УСТРОЙСТВО ДЛЯ СМЕШЕНИЯ РЕАГЕНТОВ ДВУХКОМПОНЕНТНОГО СОСТАВА В СКВАЖИНЕ
MIXING DEVICE OF REAGENTS OF TWO-COMPONENT COMPOSITION IN WELL

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к устройствам для доставки двухкомпонентного состава в зону ремонтно-изоляционных работ с последующим смешением в нужной пропорции.
Известно «Устройство для осуществления способа» (заявка RU №2006117916, МПК Е21В 33/13, опубл. Бюл. №34 от 10.12.2007 г.), включающее технологическую колонну труб, спущенных в скважину, и узел подачи реагентов, установленный на устье скважины, причем напротив вскрытого водоносного пласта технологическая колонна труб оснащена радиальными каналами, герметично перекрытыми изнутри полой втулкой, зафиксированной срезным элементом и выполненной с возможностью ограниченного осевого перемещения вниз относительно технологической колонны труб, узел подачи реагентов выполнен в виде верхней и нижней продавочных пробок, установленных в технологической колонне труб и зафиксированных замковыми элементами с возможностью освобождения и осевого перемещения вниз, причем технологическая колонна труб выше, ниже продавочных пробок и между продавочными пробками оснащена соответственно верхним, нижним и средним подающими патрубками, при этом нижняя продавочная пробка выполнена с возможностью взаимодействия с полым патрубком.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является «Устройство для доставки тампонажного состава в зону ремонтно-изоляционных работ» (патент ПМ RU №47424, МПК Е21В 27/02, опубл. Бюл. №34 от 27.08.2005 г.), включающее корпус с переходником, клапаном одностороннего действия и разрушаемой диафрагмой в верхней части, а так же запорным узлом в нижней части, отличающееся тем, что корпус разделен перегородкой, нижняя часть корпуса снабжена откидным запорным узлом, при этом запорный узел в закрытом положении образует герметичные камеры для тампонирующего материала и инициатора его структурообразования, при этом для равномерного выдавливания с последующим перемешиванием компонентов тампонажного состава в зоне ремонтно-изоляционных работ, над верхней частью корпуса установлена сменная втулка, ограничивающая проходное сечение камеры, заполненной компонентом состава с меньшей вязкостью, а нижняя часть корпуса выполнена в виде каналов, которые направлены друг к другу под углом.
Недостатками обоих устройств являются плохое перемешивание двухкомпонентных составов и отсутствие точной регулировки долей компонентов при смешивании, как следствие, неоднородность смеси, приводящая к ухудшению качества получаемого тампонирующего состава и дополнительным затратам на большее количество реагентов для получения ожидаемого результата.
Технической задачей предполагаемого изобретения является снижение материальных затрат за счет более качественного и равномерного смешивания реагентов, что позволяет использовать меньшее количество реагентов для достижения требуемого результата.
Техническая задача решается устройством для смешения реагентов двухкомпонентного состава в скважине, включающим корпус, разделенный перегородкой с образованием камер для реагентов, с переходником, клапаном одностороннего действия, запорным узлом и разрушаемой диафрагмой, причем одна из камер снабжена регулируемым каналом, а выходные каналы из камер установлены под углом.
Новым является то, что одна камера корпуса сверху или снизу сообщена с внутри-скважинным пространством через клапан, перегородка выполнена в виде патрубка, являющегося камерой для одного из реагентов, с нижним эжектором для соответствующего выходного канала, причем патрубок соосно и с возможностью продольного фиксированного перемещения вставлен в корпус, оснащенный ниже патрубка смесительной камерой, которая выполнена в виде соосного с корпусом полого цилиндра и сообщена выходными каналами с камерами для реагентов, один из которых, сообщенный с камерой корпуса, выполнен регулируемым и сообщен с камерой корпуса снизу или сверху - с противоположной стороны от клапана, а снизу смесительная камера сообщена с внутрискважинным пространством, при этом запорный узел выполнен в виде поршня, зафиксированного в патрубке срезным элементом, а разрушаемая мембрана установлена в смесительной камере ниже выходных каналов для реагентов, причем переходник соединен с корпусом через перегородку.
