Способ предохранения устья нагнетательной скважины от замораживания

Предложение относится к нефтяной промышленности, в частности к способам предохранения устья нагнетательной скважины от замораживания. Выполняют обвязку устьевой арматуры нагнетательной скважины в форме двух замкнутых контуров - верхнего, заполненного водой, и нижнего, заполненного фреоном. Причем в верхний контур обвязки включают два теплообменника, которые устанавливают на правом плече контура. При этом первый теплообменник устанавливают в грунте под границей промерзания грунта, а второй - на поверхности грунта ниже центральной задвижки водовода. Первый теплообменник используют для поддержания температуры воды в верхнем контуре обвязки не ниже плюс 5°С, а второй теплообменник - для перекачки тепла фреоном с поверхности в грунт, где происходит его аккумуляция. Кроме того, устьевую арматуру, верхний и нижний контуры обвязки теплоизолируют посредством нанесения теплоизолирующей краски до границы промерзания грунта. Обеспечивает повышение стабильности работы узлов арматуры устья нагнетательной скважины в полнофункциональном режиме во время сезонных снижений температуры окружающей среды ниже нуля по Цельсию, в случаях утвержденных и внеплановых (аварийных) перерывов в подаче воды в скважину. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Предложение относится к нефтяной промышленности, в частности к способам предохранения устья нагнетательной скважины от замораживания.

Известен способ нанесения на трубу термоизоляционного покрытия (патент RU 2136495, МПК В29С 63/18, В29С 67/20, F16L 59/14, опубл. 10.09.1999, бюл. №25). В рассматриваемом способе согласно изобретению предупреждение замерзания в водоводе достигается благодаря теплоизоляции труб методом нанесения пенополиуретана. Недостатками данного способа являются гидрофильность и высокая хрупкость пенополиуретана, а также отсутствие каких-либо дополнительных источников тепла и, как следствие этого, отсутствие возможности предупреждения замерзания устья водонагнетательной скважины при использовании этого способа в случае длительных остановок скважины. Кроме того, пенополиуретан крошится при незначительных деформациях, что снижает его долговечность, особенно при многократном использовании, также пенополиуретан поглощает воду, что приводит к повышению его теплопроводности и к кратному ухудшению его теплоизолирующих свойств.

Также известен способ предотвращения замерзания устья водонагнетательных скважин в режиме циклического заводнения, включающий использование тепла грунта, в котором использование низкотемпературного тепла грунта с температурой от 0°С и выше достигается за счет преобразования энергии потока закачиваемой воды в электрическую, ее аккумулирования и последующего использования для принудительной циркуляции воды (патент RU №2160824, МПК Е21В 36/00, опубл. 20.12.2000, бюл. №35). Недостатком известного способа является то, что для его осуществления необходимо, чтобы скорость потока закачиваемой воды была достаточной для приведения в действие электрогенератора. В случае снижения приемистости скважины скорость потока закачиваемой воды может снизиться так, что приведение в действие электрогенератора станет невозможным.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является способ предотвращения замерзания устья водонагнетательной скважины, включающий накопление и использование тепла грунта, согласно изобретению на правом и левом нижнем плечах контура обвязки, от нижней границы промерзания грунта до центральной задвижки водовода (для правого плеча) и до дневной поверхности грунта (для левого нижнего плеча) устанавливают нагревательные элементы (патент RU 2213846, МПК Е21В 36/04, опубл. 10.10.2003, бюл. №28). Недостатком известного способа является то, что для его функционирования необходим дополнительный источник электрической энергии, который будет подводиться к устью скважины, что само по себе технически сложно и экономически нецелесообразно. В случае каких-либо перебоев с электропитанием вода в системе циркулировать перестанет и замерзнет.

Технической задачей предложения является повышение стабильности работы узлов арматуры устья нагнетательной скважины в полнофункциональном режиме во время сезонных снижений температуры окружающей среды ниже нуля градусов по Цельсию, в случаях утвержденных и внеплановых (аварийных) перерывов в подаче воды в скважину.

Задача решается предлагаемым способом предохранения устья нагнетательной скважины от замораживания, включающим накопление и использование тепла грунта.

