Устройство для дозированной подачи реагента в забой скважины

 

Изобретение относится к добыче нефти и газа, в частности к устройствам для непрерывного дозирования реагентов в газовой скважине, и может найти широкое применение на нефтегазодобывающих промыслах для подачи жидкого ингибитора в скважину. Верхняя часть газосепаратора с наружной стороны снабжена самоуплотняющейся манжетой, прикрывающей затрубное пространство скважины. Защитный кожух самоуплотняющейся манжеты жестко соединен с нижней частью газосепаратора, телескопически установленной на верхней части газосепаратора с возможностью осевого перемещения. Во внутренней полости контейнера установлены подводящий и U-образный отводящий патрубки, снабженные каждый обратным клапаном и гидравлически связывающие его с затрубным пространством, расположенным над самоуплотняющейся манжетой. На стыке с газосепаратором контейнер имеет пропускной клапан, в котором размещен отводящий штуцер. Использование изобретения повышает эффективность работы устройства за счет обеспечения возможности периодической заправки его рабочим реагентом без подъема устройства на поверхность и резервирование необходимого объема реагента в затрубном пространстве скважины. 1 ил.

Изобретение относится к добыче нефти и газа, в частности к устройствам для непрерывного дозирования реагентов в газовой скважине, и может найти широкое применение на нефтегазодобывающих промыслах для подачи жидкого ингибитора в скважину.

Известно устройство для подачи раствора ПАВ в газовую скважину, содержащее последовательно соединенные резервную и дозирующие емкости и регулятор подачи раствора ПАВ, инжектор-смеситель, водосборник и сепаратор (а.с. 600290, кл. E 21 B 43/00, 1978 г.).

Недостатком данного устройства является значительная материалоемкость прискважинной дозирующей установки, неудобство в обслуживании и существенное влияние на работу устройства погодно-климатических условий.

Известно также устройство для непрерывного дозирования жидкости в затрубное пространство газовой скважины, включающее резервную и промежуточную емкости, дозатор жидкости, запорную арматуру и автоматические датчик и регуляторы уровня жидкости (а.с. 926244, кл.E 21 43/00, 1982 г.).

Недостатком данного устройства является большое количество взаимосвязанных и взаимозависимых оборудований и технологических линий, загромождающих устья скважин, необходимость обслуживания и контроля за оборудованием.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является дозатор реагента, спускаемый в скважину на конце фонтанных труб и содержащий контейнер с U-образной трубкой и отводящим штуцером, размещенными в его внутренней полости, и газосепаратор, гидравлически связанный со скважиной лифтовыми трубами (а. с. 1030657, кл. G 01 F 13/00, 1983 г.).

Недостатком этого устройства является то, что для заправки контейнера дозатора рабочим раствором требуется подъем его на поверхность, при этом необходимо выполнить большой объем работ, связанных с глушением скважины, подъемом и спуском лифтовых труб, а также освоением скважины.

Цель изобретения - повышение эффективности устройства за счет обеспечения возможности периодической заправки его рабочим реагентом без подъема устройства на поверхность и резервирование необходимого объема реагента в затрубном пространстве скважины.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что верхняя часть газосепаратора с наружной стороны снабжена самоуплотняющейся манжетой, прикрывающей затрубное пространство скважины, при этом защитный кожух самоуплотняющейся манжеты жестко соединен с нижней частью газосепаратора, телескопически установленной на верхней части газосепаратора с возможностью осевого перемещения, причем во внутренней плоскости контейнера установлены подводящий и U-образный отводящий патрубки, снабженные каждый обратным клапаном и гидравлически связывающие его с затрубным пространством, расположенным над самоуплотняющейся манжетой, а на стыке с газосепаратором контейнер имеет перепускной клапан, в котором установлен отводящий штуцер.

На чертеже представлено предлагаемое устройство, установленное в скважине.

