УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДОЗИРОВАННОЙ ПОДАЧИ ХИМИЧЕСКОГО РЕАГЕНТА В СКВАЖИНУ
DEVICE FOR DOSED REAGENT SUPPLY TO WELL

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для предотвращения коррозии, отложения солей и парафинов на нефтедобывающем оборудовании.
Известно устройство дозирования реагента в скважину с приводом от станка-качалки (патент RU №2433249, МПК Е21В 37/06, опубл. 10.11.2011 г., бюл. №31), содержащее насос-дозатор, выполненный в виде гидроцилиндра с размещенным в нем поршнем, ограничителя возвратно-поступательного перемещения поршня и возвратной пружины, установленной на поршне, дозирующее устройство, взаимодействующее с рабочей полостью гидроцилиндра, регулятор дозировки реагента, механизм передачи движения привода станка-качалки к насосу-дозатору, узел крепления устройства к устьевому фланцу обсадной колонны, при этом механизм передачи движения привода станка-качалки к насосу-дозатору выполнен в виде рычага, закрепленного на сальниковом штоке станка-качалки перпендикулярно оси штока с возможностью взаимодействия с поршнем гидроцилиндра, при этом дозирующее устройство выполнено в виде всасывающего и нагнетательного клапанов, расположенных на оси, перпендикулярной оси поршня насоса-дозатора, а регулятор дозировки реагента выполнен в виде механизма изменения величины рабочего хода поршня посредством перемещения гидроцилиндра относительно рычага, закрепленного на сальниковом штоке, при этом узел крепления устройства к устьевому фланцу обсадной колонны выполнен подвижным, при этом механизм изменения величины рабочего хода поршня выполнен в виде резьбового стержня, один конец которого жестко соединен с гидроцилиндром и блоком клапанов, а другой конец снабжен регулирующим и ограничивающим элементами и закреплен на опорном элементе с возможностью осевого перемещения и фиксации в разных положениях, причем регулирующий элемент выполнен в виде резьбовой гайки, при этом опорный элемент выполнен в виде цилиндрической детали со сквозным пазом для закрепления в нем ограничивающего перемещение стержня элемента, выполненного в виде поперечно установленного стержню болтового соединения, причем ограничитель возвратно-поступательного перемещения поршня выполнен в виде трубы, один конец которой жестко закреплен на стержне, а второй снабжен крышкой с отверстием для прохода штока поршня, взаимодействующей с ограничительной шайбой, установленной на штоке поршня. Устройство снабжено механическим регулируемым уплотнением поршня, выполненным в виде кольца из упругого материала - фторопласта, при этом механизм регулирования механического уплотнения поршня выполнен в виде гайки, которая служит также для упора пружины и ограничения движения поршня при нагнетании реагента в скважину. Устройство снабжено гидравлическим уплотнением поршня, выполненным в виде стакана, в дне которого выполнено отверстие для прохода поршня, а рычаг, закрепленный на сальниковом штоке, выполнен в виде пластины, имеющей форму полукруга, при этом узел крепления устройства к устьевому фланцу обсадной колонны выполнен в виде шарнирного соединения.
Недостатками данного устройства являются:
- во-первых, пульсирующая нерегулируемая подача реагента, которая зависит от частоты вращения редуктора станка-качалки, поэтому эффективность очистки колонны насосно-компрессорных труб (НКТ) от этого снижается вследствие непродолжительного по времени взаимодействия химического реагента с отложениями;
- во-вторых, дозирующее устройство в виде всасывающего и нагнетательного клапанов, которые создают дополнительные гидравлические потери, что приводит к увеличению энергозатрат;
- в-третьих, сложность и металлоемкость конструкции, обусловленная большим количеством узлов и деталей.
