Глубинный управляемый дозатор подачи химреагента в скважину (варианты)
DOWNHOLE CONTROLLED DISPENSER FOR SUPPLYING CHEMICAL INTO WELL (OPTIONS)

Группа изобретений относится к области горного дела, в частности, к устройствам для очистки буровых скважин путем предотвращения или уменьшения отложений парафина или подобных веществ на глубинном насосном оборудовании скважин с использованием химических средств.
Известно устройство для дозированной подачи химического реагента в скважину, содержащее дозатор, гидравлически связанный с емкостью для химического реагента и линией нагнетания химического реагента в скважину, выпускной клапан, привод дозатора, кинематически связанный с дозатором. Дозатор выполнен в виде плунжерного насоса с камерами нагнетания и всасывания. Камера всасывания трубопроводом сообщена с емкостью для химического реагента, а камера нагнетания - с линией нагнетания химического реагента в скважину. Привод дозатора выполнен в виде шарнирно закрепленного на стойке гидротолкателя с электрическим приводом и блоком управления. Кинематическая связь привода и дозатора осуществляется через систему двуплечий рычаг - подпружиненный упор, закрепленные на стойке. Шток гидротолкателя шарнирно связан с одним плечом рычага, конец второго плеча которого посредством закрепленного на нем ролика находится во взаимодействии с размещенным в стакане подпружиненным упором. Двуплечий рычаг размещен на стойке с возможностью поворота. Корпус плунжерного насоса и стакан жестко размещены на стойке таким образом, что их продольные оси расположены на одной прямой. Линия нагнетания химического реагента в скважину выполнена в виде гибкой капиллярной бронированной трубки и закреплена на внешней поверхности насосно-компрессорных труб. Выпускной клапан размещен на указанной трубке в зоне приема скважинного насоса. (Патент RU №2231628 C1. Устройство для дозированной подачи химического реагента в скважину. - МПК: Е21В 37/06. - Опубл. 27.06.2004).
Известен забойный дозатор для регулируемой подачи жидкого реагента, содержащий трубчатый корпус с присоединительными резьбами на концах, разделенный на две камеры перегородкой с обратным клапаном, верхняя из которых с перфорацией для поступления в нее скважинной жидкости и подачи ее на прием всасывающему клапану штангового насоса, а нижняя является контейнером для реагента и снабжена обратным клапаном в нижнем конце, над которым установлен разделитель, и ограничитель-регулятор поступления в верхнюю камеру расчетной дозы реагента из контейнера. Обратный клапан перегородки установлен ввинчиваемым в нее цилиндре в нижней его части, а также с установленным внутри него над обратным клапаном плунжером, нижний конец которого в свою очередь снабжен обратным клапаном, а верхний конец прикреплен к поршню и сообщен с верхней камерой, в которой установлен ограничитель-регулятор движения поршня вверх, в такт возвратно-поступательного движения плунжера штангового насоса. Разделитель выполнен полым и поплавкового типа, а в качестве материала для изготовления выбран полиуретан. Обратные клапаны цилиндра, плунжера и контейнера выполнены в виде шарового клапана. (Патент RU №74160 U1. Забойный дозатор для регулируемой подачи жидкого реагента. - МПК: Е21В 37/06. - Опубл. 20.06.2008).
Известно устройство ввода химического реагента в скважину, включающее дозатор химреагента, который имеет полость для хранения химреагента, поршень для выдавливания химреагента из дозатора под воздействием избыточного давления, расположенный в полости для хранения химреагента, распределитель химреагента для ввода путем выдавливания через него химреагента в среду скважины под воздействием избыточного давления и устройство для создания избыточного давления. Распределитель для ввода химреагента в среду скважины выполнен из несыпучего пористого материала, значения проницаемости и объем которого рассчитаны из условия обеспечения заданного расхода химреагента при его вводе в среду скважины при регулируемом избыточном давлении в дозаторе. Для регулирования в дозаторе избыточного давления устройство снабжено дополнительным трубопроводом или каналом в трубе, или отверстием в устройстве с редукционным клапаном, соединяющими полость дозатора для хранения химреагента с противоположной стороны относительно поршня и размещенного в дозаторе химреагента с выходом глубинного насоса или с трубопроводом для откачки скважинной среды, состыкованным с выходом глубинного насоса. (Патент RU №2387808 С1. Способ ввода химического реагента в скважину и устройство для его осуществления. - МПК: Е21В 37/06. - Опубл. 27.04.2010). Данное устройство принято за прототип.