Устройство состоит из колонны лифтовых труб 1, к башмаку которых жестко соединен контейнер 2, имеющий подводящий патрубок 3 с обратным клапаном 4 и U-образный отводящий патрубок 5 с обратным клапаном 6, гидравлически связывающие его с затрубным пространством 7. Самоуплотняющаяся манжета 8, расположенная между упором перегородки 9 и ограничительной втулкой 10 установлена на верхней части газосепаратора 11, жестко соединенного к нижней части контейнера 2. Во внутренней полости последнего размещена уравнительная трубка 12, один конец которой находится в верхней части газосепаратора 11, а другой - над отводящим штуцером 13, размещенным в перепускном клапане 14, установленном на перегородке 9. Кожух 15, предохраняющий самоуплотняющуюся манжету 8 от повреждений при спуске устройства в скважину, жестко соединен с нижней частью газосепаратора 16, который телескопически установлен на верхней части газосепаратора 11 с нижним ограничителем 17. Газосепаратор 16 гидравлически связан отверстиями 18 с продуктивным пластом 19, а через эксцентрично расположенный хвостовик 20 - с колонной лифтовых труб 1.

Устройство работает следующим образом.

Во время спуска устройства в скважину самоуплотняющаяся манжета 8 находится в защитном кожухе 15, который при помощи срезных штифтов (не показаны) фиксируется на верхней части газосепаратора 11. При достижении искусственного забоя скважины упором на забой создается расчетная нагрузка для разрушения срезных штифтов. Дальнейшее перемещение защитного кожуха 15 и газосепаратора 16 вверх ограничивается втулкой 8. Затем устройство приподнимают для установки его в скважине на нужной глубине с условием, что самоуплотняющаяся манжета 8 должна находиться выше продуктивного пласта 19. При этом за счет собственного веса нижняя часть газосепаратора 16 с защитным кожухом 15 перемещаются вниз до нижнего ограничителя 17. Освободившаяся самоуплотняющаяся манжета 8 перекрывает затрубное пространство скважины. Далее скважину обычным путем осваивают по лифтовым трубам и после устойчивого режима работы определяют забойное давление. Таким образом, устройство подготовлено для заправки его рабочим реагентом.

При работе скважины в затрубное пространство закачивают требуемый объем реагента. Максимальный объем для резервирования реагента в затрубном пространстве скважины лимитируется забойным давлением и определяется по формуле где V_max - максимальный объем закачиваемого реагента, куб.м; D - внутренний диаметр эксплуатационных труб, м; d - наружный диаметр насосно-компрессорных труб, м; P - забойное давление, Па; ρ - плотность реагента, кг/м; g - ускорение силы тяжести, м/с².

В процессе закачки реагента в скважину часть газа и возможно скважинной жидкости, находящихся над самоуплотняющейся манжетой 8, из затрубного пространства 7 за счет избыточного давления через подводящий и отводящий патрубки 3, 5 и перепускной клапан 14, а также через уравнительную трубку 12 перетекает в газосепаратор 16, затем - в колонну лифтовых труб 1. После закачки заданного объема реагента задвижку затрубного пространства закрывают и выдерживают для сегрегации газожидкостной смеси. Затем медленным открытием задвижки стравливают газ из затрубного пространства до значения давления, определяемого исходя из конкретного объема закаченного реагента. Если закачивают максимальный объем реагента V_max, то давление в затрубном пространстве, контролируемое манометром, стравливают до 0,1-0,2 МПа. Если же закаченный объем меньше, чем V_max, то давление затрубного пространства стравливают от первоначального (до закачки) значения на величину, определяемую по формуле где P - гидростатическое давление столба реагента, Па; V - объем закаченного реагента, куб.м; остальные параметры те же, что в формуле (1). При выравнивании общего гидростатического давления столба жидкости (реагента) плюс газа давлением в газосепараторе 16 перепускной клапан 14 закрывается, а обратные клапаны 4, 6 остаются в открытом положении, дальнейшее истечение реагента происходит через штуцер 13 под действием перепада давления, создаваемого высотой столба жидкости h, равного расстоянию от нижнего конца уравнительной трубки 12 до штуцера 13. Необходимый расход реагента для конкретной скважины выбирается по расстоянию h и диаметру штуцера 13. По мере истечения реагента объем его компенсируется за счет поступления газа по уравнительной трубке 12. Поступивший в камеру 2 газ, замещая реагент, накапливается в верхней его части и образует газовый затвор до нижней точки изгиба U-образного отводящего патрубка 5. Уровень реагента в контейнере 2 в дальнейшем остается постоянным благодаря поступлению новой порции реагента по подводящему патрубку 3 и установлению газодинамического баланса между поступившим газом из уравнительной трубки 12 и уходящим по отводящему патрубку 5 газом. Газ через отводящий патрубок 5 попадает в затрубное пространство 7 и, всплывая вверх, накапливается над реагентом. Процесс накопления газа по мере снижения столба реагента в затрубном пространстве 7 обеспечивает сохранение общего гидростатического давления в нем.

