СПОСОБ НАГРЕВА ГАЗОЖИДКОСТНОЙ СМЕСИ В СКВАЖИНЕ ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ОТЛОЖЕНИЙ ПАРАФИНА НА СТЕНКАХ НАСОСНО-КОМПРЕССОРНЫХ ТРУБ
METHOD TO HEAT GAS-LIQUID MIXTURE IN WELL TO PREVENT DEPOSITS OF PARAFFIN ON WALLS OF LIFTING PIPES

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к очистке парафиновых отложений в скважинах.
Известны способы предупреждения образования парафинистых отложений в насосно-компрессорных трубах, например, использование химических растворителей. /Савиных Ю.А. Инновационная техника и технология бурения и добычи нефти [Текст]: учеб. пособие /Ю.А.Савиных, Х.Н.Музипов. - Тюмень: ТюмГНГУ, 2009. - С.71-72/.
Недостаток - хотя и разработан достаточно широкий ассортимент химических реагентов для борьбы с парафином, однако наряду с высокой стоимостью существенным недостатком способа является сложность подбора эффективного реагента, связанная с постоянным изменением условий эксплуатации в процессе разработки месторождений.
Наиболее близким способом к технической сущности относится тепловой метод. Тепловые методы основаны на способности парафина плавиться при температурах выше 50°С и стекает с нагретой поверхности. Для создания необходимой температуры требуется специальный источник тепла, который может быть помещен непосредственно в зону отложений, или необходимо вырабатывать теплосодержащий агент на устье скважины: в настоящее время используют технологии с применением: горячей нефти или воды в качестве теплоносителя, острого пара; электропечей наземного и скважинного исполнения; электродепарафинизаторов (индукционных подогревателей), осуществляющих подогрев в скважине; реагентов, при взаимодействии которых протекают экзотермические реакции. / Басарыгин Ю.М. Технология капитального и подземного ремонта нефтяных и газовых скважин: учеб. для вузов. / Ю.М.Басарыгин, А.И.Булатов, Ю.М.Проселков. - Краснодар: «Сов. Кубань», 2002. С.341-348/. /ПРОТОТИП/.
Недостатками данных методов являются их высокая энергоемкость, электро- и пожароопасность, ненадежность и низкая эффективность применяемых технологий.
Технической задачей изобретения является эффективное предупреждение отложения парафина на стенках насосно-компрессорных труб путем нагрева газожидкостной смеси с парафином проточными кольцевыми нагревателеми, размещенным на забое выше перфорационных отверстий.
Технический результат достигается тем, что в предложенном способе нагрева газожидкостной смеси в скважине для предотвращения отложения парафина на стенках насосно-компрессорных труб, содержащий насосно-компрессорные трубы, электроцентробежный насос, трехфазный кабель, газожидкостную смесь с парафином, забой скважины, перфорационные отверстия в обсадной колонне, предусматривающий следующие операции:
а) - предварительно размещают на торце насосно-компрессорной трубы проточные кольцевые нагреватели, как минимум один, для осуществления нагрева газожидкостной смеси с парафином на забое скважины,
б) - предварительно на насосно-компрессорной трубе, соединенной с электроцентробежным насосом, выполняют отверстия, предназначенные для выхода нагретой газожидкостной смеси и парафина из внутренней полости насосно-компрессорной трубы в пространство перед электроцентробежным насосом,
в) - дополнительно размещают на насосно-компрессорной трубе, размещенной над электроцентробежным насосом, проточные кольцевые нагреватели, как минимум один, для осуществления дополнительного нагрева газожидкостной смеси с парафином,
г) - осуществляют спуск насосно-компрессорных труб с проточными кольцевыми нагревателями в скважину до забоя с остановкой у верхних перфорационных отверстий,
при этом осуществляется нагрев газожидкостной смеси, движущейся как внутри насосно-компрессорных труб, так и в кольцевом пространстве между обсадной колонной и насосно-компрессорными трубами, проточными кольцевыми нагревателями, тем самым предотвращая отложение парафина на стенках насосно-компрессорных труб.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что в заявленном способе для предупреждения отложения парафина на стенках насосно-компрессорных труб, размещают проточные кольцевые нагреватели, как минимум один, как на дополнительно опущенной насосно-компрессорной трубе до забоя скважины, так и над электроцентробежным насосом, тем самым поддерживая температуру нагрева парафина и нагрева газожидкостной смеси от забоя до устья скважины.
