Способ очистки колонны насосно-компрессорных труб скважины от асфальтосмолопарафиновых отложений

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к технологиям удаления асфальтосмолопарафиновых отложений с внутренней поверхности насосно-компрессорных труб (НКТ) нефтедобывающих скважин, оборудованных электроцентробежными и другими глубинными насосами без привода с поверхности земли. Способ включает организацию движения скребка в полости колонны труб снизу вверх, срезание слоя отложений с внутренней поверхности. Скребок формируют из магнитной жидкости с помощью направленного электромагнитного поля, исходящего от электромагнитных активаторов, равномерно и дискретно расположенных по всей длине колонны НКТ. При необходимости магнитные свойства сформированного скребка могут быть сведены к нулю благодаря обратной работе электромагнитных активаторов в сторону размагничивания жидкости скребка. Решение о необходимости формирования или расформирования скребка принимает станция управления по показаниям датчика давления, расположенного в нижней части колонны НКТ, и датчиков электромагнитной активности, находящихся в комплекте каждого активатора. Обеспечивается возможность регулирования свойств скребка и безаварийная эксплуатация нефтедобывающих скважин. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к технологиям удаления асфальтосмолопарафиновых (АСПО) отложений с внутренней поверхности насосно-компрессорных труб (НКТ) нефтедобывающих скважин, оборудованных электроцентробежными и другими глубинными насосами без привода с поверхности земли.

Общеизвестен и широко применяется способ удаления слоя АСПО с внутренней поверхности колонны лифтовых труб нефтяной скважины, основанный на спуске и подъеме скребка с помощью стальной (скребковой) проволоки и стационарной лебедки с электроприводом (Качмар Ю.Д. О депарафинизации нефтепромыслового оборудования на промыслах объединения УКРЗАПНЕФТЕГАЗ / Сб. статей УфНИИ - М.: Недра, 1965. - С. 328-333).

Известно устройство для очистки колонны НКТ от парафина (патент РФ на изобретение №2396421, опубл. 10.08.2010 г.). Спуск и подъем скребка на проволоке производит стационарное устройство, работающее в автономном режиме.

Опыт эксплуатации скважин с образованием АСПО в колонне НКТ показывает, что большинство из них достаточно прочищать скребком раз в 4-5 дней или еще реже. Очевидно то, что несколько дней стационарное устройство депарафинизации скважины будет простаивать или работать вхолостую без значительного эффекта.

Вторым недостатком является то, что датчик натяжения скребковой проволоки, связанный с электродвигателем лебедки, при попадании скребка в зону пробки из АСПО фиксирует резкое повышение тягового усилия на скребковую проволоку и посылает сигнал на остановку работы электродвигателя. Ввиду своей массивности и большой скорости вращения ротор электродвигателя по инерции после получения этого сигнала будет некоторое время вращаться. Это приводит к растяжению скребковой проволоки и его разрыву. Скребок с остатками проволоки необходимо извлекать, прилагать дополнительные силы и средства.

Требуется решение следующей технической задачи - скребок должен быть автономным, то есть не связанным с устьем скважины с помощью скребковой проволоки, но одновременно он должен быть и управляемым с поверхности земли.

Поставленная комплексная техническая задача решается тем, что по известному способу очистки колонны насосно-компрессорных труб (НКТ) скважины от асфальтосмолопарафиновых отложений, заключающемуся в организации движения скребка в полости колонны труб снизу вверх и срезании слоя отложений с внутренней поверхности труб, скребок формируют из магнитной жидкости с помощью направленного электромагнитного поля, исходящего от электромагнитных активаторов, равномерно и дискретно расположенных по всей длине колонны НКТ и находящихся в корпусе из диамагнетиков, при необходимости магнитные свойства сформированного скребка могут быть сведены к нулю благодаря обратной работе активаторов в сторону размагничивания жидкости скребка, решение о необходимости формирования или расформирования скребка принимает станция управления по показаниям датчика давления, расположенного в нижней части колонны НКТ, и датчиков электромагнитной активности, находящихся в комплекте каждого электромагнитного активатора. В частности, о времени подхода магнитной жидкости к активаторам станция управления судит по датчикам магнитной активности (магнитометрам).