Реагент с постоянным расходом, проходя штуцер 13, попадает в нижнюю часть газосепаратора 16, смешиваясь с пластовой жидкостью, поступает в хвостовик 20 и по лифтовым трубам 1 выносится восходящим потоком на поверхность.

Давление в затрубном пространстве информирует о степени полноты его реагентом. Достижение давления первоначального значения свидетельствует об исходе реагента, следовательно, требуется повторная заправка затрубного пространства скважины.

Вынужденная остановка скважины в процессе эксплуатации приводит к моментальному повышению давления в контейнере 2, обусловленному небольшим объемом его по сравнению с объемом затрубного пространства 7, при этом происходит запирание обратных клапанов 4, 6 и тем самым предотвращается переток реагента из затрубного пространства 7 в забой скважины. Следовательно, самоуплотняющаяся манжета 8 при этом испытывает максимальную нагрузку, обусловленную перепадом давления между пластовым и забойным. Повторный спуск скважины приводит к снижению забойного давления, а следовательно, и давления в контейнере и при достижении его первоначального значения возобновляется дозированная подача реагента.

Предлагаемое устройство для дозированной подачи реагента в забой скважины обеспечивает максимальную автономность процесса дозирования независимо от температуры окружающей среды при простоте устройства и обслуживания.

Резервирование значительного объема реагента в затрубном пространстве позволяет увеличить продолжительность времени между заправками, что особенно важно в труднодоступных местах расположения скважин, в условиях Сибири и пустынных районов Средней Азии.

Источники информации 1. А.С. N600290, кл. E 21 43/00, 1978 г. Устройство для подачи раствора поверхностно-активных веществ в газовую скважину.

2. А.С. N926244, кл. E 21 43/00, 1982 г. Устройство для непрерывного дозирования жидкости в затрубное пространство газовой скважины.

3. А.С. N103657, кл. G 01 F 13/00, 1983 г. Дозатор реагента. Прототип.

Формула изобретения

Устройство для дозированной подачи реагента в забой скважины, включающее присоединенные к башмаку лифтовых труб контейнер с уравнительной трубкой и отводящим штуцером и газосепаратор, гидравлически связанный отверстиями с продуктивным пластом, и через хвостовик - с лифтовыми трубами, отличающееся тем, что верхняя часть газосепаратора с наружной стороны снабжена самоуплотняющейся манжетой, прикрывающей затрубное пространство скважины, при этом защитный кожух самоуплотняющейся манжеты жестко соединен с нижней частью газосепаратора, телескопически установленной на верхней части газосепаратора с возможностью осевого перемещения, причем во внутренней полости контейнера установлены подводящий и U -образный отводящий патрубки, снабженные каждый обратным клапаном и гидравлически связывающие его с затрубным пространством, расположенным над самоуплотняющейся манжетой, а на стыке с газосепаратором контейнер имеет перепускной клапан, в котором размещен отводящий штуцер.

РИСУНКИ

Рисунок 1