Известно устройство для дозированной подачи химического реагента в скважину (патент RU №2171364, МПК Е21В 37/06, опубл. 27.07.2001 г., бюл. №21), содержащее дозатор, гидравлически связанный с емкостью для химического реагента и линией нагнетания, сообщенной с помощью устройства ввода со скважинным трубопроводом, выполненным в виде колонны полых штанг, обратный клапан, редуктор и привод погружного насоса, при этом дозатор расположен в пазах, выполненных на боковой поверхности корпуса редуктора с возможностью перемещения вдоль него, а кинематическая связь привода погружного насоса с валом дозатора выполнена независимой в виде клиноременной передачи, причем гидравлическая связь колонны полых штанг и дозатора осуществлена посредством преобразователя движения, при этом дозатор выполнен в виде пластинчатого насоса, причем нагнетательная линия выполнена в виде жесткого шланга.
Недостатками данного устройства являются:
- во-первых, низкая эффективность работы устройства, так как подача реагента осуществляется в колонну труб, в которой отложение солей уже произошло;
- во-вторых, высокая вероятность прихвата установки электроцентробежного насоса (УЭЦН) при срыве планшайбы по причине отложения твердого осадка на теле погружного электродвигателя (ПЭД);
- в-третьих, большой расход реагента, связанный с тем, что реагент подается в колонну труб для растворения уже образовавшихся солей, что приводит к повышению себестоимости нефти;
- в-четвертых, большая металлоемкость конструкции, связанная с применением полых штанг в качестве скважинного трубопровода.
Наиболее близким по технической сущности является устройство для дозированной подачи химических реагентов в скважину (патент RU №65117, МПК Е21В 37/06, опубл. 27.07.2007 г., бюл. №21), включающее установку дозировочную электронасосную, линию нагнетания, выполненную в виде жесткого шланга с устройством ввода, выполненным в планшайбе устьевой арматуры, капиллярный трубопровод, выполненный из бронированного кабеля, проходящий по наружной поверхности насосно-компрессорных труб и глубинно-насосного агрегата, в нижней части капиллярный трубопровод оснащен распылителем, при этом на нижнем конце насосного агрегата размещено подвесное устройство, к которому подвешен трос, а к тросу жестко крепится капиллярный трубопровод, а на нижнем конце троса размещен груз с центратором.
Недостатками данного устройства являются:
- во-первых, низкая эффективность работы устройства, так как клапан-распылитель не позволяет спрессовать капиллярный трубопровод и не имеет возможности регулировки давления подачи химического реагента в интервал перфорации скважины;
- во-вторых, низкая надежность работы устройства, связанная с высокой вероятностью прихвата груза, подвешенного на гибком тросе, и/или повреждением капиллярного трубопровода ниже подвесного устройства в процессе спуско-подъемных операций при наличии в скважине асфальтено-парафиновых отложений, и, как следствие, обрыв троса и/или капиллярного трубопровода;
- в-третьих, большая металлоемкость конструкции, связанная с тем, что груз на тросе и клапан-распылитель на капиллярном трубопроводе спущены раздельно;
- в-четвертых, разрушение капиллярного трубопровода, выполненного из бронированного кабеля, под воздействием механического усилия, возникающего в процессе спуско-подъемных операций, который не восстанавливает проходное сечение капиллярного трубопровода, что также снижает надежность работы устройства;
- в-пятых, невозможность спуска геофизических приборов через отверстие в планшайбе устьевой арматуры для контроля работы скважины, так как устройство ввода выполнено в опорном фланце устьевой арматуры.
Техническими задачами предложения являются повышение эффективности и надежности работы устройства, уменьшение металлоемкости конструкции.
Поставленные технические задачи решаются устройством для дозированной подачи химического реагента в скважину, содержащим установку дозировочную электронасосную, линию нагнетания, выполненную в виде жесткого шланга и соединенную с помощью устройства ввода, выполненного в устьевой арматуре с капиллярным трубопроводом, проходящим по наружной поверхности колонны насосно-компрессорных труб и насосного агрегата, на нижнем конце которого размещены подвесное устройство, распылитель и центратор.