Таким образом, предлагаемое изобретение соответствует критерию «Новизна».
Сравнение заявленного решения с другими решениями оказывает, что известен нагревательный способ / /Ю.М.Басарыгин, А.И.Булатов, Ю.М.Проселков. - Краснодар: «Сов. Кубань», 2002. С.341-348/. Однако неизвестно, что проточными кольцевыми нагревателями, размещенными на насосно-компрессорных трубах и спущенным за забой скважины выше верхних перфорационных отверстий, нагревают проточную газожидкостную смесь с парафином.
Таким образом, предлагаемое изобретение соответствует критерию «Изобретательский уровень».
Основные положения, лежащие в основе предложенного способа.
1. Нагрев газожидкостной смеси с парафином на забое скважины, не разогревая насосно-компрессорные трубы на устье.
2. Использование проточных кольцевых нагревателей, выпускаемых промышленностью.
3. Использование одной фазы из трехфазной системы, подводимых к электроцентробежному насосу.
4. Электроцентробежный насос размещается в скважине, согласно общепринятой технологии.
5. Дополнительно присоединяют насосно-компрессорные трубы к электроцентробежному насосу для спуска проточных кольцевых нагревателей до забоя скважины выше перфорационных отверстий.
6. Осуществление нагрева газожидкостной смеси с парафином не только в насосно-компрессорных трубах, но и в кольцевом пространстве между насосно-компрессорными трубами и обсадной колонной.
На фиг.1 изображена технологическая схема размещения проточных кольцевых нагревателей на насосно-компрессорных трубах.
На фиг.2 изображена схема нагрева газожидкостной смеси с парафином проточными кольцевыми нагревателями.
На фиг.1 показано: 1 - скважина, 2 - насосно-компрессорная труба для подвески электроцентробежного насоса, 3 - четвертый проточный кольцевой нагреватель (ПКН4) с рабочей температурой нагревательного элемента 25°С (например, осуществляет нагрев газожидкостной смеси с парафином на 25°С до температуры Т4=Т3+25), 4 - третий проточный кольцевой нагреватель (ПКН-3) с рабочей температурой нагревательного элемента 25°С (например, осуществляет нагрев газожидкостной смеси с парафином на 25°С до температуры Т3=Т2+25), 5 - электроцентробежный насос, 6 - насосно-компрессорная труба для подвески первого и второго проточных кольцевых нагревателей, 7 - второй прочный кольцевой нагреватель (ПКН-2) с рабочей температурой нагревательного элемента 25°С (например, осуществляет нагрев газожидкостной смеси с парафином на 25°С до температуры Т2=T1+25), 8 - первый прочный кольцевой нагреватель (ПКН1) с рабочей температурой нагревательного элемента 25°С (например, осуществляет нагрев газожидкостной смеси с парафином на 25°С до температуры T1=Т+25, где Т - забойная температура), 9 - пласт, 10 - забой скважины, 11 - перфорационные отверстия в обсадной колонне, 12 - однофазный кабель, 13 - отверстия в насосно-компрессорной трубе для выхода нагретой газожидкостной смеси с парафином из внутренней полости насосно-компрессорной трубы в направлении электроцентробежного насоса, 14 - кабель трехфазный.