С тем чтобы выше скребка не собиралось большое количество АСПО, влекущее повышение давления ниже скребка, магнитные скребки формируют и применяют для очистки труб последовательно с верхней части колонны НКТ вниз в сторону забоя скважины, то есть на первом этапе формируют магнитный скребок в верхней части колонны НКТ и с помощью насоса продвигают его вверх по насосно-компрессорным трубам от места его формирования. Следующий магнитный скребок формируют ниже по колонне НКТ и его также продвигают вверх по колонне НКТ с помощью работы глубинного насоса. Благодаря такой методологии в последовательности формирования магнитных скребков исключается накопление большого количества АСПВ перед движущимся наверх скребком.

Магнитную жидкость необходимого объема для формирования скребка подают порционно в нижнюю часть колонны НКТ с устья скважины насосом с помощью армированной трубки, расположенной в межтрубном пространстве скважины. На период формирования скребка из магнитной жидкости, находящейся внутри электромагнитного активатора, работа глубинного насоса останавливается на необходимое время, а при фонтанном способе эксплуатации движение жидкости в колонне НКТ останавливается с помощью устьевой электрорегулирумой задвижки.

Для очистки скважины от отложений по заявляемой технологии необходимо следующее скважинное оборудование (изображено на чертеже), где обозначены: 1 - эксплуатационная колонна, 2 - колонна НКТ, 3 - глубинный насос, 4 - трубка для подачи реагента (магнитной жидкости), 5 - устьевой насос для подачи реагента, 6 - обратный клапан, 7 - электромагнитный активатор, 8 - датчик электромагнитной активности жидкости, 9 - датчик давления, 10 - единый информационный и энергетический кабель, 11 - станция управления работой глубинного и поверхностного оборудования скважины, 12 - электрорегулируемая задвижка на выкиде колонны НКТ, 13 - емкость для сбора асфальтосмолопарафиновых отложений.

Согласно изобретению скважина предварительно комплектуется устройством для доставки реагентов на прием глубинного насоса: реагентной трубкой 4 с устьевым насосом 5 и контейнером 6. Такой комплект оборудования способен выполнять две функции: доставлять на прием насоса химические реагенты, например органический растворитель для удаления АСПО, или доставлять в колонну НКТ магнитную жидкость для последующего изменения его структуры и превращения в скребок для удаления АСПО. Магнитные активаторы жидкости предназначены для резкого повышения структурно-механических свойств магнитной жидкости и равномерно распределены по длине колонны НКТ.

Способ реализуется выполнением технологических процедур в следующей последовательности:

1. При образовании отложений в колонне НКТ, а это можно судить по повышению давления в зоне датчика 9, останавливают работу глубинного насоса 3 и через трубку 4 насосом 5 в нижнюю часть колонны НКТ подают расчетный объем магнитной жидкости, например 30-60 литров (в НКТ ⌀ 2,5 дюйма такой объем займет длину в 10-20 метров.

2. Этот объем магнитоуправляемой жидкости по команде со станции управления 11 активизируется устройством 7 в сторону многократного усиления ее структурно-механических свойств.

3. Глубинный насос включается в работу и начинает сформировавшийся скребок проталкивать по длине колонны насосно-компрессорных труб. Срезанные скребком частички АСПО будут все время находиться выше магнитного скребка, благодаря этому давление по датчику 9 все время будет расти. По колонне НКТ установлены несколько магнитных устройств (магнитных активаторов) 7 с двойным назначением - при недостаточном повышении давления Р_нач эти устройства могут усилить структурно-механические свойства скребка, а при приближении давления Р_нач к опасной величине - наоборот, ослабить структурно-механические свойства скребка до необходимого уровня, например до минимального значения. Момент поступления магнитной жидкости в зону магнитных активаторов 7 фиксируется датчиками магнитной активности 8, которые находятся в верхней части активаторов 7.

