Устройство для доставки реагента в скважину
Владельцы патента RU 2730152:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" (RU)
Изобретение относится к нефтяной промышленности и предназначено для обслуживания и эффективной эксплуатации глубинно-насосного оборудования нефтедобывающих скважин, осложненных наличием водонефтяной эмульсии и асфальтосмолопарафиновых отложений. Устройство содержит трубку для подачи реагента внутри колонны лифтовых труб и насос на поверхности земли для закачки в трубку реагента, цилиндрический кожух-контейнер с глубинным электроцентробежным насосом и погружным электродвигателем внутри. Трубка для подачи реагента расположена по всей длине колонны лифтовых труб от устья скважины до глубинного насоса и герметично соединена с клапаном-переводником, который расположен над электроцентробежным насосом и имеет с помощью радиальных каналов гидравлическую связь с кольцевым пространством кожуха-контейнера. Обеспечивается подача необходимого технологического реагента не только в колонну НКТ, но и в полость глубинного насоса, реализуется комплексная защита всей цепочки подземного оборудования, которая включает меры предупреждения осложнений и удаления сформировавшихся отложений. 2 ил.
Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и предназначено для обеспечения эффективной эксплуатации глубинно-насосного оборудования нефтедобывающих скважин, осложненных наличием в скважине водонефтяной эмульсии и асфальтосмолопарафиновых отложений или газогидратов.
В нефтедобыче эксплуатация скважин с водонефтяной эмульсией и отложениями ведется предупреждением этих осложнений и путем ликвидации проблемы, если уж она возникла. Как правило, для предупреждения образования эмульсии или АСПО или газогидратов в полости колонны лифтовых труб (насосно-компрессорных труб - НКТ) на прием глубинного насоса подают жидкий реагент: деэмульгатор или соответствующий ингибитор. В этом случае насос играет роль смесителя, реагент равномерно распространяется в лифтируемой скважиной продукции, в частности - деэмульгатор быстро достигает межфазной поверхности нефти и воды. В практике нефтедобычи широкое применение нашел способ подачи реагента на прием насоса с помощью трубки для подачи реагента, которая при спуске колонны НКТ прикрепляется к внешней стороне труб специальными скобами -клямсами. Это способ описан в патентах РФ на изобретения №2260677 (опубл. 20.05.2005), №2302513 (опубл. 10.07.2007), №2593850 (опубл. 10.08.2016). Недостатком способа является то, что, несмотря на бронированную оболочку, трубка для подачи реагента сминается при подъеме на поверхность земли из-за тяжести колонны НКТ и кривизны ствола скважины (трубка для подачи реагента оказывается между лифтовыми трубами и обсадной колонной).
Известно устройство для депарафинизации нефтегазовых скважин по изобретению №2273725 (опубл. 20.11.2005, бюл. 32). Геофизический кабель имеет электронагревательные элементы и один или несколько гидравлических каналов - для подачи реагента в зону с отложениями. Колтюбинговые трубы также используются внутри колонны лифтовых труб для закачки растворителей и удаления отложений с внутренней поверхности труб. Данное устройство не способно доставить реагент на прием глубинного насоса из-за наличия над насосом обратного клапана, который пропускает флюиды только в одном направлении - снизу вверх.
В статье «Технический дизайн глубинно-насосного оборудования скважин с АСПО» (журнал Нефтепромысловое дело, 2019. - №10. - С. 60-64) приведена конструкция внутрискважинного оборудования, которая выбрана в качестве прототипа заявляемого устройства. Согласно прототипу органический растворитель с помощью трубки собирается над насосом и продавливается в полость насоса через клапан обратный трехпозиционный типа КОТ-93 (Каталог продукции НПФ "Пакер". - 2011.- №10 - С. 106-107; http://www.npf@paker.ru). Недостатком данного технического решения является то, что для этого необходимо значительно поднять давление в колонне НКТ с помощью дополнительного передвижного насосного агрегата типа ЦА-320.
Технической задачей по изобретению является создание нового устройства для доставки реагента с устьевой зоны скважины на прием глубинного электроцентробежного насоса в непрерывном или дискретном режиме времени в широком расходном диапазоне и в товарном качестве реагента без ухудшения своего основного свойства, без привлечения дополнительного насосного оборудования и значительного повышения давления в колонне лифтовых труб. Решение поставленной задачи обеспечит достижение комплексного технического результата: установка даст возможность подавать на прием насоса и ингибиторы парафинообразования с малой дозировкой, и растворители в необходимом объеме. С помощью устройства обеспечивается подача необходимого технологического реагента не только в колонну НКТ, но и в полость глубинного насоса. По изобретению реализуется комплексная защита все цепочки подземного оборудования, которая включает меры предупреждение осложнений и удаления сформировавшихся отложений.
Поставленная задача решается тем, что устройство доставки реагента в скважину, содержащее трубку для подачи реагента внутри колонны лифтовых труб и насос на поверхности земли для закачки в трубку реагента, цилиндрический кожух-контейнер с глубинным электроцентробежным насосом и погружным электродвигателем внутри, при этом трубка для подачи реагента расположена по всей длине колонны лифтовых труб от устья скважины до глубинного насоса и герметично соединена с клапаном-переводником, который расположен над электроцентробежным насосом и имеет с помощью радиальных каналов гидравлическую связь с кольцевым пространством цилиндрического кожуха-контейнера.
Соединение и отсоединение реагентной трубки от клапана-переводника происходит с помощью электромагнитного контакта или иного способа под контролем технологического персонала со станции управления скважиной.
