УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДОЗИРОВАННОЙ ПОДАЧИ ХИМИЧЕСКИХ РЕАГЕНТОВ В СКВАЖИНУ

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к защите от коррозионного разрушения, асфальто-смоло-парафиновых отложений, солеотложений глубинного насосного оборудования скважин путем беспрепятственного дозирования химических реагентов.
Известен способ [1], заключающийся в дозировании химических реагентов на необходимую глубину, в том числе и призабойную зону, через капиллярный трубопровод по стволу скважины, где регулировку расхода реагентов осуществляют на устье скважины установкой дозировочной электронасосной.
Недостаток данного способа - пульсация давления и неравномерная подача химического реагента, так как дозировочные насосы - насосы объемного действия.
Наиболее близким к заявляемому (прототип) является устройство для подачи химического реагента в скважину [2], включающее дозатор, гидравлически связанный с емкостью для химического реагента и линией нагнетания химического реагента, сообщенной со скважиной. Линия нагнетания химического реагента в скважину выполнена в виде гибкой капиллярной бронированной трубки и закреплена на внешней поверхности насосно-компрессорных труб (НКТ).
Недостатком данного способа является неравномерная подача химического реагента, что снижает эффективность химического воздействия, а также со временем приводит к разгерметизации соединительных элементов, разрушению трубопровода.
Задача полезной модели - повышение эффективности работы устройства подачи химического реагента за счет обеспечения стабильной равномерной подачи и гашения ударной волны в наземной части устройства.
в
Поставленная задача решается тем, что устройство для дозированной подачи химических реагентов в скважину включает дозатор, гидравлически связанный с емкостью для химического реагента и линией нагнетания химического реагента, выполненной в виде гибкой капиллярной трубки, и закрепленной на внешней поверхности насосно-компрессорных труб. Линия нагнетания содержит вставку длиной L, определяемой как
л
где L - длина линии нагнетания без вставки;
в
L - длина вставки;
ж
E - модуль упругости жидкости, Па;
л
Е - модуль упругости материала линии нагнетания, Па;
в
E - модуль упругости материала вставки, Па;
d - внутренний диаметр трубопровода, м;
л
δ - толщина стенки линии нагнетания, м;
в
δ - толщина стенки вставки, м.
На фиг. схематически изображено заявляемое устройство для дозированной подачи химических реагентов в скважину, где
1 - дозатор;
2 - емкость для химического реагента;
3 - линия нагнетания химического реагента;
4 - вставка;
5 - насосно-компрессорные трубы.
Заявляемое устройство действует следующим образом. В скважину спускают капиллярный трубопровод, являющийся линией нагнетания химического реагента 3, закрепленный на внешней поверхности НКТ 5.
Линия нагнетания 3 связана с дозатором 1, который гидравлически связан с емкостью для химического реагента 2.
Требуется обеспечить бесперебойную точную дозировку малых объемов, в связи с чем, чаще всего используются плунжерные или диафрагменные насосы, нагнетающие химический реагент по капиллярному трубопроводу в требуемый интервал скважины. Данные насосы объемного действия, недостатками которых являются неравномерность подачи и пульсация давлений во всасывающей и нагнетательной линиях. Возникающие неравномерность подачи и пульсация давлений со временем приводят к разгерметизации соединительных элементов, разрушению самого трубопровода.
л
ст
Длина линии нагнетания химического реагента L больше или равна длине участка стабилизации давления L при условии, что для эффективного действия реагента подача равномерна и отсутствует пульсация давления.
ст
Длина участка стабилизации давления L [3]:
где λ - коэффициент Дарси;
V - скорость движения жидкости, м/с;
ΔР - повышение ударного давления;
d - внутренний диаметр трубопровода, м;
3
ρ - плотность жидкости, кг/м.
Изменение ударного давления:
где a - скорость распространения ударной волны, м/с;
ΔV - приращение скорости жидкости в трубопроводе, м/с.
Скорость распространения ударной волны
ж
где Е - модуль упругости жидкости, Па;
л
Е - модуль упругости материала трубопровода линии нагнетания, Па;
л
δ - толщина стенки трубопровода линии нагнетания, м.
ст
Подставляя (2) и (3) в (1), длина участка стабилизации давления L определяется как
а длина линии нагнетания
Например, у используемого в скважинах с высокой температурой стального трубопровода амплитудное значение пульсаций давления высоко и расстояние распространения волны может достигать 2000 м, что существенно осложняет условие его эксплуатации в скважине.
а
В связи с этим от дозатора в линию нагнетания устанавливается вставка из другого материала, длина которой L определяется как
л
где L - длина линии нагнетания без вставки,
в
L - длина вставки,
ж
Е - модуль упругости жидкости, Па,
л
Е - модуль упругости материала линии нагнетания, Па,
в
Е - модуль упругости материала вставки, Па,
л
δ - толщина стенки линии нагнетания, м,
в
δ - толщина стенки вставки, м.
Вставка выполняется того же внутреннего диаметра, что и линия нагнетания, с тем, чтобы режим течения реагента не менялся.
Вставку можно выполнять из полимерного армированного трубопровода, для которого характерно гашение пульсации давления на длине около 20 метров. Для системы подачи химических реагентов это примерная длина трубопровода, проходящего от дозатора до устья скважины. То есть, наиболее нагруженный участок трубопровода находится на поверхности, где легко проконтролировать его техническое состояние, и в случае разгерметизации достаточно просто отремонтировать, либо заменить.
Источники информации:
1. Патент 2260677 РФ, 7 Е21В 41/02, Е21В 37/06, 2005.
2. Патент 2231628 РФ, 7 Е21В 37/06, 2004.
3. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы: Учебник для машиностроительных вузов / Т.М.Башта, С.С.Руднев, Б.Б.Некрасов и др. - 2-е изд., перераб. - М.: Машиностроение, 1982. 423 с.