УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДОЗИРОВАНИЯ РЕАГЕНТА В СКВАЖИНУ

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности, к устройствам для дозированной подачи химического реагента в скважину с целью предотвращения и удаления асфальтеносмолопарафиновых отложений (АСПО), неорганических солей, коррозии, деэмульсации скважины.
Известно устройство для подачи химического реагента в скважину, содержащее наземные дозатор, емкость для химического реагента, а также линию нагнетания химического реагента в скважину, которая закреплена на внешней поверхности насосно-компрессорных труб, а выпускной клапан линии размещен в зоне приема насоса [Патент 2231628 РФ, 7 Е21В 37/06, 2004].
Недостатком данной подачи реагента является - затраты на электроэнергию при работе дозатора.
Также известно устройство для подачи реагента и воды на забой скважины, включающий емкость для реагента, дозатор, бронированный шланг, обратный клапан, запорный элемент, загрузочное приспособление. Емкость для реагента присоединена к патрубку глубинного насоса, реагент в емкость подается через загрузочное устройство по бронированному шлангу, а дозирование реагента осуществляется через дозатор, с помощью которого поддерживается необходимое дозирование реагента [А.с.802526 СССР, Е 21 В 43/00, 1981].
Недостатком данного устройства является необходимость создания столба жидкости для вытеснения реагента из дозатора, так как дозатор гравитационного типа, а также невозможно создать малые подачи реагента, например, 1-5 л/сут.
Наиболее близкой является установка для дозирования реагента при добыче нефти из скважины [Патент 2242586 РФ, Е21В 37/06, 2004], включающая контейнер для реагента, разделенный на две полости и гидравлически связанный линиями с выкидной линией и затрубным пространством скважины, игольчатый дроссель, индикатор для измерения расхода реагента, патрубок для закачки реагента.
Недостатком данной установки является то, что игольчатый дроссель не позволяет обеспечивать малые подачи реагента.
Задача полезной модели - устройство, обеспечивающее бесперебойную подачу реагента с малым расходом, не требующее постоянного обслуживания и затрат на электроэнергию.
Поставленная задача решается тем, что устройство для дозирования реагента в скважину включает контейнер для реагента, с одной полостью или разделенный на две полости и гидравлически связанный посредством трубопроводов малого диаметра с выкидной линией и затрубным пространством скважины, дроссель, расходомер, фильтры, патрубок для закачки реагента, установленные на устье скважины. Контейнер для реагента гидравлически связан с затрубным пространством скважины посредством первого трубопровода малого диаметра, на котором установлен фильтр и дроссель, контейнер для реагента гидравлически связан с выкидной линией посредством второго трубопровода малого диаметра, на котором установлен расходомер и фильтр, кроме того контейнер для реагента гидравлически связан с выкидной линией посредством третьего трубопровода малого диаметра. Устройство может включать глубинную емкость для реагента с обратным клапаном, установленную ниже насосного агрегата, при этом контейнер для реагента гидравлически связан с глубинной емкостью посредством первого трубопровода малого диаметра, на котором установлен фильтр и дроссель, контейнер для реагента гидравлически связан с выкидной линией посредством второго трубопровода малого диаметра, на котором установлен расходомер и фильтр, кроме того контейнер для реагента гидравлически связан с выкидной линией посредством третьего трубопровода малого диаметра. Устройство для дозирования реагента в скважину может быть без контейнера для реагента и включать трубопроводы малого диаметра, гидравлически связывающие выкидную линию и затрубное пространство скважины, дроссель, расходомер, патрубок для закачки реагента, фильтр. Первый трубопровод малого диаметра гидравлически связывает дроссель с затрубным пространством скважины, второй трубопровод малого диаметра гидравлически связывает дроссель с выкидной линией, на котором установлен фильтр, а также первый трубопровод малого диаметра может гидравлически связывать дроссель с глубинной емкостью. Дроссель выполнен наборным из блоков, заполненных пористым материалом с заданным коэффициентом проницаемости, а первый трубопровод малого диаметра включает байпасную линию параллельно дросселю.