В известном устройстве многофункциональный клапан типа КОТ-93 решает поставленную задачу только в дискретном режиме, а именно:
- в основное время клапан пропускает скважинную жидкость снизу вверх;
- при необходимости пропускает жидкость и в обратном направлении - при создании значительного перепада давления над клапаном.
На нефтяных промыслах существует комплексная задача следующего характера. В постоянном режиме необходимо подавать на прием насоса реагент с малой суточной дозировкой (в пределах нескольких литров за 24 часа), например, деэмульгатор для предупреждения образования устойчивой водонефтяной эмульсии при подъеме скважинной продукции по колонне НКТ до устья и далее. Кроме этого в периодическом режиме, например раз в месяц, необходимо на прием насоса подавать органический растворитель значительного объема (сотни литров) за короткий период времени для промывки насоса и колонны лифтовых труб от накопившихся АСПО.
Заявляемое изобретение решает эту комплексную задачу тем, что по технологической цепочке «устьевой стационарный насос - трубка для подачи реагента - клапан-переводник - кожух-контейнер - прием насоса» осуществляется подача необходимого реагента товарного качества с необходимой дозировкой - от минимальной суточной подачи ингибитора и деэмульгатора до разовой подачи максимального объема органического растворителя в необходимом временном режиме с требуемой интенсивностью с помощью единственного штатного насосного оборудования.
На фиг. 1 представлена схема устройства дм доставки реагента, на фиг. 2 разрез А-А, где условно обозначены: 1 - обсадная колонна, 2 - колонна НКТ, 3- трубка для подачи реагента, 4- утяжеленный низ трубки, 5 и 6 - электроконтактное соединение, 7 - клапан-переводник с радиальными каналами в кольцевое пространство (4 штуки) (фиг. 2), 8 - каналы (4 штуки) для перевода флюидов из насоса в колонну НКТ (фиг. 2), 9 - кольцевое пространство между насосной установкой и кожухом-контейнером (фиг. 2), 10 - обратный клапан, 11 - электроцентробежный насос (ЭНН), 12 - приемные отверстия насоса, 13 - электродвигатель, 14 - кожух-контейнер, 15 - станция управления скважиной, 16 - кабель питания электродвигателя и управления соединения 5 и 6.
Устройство компонуется и эксплуатируется в следующем порядке.
1. Через устьевой ролик трубку 3 спускают в колонну 2 насосно-компрессорных труб. Для ускорения спуска нижнюю часть трубки предварительно снабжают грузом (позиция 4).
2. При вхождении нижней части трубки в центральную втулку клапана-переводника 7 срабатывает электроконтактное соединение 5-6 (5 - верх соединения, 6 - нижняя часть соединения).
3. Соединение трубки 3 с клапаном-переводником 7 создает гидравлическую связь полости трубки 3 с кольцевым пространством 9 между насосом 11 и кожухом-контейнером 14.
4. При эксплуатации скважины и глубинно-насосного оборудования реагент в жидком виде подается на прием глубинного насоса в двух режимах:
4.1. Осуществляется постоянная подача реагента с малой суточной дозировкой (несколько литров в сутки или менее), например, ингибитора парафинообразования для предупреждения образования в насосе и колонне НКТ АСПО;
4.2. При образовании асфальтосмолопарафиновых отложений в полости электроцентробежного насоса и выше - в колонне 2 насосно-компрессорных труб работа глубинного насоса останавливается и по трубке 3 для подачи реагента устьевой насос со значительно большей производительностью подает необходимый объем органического растворителя, например 0,5 м3. Данный объем растворителя в товарном виде собирается в кожухе-контейнере 14 за один или несколько циклов (при объеме кожуха-контейнера, меньшем, чем подаваемый объем растворителя) и с помощью включения ЭЦН на расчетное время поднимается в зону НКТ с отложениями. Во время такого движения растворителя вверх от приемных отверстий насоса происходит и промывка рабочих колес и направляющих аппаратов насоса.
5. При выходе из строя глубинного насоса или рассмотренного устройства на электроконтактные соединение 5-6 по кабелю 16 со станции управления 15 подается необходимый электрический сигнал для разъединения нижней части трубки 3 и клапана-переводника 7.
6. Трубка 3 поднимается на поверхность земли с помощью лебедки с барабаном и устьевого ролика. Колонна 2 НКТ и насосное оборудование с кожухом-контейнером 14 извлекаются из обсадной колонны 1 обычным способом - последовательно и по частям.
Рассмотренное в заявке устройство для доставку реагента на прием глубинного насоса имеет, по мнению авторов, следующее существенное отличие и новизну в сравнении с известным скважинным оборудованием - наличие над насосом клапана-переводника создает гидравлическую связь от устьевого насоса-дозатора до приемных отверстий глубинного насоса. Устройство обеспечивает поступление реагента через радиальные каналы клапана-переводника в кольцевое пространство между кожухом-контейнером и глубинным насосом и далее - на приемные отверстия насоса.
Это дает возможность отказаться от использования трехпозиционного клапана типа КОТ-93 и дополнительного насосного оборудования при промывке фильтра и полости глубинного насоса от АСПО.
Устройство для доставки реагента в скважину, содержащее трубку для подачи реагента внутри колонны лифтовых труб и насос на поверхности земли для закачки в трубку реагента, цилиндрический кожух-контейнер с глубинным электроцентробежным насосом и погружным электродвигателем внутри, отличающееся тем, что трубка для подачи реагента расположена по всей длине колонны лифтовых труб от устья скважины до глубинного насоса и герметично соединена с клапаном-переводником, который расположен над электроцентробежным насосом и имеет с помощью радиальных каналов гидравлическую связь с кольцевым пространством кожуха-контейнера.