Новым является также то, что корпус ниже клапана оснащен пакером.
На фиг.1 изображено устройство с нижним расположением клапана и верхним расположением выходного канала из корпуса.
На фиг.2 изображено устройство с верхним расположением клапана и нижним расположением выходного канала из корпуса.
Устройство для смешения реагентов двухкомпонентного состава в скважине включает в себя корпус 1 (фиг.1 или 2), разделенный перегородкой 2 с образованием камер 3 и 4 для реагентов, с переходником 5 через перегородку 2 для соединения с колонной технологических труб 6, клапаном одностороннего действия 7, запорным узлом 8 и разрушаемой диафрагмой 9, причем одна из камер снабжена регулируемым каналом 10, а выходные каналы 10 и 11 из камер установлены под углом, одна камера 3 корпуса 1 сверху (фиг.2) или снизу (фиг.1) сообщена с внутрискважинным пространством 12 - показано условно (фиг.1 или 2) через клапан 7. Перегородка 2 выполнена в виде патрубка, являющегося камерой 4 для одного из реагентов, с нижним эжектором 13 для выходного канала 11, причем патрубок 2 соосно и с возможностью продольного фиксированного перемещения за счет резьбы 14 с контргайкой 15 вставлен в корпус 1. Корпус 1 оснащен ниже патрубка 2 смесительной камерой 16, которая выполнена в виде соосного с корпусом 1 полого цилиндра и сообщена выходными каналами 10 и 11 с соответствующими камерами 3 и 4 для реагентов. Один из каналов 10, сообщенный с камерой 3 корпуса 1, выполнен регулируемым и сообщен с камерой 3 корпуса 1 сверху (фиг.1) или снизу (фиг.2) - с противоположной стороны от клапана 7. Снизу смесительная камера 16 сообщена с внутрискважинным пространством 12, при этом запорный узел 8 выполнен в виде поршня с уплотнениями 17, зафиксированного в патрубке 2 срезным элементом 18. Разрушаемая диафрагма 9 установлена (например: при помощи технологического патрубка 19) в смесительной камере 16 ниже выходных каналов 10 и 11 для реагентов. Корпус 1 ниже клапана 7 может быть оснащен пакером (на фиг.1 или 2 не показан). Для упрощения понимания работы технологические соединения и элементы, не нужные для раскрытия работоспособности устройства, на фиг.1 и 2 не показаны.
Для реагента, закачиваемого в корпус 1, с плотностью меньшей, чем плотность скважинной жидкости, используется схема с нижним клапаном 7 (фиг.1) и верхним выходным каналом 10 корпуса 1 для исключения смешивания со скважинной жидкостью во время процесса.
Для реагента, закачиваемого в корпус 1, с плотностью большей, чем плотность скважинной жидкости, используется схема с верхним клапаном 7 (фиг.2) и нижним выходным каналом 10 корпуса 1 для исключения смешивания со скважинной жидкостью во время процесса.
Устройство работает следующим образом.
Перед спуском устройство тестируют в собранном виде на стенде, определяя эмпирическим путем, с каким расходом необходимо прокачивать жидкость через устройство и какой величины должны быть выходные каналы 10 (фиг.1 или 2). Величину каналов изменяют закручиванием патрубка 2 по резьбе 14 для уменьшения проходного сечения или выкручиванием - для увеличения проходного сечения, тем самым регулируют пропорции, в которых будут смешиваться во время процесса реагенты, находящиеся в корпусе 1 и патрубке 2. В необходимом положении патрубок фиксируют контргайкой 15, а ее положение отмечают маркером на патрубке 2. Диафрагму 9 подбирают толщиной, достаточной для герметизации камеры смешения 16 при спуске и разрушении при закачке жидкости в устройство через колонну технологических труб 6.
Смесительную камеру 16 корпуса 1 ниже выходных каналов 10 герметично перекрывают диафрагмой 9, жестко фиксируя технологическим патрубком 19 корпуса 1 (например: резьбой, сваркой или клеевым соединением - показано на фиг.1 и 2 условно). Для заполнения патрубка 2 поршень 8 с уплотнениями 17 опускают в нижнее положение, выходной канал 11 эжектора 13 опускают в реагент и перемещением поршня вверх заполняют необходимым количеством одним из компонентов состава, после чего эжектор 13 извлекают из реагента и опускают в химически нейтральную жидкость (например: в пресную воду, соленую воду, нефть и т.п.) меньшей, чем у реагента плотностью, а поршень поднимают по патрубку 2 до фиксации его срезным элементом 18 по проточке 20 поршня 8. Патрубок 2 вкручивают в корпус 1 и фиксируют в нем контргайкой 15, ориентируясь на отметку, сделанную маркером, на патрубке 2. Корпус 1 заполняют вторым компонентом реагента в необходимом количестве через клапан 7, жидкость или газ, находящиеся в корпусе 1, стравливают через технологическое отверстие (на фиг.1 и 2 не показано) в верхней части корпуса 1, которое после заполнения герметично перекрывают. При необходимости создания избыточного давления (например: для закачки состава в продуктивный пласт) в зоне закачки двухкомпонентного состава ниже клапана 7 может быть установлен пакер (на фиг.1 и 2 не показан), например: на технологическом патрубке 19 размещают пакер (например: в виде самоуплотняющейся манжеты, не пропускающей снизу вверх в скважине, или сжимаемой эластичной манжеты пакера, устанавливаемого с упором на забой или при помощи якоря, в том числе и натяжкой колонны труб). Затем корпус 1 с патрубком 2 через переводник соединяют с колонной труб 6 и спускают в скважину 21 (на фиг.1 и 2 - показана условно) в необходимый интервал. Во время спуска менее плотная жидкость в патрубке всплывает наверх. В колонне технологических труб 6 создают избыточное давление, в результате срезной элемент 18 разрушается, поршень 8 перемещается вниз, создавая избыточное давление в смесительной камере 16 и разрушая диафрагму 9. При этом реагент из патрубка 2 через эжектор 13 и канал 11 на высокой скорости проходит по камере смешения 16, создавая в районе каналов 10 корпуса 1 низкое давление, благодаря чему создается перепад давлений между внутрискважинным пространством 12 и внутри камеры смешения, что приводит к открытию клапана 7, закачки через него из внутрискважинного пространства 12 скважинной жидкости в корпус 1 и интенсивной подаче реагента из корпуса 1 через каналы 10 в смесительную камеру 16, где компоненты реагентов интенсивно перемешиваются турбулентным потоком, создаваемым в этой камере 16. Диафрагма 9 практически всегда разрушается частично, создавая естественное препятствие потоку смешанных реагентов, что производит дополнительное перемешивание реагентов, создавая практически однородный (высокодисперсный) двухкомпонентный состав. В последней стадии через канал 11 эжектора 13 подается менее плотная жидкость, находящаяся в патрубке 2 выше реагента, а через канал 10 корпуса 1 - скважинная жидкость, проходящая через клапан 7 и корпус 1. В результате происходит промывка корпуса 1, патрубка 2 и смесительной камеры 16. При достижении поршня 8 эжектора 13 в колонне технологических труб 6 будет замечен скачок давления, после чего закачку в колонну технологических труб 6 прекращают. Для закачки реагентов в продуктивный пласт при перекрытии внутрискважинного пространства 12 пакером производят закачку жидкости по внутрискважинному пространству 12, которая, проходя через клапан 7, корпус 1, каналы 10 и камеру смешения 16, промывает устройство, закачивает состав под пакер и далее - в пласт.
После завершения работы устройство на колонне технологических труб 6 извлекают из скважины 21, при необходимости, перебирают, заливают компоненты и используют повторно на этой или другой скважине 21.
Предлагаемое устройство позволяет перемешивать в скважине реагенты двухкомпонентного состава до высокодисперсного состояния, что позволяет добиваться поставленных задач меньшим количеством реагентов и тем самым экономить материальные ресурсы.