Новым является то, что обвязку устьевой арматуры нагнетательной скважины выполняют в форме двух замкнутых контуров - верхнего, заполненного водой, и нижнего, заполненного фреоном, причем в верхний контур обвязки включают два теплообменника, которые устанавливают на правом плече контура, при этом первый теплообменник устанавливают в грунте под границей промерзания грунта, а второй - на поверхности грунта ниже центральной задвижки водовода.

Новым является также то, что первый теплообменник используют для поддержания температуры воды в верхнем контуре обвязки не ниже плюс 5°С, а второй теплообменник - для перекачки тепла фреоном с поверхности в грунт, где происходит его аккумуляция.

Новым является также то, что устьевую арматуру, верхний и нижний контуры обвязки теплоизолируют посредством нанесения теплоизолирующей краски до границы промерзания грунта.

Обвязка устья нагнетательной скважины и оборудование, необходимые для реализации способа, представлены на чертеже, где I - верхний контур обвязки; II - нижний контур обвязки; 1 - устьевая арматура; 2 - первый теплообменник; 3 - второй теплообменник; 4 - водовод; 5 - центральная задвижка; 6, 7 - краны для подключения и отключения первого и второго теплообменника; 8, 9 - труба.

Сущность предложения заключается в следующем. Обвязку устьевой арматуры нагнетательной скважины выполняют в форме двух замкнутых контуров - верхнего I, заполненного водой, и нижнего II, заполненного фреоном. В контур обвязки I включают два теплообменника, которые устанавливают на правом плече контура, при этом первый теплообменник устанавливают в грунте под границей промерзания грунта, а второй - на поверхности грунта ниже центральной задвижки водовода, в котором посредством фреона в летний период времени происходит перекачка тепла с поверхности в грунт и его аккумуляция.

При остановке скважины и падении температуры воды в контуре обвязки I начинается перенос тепла за счет конвекции теплой воды из водовода, которая прогревается за счет тепла грунта. При понижении температуры в контуре обвязки I ниже плюс 6°С пары фреона конденсируются в первом теплообменнике, при этом выделяется тепло, что не дает остыть воде в контуре обвязки I ниже плюс 5°С, тем самым сохраняется конвекция воды (при понижении температуры воды до плюс 4°С и ниже конвекция воды прекращается вследствие достижения максимальной плотности воды).

Использование предлагаемого способа позволяет предотвратить замораживание устья нагнетательной скважины в течение неограниченного времени при плановых и аварийных остановках закачки воды, а также при падении приемистости скважины. В этом отличие предлагаемого технического решения от известных способов применения конвективных теплообменников и электрического подогрева. Нанесение на устьевую арматуру, верхний и нижний контуры обвязки, кроме поверхностей теплообменников, до нижней границы промерзания грунта теплоизолирующей краски, а также использование тепла грунта позволяют поддерживать температуру в контуре обвязки I, при которой возможна циркуляция воды за счет конвекции.

В качестве теплоизолирующей краски можно использовать, например, краску ТЕПЛОМЕТ, ThermoShield Exterieur и др. Применение теплоизолирующей краски по сравнению с использованием пенополиуретана (по патенту RU 2136495) или пенополиэтилена (по патенту RU 2213846) обеспечивает теплоизоляцию на оборудовании любой конфигурации, причем теплоизоляция не нарушается при сборке и разборке устьевого оборудования.

Предлагаемый способ осуществляют в следующей последовательности. Выполняют обвязку устьевой арматуры нагнетательной скважины в форме двух замкнутых контуров - верхнего I (см. чертеж), заполненного водой, и нижнего II, заполненного фреоном. В контур обвязки I включают два теплообменника, которые устанавливают на правом плече контура, при этом первый теплообменник 2 устанавливают в грунте под границей промерзания грунта, а второй теплообменник 3 - на поверхности грунта ниже центральной задвижки водовода 4, в котором посредством фреона в летний период времени происходит перекачка тепла с поверхности в грунт и его аккумуляция.

