Контейнер перфорированный для термохимической обработки скважин

Полезная модель может быть использована для разложения газогидратных или расплавления асфальтеносмолопарафиновых отложений в межтрубном пространстве нефтяных и газовых скважин.
Проблемой, которая осложняет эксплуатацию месторождений, является образование газогидратов в добывающих скважинах при мощном газовыделении. Именно такое явление имеет место на площади одного из наиболее перспективных восточносибирских нефтегазоконденсатных месторождений Юрубчено-Тохомском. Это второй после Ванкорского месторождения по значимости проект «Роснефти» в Восточной Сибири, обладающий грандиозным ресурсным потенциалом.
В попутном газе содержится сероводород, диоксид углерода, азот и другие, способствующие образованию гидратов, которые откладываются, как снаружи, так и внутри на стенках насосно-компрессорных труб (НКТ). Появление газогидратов в межтрубном пространстве в виде глухой пробки, ведет к нарушению нормальной работы скважины, становится невозможным циркуляция промывочных растворов или различных антигидратных ингибиторов.
Для ликвидации данного явления применяются, как тепловые и химические, так и механические методы. Последний заключается в вырезании аварийной НКТ из массива газогидрата обурочником, в виде трубы бóльшего диаметра, чем прихваченная НКТ с концевой фрезой на торце, последующим проведением ловильных работ овершотом, отворотом и подъемом трубы на устье. Метод весьма затратный, как по времени, так по усилиям, включая частичную потерю кондиционных труб и муфт, в результате спиливания части металла и попадания его в виде опилок в скважину.
Другим способом является прогрев скважин с помощью агрегата для депарафинизации (АДПМ), путем прямой закачки горячей нефти в трубное пространство по спущенным промывочным трубам и возвращении ее по «малому» затрубу в приемную емкость. Даная обработка малоэффективна ввиду того, что нефть имеет малую теплоемкость и быстро остывает, кроме того требуется привлечение дополнительной автотранспортной техники (автоцистерн), для подвоза нефти, подаваемой на промывку и привлечение объемов товарной нефти.
Химические методы (промывка растворителями) в настоящее время применяют в ограниченном масштабе, как и антигидратные ингибиторы, из которых наибольшее распространение получил метанол. Он считается одним из лучших ингибиторов. Однако из-за его высокой стоимости при ликвидации газогидратных отложений затрачиваются огромные средства. Кроме того, метанол требует осторожного обращения, так как он очень токсичен и взрывоопасен.
Термохимический метод ликвидации отложений выгодно отличается от приведенных выше, поскольку:
1. позволяет доставлять теплоноситель в виде устройства (капсулы), помещенного в перфорированный контейнер, и производить выделение тепла в интервалах нахождения газогидратных отложений ниже 1000 метров;
2. не забивает насосно-компрессорные трубы остатками устройств, полностью не растворившихся при термохимической реакции, так как они остаются в контейнере;
3. продукты реакции являются водорастворимыми, неопасными для человека и окружающей среды.
Известно изобретение, предназначенное, для восстановления фильтрационных свойств призабойных зон нефтяных и газовых скважин, нарушенных в процессе эксплуатации, с использованием гидрореагирующих металлов (Патент РФ № 2301330, 19.12.2005г.), которое взято за прототип заявляемой полезной модели. Сущность заключается в доставке гидрореагирующих металлов - натрия в алюминиевых стаканах, помещенных в перфорированном контейнере, и инициирование процесса взаимодействия гидрореагирующих металлов с водными растворами на забое в интервале перфорации. Перфорированный контейнер спускают на геофизическом кабеле, в контейнере размещают гидрореагирующие элементы, которые выполнены в виде тонкостенных алюминиевых стаканов, заполненных металлическим натрием, спуск контейнера в действующую скважину производится через лубрикатор. При этом в качестве контейнера для доставки гидрореагирующих металлов используют прочный многоразовый корпус кумулятивного геофизического перфоратора типа ПК-105 с детонатором и отверстиями по боковой поверхности, закрытыми заглушками. Подрывом детонатора осуществляется сброс заглушек. Вода контактирует с доступной массой натрия с открытого торца алюминиевого стакана. В процессе взаимодействия выделяется теплота, водород и образуется щелочь, которая растворяет алюминиевый стакан. Образующиеся в ходе реакции продукты прогревают продуктовый коллектор, и способствуя повышению дебета скважины.
