Скважинное устройство дозированной подачи реагента
Изобретение относится к скважинным устройствам дозированной подачи реагента в пластовую жидкость с целью защиты насосного оборудования от солей, коррозии и парафинов. Устройство содержит контейнер с дыхательным отверстием, в который помещена деформируемая оболочка, заполненная жидким реагентом, и дозирующий перистальтический насос с эластичной трубкой, взаимодействующей с ротором посредством прижимных роликов. Приводом перистальтического насоса служит гидротурбина, вал которой соединен через редуктор с ротором перистальтического насоса. Гидротурбина охвачена снизу уплотнительным элементом, упирающимся в стенку скважины, и приводится во вращение пластовой жидкостью. Повышается надежность дозированной подачи реагента за счет обеспечения его автономным источником энергии. 2 ил.
Изобретение относится к нефтепромысловому оборудованию, в частности к внутрискважинным устройствам дозированной подачи реагента на прием погружного насоса с целью защиты от солей, парафинов и коррозии.
Известно скважинное устройство для подачи реагента в виде соединенных муфтами цилиндрических корпусов, заполненных реагентом, которые имеют по торцам камеры смещения, отделенные от реагента первичными дозирующими фильтрами и гидравлически соединенные со скважиной через вторичные дозирующие отверстия (патент РФ №2405915, Е21В 37/06, 2010).
Недостаток известного устройства состоит в том, что оно не обеспечивает равномерную подачу реагента в пластовую жидкость и, как следствие, не гарантирует надежную защиту работающего в скважине погружного насосного оборудования от проявляющихся осложнений, например, отложения солей. Это связано с тем, что настройка вторичных дозирующих отверстий производится под параметры добываемой пластовой жидкости (объем, обводненность и химический состав) только перед спуском устройства в скважину, тогда как в процессе эксплуатации эти параметры могут изменяться. Возможно также загрязнение первичных дозирующих фильтров, ухудшающее растворение и вытекание реагента.
Известно скважинное устройство дозированной подачи реагента, содержащее корпус с дыхательным отверстием, в котором размещен контейнер с реагентом, снабженный неподвижной мембраной и поршнем, сверху корпуса установлены концевая деталь и герметичный модуль с электронным блоком, соединенным нулевым проводом с погружным электродвигателем, а снизу подсоединено основание с радиальным выходным отверстием и управляемым клапаном, соединенным изолированным проводником в герметичной трубке с электронным блоком и имеющим вид штока с поршнем и сообщающимся внутренними каналами с приемным устройством (Пат. на ПМ №115468, G01F 13/00, 2012).
Известно также скважинное устройство дозированной подачи реагента, содержащее контейнер с реагентом, с одной стороны контейнера установлен герметичный модуль, включающий фланец с датчиком температуры погружного электродвигателя, ниппель с двумя каналами, оснащенными датчиками температуры и давления, и корпус с интеллектуальным блоком, который соединен с датчиками и с обмоткой погружного электродвигателя нулевым проводом, с другой стороны контейнера установлено основание с камерой смешивания, входным каналом, выходным каналом и управляемым клапаном, соединенным изолированным электрическим проводником в герметичной трубке с интеллектуальным блоком (Пат. на ПМ №164749, Е21В 37/06, 2016).
К недостатку описанных устройств следует отнести необходимость подвода электрического питания к электронному блоку управления и клапану, посредством которого осуществляется дозирование реагента, что усложняет и снижает надежность устройства.
Наиболее близким к заявляемому является скважинное устройство дозированной подачи реагента, содержащее контейнер с дыхательным отверстием и деформируемой оболочкой, заполненной реагентом, дозирующий насос, электромагнитный привод, гальванические элементы в герметичном модуле, блок управления и гравитационный сепаратор внизу (Пат. №2446272, Е21В 37/06, 2012).
Недостатком принятого за прототип скважинного устройства дозированной подачи реагента является низкая надежность, которая обусловлена возможностью быстрого разряжения гальванических элементов, обеспечивающих питание привода и блока управления, и, как следствие, - прекращение работы насоса-дозатора.
Задачей настоящего изобретения является повышение надежности скважинного устройства дозированной подачи реагента за счет обеспечения его автономным источником энергии для функционирования насоса-дозатора.
Поставленная цель достигается тем, что в скважинном устройстве дозированной подачи реагента, содержащем контейнер с дыхательным отверстием, деформируемую оболочку внутри контейнера, заполненную реагентом, дозирующий насос и привод, согласно изобретению приводом служит гидротурбина, вал которой соединен через редуктор с ротором дозирующего насоса, при этом в качестве дозирующего насоса применен перистальтический насос, а гидротурбина охвачена снизу уплотнительным элементом.
На фиг. 1 изображено заявляемое скважинное устройство дозированной подачи реагента, продольное сечение, на фиг. 2 - поперечное сечение А-А фиг. 1.