При остановке закачки воды контур обвязки I (заполненный водой), углубленный в грунт до зоны устойчивых положительных температур (на глубине 1,6 м и ниже находится зона устойчивых положительных температур) (А.В.Деточенко, А.Л.Михеев и М.М.Волков. Спутник газовика. - М.: Недра, 1978. - С.91, табл.3.11), и водовод 4 начинают играть роль теплообменника. Вода на поверхности контура обвязки I, включая устьевую арматуру 1, охлаждается, а в контуре обвязки I ниже границы промерзания грунта остается теплой за счет тепла грунта. Холодная вода имеет большую плотность, чем теплая, и за счет этого в контуре обвязки I создается циркуляция в направлении, показанном на чертеже. Теплая вода поднимается на поверхность контура обвязки I нагнетательной скважины, тем самым предотвращая ее замерзание в устьевой арматуре 1. Расположение левого плеча контура обвязки I под углом к оси скважины снижает сопротивление движению воды в контуре обвязки I. Труба 9 контура обвязки I под границей промерзания грунта входит в водовод 4 под углом к оси водовода, что способствует использованию большего количества тепловой энергии грунта. Для поддержания температуры воды в контуре обвязки I выше плюс 5°С на правом плече контура обвязки I ниже границы промерзания грунта устанавливают теплообменник 2. При понижении температуры в контуре обвязки II ниже плюс 6°С пары фреона конденсируются в теплообменнике 2, при этом выделяется тепло, которое передается воде, циркулирующей по контуру обвязки I, и тем самым предотвращается остановка циркуляции. В качестве фреона можно использовать, например, Хладон С318 с температурой кипения плюс 6°С.

Нанесение на наземное оборудование скважины, включая устьевую арматуру нагнетательной скважины, верхний и нижний контур обвязки скважины теплоизолирующей краски, а также использование низкотемпературного тепла грунта позволяет существенно снизить теплопотери в контуре обвязки I. Уменьшение температуры воды в устьевой арматуре и контуре обвязки I нагнетательной скважины при остановке закачки или снижении приемистости скважины ее температура посредством теплообменника 2 поддерживается на уровне не ниже плюс 5°С, что предотвращает прекращение циркуляции воды и замерзание устья скважины.

Передача тепла при сезонных снижениях температуры и его накопление при сезонных повышениях температуры в контуре обвязки II посредством фреона происходит в следующей последовательности: при сезонных снижениях температуры кран 6 открывают, а 7 закрывают, фреон циркулирует в контуре обвязки II за счет конвекции, испарения и конденсации, поэтому происходит передача тепла грунта, накопленного при сезонных повышениях температуры, воде, циркулирующей в контуре обвязки I. При температуре окружающей среды плюс 6°С и выше закрывают кран 6, а кран 7 открывают. Фреон попадает в теплообменник 3, нагревается и испаряется с поглощением за счет тепла окружающей среды. Пары фреона опускаются по трубе 8 контура обвязки II и конденсируются в грунте (температура грунта ниже границы промерзания меньше плюс 6°С), выделяемое тепло аккумулируется грунтом.

Таким образом, в данном предложении достигается результат - повышение стабильности работы узлов арматуры устья нагнетательной скважины в полнофункциональном режиме во время сезонных снижений температуры окружающей среды ниже нуля градусов по Цельсию, в случаях утвержденных и внеплановых (аварийных) перерывов в подаче воды в скважину.

1. Способ предохранения устья нагнетательной скважины от замораживания, включающий накопление и использование тепла грунта, отличающийся тем, что обвязку устьевой арматуры нагнетательной скважины выполняют в форме двух замкнутых контуров - верхнего, заполненного водой, и нижнего, заполненного фреоном, причем в верхний контур обвязки включают два теплообменника, которые устанавливают на правом плече контура, при этом первый теплообменник устанавливают в грунте под границей промерзания грунта, а второй - на поверхности грунта ниже центральной задвижки водовода.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что первый теплообменник используют для поддержания температуры воды в верхнем контуре обвязки не ниже 5°С, а второй теплообменник - для перекачки тепла фреоном с поверхности в грунт, где происходит его аккумуляция.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что устьевую арматуру, верхний и нижний контуры обвязки теплоизолируют посредством нанесения теплоизолирующей краски до границы промерзания грунта.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к тепловой обработке призабойной зоны скважин, и может быть использовано в нефтегазодобывающей и горнорудной промышленности.