К недостаткам данного изобретения следует отнести использование в качестве теплоносителя металлического натрия, реакция которого с водой, входящей в состав скважинной жидкости, вызывает выделение тепла и газа. По заявлению авторов данного изобретения стабильная работа гидрореагирующих элементов, выполненных в виде тонкостенных алюминиевых стаканов, заполненных металлическим натрием возможна при обводненности не менее 60% по массе скважинной жидкости, что делает невозможным их применение в скважинах с меньшим содержанием воды. Кроме того, стаканы из алюминия, заполненные металлическим натрием, устанавливаются в корпус стандартного перфоратора в места крепления взрывных зарядов, что при максимальной длине перфоратора 2 метра составляет по массе порядка 3 кг, что недостаточно для полноценной обработки призабойной зоны. Также при подрыве детонатора происходит выбивание стандартных заглушек из дюралюминия и резины, остатки которых остаются в скважине, что не является позитивным моментом для освоения и дальнейшей эксплуатации скважины.
Прототип используются исключительно для обработки призабойной зоны продуктового пласта, и спускается на забой в интервал перфорации эксплуатационной колонны добывающих скважин. Диаметр корпуса кумулятивного перфоратора ПК-105 составляет 102 мм. Этот образец выполнен на основе стандартного изделия, диаметр которых больше, или равен сортаменту чаще всего используемых насосно-компрессорных труб (НКТ 73, 89 или 102). Подача перфоратора в скважину производится на геофизическом кабеле, что не позволяет прокачивать кислоту, являющуюся одним из необходимых реагентов для достижения высокой температуры при течении термохимической реакции. По этим причинам указанный образец не может быть использован для разложения и освобождения от газогидратов насосно-компрессорных труб прихваченных в межтрубном пространстве скважины.
Для заявленного устройства выявлены следующие общие с прототипом существенные признаки: контейнер перфорированный для термохимической обработки скважин, включающий металлический многоразовый корпус, заполненный герметизированными капсулами, состоящими из алюминиевой оболочки с наполнителем.
Техническими проблемами заявляемой полезной модели, является реализация возможности осуществления разложения и освобождения от газогидратов НКТ прихваченных в межтрубном пространстве скважины за счет подачи капсул, заключенных внутри контейнера и проведение термохимической реакции в заданном интервале НКТ, а также повышение простоты и технологичности изготовления и сборки.
Техническая проблема решается тем, что контейнер перфорированный для термохимической обработки скважин, включающий металлический многоразовый корпус, заполненный герметизированными капсулами, состоящими из алюминиевой оболочки с наполнителем, отличается от прототипа тем, что контейнер состоит из металлических секций, соединенных муфтами, при этом нижняя часть контейнера закрыта заглушкой, верхняя часть - переводником для соединения с лифтовыми трубами для спуска и подачи кислоты. При этом переводник является сменной деталью, а заглушка имеет отверстие для крепления пакерного устройства для отсечения прогреваемого интервала от сообщения с забоем. Секции контейнера имеют сквозную перфорацию в виде отверстий, пазов или пропилов и выполнены из цельнотянутой нержавеющей трубы, а муфты из цельнотянутой трубы углеродистой стали, что исключает эффект «закусывания» резьбы при соединении в единое целое. При этом секции соединены в единое целое цилиндрической метрической резьбой, что делает изготовление контейнера простым и технологичным, а максимальный диаметр деталей составляет не более 58 мм для более легкого прохождения через комплект оборудования для промывки скважин (КОПС, например, КОПС 48) и попадания в НКТ.
На чертежах показан контейнер перфорированный с продольным (фиг.1) и поперечным разрезом (фиг.2).