Недостатком известного устройства является низкое качество очистки скважинной жидкости от парафина или подобных веществ, предотвращающей или уменьшающей отложения на глубинном насосном оборудовании.
Основной задачей, на решение которой направлены варианты заявляемого изобретения, является повышение качества очистки скважинной жидкости от парафина или подобных веществ.
Техническим результатом является повышение качества очистки скважинной жидкости от парафина или подобных веществ, предотвращающей или уменьшающей отложения на глубинном насосном оборудовании.
Указанный технический результат достигается тем, что, в известном глубинном управляемом дозаторе подачи химреагента в скважину, по первому варианту исполнения, содержащем плунжерный насос с рабочей камерой, сообщающейся при всасывании с емкостью для химреагента, и со скважиной при нагнетании через нагнетательный клапан, привод насоса и блок управления, согласно предложенному техническому решению,
емкость для химреагента выполнена в виде тубы, размещенной в контейнере, выполненном с проточными каналами в боковой стенке для сдавливания тубы скважинной жидкостью, соединенным патрубком с корпусом плунжерного насоса, последний выполнен с приводным соленоидом, электрически связанным с блоком телемеханической системы управления посредством электрического кабеля питания плунжерного насоса, плунжер которого соединен с приводным стержнем соленоида, при этом рабочая камера плунжерного насоса сообщается с полостью тубы через горловину и канал с впускным клапаном, и скважинной полостью через дозирующие форсунки, выполненные с нагнетательными клапанами;
к днищу контейнера присоединен башмак с возможностью упора дозатора в забой скважины;
проточные каналы в боковой стенке контейнера выполнены как вверху, так и внизу тубуса.
Указанный технический результат достигается тем, что, в известном глубинном управляемом дозаторе подачи химреагента в скважину, по второму варианту исполнения, содержащем плунжерный насос с рабочей камерой, сообщающейся со скважиной при нагнетании химреагента через нагнетательный клапан, привод насоса с блоком управления и трубчатый контейнер, разделенный на две камеры, нижняя из которых выполнена с проточным каналом в днище, над которым установлен поплавковый поршень, а верхняя - сообщается с рабочей камерой через всасывающий клапан, согласно предложенному техническому решению,
трубчатый контейнер разделен на две камеры поплавковым поршнем, причем верхняя камера заполняется химреагентом, а нижняя - скважинной жидкостью для выдавливания химреагента из верхней камеры в рабочую камеру с помощью поплавкового поршня при всасывании химреагента плунжерным насосом, последний при этом выполнен с приводным соленоидом, электрически связанным с блоком телемеханической системы управления посредством электрического кабеля питания плунжерного насоса, соединенные патрубком, плунжер которого соединен с приводным стержнем соленоида, при этом рабочая камера плунжерного насоса сообщается со скважинной полостью через дозирующие форсунки, выполненные с нагнетательными клапанами;
к днищу трубчатого контейнера присоединен башмак с возможностью упора дозатора в забой скважины, выполненный с радиальными проточными каналами, сообщающимися с проточным каналом в днище трубчатого контейнера.
Приведенный заявителем анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественными всем признакам заявленных вариантов глубинного управляемого дозатора подачи химреагента в скважину, отсутствуют. Следовательно, заявляемые технические решения соответствует условию патентоспособности «новизна».
Результаты поиска известных решений в данной области техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявляемых вариантов технического решения, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из определенного заявителем уровня техники не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявляемых технических решений преобразований на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявляемые технические решения соответствуют условию патентоспособности «изобретательский уровень».
Заявленные варианты глубинного управляемого дозатора подачи химреагента в скважину могут быть эффективно использованы на нефтедобывающих скважинах. Следовательно, заявляемые технические решения соответствуют условию патентоспособности «промышленная применимость».
На фиг. 1 схематично показан глубинный управляемый дозатор подачи химреагента в скважину, содержащий тубу, размещенную в тубусе, первый вариант; на фиг. 2 - то же, содержащий трубчатый корпус, разделенный поплавковым поршнем, второй вариант.