Изобретение относится к горному делу и может применяться для тепловой обработки продуктивного пласта высоковязкой нефти, восстановления гидравлической связи пласта со скважиной, увеличения нефтеотдачи пластов с высоковязкой нефтью и дебита скважин.

Изобретение относится к способу добычи в естественном залегании битумов или особо тяжелой нефти из близких к поверхности месторождений нефтеносного песка, в котором для уменьшения вязкости битума или особо тяжелой нефти в месторождение вводят тепловую энергию, при этом применяют, по меньшей мере, одну транспортировочную трубу для транспортировки сжиженного битума или особо тяжелой нефти и, по меньшей мере, одну трубу для ввода тепловой энергии, которые проходят обе параллельно.

Изобретение относится к нефтяной промышленности, а именно к конструкции, которая может быть использована в качестве укрытия над устьем нагнетательной скважины. .

Изобретение относится к нефте- и газодобывающей промышленности и может быть использовано для активизации или возобновления нефтяных и газовых скважин. .

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано при добыче высоковязкой нефти, а также в скважинах, эксплуатируемых длительный период времени с высокой вероятностью образования гидратно-парафиновых пробок.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к высокопрочным сплавам, используемым при производстве систем нагревателей подземных углеводородсодержащих пластов.

Изобретение относится к горному делу и может применяться для тепловой обработки продуктивного пласта высоковязкой нефти, восстановления гидравлической связи пласта со скважиной, увеличения нефтеотдачи пластов с высоковязкой нефтью и дебита скважин, а также возобновления эксплуатации нерентабельных скважин на нефть, природный газ, на пресные, минеральные и термальные воды.

Изобретение относится к нефте- и газодобывающей промышленности и предназначено для активизации и возобновления притоков в нефтяных и газовых скважинах

Изобретение относится к газовой и нефтяной промышленности, в частности к охлаждающим устройствам буровых скважин, и предназначено для эксплуатации скважин в районах кавернозных, многолетнемерзлых пород (ММП). Техническим результатом предложенного изобретения является предотвращение образования провалов, сохранение устойчивости скважины. Устройство содержит теплопередающие трубки-контейнеры с хладагентом, соединенные кожухом, расположенные внутри промежуточной колонны, скважина оснащена термопарой, блоком управления и регистрации температуры, а также элементом, состоящем из токопроводящего кабеля-троса и корпуса, выполненного в виде сплошного цилиндрического кольца или его сегментов, внутри которого установлены термоэлектрические модули Пельтье. 7 ил.

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к устройствам для удаления парафина и смол из нефти перед ее транспортировкой. Изобретение позволяет сократить материальные затраты на борьбу с парафиносмолистыми отложениями на стенках нефтепроводов. Достижение указанной цели основано на создании условий интенсивного выделения парафиносмолистых фракций из нефти на стенках теплообменника на начальной стадии ее транспортировки по сборному нефтепроводу. Устройство теплообменника для удаления парафина и смол из нефти включает автоматизированную групповую замерную установку, из которой добываемая продукция поступает в нефтесборный коллектор, на выходе автоматизированной групповой замерной установки устанавливают теплообменник, включающий холодильную технологическую емкость, внутри которой размещены охлаждаемые панели со съемными металлическими пластинами, нагревательную технологическую емкость, внутри которой размещен змеевик, и компрессор для осуществления циркуляции хладагента. 3 ил.

