, окиси этилена, гидразина. Жидкий реагент подается в реактор насосом или давлением газообразных продуктов разложения (самонаддув). Реакция разложения жидкого реагента возбуждается в реакторе катализатором. Газообразные продукты разложения, вытекая через сопла теплогенератора, нагревают парафинобитумные отложения, которые затем растворяются в перекачиваемой нефти и выносятся из трубы. При подъеме теплогенератора из трубы производится механическая очистка скребками от остатков отложений, размягченных при нагревании. Теплогенератор может быть совмещен с устройством подачи депрессорных регентов, которое приводится в действие давлением газообразных продуктов разложения жидкого реагента.

Недостатком описанной системы является то, что для обеспечения работы теплогенератора необходима сложная система подачи жидких регентов, что значительно усложняет конструкцию системы, кроме того, в связи с токсичностью и летучестью жидких компонентов, необходимо соблюдение сложных мер обеспечения безопасности при хранении и эксплуатации, что значительно снижает эффективность системы в целом и требует большего времени для подготовки к работе.

Задачей настоящего изобретения является создание простой установки, обладающей повышенной эффективность, надежностью и возможностью длительного хранения в состоянии полной готовности к работе без проведения регламентных работ.

Поставленная задача решается предлагаемой конструкцией установки для ликвидации гидропарафиновых отложений и ледяных пробок в нефтяных и газовых скважинах, состоящей из источника горячих газов и средства его перемещения, причем в качестве источника горячих газов используется газогенератор на твердом топливе, снабженный удлиненным сопловым блоком, и устройство дополнительно снабжено по меньшей мере одним грузом, закрепленным на газогенераторе со стороны, противоположной сопловому блоку. Газогенератор может содержать по меньшей мере один дополнительный блок твердого топлива, расположенный последовательно.

Заявляемое техническое решение отличается от прототипа тем, что источником горячих газов служит газогенератор на твердом топливе, снабженный удлиненным сопловым блоком и наличием по меньшей мере одного груза, закрепленного на газогенераторе со стороны, противоположной сопловому блоку. Эта совокупность отличительных признаков позволяет достичь заявляемый технический результат, то есть повышает эффективность очистки скважины от гидропарафиновых отложений и ледяных пробок при одновременном увеличении надежности работы установки и упрощении конструкции, так как не требуется посторонних источников энергии для поддержания работы газогенератора на твердом топливе, проведения регламентных работ при эксплуатации, при этом время подготовки установки к работе минимально. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует критерию "новизна".

Хотя из уровня техники известны различные газогенераторы на твердом топливе, создающие мощный поток горячих газов, но конструкции этих устройств не позволяют получить высокоэффективную очистку от гидротопарафиновых и ледяных пробок, так как несмотря на высокую температуру газов на выходе из сопла, их тепло расходуется не на осуществление работ по растеплению отложений, а поглощается стенками и рассеивается. Предлагаемая совокупность признаков позволяет получить заявляемый технический результат. Удлинение соплового блока приводит к уменьшению температуры продуктов сгорания на выходе из сопла, но существенно увеличивает поверхность теплообмена со средой, из которой состоит пробка, и в конечном итоге увеличивает теплоотдачу. Увеличение теплоотдачи происходит также вследствие увеличения времени работы (времени воздействия тепловой струи) на преграду за счет уменьшения давления в камере генератора горячих газов. Полнота сгорания твердого топлива и устойчивость при этом также обусловлена удлинением соплового блока, так как удлиненный сопловый блок увеличивает свободный объем камеры.