Глубинный управляемый дозатор подачи химреагента в скважину, в первом варианте, содержит плунжерный насос 1 с рабочей камерой 2, сообщающейся при всасывании химреагента с тубой 3 для размещения химреагента и со скважинной полостью (условно не показана) через дозирующие форсунки 4, соленоид 5 привода плунжерного насоса 1 и блок 6 телемеханической системы (ТМС) управления соленоидом 5 плунжерного насоса 1. Туба 3 размещена в контейнере 7, выполненном с проточными каналами 8 в боковой стенке как вверху, так и внизу контейнера 7, для выдавливания химреагента из тубы 3 скважинной жидкостью в рабочую камеру 2, и башмаком 9, присоединенным к днищу контейнера 7, с возможностью установки дозатора в скважине с упором в забой. Соленоид 5 электрически связан с блоком 6 ТМС посредством электрического кабеля 10 питания соленоида 5, соединенный патрубком 11 с корпусом 12 плунжерного насоса 1, плунжер 13 которого соединен с приводным стержнем 14 соленоида 5. Рабочая камера 2 плунжерного насоса 1 сообщается с полостью тубы 3 через горловину 15 и канал 16 с впускным клапаном 17, и скважинной полостью через дозирующие форсунки 4, выполненные с нагнетательными клапанами 18. (Фиг. 1).
Глубинный управляемый дозатор подачи химреагента в скважину, во втором варианте, содержит плунжерный насос 1 с рабочей камерой 2, сообщающейся с полостью скважины (условно не показана) при нагнетании химреагента через дозирующие форсунки 4, соленоид 5 привода плунжерного насоса 1, блок 6 ТМС управления работой дозатора и трубчатый контейнер 19, разделенный на две камеры 20 и 21 поплавковым поршнем 22, изготовленным, например, из полиуретана. Трубчатый контейнер 19 выполнен с каналом 23 в днище 24, сообщающий нижнюю камеру 21 с полостью скважины в забое. Верхняя камера 20 заполняется химреагентом и сообщается с рабочей камерой 2 через канал 16 и впускной клапан 17. Нижняя камера 21 через канал 23 заполняется скважинной жидкостью для выдавливания химреагента из верхней камеры 20 в рабочую камеру 2 с помощью поплавкового поршня 22 при всасывании химреагента плунжерным насосом 1. Соленоид 5 привода плунжерного насоса 1 электрически связан с блоком 6 ТМС электрическим кабелем 10 питания соленоида 5, соединенным патрубком 11 с корпусом 12 плунжерного насоса 1, плунжер 13 которого соединен с приводным стержнем 14 соленоида 5. Рабочая камера 2 плунжерного насоса 1 сообщается со скважинной полостью через дозирующие форсунки 4, выполненные с нагнетательными клапанами 18. К днищу 24 трубчатого контейнера 19 присоединен башмак 25 с возможностью упора дозатора в забой скважины, выполненный с радиальными проточными каналами 26, сообщающимися с проточным каналом 23 в днище 24 трубчатого контейнера 19. (Фиг. 2).
Глубинный управляемый дозатор подачи химреагента в скважину, в первом варианте, работает следующим образом.
Перед спуском глубинного управляемого дозатора подачи химреагента в скважину, определяют требуемый общий объем закачки химреагента в данную скважину для проведения работ, например, по предотвращению или уменьшению отложений парафина или подобных веществ, и объем закачки химреагента за одно возвратно-поступательное движение плунжера насоса. Блоком 6 ТМС задают требуемую частоту возвратно-поступательных движений приводного стержня 14 соленоида 5 с плунжером 13. Тубу 3 заполняют рабочим химреагентом и помещают в контейнер 7 или в помещенную непосредственно в контейнере 7 с башмаком 9 на днище, при этом находящаяся в контейнере 7 скважинная среда, воздух или жидкость, по мере заполнения тубы 3 или размещения ее в контейнере 7 вытесняется через проточные каналы 8, как вверху, так и внизу контейнера 7. Затем тубу 3 соединяют горловиной 15 с каналом 16, снабженным обратным клапаном 17, с корпусом 12 плунжерного насоса 1. После чего блок 6 ТМС присоединяют кабелем питания глубинного управляемого дозатора к станции управления и спускают в ствол скважины с упором башмаком 9 в забой скважины. На данном уровне скважины скважинная жидкость с избыточным скважинным давлением через проточные каналы 8 заполняет оставшуюся в контейнере 7 свободную полость. Включают в работу плунжерный насос 1, который приводным стержнем 14 соленоида 5 начинает совершать возвратно-поступательные движения плунжера 13 с амплитудой, определенной для требуемого объема впрыска химреагента в скважинную жидкость. Одновременно с возвратно-поступательными движениями плунжера 13, последний движением вверх создает в рабочей камере 2 вакуум, от которого обратный клапан 18 закрывает дозирующие форсунки 4 в стенке корпуса 12 от протекания скважинной жидкости в рабочую камеру 2 и поднимает обратный клапан 17 в канале 16, в результате чего через горловину 15 тубы 3 по каналу 16 в рабочую камеру 2 плунжерного насоса 1 под действием вакуума из сжимающейся под тубы 3 и воздействии избыточного давления скважинной жидкости в рабочую камеру 2 всасывается химреагент, заполняя рабочую камеру 2 плунжерного насоса 1, а скважинная жидкость с избыточным скважинным давлением свободно заполняет полость контейнера 7 через проточные каналы 8. При обратном движении плунжера 13 вниз, в рабочей камере 2 создается давление химреагента, под действием которого впускной клапан 17 закрывает канал 16 от протекания реагента в горловину 15 тубы 3 и смещением нагнетательного клапана 18 открывает дозирующую форсунку 4 в стенке корпуса 12, осуществляя впрыск химреагента в скважинную жидкость. Плунжер 13 плунжерного насоса 1 под действием приводного стержня 14 соленоида 5, управляемого блоком 6 ТМС по кабелю 10 питания, совершает возвратно-поступательные движения с заданной частотой, которыми производится впрыски химреагента в скважинную жидкость на уровне забоя скважины, где осуществляется воздействие химреагента по предотвращению или уменьшению отложений парафина или подобных веществ на глубинном насосном оборудовании.