4. Для изменения свойств магнитной жидкости необходимо эту жидкость на время воздействия магнитным полем задержать в зоне активаторов 7. По информации от датчика 8 работа глубинного насоса останавливается на время, необходимое для воздействия на магнитную жидкость. Остановка движения скважинной жидкости по колонне НКТ в фонтанной скважине осуществляется с помощью дистанционного закрытия задвижки 12. 5. Скважинная жидкость с твердыми углеводородами во время очистки колонны НКТ направляется в технологическую емкость 13.

Воздействие на магнитную жидкость с помощью направленного магнитного поля с целью значительного повышения ее структурно-механических свойств, например повышения ее вязкости, хорошо известно по автомобильной промышленности. В электромагнитных подвесках фирмы Delphi используется магнитно-реологический состав для гашения колебаний автомобиля при движении по ухабистой дороге. В патенте РФ на изобретение №2496035 «Электромагнитный амортизатор» (Войкин В.В., опубл. 20.10.2013) указывается, что благодаря направленному воздействию магнитного поля осевая нагрузка на магнитно-реологическую жидкость после изменения ее свойств вырастает в несколько раз, например с 550-750 Н до 1800-2200 Н. В условиях скважины напряженность магнитного поля может быть повышена в десятки раз в сравнении с существующими значениями в автомобильных амортизаторах, поэтому и структурные свойства магнитной жидкости могут быть повышены до такой степени, что жидкий состав превратится в вязко-пластичное состояние со способностью срезать частицы АСПО с поверхности колонны НКТ нефтедобывающей скважины.

Существенное отличие по заявленному изобретению заключается в создании нового вида скребка в необходимой точке колонны насосно-компрессорных труб нефтедобывающей скважины и возможности регулирования свойств этого скребка.

Технико-экономическая эффективность от использования на скважинах предложенного способа заключается в обеспечении безаварийной эксплуатации нефтедобывающих скважин, осложненных образованием АСПО при затрате на это минимального количества сил и средств.

1. Способ очистки колонны насосно-компрессорных труб (НКТ) скважины от асфальтосмолопарафиновых отложений, заключающийся в организации движения скребка в полости колонны труб снизу вверх и срезании слоя отложений с внутренней поверхности труб, отличающийся тем, что скребок формируют из магнитной жидкости с помощью направленного электромагнитного поля, исходящего от электромагнитных активаторов, равномерно и дискретно расположенных по всей длине колонны НКТ, при необходимости магнитные свойства сформированного скребка могут быть сведены к нулю благодаря обратной работе электромагнитных активаторов в сторону размагничивания жидкости скребка, решение о необходимости формирования или расформирования скребка принимает станция управления по показаниям датчика давления, расположенного в нижней части колонны НКТ, и датчиков электромагнитной активности, находящихся в комплекте каждого электромагнитного активатора.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что магнитные скребки формируют и применяют для очистки труб последовательно с верхней части колонны НКТ вниз в сторону забоя скважины, а именно - на первом этапе формируют магнитный скребок в верхней части колонны НКТ и с помощью насоса продвигают его вверх по насосно-компрессорным трубам от места его формирования, следующий магнитный скребок формируют ниже по колонне НКТ и его также продвигают вверх по колонне НКТ с помощью работы глубинного насоса.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что магнитную жидкость необходимого объема для формирования скребка подают порционно в нижнюю часть колонны НКТ с устья скважины насосом с помощью армированной трубки, расположенной в межтрубном пространстве скважины.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на период формирования скребка из магнитной жидкости, находящейся внутри электромагнита, работа глубинного насоса останавливается на необходимое время, а при фонтанном способе эксплуатации движение жидкости в колонне НКТ останавливается с помощью устьевой электрорегулируемой задвижки.