Таким образом, газовая струя установки, натекая на преграду (ледяную или гидратопарафиновую пробку), отдает все тепло среде, из которой состоит преграда. Возникающий при тепловом воздействии "поршневой" эффект позволяет осуществлять дополнительное механическое воздействие корпуса установки на пристеночные слои пробки, но "зависания" или выталкивания установки не происходит благодаря наличию по меньшей мере одного груза, закрепленного на корпусе со стороны, противоположной сопловому блоку. Экспериментами подтверждено значительное повышение КПД установки. Уменьшение температуры продуктов сгорания и обеспечение минимального давления в камере сгорания для повышения эффективности работы установки не было очевидным для специалистов из уровня техники. Предлагаемая совокупность отличительных признаков явным образом не вытекает из уровня техники, что позволяет считать данное техническое решение, обладающим изобретательским уровнем.

Сущность предлагаемой установки поясняет чертеж.

1 - удлиненный сопловый блок 2 - газогенератор твердого топлива 3 - груз 4 - средство перемещения (каротажный кабель).

Установка включает в себя генератор горячих газов (2), удлиненный сопловый блок (1), груз (3) и средство перемещения (каротажный кабель) (4). В качестве источника высокотемпературного газа используется твердое топливо, горящее без воздуха извне. Сопловый блок генератора горячих газов на твердом топливе для повышения суммарной теплоотдачи в лед представляет собой удлиненный газовод, диаметр которого меньше диаметра корпуса генератора горячих газов на твердом топливе. Установка работает следующим образом: генератор горячих газов на твердом топливе запускается от электрического импульса и струя горячего газа внедряется в пробку, образуя углубление (каверну). После того как происходит перекрытие корпусом сделанной в пробке каверны, коническая часть корпуса работает как клапан.

В это время установка совершает возвратно-поступательные движения, при движении корпус частично скалывает лед или гидратопарафиновые отложения со стенок трубы. Так как глубина каверны у удлиненного сопла больше, чем у короткого, то создаются более благоприятные условия для скалывания отложений со стенок и увеличения суммарной теплоотдачи в пробку. Увеличение теплоотдачи в пробку происходит вследствие увеличения поверхности теплоотдачи. Колебательные движения установки продолжаются до тех пор, пока лед, оставшийся на стенках трубы, будет препятствовать движению установки вниз. После этого установка снова начнет углублять каверну.

При работе генератора горячих газов на твердом топливе создается реактивная сила (в данном случае, направленная вверх). Кроме того, парогазовая смесь создает избыточное давление в полости под генератором горячих газов, действующую на установку дополнительную силу, направленную вверх (поршневой эффект). Для компенсации сил выталкивания и обеспечения способствующего разрушению пробки поступательного движения генератора горячих газов на твердом топливе установка имеет по меньшей мере один груз. Количество грузов определяется исходя из физико-механических характеристик пробки. Установка может содержать в зависимости от предлагаемой длины пробки по меньшей мере один дополнительный блок твердого топлива, расположенный последовательно. Собранная вместе с дополнительным блоком (или блоками) установка увеличивает время работы, опускаясь на наружную глубину с помощью системы сопровождения.

Предложенная конструкция установки не вызывает затруднений при изготовлении, так как используемые для этого узлы и материалы изготавливаются известными в промышленности способами, а необходимость в простой, надежной и удобной установке для ликвидации гидратопарафиновых отложений и ледяных пробок в нефтяных и газовых скважинах не вызывает сомнений. Таким образом, данное техническое предложение обладает промышленностью применимостью.

Формула изобретения

Установка для ликвидации гидратопарафиновых отложений и ледяных пробок в нефтяных и газовых скважинах, содержащая средство перемещения и источник горячих газов, отличающаяся тем, что в качестве источника горячих газов используется газогенератор на твердом топливе, снабженный удлиненным сопловым блоком и по меньшей мере одним расположенным последовательно дополнительным блоком твердого топлива, установка дополнительно снабжена по меньшей мере одним грузом, закрепленным на газогенераторе со стороны, противоположной удлиненному сопловому блоку, при этом последний выполнен в виде удлиненного газовода, диаметр которого меньше диаметра корпуса газогенератора горячих газов, а сам корпус газогенератора имеет коническую часть.

РИСУНКИ

Рисунок 1