Новым является то, что устройство ввода капиллярного трубопровода смонтировано в боковом отводе устьевой арматуры в виде патрубка с заглушкой, оснащенной центральным каналом, при этом снаружи центральный канал заглушки сообщен с линией нагнетания, а изнутри центральный канал заглушки сообщен с верхним концом капиллярного трубопровода, имеющим возможность герметизации в заглушке, причем между боковым отводом и заглушкой патрубок оснащен отводом с угловым вентилем для проведения технологических операций в скважине, при этом капиллярный трубопровод выполнен в виде полимерного армированного кабеля, а в подвесном устройстве капиллярный трубопровод соединен с полой штангой, жестко присоединенной сверху к подвесному устройству, а на нижнем конце полой штанги установлен распылитель с центратором, при этом распылитель оснащен внутри регулируемым обратным клапаном.
На фиг.1 схематично изображено предлагаемое устройство.
На фиг.2 схематично в продольном разрезе изображен клапан-распылитель.
Устройство для дозированной подачи химического реагента в скважину 1 (см. фиг.1) содержит установку дозировочную электронасосную 2, линию нагнетания 3, выполненную в виде жесткого шланга и соединенную с помощью устройства ввода 4 с капиллярным трубопроводом 5, проходящим по наружной поверхности 6 колонны насосно-компрессорных труб 7 и насосного агрегата 8.
Капиллярный трубопровод 5 выполнен в виде полимерного армированного кабеля, так как полимер позволяет восстановить проходное сечение капиллярного трубопровода 5 при воздействии механического усилия на него в процессе проведения спуско-подъемных операций в скважине 1. В прототипе в качестве капиллярного трубопровода применяется бронированный капиллярный трубопровод, который после приложения механического усилия разрушает проходное сечение капиллярного трубопровода, что приводит к отказу устройства в работе. В связи с вышеизложенным повышается надежность работы предлагаемого устройства.
Установка дозировочная электронасосная 2 представляет собой насос (на фиг.1 и 2 не показан) с блоком управления и емкость. Насос осуществляет регулируемую подачу химического реагента, например ингибитора солеотложений (коррозии, эмульгаторов), из емкости в линию нагнетания 3 (см. фиг.1). Ингибитор завозят на скважину 1 заранее. По мере расхода реагента ингибитор закачивают в емкость 3.
На нижнем конце насосного агрегата 8, например электроцентробежного насоса, размещено подвесное устройство 9.
Устройство ввода 4 капиллярного трубопровода 5 смонтировано, например, при помощи муфты (на фиг.1 и 2 не показана) к боковому отводу 10 (см. фиг.1) устьевой арматуры в виде патрубка 11 с заглушкой 12, оснащенной центральным каналом 13.
Снаружи центральный канал 13 заглушки 12 сообщен с линией нагнетания 3, а изнутри центральный канал 13 заглушки 12 сообщен с верхним концом капиллярного трубопровода 5, имеющим возможность герметизации с помощью кольцевых уплотнений (на фиг.1 изображены условно) в заглушке 12.
Между боковым отводом 10 и заглушкой 12 патрубок 11 оснащен отводом 14 с угловым вентилем 15 для проведения технологических операций в скважине, например глушения скважины. Капиллярный трубопровод 5 выполнен в виде полимерного армированного кабеля, например, марки СКТ 3/10, выпускаемого ООО «Инжиниринговая компания «Инкомп-Нефть» (г.Уфа, Республика Башкортостан, Россия).
В подвесном устройстве 9 капиллярный трубопровод 5 соединен с полой штангой 16, например, с помощью штуцерного соединения (на фиг.1 и 2 не показано). Полая штанга 16 (см. фиг.1) жестко присоединена сверху к подвесному устройству 9. На нижнем конце полой штанги 16 установлен распылитель 17 с центратором 18. Полая штанга 16 выполнена металлической и имеет достаточный вес, чтобы не использовать груз, подвешенный на тросе, как описано в прототипе. Кроме того, использование металлической полой штанги 16 в качестве трубопровода исключает вероятность обрыва капиллярного трубопровода ниже насосного агрегата 8.
Распылитель 17 оснащен внутри регулируемым обратным клапаном 19, пропускающим сверху вниз (см. фиг.2). Например, диапазон настройки регулируемого обратного клапана 19 от 0,1 до 2,0 МПа. Регулируемый обратный клапан 19 состоит из штока 20, подпружиненного пружиной 21, и регулировочной гайки 22.