На фиг.1 схематически изображено заявляемое устройство для дозирования реагента в скважину с контейнером для реагента с одной полостью, где
1 - контейнер для реагента;
2, 3, 4 - трубопровод малого диаметра;
5 -расходомер;
6 - дроссель;
7, 8 - фильтр;
9 - байпасная линия;
10 - выкидная линия;
11 - колонна НКТ;
12 - насосный агрегат;
13 - загрузочный патрубок.
На фиг.2 схематически изображено заявляемое устройство для дозирования реагента в скважину с контейнером для реагента с двумя полостями, где
1 - контейнер для реагента;
2, 3, 4 - трубопровод малого диаметра;
5 -расходомер;
6 - дроссель;
7, 8 - фильтр;
9 - байпасная линия;
10 - выкидная линия;
11 - колонна НКТ;
12 - насосный агрегат;
13 - загрузочный патрубок;
14 - разделительный элемент.
На фиг.3 схематически изображено заявляемое устройство для дозирования реагента в скважину с контейнером для реагента с одной полостью и с глубинной емкостью, где
1 - контейнер для реагента;
2, 3, 4 - трубопровод малого диаметра;
5 -расходомер;
6 - дроссель;
7, 8 - фильтр;
9 - байпасная линия;
10 - выкидная линия;
11 - колонна НКТ;
12 - насосный агрегат;
13 - загрузочный патрубок;
15 - глубинная емкость;
16 - обратный клапан.
На фиг.4 схематически изображено заявляемое устройство для дозирования реагента в скважину с контейнером для реагента с двумя полостями и с глубинной емкостью, где
1 - контейнер для реагента;
2, 3, 4 - трубопровод малого диаметра;
5 -расходомер;
6 - дроссель;
7, 8 - фильтр;
9 - байпасная линия;
10 - выкидная линия;
11 - колонна НКТ;
12 - насосный агрегат;
13 - загрузочный патрубок;
14 - разделительный элемент;
15 - глубинная емкость;
16 - обратный клапан.
На фиг.5 схематически изображено заявляемое устройство для дозирования реагента в скважину без контейнера для реагента и без глубинной емкости, где
2, 3, - трубопровод малого диаметра;
5 - расходомер;
6 - дроссель;
7 - фильтр;
9 - байпасная линия;
10 - выкидная линия;
11 - колонна НКТ;
12 - насосный агрегат;
13 - загрузочный патрубок.
На фиг.6 схематически изображено заявляемое устройство для позирования реагента в скважину без контейнера для реагента и с глубинной емкостью, где
2, 3 - трубопровод малого диаметра;
5 - расходомер;
6 - дроссель;
7 - фильтр;
9 - байпасная линия;
10 - выкидная линия;
11 - колонна НКТ;
12 - насосный агрегат;
13 - загрузочный патрубок;
15 - глубинная емкость;
16 - обратный клапан.
Заявляемое устройство действует следующим образом. На устье скважины устанавливается контейнер для реагента 1 (фиг.1-4), к которому подключены три трубопровода малого диаметра 2, 3, 4. Первый трубопровод малого диаметра 2 гидравлически связывает контейнер 1 с затрубным пространством скважины, при этом трубопровод малого диаметра 2 устанавливается на любую необходимую глубину (возможно использование грузонесущего трубопровода), второй 3 и третий 4 трубопроводы малого диаметра гидравлически связывают контейнер для реагента 1 с выкидной линией 10. Контейнер 1 заполняется реагентом через загрузочный патрубок 13, часть добываемой жидкости из выкидной линии 10 поступает во второй трубопровод малого диаметра 3, проходит через фильтр 7 для очистки от примесей, расходомер 5 и поступает в контейнер 1 и вытесняет реагент в первый трубопровод малого диаметра 2. Реагент по первому трубопроводу 2 поступает в затрубное пространство скважины. Сначала чтобы заполнить первый трубопровод малого диаметра 2 реагент направляют по байпасной линии 9, параллельной дросселю 6, так как дроссель 6 обеспечивает низкую скорость подачи реагента.
А для того чтобы обеспечить необходимую подачу реагента в скважину реагент направляют в дроссель 6, установленный на первом трубопроводе малого диаметра 2. Дроссель 6 выполнен наборным из блоков, заполненных пористым материалом с заданным коэффициентом проницаемости. Благодаря пористому материалу, через который фильтруется реагент, возможно обеспечить маленькую подачу реагента, например 2-5 л/сутки.
