УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАКАЧКИ ГАЗОЖИДКОСТНОЙ СМЕСИ В СКВАЖИНУ

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности, в частности, к технологии водогазового воздействия и может быть использовано при разработке нефтяных месторождений в зоне вечной мерзлоты.
Известно устройство для закачки газожидкостных смесей с помощью многофазных двухвинтовых насосов для перекачки газожидкостных смесей (ГЖС). Главная конструкторская особенность этих насосов - использование в качестве основных рабочих органов цельных двух- или однофазных винтов повышенной длины с малым ходом и увеличенным числом замкнутых камер в рабочих органах для постепенного сжатия газа в них при небольших утечках жидкости и закачка ГЖС по трубопроводу в пласт. (Рязанцев В.М., Лихман В.В., Яхонтов В.А. Двухвинтовой насос для перекачивания многофазной жидкости нефть вода газ //НТЖ. Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2000. №7. С.29-31).
Однако устойчивая работа многофазного винтового насоса возможна при содержании газовой фазы до 90%. Кроме того, разделение режима работы насоса при предельно высоких содержаниях газа на «устойчивый» и «неустойчивый» является в достаточной мере условным, так как оценка уровня допустимой вибрации насоса и температурного режима работы при этом определяется во многом субъективно.
Известно также устройство для закачки газожидкостных смесей включающее насосно-бустерную установку и трубопровод для нагнетания ГЖС в скважину, выбранное нами за прототип. Суть насосно-бустерного нагнетания ГЖС заключается в компримировании газа жидкостным проточным поршнем в специальной бустерной приставке - компрессорной камере смешения прокачиваемой воды с газом - устанавливаемой на серийных поршневых или плунжерных насосах с последующей закачкой газожидкостной смеси в скважину. (Лопатин Ю.С., Оксман А.Л. Преимущества газобустерной насосно-компрессорной установки УНГ 8/15 в нефтегазовом производстве. Нефтяное хозяйство. 2003. №9. С.82-85).
Все известные устройства обладают следующим общим недостатком. При закачке газожидкостной смеси с помощью указанных устройств в скважины расположенные в условиях вечной мерзлоты, высока вероятность возникновения процесса гидратообразования при наличии в потоке газа жидкой фазы. Этот процесс приводит к перекрытию канала нагнетания и не позволяет реализовать технологию водогазового воздействия. Традиционным средством предотвращения образования гидратов в стволе скважины является дозированное применение ингибиторов процесса
гидратообразования. Однако, при больших содержаниях жидкой фазы этот метод неприемлемым из-за повышенного расхода ингибитора при его длительной закачке.
Задачей полезной модели является предотвращение процесса гидратообразования при закачке газожидкостной смеси в скважинах расположенных в зоне вечной мерзлоты.
Указанная задача решается тем, что в устройстве для нагнетания газожидкостной смеси в скважину включающем насосно-бустерную установку и трубопровод для нагнетания газожидкостной смеси в скважину, согласно изобретению, трубопровод дополнительно снабжен секциями нагревательного кабеля установленными по всей длине нагрева, каждая из которых автономно подключена к системе подачи электроэнергии с автоматическим управлением нагрева секций.
На фиг.1 схематично изображено устройство для закачки газожидкостной смеси в скважину.
На фиг.2 - трубопровод с секциями нагревательного кабеля.
Устройство состоит из насосно-бустерной установки 1 для нагнетания газожидкостной смеси, трубопровода 2 и скважины 3. Трубопровод 2 дополнительно снабжен секциями нагревательного кабеля 4 установленными по всей длине нагрева трубопровода 2 и подключенными к системе подачи электроэнергии 5 (фиг.1). Секции кабеля 4 закреплены на трубопроводе с помощью хомутов 6 и крепежных лент 7 и снабжены защитными кожухами 8 и теплоизоляцией 9. Каждая из секций 4 автономно подключена к системе подачи электроэнергии 5 с помощью соединительных устройств 10 (фиг.2).
Работает устройство следующим образом.
Газ и вода подаются по отдельным линиям в насосно-бустерную установку 1 после чего образовавшаяся в насосно-бустерной установке газожидкостная смесь по трубопроводу 2 подается в скважину 3. По всей длине трубопровода 2 устанавливают секции кабеля 4, которые закрепляют на трубопроводе с помощью хомутов 6 и крепежных лент 7. Для предотвращения потерь тепла секции кабеля 4 снабжают теплоизоляцией 9 с защитными кожухами 8. Каждую из секций автономно подключают к системе подачи электроэнергии 5 с помощью соединительных устройств 10. Для предотвращения образования гидратов перед закачкой газожидкостной смеси замеряют распределение температуры в скважине 1 по глубине. Далее по разработанной программе расчета определяют изменение температуры по стволу скважины при нагнетании с устья нагретой ГЖС. Указанная программа учитывает замеренную перед закачкой ГЖС начальную температуру по стволу скважины, теплофизические свойства внутрискважинного пространства и прилегающих пород, объемы закачки, соотношение фаз нагнетаемой смеси, их теплофизические характеристики и т.д.
После этого рассчитывают распределение температуры по глубине скважины в зависимости от температуры на устье (в расчетах учитываются все указанные фактические теплофизические характеристики). Определяют необходимую температуру на устье, которая обеспечивает распределение температуры по глубине скважины при которой температура в любой точке по глубине скважины выше температуры гидратообразования при данных параметрах нагнетательной скважины.
После этого включают комплекс нагрева имеющий свою собственную систему автоматики, которая включаясь и отключаясь самостоятельно обеспечивает поддержание необходимой температуры газожидкостной смеси на устье.
Через 3-4 цикла давление нагнетания стабилизируется и идет процесс стационарной безгидратной закачки газожидкостной смеси.