В теле распылителя 17 (см. фиг.1) выполнены отверстия 23 для распыления химического реагента в интервал перфорации 24 пласта 25.
Распылитель 17 с центратором 18 имеют достаточный вес для надежного спуска в интервал перфорации 24 скважины 1.
Отверстие 26 в планшайбе 27 устьевой арматуры позволяет производить спуск геофизических приборов в скважину 1 с целью контроля ее работы. Подача химического реагента осуществляется непосредственно в интервал перфорации 24 пласта 25, а это предупреждает образование солей в колонне насосно-компрессорных труб 7 (химический реагент начинает действовать до начала образования кристаллов солей), что в свою очередь исключает прихват установки насосного агрегата 8 при срыве планшайбы по причине отложения твердого осадка на теле насосного агрегата 8.
Устройство для дозированной подачи химического реагента в скважину работает следующим образом.
Перед монтажом устройства в скважине 1 производят настройку давления срабатывания регулируемого обратного клапана 19 (см. фиг.2) вворачиванием регулировочной гайки 22 в тело регулируемого обратного клапана 19. Например, настраивают давление срабатывания регулируемого обратного клапана 19 на 1,5 МПа.
3
Далее устройство монтируют в скважине 1, как показано на фиг.1. Включают установку дозировочную электронасосную 2, при этом насос (на фиг.1 и 2 не показан) осуществляет регулируемую в зависимости от параметров настройки насоса подачу химического реагента из емкости, например ингибитора солеотложений, в линию нагнетания 3 (см. фиг.1). Например, применяют дозировочную установку для подачи химических реагентов, выпускаемую ООО «ИК «Инкомп-Нефть» (г.Уфа, Республика Башкортостан), с подачей ингибитора солеотложений 0,001 м/ч.
Ингибитор солеотложений по нагнетательной линии 3 через центральный канал 13 заглушки 12 устройства ввода 4 поступает в капиллярный трубопровод 5, по которому через штуцерное соединение (на фиг.1 и 2 не показано) попадает во внутреннее пространство полой штанги 16 (см. фиг.1).
Из внутреннего пространства полой штанги 16 ингибитор солеотложений поступает в регулируемый обратный клапан 19 (см. фиг.2), и производится опрессовка капиллярного трубопровода до достижения давления срабатывания регулируемого обратного клапана 19, равного 1,5 МПа.
При достижении давления 1,5 МПа шток 20 сжимает пружину 21 и смещается вниз под действием гидравлического давления сверху. В результате регулируемый обратный клапан 19 перепускает ингибитор солеотложений под давлением выше 1,5 МПа из внутреннего пространства полой штанги 16 (см. фиг.1) через отверстия 23 распылителя 17 в интервал перфорации 24 пласта 25. При этом центратор 18 обеспечивает центрацию распылителя 17 в скважине 1, благодаря регулируемому давлению ингибитор солеотложений струей воздействует непосредственно на интервалы перфорации 24 пласта 25.
Проведение опрессовки капиллярного трубопровода перед подачей химического реагента в интервал перфорации скважины позволяет исключить вероятность утечки химического реагента в другой интервал скважины в случае возможного повреждения капиллярного трубопровода в процессе транспортировки его на скважину или в процессе проведения спуско-подъемных и монтажных работ в скважине, что повышает эффективность работы устройства.
Применение устройства ввода 4, смонтированного на боковом отводе 10 устьевой арматуры, позволяет производить спуск геофизических приборов через отверстие 26, выполненное в планшайбе 27 устьевой арматуры.
Применение полой штанги 16 повышает надежность работы устройства, так как исключает повреждение капиллярного трубопровода в процессе проведения спуско-подъемных операций. Кроме того, использование полой штанги 16, присоединяемой к подвесному устройству 9, позволяет совместить раздельно спущенные в прототипе груз на тросе и распылитель на капиллярном трубопроводе, что уменьшает металлоемкость конструкции.
Таким образом, предлагаемое устройство является более эффективным и надежным в работе, а также менее металлоемким.