Группа изобретений относится к области устранения или уменьшения отложений твердых частиц, таких как твердые частицы парафина, в подводном трубопроводе, по которому транспортируют углеводородные флюиды. Обеспечивает повышение эффективности технологии в режиме холодного потока. Сущность изобретений: система для получения суспензии твердых частиц и добываемого флюида из подводной скважины включает: насос с впускным отверстием и выпускным отверстием; обводной трубопровод, который соединяет выпускное отверстие насоса и впускное отверстие насоса, выполненное для отведения части потока из выпускного отверстия насоса; охлаждающее устройство, расположенное в обводном трубопроводе и выполненное с возможностью охлаждения добываемого флюида внутри охлаждающего устройства до температуры, при которой гидраты могут выпасть в осадок из добываемого флюида, для получения суспензии частиц гидратов и добываемого флюида, и контрольно-измерительную аппаратуру, выполненную с возможностью регулирования потока через обводной трубопровод на основе сигнала, соответствующего, по меньшей мере, одной характеристике суспензии. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к устройствам (лубрикаторам), обеспечивающим проведение геофизических исследований и работ в газовых скважинах приборами и инструментами на геофизическом кабеле. Лубрикатор содержит присоединительный фланец, превентор, секционную камеру и уплотнительное устройство. Уплотнительное устройство состоит из герметичного корпуса и уплотнительных элементов, установленных в корпусе. На наружной поверхности корпуса уплотнительного устройства закрепляется взрывозащищенный нагревательный элемент прямого нагрева, изолированный от окружающей среды теплоизоляционной прокладкой и защитным кожухом. Нагревательный элемент подключается к электрической сети промышленной частоты. Технический результат заключается в создании простого, надежного и дешевого устройства. Повышается эффективность работы лубрикатора в условиях возможного образования в его уплотнительном устройстве ледово-гидратных пробок. 1 ил.

Изобретение относится к области электротехнологии в нефтедобывающей промышленности, может быть использовано для очистки эксплуатационных колонн, скважин от парафиновых и других отложений. Способ электронагрева нефтескважины нефтедобывающего комплекса заключается в электрической цепи для электронагрева. При этом электрическая цепь образована колоннами насосно-компрессорных труб, погружным контактом, обсадной колонной и электроизоляционными компонентами. Входные зажимы электрической цепи соединены с регулируемым источником электрической мощности, состоящим из полупроводникового преобразователя, системы управления и регулятора тока, соединенных между собой и с датчиком тока полупроводникового преобразователя, подключенного к питающей сети. Дополнительно введен датчик нагрузки электродвигателя насоса, а в регулируемый источник электрической мощности введен релейный элемент с гистерезисной характеристикой, подключенный к входу регулятора тока и входом соединенный с выходом введенного датчика тока электродвигателя насоса. Подключают регулируемый источник электрической мощности к выходным зажимам образованной электрической цепи для электронагрева. При этом регулируемый источник электрической мощности включают при возрастании нагрузки на электродвигатель нефтеоткачивающего насоса выше заданного, например, номинального значения и отключают при ее соответствующем снижении, для чего в регулируемом источнике электрической мощности создают гистерезисную характеристику «вход - выход». Техническим результатом заявленного изобретения является улучшение качества очистки нефтескважины от парафиновых отложений и снижение вязкости нефти при ее откачке из скважины. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к горному делу и может применяться для разработки газогидратных залежей, тепловой обработки призабойной зоны скважины и восстановления гидравлической связи пласта со скважиной. Устройство для тепловой обработки газогидратных залежей содержит два корпуса нагревателя, водоподающую систему, включающую выпускные клапаны во втором корпусе. Устройство дополнительно содержит насосно-компрессорные трубы (НКТ), соединенные с водоподающей трубой с насосом и емкостью с водой, термостойкий пакер, расположенный над корпусами, регулятор напряжения, распределитель, по оси которого установлен узел сопряжения НКТ, с трубчатой диэлектрической вставкой и переходником с отверстием, соосным с отверстием трубчатой вставки. При этом верхняя часть токовода соединена с жилами силового кабеля через переходник. Второй корпус выполнен с выпускными клапанами в его верхней части, заполнен рабочей жидкостью и установлен снаружи первого корпуса, выполненного герметичным. В первом корпусе установлены диски-электроды с перфорацией, а на центральном трубчатом тоководе в межэлектродных интервалах за пределами термостойких изоляторов установлены нулевые электроды. Диски-электроды жестко связаны с центральным тоководом и изолированы термостойкими изоляторами от первого корпуса нагревателя, заполненного токопроводящей жидкостью. Первый корпус дополнительно снабжен датчиками давления и уровня, аварийным клапаном давления, и верхним и нижним проходными изоляторами. При этом термостойкий пакер установлен между распределителем и вторым корпусом, а НКТ соединены с первым корпусом через второй. Техническим результатом является повышение интенсивности тепловой обработки пласта газогидратов, расширение возможностей устройства. 3 ил.