Контейнер состоит, по меньшей мере, из двух металлических перфорированных секций 1, многоразового использования, заполненных герметизированными капсулами (на фиг. не показаны), состоящими из алюминиевой оболочки, заполненной щелочным, щелочноземельным металлом или сплавом на его основе. Секции 1 изготовлены из цельнотянутых труб из нержавеющей стали, соединенных между собой муфтами 2 из углеродистой стали, посредством цилиндрической метрической резьбы. Применение разных металлов избавляет от эффекта «закусывания» при соединении. Секции 1 могут иметь различного вида сквозную перфорацию (на фиг.1 и фиг.2 показаны виды перфорации: а) отверстия; б) пазы; в) пропилы). Муфты 2 служат стягивающими элементами всей конструкции, а использование цилиндрической метрической резьбы, вместо конической, используемой в трубах НКТ по ГОСТ 633-80, делает нарезание резьбы более простым и технологичным. Диаметр секций составляет не более 58 мм для более легкого прохождения через комплект оборудования для промывки скважин (КОПС, например, КОПС 48) и попадания в НКТ. Нижняя часть контейнера закрыта заглушкой 3, а верхняя переводником 4 для крепления к лифтовым трубам или гибким НКТ (ГНКТ). Заглушка 3 является точеной цилиндрической деталью, диаметром до 58 мм с конической нижней частью, предназначенной для более легкого прохождения через отверстие в КОПС (например, КОПС 48) и попадания в НКТ. В нижней части заглушки 3 имеется отверстие для крепления пакерного устройства, предназначенного для отсечения прогреваемого интервала «прихваченных» НКТ от сообщения с забоем скважины. Переводник 4 является сменной деталью и позволяет крепить контейнер перфорированный к лифтовым трубам НКТ 48 или ГНКТ, на которых осуществляется спуск контейнера в аварийную НКТ, и по которым прокачивается соляная кислота.
Контейнер перфорированный применяется следующим образом (на примере контейнера перфорированного КП 56*1010, состоящего из 3 секций трубы 56*4, общей длиной 1010 мм).
В секции 1 контейнера загружаются капсулы (на фиг. не показано) и после соединения секций муфтами 2 в единое целое, спускаются через КОПС 48 на лифтовых трубах (на фиг. не показано) до аварийных НКТ, прихваченных отложениями газогидратов в межтрубном пространстве скважины. После достижения интервала на 100 метров ниже «аварийной головы» НКТ, по трубам производится прокачка расчетного объема ингибированной соляной кислоты с заполнение перфорированного контейнера и всего заданного интервала НКТ. Выполнив технологическую выдержку, контейнер поднимают до «головы аварийной» НКТ, после чего производится спуск с шагом «на одну трубу» и технологической выдержкой на каждом интервале. Достигнув нижнего положения, выполняется подъем контейнера до «головы» НКТ, и цикл повторяется. Таким образом, производится равномерный прогрев аварийной НКТ в установленном интервале. Разрушение газогидратных, и расплавление парафиновых отложений в затрубном пространстве происходит за счет большого количества тепла, выделяющегося в результате химической реакции взаимодействия кислоты и капсул, помещенных в контейнер. В результате передачи тепла газогидрат на наружной стенке НКТ нагревается с разложением на газ и воду. Газ поднимается на устье, а вода вытесняется более плотным раствором хлористого кальция. Устройства растворяются с выделением тепла и образованием жидких водонефтерастворимых соединений, не влияющих отрицательно на окружающую среду и здоровье человека. После того, как термохимическая реакция заканчивается, по трубам прокачивают промывочный раствор хлористого кальция, поднимают колонну с остатками устройств, далее спускают овершот на колонне стальной бурильной трубы (например, СБТ(л)-73), проводят ловильные работы, отворачивают и поднимают аварийные НКТ на устье. Далее процесс повторяется.
Техническим результатом является разложение газогидратных отложений в межтрубном пространстве нефтяных и газовых скважин после подачи контейнера заполненного капсулами во внутрь НКТ, спуска до нужной глубины, фиксации положения и хождения в заданном интервале при проведении термохимической реакции. Использование лифтовых труб для спуска и подъема контейнера дает возможность прокачивать по ним кислоту, необходимую для проведения реакции. Кроме того, замкнутая оболочка контейнера дает возможность использования корпусных или иного вида устройств (капсул), для подачи в НКТ и проведения термохимической реакции. Мелкая перфорация на поверхности секций не позволяет остаткам непрореагировавших устройств проникать из контейнера во внутреннее пространство НКТ и засорять его. Предлагаемая конструкция контейнера, используемые материалы делают его простым и технологичным в изготовлении и сборки.