На фиг.2 показано: 1 - скважина, 2 - насосно-компрессорная труба для подвески электроцентробежного насоса, 3 - ПКН4 с рабочей температурой нагревательного элемента 25°С (например, осуществляет нагрев газожидкостной смеси с парафином на 25°С до температуры Т4=Т3+25), 4 - ПКН3 с рабочей температурой нагревательного элемента 25°С (например, осуществляет нагрев газожидкостной смеси с парафином на 25°С до температуры Т3=Т2+25), 5 - электроцентробежный насос, 6 - насосно-компрессорная труба для подвески первого и второго проточных кольцевых нагревателей, 7 - ПКН2 с рабочей температурой нагревательного элемента 25°С (например, осуществляет нагрев газожидкостной смеси с парафином на 25°С до температуры Т2=T1+25), 8 - ПКН1 с рабочей температурой нагревательного элемента 25°С (например, осуществляет нагрев газожидкостной смеси с парафином на 25°С до температуры T1=Т+25, где Т - забойная температура), 9 - пласт, 10 - забой скважины, 11 - перфорационные отверстия в обсадной колонне, 12 - однофазный кабель, 13 - отверстия в насосно-компрессорной трубе для выхода нагретой газожидкостной смеси с парафином из внутренней полости насосно-компрессорной трубы в направлении электроцентробежного насоса, 14 - кабель трехфазный, 15 - нагретая газожидкостная смесь во внутренней полости насосно-компрессорной трубы ПКН4 нагревателем до температуры Т4=Т3+25°, 16 - нагретый парафин во внутренней полоси насосно-компрессорной трубы ПКН4 до температуры Т4=Т3+25°, 17 - передача тепла от ПКН4 для нагрева газожидкостной смеси с парафином во внутренней полости насосно-компрессорной трубы до температуры Т4=Т3+25°, 18 - передача тепла от ПКН3 для нагрева газожидкостной смеси с парафином во внутренней полости насосно-компрессорной трубы до температуры Т3=Т2+25°, 19 - нагретая газожидкостная смесь в полости кольцевого зазора между насосно-компрессорной трубой и обсадной колонной ПКН2 до температуры Т2=Т1+25°, 20 - нагретый парафин в полости кольцевого зазора между насосно-компрессорной трубой и обсадной колонной ПКН2 до температуры Т2=Т1+25°, 21 - передача тепла от ПКН2 для нагрева газожидкостной смеси с парафином в кольцевом зазоре между насосно-компрессорной трубой и обсадной колонной до температуры Т2=Т1+25°, 22 - нагретый парафин в полости кольцевого зазора между насосно-компрессорной трубой и обсадной колонной ПКН1 до температуры Т1=Т+25°, 23 - нагретая газожидкостная смесь в полости кольцевого зазора между насосно-компрессорной трубой и обсадной колонной ПКН1 до температуры Т1=Т+25°, 24 - передача тепла от ПКН1 для нагрева газожидкостной смеси с парафином в кольцевом зазоре между насосно-компрессорной трубой и обсадной колонной до температуры Т1=Т+25°, 25 - газожидкостная смесь на забоя скважины с пластовой температурой Т, 26 - передача тепла от ПКН1 для нагрева газожидкостной смеси с парафином во внутренней полости насосно-компрессорной трубы до температуры Т1=Т+25°, 27 - парафин на забое скважины с пластовой температурой Т, 28 - газожидкостная смесь в пласте с пластовой температурой Т, 29 - парафин в пласте с пластовой температурой Т, 30 - отверстие для передачи тепла от нагревательного элемента ПКН1 во внутреннюю полость насосно-компрессорной трубы для нагрева газожидкостной смеси с парафином до температуры Т1=Т+25°, 31 - нагретый парафин во внутренней полости насосно-компрессорной трубы ПКН1 до температуры Т1=Т+25°, 32 - нагретая газожидкостная смесь во внутренней полости насосно-компрессорной трубы ПКН1 до температуры Т1=Т+25°, 33 - передача тепла от ПКН2 для нагрева газожидкостной смеси с парафином во внутренней полости насосно-компрессорной трубы до температуры Т2=Т1+25°, 34 - отверстие для передачи тепла от нагревательного элемента ПКН2 во внутреннюю полость насосно-компрессорной трубы для нагрева газожидкостной смеси с парафином до температуры Т2=Т1+25°, 35 - нагретая газожидкостная смесь во внутренней полости насосно-компрессорной трубы ПКН2 до температуры Т2=Т1+25°, 36 - нагретый парафин во внутренней полости насосно-компрессорной трубы ПКН2 до температуры Т2=Т1+25°, 37 - отверстие для передачи тепла от нагревательного элемента ПКН3 во внутреннюю полость насосно-компрессорной трубы для нагрева газожидкостной смеси с парафином до температуры Т3=Т2+25°, 38 - нагретая газожидкостная смесь во внутренней полости насосно-компрессорной трубе ПКН3 до температуры Т3=Т2+25°, 39 - нагретый парафин во внутренней полости насосно-компрессорной трубе ПКН3 до температуры Т3=Т2+25°, 40 - отверстие для передачи тепла от нагревательного элемента ПКН4 во внутреннюю полость насосно-компрессорной трубы для нагрева газожидкостной смеси с парафином до температуры Т4=Т3+25°.
Пример осуществления способа.
Первая операция.
Размещают на торце насосно-компрессорной трубы 6 (фиг.1) проточные кольцевые нагреватели ПКН1 8 (фиг.1) и ПКН2 7 (фиг.1) для осуществления нагрева газожидкостной смеси с парафином на забое скважины.