Группа изобретений относится к способам и системам, предназначенным для добычи углеводородов, водорода и/или других продуктов из различных подземных пластов. Система тепловой обработки внутри пласта для добычи углеводородов из подземного пласта содержит саморегулирующийся ядерный реактор, трубопровод, по меньшей мере, частично расположенный в активной зоне саморегулирующегося ядерного реактора, с первой теплообменной средой, циркулирующей через трубопровод, и теплообменник, через который проходит указанная первая теплообменная среда и нагревает вторую теплообменную среду. При этом вторая теплообменная среда используется для повышения температуры, по меньшей мере, части пласта выше температуры, при которой происходит мобилизация флюида, легкий крекинг и/или пиролиз углеводородсодержащего материала, с тем, чтобы в пласте образовывались мобилизованные флюиды, флюиды легкого крекинга и/или флюиды пиролиза. Причем саморегулирующийся ядерный реактор выполнен с возможностью регулирования его температуры путем регулировки давления водорода, подаваемого в саморегулирующийся ядерный реактор. При этом указанное давление регулируется на основе пластовых условий. Техническим результатом является снижение количества энергии, требуемой для добычи продуктов из подземных пластов. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к системам и способам для обработки подземного пласта. Система термической обработки in situ для добычи углеводородов из подземного пласта, содержит саморегулирующийся ядерный реактор; систему труб, по меньшей мере, частично расположенную в активной зоне саморегулирующегося ядерного реактора, с первым теплоносителем, циркулирующим через систему труб и теплообменник. Теплообменник предназначен для прохождения через него первого теплоносителя для нагрева второго теплоносителя. При этом второй теплоноситель предназначен для повышения температуры, по меньшей мере, части пласта выше температуры, обеспечивающей образование подвижного флюида, легкий крекинг и/или пиролиз углеводородсодержащего материала, приводящих к образованию в пласте подвижных флюидов, флюидов, являющихся результатом легкого крекинга, и/или флюидов, являющихся результатом пиролиза. Причем поступление тепла в, по меньшей мере, часть пласта в течение времени, по меньшей мере, приблизительно соотносится со скоростью затухания саморегулирующегося ядерного реактора. Техническим результатом является повышение эффективности прогрева пласта. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к области нефтегазодобывающей промышленности, преимущественно к добыче вязкой и сверхвязкой нефти, а также может быть использовано для интенсификации добычи нефти, осложненной вязкими составляющими и отложениями. Создают высокочастотный импульсный ток в группе двухпроводных линий передачи электрической энергии, расположенных в группе скважин и состоящих из двух изолированных проводников или из одного изолированного проводника и использованного в качестве второго проводника металла трубопроводов группы скважин, посредством группы генераторов высокочастотного импульсного тока. Воздействуют высокочастотным импульсным электромагнитным полем, создаваемым высокочастотным импульсным током проводников группы двухпроводных линий передачи, на поверхность металла трубопроводов группы скважин. Осуществляют термическое и акустическое воздействие на внутритрубную жидкость в группе скважин и через нее на пласт нефтяной залежи посредством нагрева и механических вибраций металла трубопроводов, возникающих при прохождении высокочастотного импульсного тока по двухпроводной линии передачи электрической энергии. Осуществляют дополнительное термическое и акустическое воздействия на внутритрубную жидкость в группе скважин и через нее на пласт нефтяной залежи посредством нагрева и колебаний давлений, возникающих на конце двухпроводной линии передачи в результате высокочастотного импульсного разряда через внутритрубную жидкость. При этом генераторы высокочастотного импульсного тока настраивают так, чтобы создавать импульсы высокочастотного импульсного тока с одинаковой длительностью и частотой следования. Техническим результатом является увеличение интенсивности добычи нефти. 2 н. и 20 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх