СИСТЕМА ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ РЕМОНТНЫХ РАБОТ ПРИ ПРОМЫВКЕ ГОРЯЧЕЙ ЖИДКОСТЬЮ СКВАЖИНЫ (ВАРИАНТЫ)

Полезные модели относятся к нефтедобывающей промышленности, в частности, к системам для промывки скважины горячей жидкостью при проведении ремонтных работ с целью очистки скважины и ее забоя от различного вида отложений, в частности, асфальтеносмолопарафиновых (АСПО).
Известна система для промывки скважины горячей жидкостью (Патент РФ №2014440, от 1991 г.), включающая составленные из секций подъемную и промывочную насосно-компрессорные трубы (НКТ), между которыми установлен циркуляционный клапан и переводник с опорным седлом для вставного глубинного насоса. Данная известная система позволяет с помощью обратной промывки горячей жидкостью промывать скважину от пробки из смол и парафина. Указанное известное решение выбрано в качестве ближайшего аналога.
Недостатками указанной известной системы являются следующие:
- низкая эффективность промывки скважины горячей жидкостью в связи с быстрым охлаждением промывочной жидкости, особенно в глубоких скважинах или холодных скважинах с температурой ниже 20°С;
- сложность монтажа системы в скважине;
- повышенная металлоемкость в связи с необходимостью монтажа двух колонн НКТ.
Единый технический результат, достигаемый предложенными вариантами полезной модели, заключается в повышении эффективности промывки жидкостью всей скважины вплоть до забоя при проведении ремонтных работ в любых по глубине и температурным характеристикам скважинах за счет исключения потерь тепла промывочной жидкости по всему стволу скважины, при одновременном обеспечении оптимизации теплопрогрева, снижении трудоемкости при монтаже системы, простоте и надежности эксплуатации при многократном использовании.
Указанный единый технический результат достигается заявляемой системой для проведения ремонтных работ при промывке горячей жидкостью скважины, включающей соединенные между собой в колонну секции насосно-компрессорных труб НКТ, через которую производится промывка скважины горячей жидкостью, при этом, согласно полезной модели по первому варианту, на конце колонны НКТ смонтирован нагреватель, соединенный посредством проложенной по внешней поверхности НКТ линии связи, с размещенными на дневной поверхности блоком электропитания и с наземным измерительно-управляющим блоком, при этом в качестве линии связи система содержит нагревательный или питающий кабель, а наземный измерительно-управляющий блок настроен с возможностью обеспечения включения нагревателя в работу одновременно с закачкой горячей жидкости в скважину или после заполнения этой жидкостью колонны НКТ; а согласно полезной модели по второму варианту, между секциями НКТ смонтированы на расстоянии друг от друга, по меньшей мере, два нагревателя, соединенных друг с другом линией связи, обеспечивающей также электрическое соединение указанных нагревателей с размещенными на дневной поверхности блоком электропитания и с наземным измерительно-управляющим блоком, а наземный измерительно-управляющий блок настроен с возможностью обеспечения включения нагревателя в работу одновременно с закачкой горячей жидкости в скважину или после заполнения этой жидкостью колонны НКТ.
По обоим вариантам:
Длина нагревателя составляет приблизительно 1-10 м.
Зона соединения НКТ с нагревателем снабжена датчиком для считывания термобарических параметров жидкости, электрически соединенным через линию связи с наземным измерительно-управляющим блоком.
По первому варианту:
В качестве нагревателя система содержит индукционный, или электромагнитный, или ленточный нагреватель проточного типа.
В качестве нагревателя система содержит нагреватель проточного типа, выполненный с возможностью нагрева закачиваемой горячей жидкости до температуры ее парообразования.
По второму варианту:
В качестве нагревателя система содержит индукционный, и/или электромагнитный, и/или ленточный нагреватель проточного типа.
Расстояние между нагревателями составляет приблизительно 20-1000 м.
Указанный технический результат достигается за счет следующего.
Благодаря тому, что по первому варианту на конце колонны НКТ смонтирован нагреватель, а по второму варианту между секциями НКТ смонтированы на расстоянии друг от друга, по меньшей мере, два нагревателя, повышается эффективность промывки скважины за счет исключения потери температуры горячей жидкости при ее движении по стволу любой по глубине и температурным характеристикам скважине. Таким образом, промывка ствола и забоя осуществляется практически однородной по температуре жидкостью. За счет этого исключается необходимость повторных промывок, а значит сокращаются временные и материальные затраты на ремонт.
Наличие в предлагаемых системах по обоим вариантам наземного измерительно-управляющего блока, выполненного с возможностью включения в работу нагревателей одновременно с закачкой горячей жидкости в скважину или после заполнения этой жидкостью колонны НКТ, позволит снизить потребление электроэнергии за счет рационального и оптимального нагрева (например, нагрев при заполненной жидкостью НКТ обеспечит исключение нагрева газа в НКТ, то есть снизит непроизводительные потери электроэнергии).
Выполнение расстояния между нагревателями по второму варианту в широком диапазоне от 20 до 1000 м берется из расчета теплоотдачи жидкости, прокачиваемой через НКТ, во избежание падения температуры горячей жидкости до температуры скважины. Например, расстояние 20 м между нагревателями может быть выполнено при условии нахождения скважины в районах вечной мерзлоты. А расстояние 1000 м между нагревателями считается целесообразным при условии, что скважина глубокая и имеет высокую температуру добываемой жидкости. Исходя из особенностей большинства скважин, оптимальным будет считаться расстояние между нагревателями приблизительно 500 м.
Датчики, которые могут быть установлены в зоне соединения НКТ с нагревателем, предназначены для преобразования текущих значений температуры в частоту и передачи указанных параметров посредством электрической линии связи в наземный измерительно-управляющий блок. Последний запрограммирован на включение-отключение нагревателей в зависимости от заданного температурного режима в скважине или от температуры горячей промывочной жидкости.
Использование в качестве нагревателя индукционного, или электромагнитного, или ленточного нагревателя проточного типа при длине нагревателя приблизительно 1-10 м (учитывая, что указанные нагреватели проточного типа целесообразно устанавливать поверх НКТ между секциями последних, т.е. труба НКТ и будет проточным каналом для нагревателя, то и оптимальный размер их не будет превышать длину одной секции НКТ - 10 м, а минимальный размер 1 м установлен опытным путем, исходя из практических режимов закачки минимальных объемов горячей жидкости), позволит расширить диапазон применяемого оборудования в зависимости от требуемой температуры нагрева и обеспечить оптимальный режим работы системы при технологически допустимых затратах.
По второму варианту предлагаемая система может содержать также несколько различных видов нагревателей (т.е. индукционный, электромагнитный, ленточный в зависимости от количества нагревателей), каждый из которых выполняет свою функцию, обеспечивая нагрев промывочной жидкости. Такое использование различных видов нагревателей может быть целесообразно в условиях недостатка мощностей для электропрогрева (например, индукционный нагреватель требует меньшей мощности) или с целью оптимизации теплоотдачи по стволу скважины (например, на различных глубинах скважины требуется различное количество тепла).
Использование по первому варианту в качестве нагревателя устройства, обеспечивающего возможность нагрева закачиваемой горячей жидкости в зоне его влияния до температуры ее парообразования (т.е. до температуры +101°С и выше), позволяет еще в большей степени повысить эффективность обработки скважины за счет воздействия одновременно с горячей водой и паром на отложения. Это позволит наряду с указанным, снизить также затраты на обработку.
Монтаж предлагаемой системы прост и характеризуется невысокой трудоемкостью (осуществляется вместе с монтажом колонны НКТ). Вместе с этим обеспечивается простота и надежность эксплуатации системы в скважине за счет минимального количества применяемого оборудования и его надежности.
Предлагаемое техническое решение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 изображена принципиальная схема заявляемой системы по первому варианту; на фиг.2 - принципиальная схема заявляемой системы по второму варианту.
Предлагаемая система для проведения ремонтных работ при промывке горячей жидкостью скважины состоит из секций 1 НКТ, на конце колонны которых размещен нагреватель 2 (по первому варианту) или между которыми вмонтированы, по меньшей мере, два нагревателя 3 (по второму варианту) фиг.2, размещенные на расстоянии 4 друг от друга. Указанное расстояние 4 составляет на практике 20-1000 м, в зависимости от типа скважины, ее глубины и температуры как скважинной, так и промывочной жидкости. В качестве нагревателей 2 и 3 могут быть использованы, например, ленточные нагреватели (по ТУ 112-014-84), и/или индукционные (по ТУ 3558-001-00148) и/или электромагнитные. В качестве электромагнитного нагревателя можно использовать, например, нагреватель, состоящий из блока управления и из электромагнитного трехполюсного преобразователя, размещенного на теле трубы, в данном случае - на теле НКТ, предназначенной для протекания по ней горячей промывочной жидкости, и создающего эффект магнитострикции импульсным переменным электромагнитным полем. При этом блок управления в электромагнитном нагревателе состоит из источника питания, генератора последовательности импульсов (ГПИ) и импульсного коммутатора (ИК). Электромагнитный трехполюсный преобразователь (ЭМП) может быть выполнен в виде трех последовательно размещенных обмоток электропровода на поверхности трубы, например, НКТ, выполняющей функцию ферромагнитного сердечника. А генератор последовательности импульсов выполнен с возможностью воздействия пачками импульсов электромагнитного поля с частотой 10-5000 Гц и с возможностью создания в указанном ЭМП «бегущего» электромагнитного поля с эффектом последовательного его смещения с обмотки на обмотку в продольно направлении, причем два выхода источника питания соединены соответственно с входами ГПИ и ИК, выход ГПИ соединен с входом ИК, а выход последнего соединен с входом ЭМП. За счет изменяемой частоты питающих импульсов в указанном электромагнитном нагревателе возможно менять в широких пределах напряженность поля внутри него. Использованием в качестве обмоток проводов различного сечения можно обеспечить нагрев в различном температурном диапазоне. Например, был изготовлен и испытан электромагнитный нагреватель со следующими параметрами: число витков обмоток ЭМП - 50; внешний диаметр НКТ - 114 мм, длина намотки 150 мм. Указанный нагреватель позволял генерировать импульсное магнитное поле величиной до 0,6 Тл.
Исходя из технологических особенностей проведения ремонтных работ в скважине путем горячей промывки (например, при температуре закачиваемой горячей жидкости +90°С), мощность используемых нагревателей должна быть от 1 до 3 кВ/ч каждый, а длина - от 1 до 2 м (в преимущественном варианте возможно выполнение нагревателей длиной и до 10 м). Причем в заявляемой системе по первому варианту могут присутствовать нагреватели 2 различного типа, т.е. ленточные или индукционные или электромагнитные. А по второму варианту могут присутствовать нагреватели 2 и 3 выполненные в следующей сборке: ленточные и/или индукционные и/или электромагнитные. Таким образом предлагаемая система может быть выполнена со следующими нагревателями:
Используемые системы для проведения ремонтных работ при промывке горячей жидкостью скважины
Система по 1 варианту
№№
нагреватель
1
Индукционный по ТУ 3558-001-00148
2
Ленточный по ТУ 112-014-84
3
Электромагнитный
по з-ке на ИЗ
№2009117166
Система по II варианту
4
2 нагревателя:
- электромагнитный
- электромагнитный
5
2 нагревателя:
- электромагнитный
- индукционный
6
2 нагревателя:
- электромагнитный
- ленточный
7
2 нагревателя:
- индукционный
- индукционный
8
2 нагревателя:
- индукционный
- ленточный
9
2 нагревателя:
- ленточный
- ленточный
Нагреватели 3, размещенные между секциями 1 НКТ, соединены друг с другом линией 5 связи, например, кабелем марки КНППБП-120-3/10 (8; 16).
Нагреватели 2 и 3 могут быть соединены с секциями 1 НКТ посредством муфтового соединения.
Зона соединения секции 1 НКТ с нагревателем 2 и 3 может быть оснащена датчиком 6 для считывания термобарических параметров жидкости в скважине.
Предлагаемая система также оснащена наземным блоком 7 питания и измерительно-управляющим блоком 8, соединенных посредством кабеля 5 с нагревателями 2 и 3. Измерительно-управляющий блок 8 может быть выполнен, например, в виде программируемого частотного электронного блока управления.
Работает предлагаемая система следующим образом.
Монтируют систему на поверхности, постепенно спуская в скважину 9. Спуск системы производится до интервала 10, требующего промывки, либо до ледяной или парафиновых пробок (на чертеже не показаны). С устья скважины 9 производится подача горячей жидкости промывки (например, горячей нефти, воды, соды с химическим реагентом и т.д. с ориентировочным температурным диапазоном 90-100°С) с помощью агрегата для депарафинизации передвижного модернизированного (АДПМ) до заполнения ею колонны НКТ. Далее, не прекращая закачку горячей жидкости, измерительно-управляющий блок 8 включает в работу нагреватели 2 или 3 (можно включать их одновременно с началом закачки жидкости или после заполнению ее колонны НКТ). Жидкость, следуя по НКТ, охлаждается (температура жидкости всегда должна превышать температуру скважины), отдавая свое тепло межтрубному пространству 11. Войдя в зону действия нагревателя 2 или 3, жидкость промывки нагревается до заданной температуры и продолжает движение до следующего нагревателя или до выхода из НКТ в зоне интервала 10, либо у ледяной или парафиновой пробки. Таким образом, горячая жидкость с практически стабильной температурой промывает всю скважину 9, что ускоряет и делает успешным все ремонтные работы.
При необходимости можно повторить операцию, не поднимая предлагаемую систему из скважины.
Таким образом, используя заявляемую систему, появилась возможность доставки непосредственно к месту промывки горячей жидкости с практически постоянной высокой температурой, избегая ее охлаждения в процессе транспортировки по трубам НКТ даже в глубоких скважинах, а также в холодных скважинах.
В связи с этим значительно повышается эффективность промывки требуемого интервала 10 скважины 9 от органических отложений, а также уменьшается время, затраченное на размытие ледяных или парафиновых пробок. При этом обеспечивается оптимизация теплопрогрева и повышается производительность выполняемых работ.