Скважинное устройство дозированной подачи реагента содержит контейнер 1, в котором размещена деформируемая оболочка 2, перекрытая снизу ниппелем 3, на котором смонтирован перистальтический насос 4 (фиг. 1). Деформируемая оболочка 2 выполнена из термостойкого эластомера, снабжена каркасом 5 для придания жесткости в продольном направлении и заполнена жидким реагентом 6. В стенке контейнера 1 выше перистальтического насоса 4 выполнено дыхательное отверстие 7, сообщающее зазор 8 между контейнером 1 и деформируемой оболочкой 2 со скважиной, а ниже насоса 4 - выпускное отверстие 9, через которое происходит вынос реагента в скважину.
Перистальтический насос 4 содержит корпус 10, ротор 11 с прижимными роликами 12 и эластичную трубку 13, выполненную, например, из фторопласта (фиг. 1, 2). Один конец эластичной трубки 13, пропущенный через корпус 10 и ниппель 3, сообщен с полостью деформируемой оболочки 2, а другой конец выведен в полость 14 контейнера 1 ниже перистальтического насоса 4. На основании контейнера 1 смонтирован редуктор 16, выходной вал 15 которого соединен с ротором 11 перистальтического насоса 4, а входной вал 17 соединен с валом 18 гидротурбины 19.
Гидротурбина 19 состоит из корпуса 20 с торцовыми крышками 21, в которых имеются впускные 22 и выпускные 23 отверстия и установлены подшипники 24, в которых уложен вал 18 с лопастью 25. Гидротурбина 19 охвачена снизу уплотнительным элементом 26, упирающимся в стенку скважины 27.
С целью предотвращения абразивного износа лопасти 25 перед гидротурбиной 19 может быть установлен скважинный фильтр или сепаратор гравитационного или гидроциклонного типа (не показано) для отделения частиц из пластовой жидкости.
Заявляемое скважинное устройство дозированной подачи реагента работает следующим образом.
Скважинное устройство дозированной подачи реагента, подвешенное к погружной насосной установке, спускают в скважину, при этом уплотнительный элемент 26 остается выше интервала перфораций 28 (фиг. 1). Состав реагента, заполняющий деформируемую оболочку 2, подбирается под проявляющиеся в скважине осложнения, например, отложение солей. Под действием создаваемого погружным насосом перепада давления весь объем откачиваемой пластовой жидкости поступает через впускные отверстия 22 в гидротурбину 19, поскольку уплотнительный элемент 26 перегораживает кольцевой зазор между гидротурбиной 19 и стенкой скважины 27. При прохождении через гидротурбину 19 пластовая жидкость раскручивает лопасть 25 с валом 18, после чего через выпускные отверстия 23 выходит в межтрубное пространство выше уплотнительного элемента 26 и оказывается на приеме погружного насоса. Вал 18 гидротурбины 19 вращает входной вал 17 редуктора 16, который понижает частоту вращения и увеличивает крутящий момент на выходном валу 15. С частотой вращения выходного вала 15 вращается соединенный с ним ротор 11 перистальтического насоса 4 (фиг. 2). При вращении ротора 11 установленные на нем прижимные ролики 12 периодически придавливают эластичную трубку 13 к корпусу 10 перистальтического насоса 4, вследствие чего в ней возникают циклические деформации. Благодаря им по эластичной трубке 13 осуществляется порционное перекачивание реагента из деформируемой оболочки 2 в полость 14 внизу контейнера 1. В полости 14 реагент смешивается с пластовой жидкостью и через отверстия 9 попадает в межтрубное пространство. При расходовании реагента 6 происходит радиальное сжатие деформируемой оболочки 2, поскольку пластовая жидкость из скважины через дыхательное отверстие 7 попадает в зазор 8 между ней и контейнером 1.
Изменение по каким-либо причинам объема откачиваемой погружным насосом пластовой жидкости приводит к изменению частоты вращения гидротурбины 18 и связанного с ней через редуктор 14 ротора 11 перистальтического насоса 4. В результате увеличивается или уменьшается объем поступающего в пластовую жидкость реагента в единицу времени, то есть изменяется производительность перистальтического насоса 4, при этом удельное количество реагента в единице объема пластовой жидкости остается практически неизменным. За счет применения гидротурбины в качестве автономного источника энергии для функционирования перистальтического насоса повышается надежность скважинного устройства дозированной подачи реагента.
Скважинное устройство дозированной подачи реагента, содержащее контейнер с дыхательным и выпускным отверстиями, деформируемую оболочку внутри контейнера, заполненную реагентом, дозирующий насос и привод, отличающееся тем, что приводом служит гидротурбина, вал которой соединен через редуктор с ротором дозирующего насоса, в качестве которого применен перистальтический насос с эластичной трубкой, взаимодействующей с ротором посредством прижимных роликов и сообщающей полость деформируемой оболочки с полостью контейнера ниже перистальтического насоса, при этом деформируемая оболочка размещена с зазором относительно контейнера, выпускное отверстие расположено ниже перистальтического насоса, а гидротурбина охвачена снизу уплотнительным элементом, упирающимся в стенку скважины.