Глубинный управляемый дозатор подачи химреагента в скважину, во втором варианте, работает следующим образом.
Перед спуском глубинного управляемого дозатора подачи химреагента в скважину, определяют требуемый общий объем закачки химреагента в данную скважину для проведения работ, например, по предотвращению или уменьшению отложений парафина или подобных веществ, и объем закачки химреагента за одно возвратно-поступательное движение плунжера насоса. Блоком 6 ТМС задают требуемую частоту возвратно-поступательных движений приводного стержня 14 соленоида 5 с плунжером 13. Верхнюю камеру 20 заполняют требуемым объемом закачки химреагента в данную скважину с перемещением поплавкового поршня 22 в нижнее положение, при этом находящийся в нижней камере 21 воздух или жидкость по мере заполнения верхней камеры 20 вытесняется через канал 23 в днище 24 трубчатого контейнера 19 и радиальные проточные каналы 26 башмака 25. Затем трубчатый контейнер 19 соединяют с корпусом 12 плунжерного насоса 1 и с присоединенным блоком 6 ТМС спускают в забой скважины до упора башмаком 25. На данном уровне ствола скважины включают в работу плунжерный насос 1, который приводным стержнем 14 соленоида 5 начинает совершать возвратно-поступательные движения плунжера 13 с амплитудой, не превышающей требуемую в данных условий скважины подачу химреагента. Одновременно с возвратно-поступательными движениями плунжера 13, последний движением вверх создает в рабочей камере 2 вакуум, от которого обратный клапан 18 закрывает дозирующую форсунку 4 в стенке корпуса 12 от протекания скважинной жидкости в рабочую камеру 2 и поднимает обратный клапан 17 в канале 16, в результате чего через канал 16 в рабочую камеру 2 плунжерного насоса 1 под действием вакуума из верхней камеры 20 при воздействии избыточного давления скважинной жидкости в нижней камере 21 на поплавковый поршень 22 в рабочую камеру 2 всасывается химреагент, заполняя рабочую камеру 2 плунжерного насоса 1, а скважинная жидкость с избыточным скважинным давлением свободно заполняет полость нижней камеры 21 через радиальные проточные каналы 26 башмака 25 и проточный канал 23 в днище 24 трубчатого контейнера 19. При обратном движении плунжера 13 вниз, в рабочей камере 2 создается давление химреагента, под действием которого впускной клапан 17 закрывает канал 16 от протекания реагента в верхнюю камеру 20 и смещением нагнетательного клапана 18 открывает дозирующую форсунку 4 в стенке корпуса 12, осуществляя впрыск химреагента в скважинную жидкость. Плунжер 13 плунжерного насоса 1 под действием приводного стержня 14 соленоида 5, управляемого блоком 6 ТМС по кабелю 10 питания, совершает возвратно-поступательные движения с заданной частотой, которыми производятся впрыски химреагента в скважинную жидкость и осуществляется воздействие химреагента по предотвращению или уменьшению отложений парафина или подобных веществ на глубинном насосном оборудовании.
Использование предложенных вариантов глубинных управляемых дозаторов подачи химреагента в скважину позволяет дозированными впрысками химреагента в скважинную жидкость на уровне забоя скважины, управляемые ТМС, решить различные задачи по повышению качества очистки скважинной жидкости от парафина или подобных веществ, предотвращающей или уменьшающей отложения на глубинном насосном оборудовании, тем самым повысить эффективность эксплуатации нефтедобывающих скважин.