Вторая операция.
Предварительно на насосно-компрессорной трубе 6 (фиг.1), соединенной с электроцентробежным насосом 5 (фиг.1), выполняют отверстия 13 (фиг.1), предназначенные для выхода нагретой газожидкостной смеси и парафина из внутренней полости насосно-компрессорной трубы 6 (фиг.1) в пространство перед электроцентробежным насосом 5 (фиг.1).
Третья операция.
Дополнительно размещают на насосно-компрессорной трубе 2 (фиг.1), размещенной над электроцентробежным насосом 5 (фиг.1), проточные кольцевые нагреватели ПКН34 (фиг.1) и ПКН4 3 (фиг.1), как минимум один, для осуществления дополнительного нагрева газожидкостной смеси с парафином.
Четвертая операция.
Осуществляют спуск насосно-компрессорных труб 2 и 6 (фиг.1) с проточными кольцевыми нагревателями НПК1 8 (фиг.1), НПК2 7 (фиг.1), НПК3 4 (фиг.1), НПК4 3 (фиг.1) в скважину 1 (фиг.1 до забоя 10 (фиг.1) с остановкой у верхних перфорационных отверстий 11 (фиг.1).
После спуска собранной конструкции в скважину осуществляется:
1) - осуществляется передача тепла 26 (фиг.2) от нагревательного элемента ПКН1 8 (фиг.2) в направлениях как во внутреннюю полость насосно-компрессорной трубы 6 (фиг.2), так и в кольцевое пространство между насосно-компрессорной трубой 6 (фиг.2) и обсадной колонной 1 (фиг.2) через отверстия 30 (фиг.2), для нагрева газожидкостной смеси 32 (фиг.2) и парафина 31 (фиг.2), находящейся в ней, до температуры Т1=Т+25° (где Т - температура пласта 9 (фиг.2).
2) - осуществляется передача тепла 33 (фиг.2) от нагревательного элемента ПКН2 7 (фиг.2) в направлениях как во внутреннюю полость насосно-компрессорной трубы 6 (фиг.2), так и в кольцевое пространство между насосно-компрессорной трубой 6 (фиг.2) и обсадной колонной 1 (фиг.2) через отверстия 34 (фиг.2), для нагрева газожидкостной смеси 35 (фиг.2) и парафина 36 (фиг.2), находящейся в ней, до температуры Т2=Т1+25° (где T1 - температура газожидкостной смеси 31 (фиг.2) с парафином 32 (фиг.2) нагретая ПКН1 8 (фиг.2) до температуры Т1=Т+25°).
3) - передача тепла 18 (фиг.2) от нагревательного элемента ПКН3 4 (фиг.2) в направлении внутренней полости насосно-компрессорной трубы 2 (фиг.2) через отверстия 37 (фиг.2), для нагрева газожидкостной смеси 38 (фиг.2) и парафина 39 (фиг.2), находящейся в ней, до температуры Т3=Т2+25° (где Т2 - температура нагрева газожидкостной смеси с парафином ПКН2 7 (фиг.2).
4) - передача тепла от нагревательного элемента ПКН4 в направлении внутренней полости насосно-компрессорной трубы 2 (фиг.2) через отверстия 40 (фиг.2), для нагрева газожидкостной смеси 15 (фиг.2) и парафина 15 (фиг.2), находящейся в ней, до температуры Т4=Т3+25° (где Т3 - температура нагрева газожидкостной смеси 39 (фиг.2) с парафином 38 (фиг.2) ПКН3 4 (фиг.2).
5) - газожидкостная смесь 25 (фиг.2) и парафин 27 (фиг.2) с пластовой температурой Т, продвигаясь от забоя 10 (фиг.2) до электроцентробежного насоса 5 (фиг.2) по внутренней полости насосно-компрессорных труб 6 (фиг.2) и кольцевому пространству, ограниченному обсадной колонной 1 (фиг.2) и насосно-компрессорными трубами 6 (фиг.2) нагревается ПКН1, ПКН2, постепенно с добавлением температуры на 25°С (это связано со скоростью потока, т.е. дебита, чтобы газожидкостная смесь и парафин успели нагреться до расчетной температуры), затем продолжает нагреваться в насосно-компрессорной трубе 2 (фиг.2) над насосом 5 (фиг.2), тем самым не давая возможности остыть и сформировать парафиновые отложения.