Так по линейному закону фильтрации [4] расход жидкости определяется по формуле:
2
где k - коэффициент проницаемости пористого материала, м;
µ - динамическая вязкость фильтрующейся жидкости (реагента), Па·с;
Δр - перепад давления на дросселе. Па;
2
F - площадь фильтрации, м;
L - длина фильтрующего элемента (дросселя), м.
При выборе пористого материала с заданной проницаемостью и размеров дросселя можно добиться необходимой подачи. Простым решением является увеличение или уменьшение длины фильтрующего элемента дросселя 6 при постоянном поперечном сечении. В связи с этим дроссель 6 выполнен наборным из блоков, заполненных пористым материалом с заданным коэффициентом проницаемости. Для увеличения подачи количество блоков уменьшается, для уменьшения подачи число блоков увеличивается. Блоки могут крепиться между собой или фланцевым соединением, или резьбовым. При засорении дросселя 6 удаляется пористый материал и устанавливается новый, а для герметизации между пористым материалом и корпусом дросселя устанавливается уплотнение. Чтобы не произошло засорение пористого материала дросселя реагент для очистки от возможного загрязнения проходит через фильтр 8.
Когда реагент полностью вытесняется из контейнера 1 добываемой жидкостью, сама добываемая жидкость из контейнера 1 сливается в выкидную линию 10 по третьему трубопроводу малого диаметра 4. Затем контейнер для реагента 1 заполняется реагентом.
Когда контейнер для реагента 1 с одной полостью (фиг.1, 3), вытеснение реагента добываемой жидкостью происходит за счет разности плотностей, в связи с чем, необходимо выбирать реагент не только по эффективности, но и по плотности.
Для применения реагента любой плотности устанавливается контейнер для реагента с разделительным элементом 14 (фиг.2, 4).
На фиг.3, 4 представлены схемы устройства с глубинной емкостью 15. Ниже насосного агрегата 12 устанавливается глубинная емкость 15 с обратным клапаном 16. Глубинная емкость 15 посредством первого трубопровода малого диаметра 2 гидравлически связана с контейнером для реагента 1. Контейнер 1 заполняется реагентом, часть добываемой жидкости из выкидной линии 10 поступает во второй трубопровод малого диаметра 3, проходит через фильтр 7 для очистки от примесей, расходомер 5 и поступает в контейнер 1 и вытесняет реагент в первый трубопровод малого диаметра 2. Реагент по первому трубопроводу 2 поступает в глубинную емкость 15. Сначала, чтобы заполнить первый трубопровод малого диаметра 2 и глубинную емкость 15 реагент направляют по байпасной линии 9, параллельной дросселю 6, так как дроссель 6 обеспечивает очень низкую скорость подачи реагента. Затем после заполнения глубинной емкости 15 и первого трубопровода малого диаметра 2 байпасная линия 9 перекрывается вентилями и реагент проходит через дроссель 6, за счет проницаемости пористого материала и длины дросселя 6 обеспечивается необходимый расход (вычисляется в соответствии с формулой (1)). Реагент из глубинной емкости 15 поступает в затрубное пространство скважины через обратный клапан 16.
Наличие глубинной емкости 15 позволяет увеличить период между обслуживанием устройства. Так при установке контейнера для реагента 1 объемом в 40 л, при объеме реагента в первом трубопроводе малого диаметра 2 примерно в 40 л (в зависимости от длины трубопровода) и расходе реагента 2 л/сутки, интервал между заполнением контейнера составит 40 суток. При наличии глубинной емкости 15 объемом 40 л - интервал между заполнением контейнера составит 60 суток.
На фиг.5, 6 представлены схемы устройства для дозирования реагента в скважину без контейнера для реагента. Данный вид устройства может быть использован в местах, где запрещено эксплуатировать сосуды под давление. Второй трубопровод малого диаметра 3 гидравлически связывает выкидную линию 10 с дросселем 6, а первый трубопровод малого диаметра 2 гидравлически связывает дроссель с затрубным пространством скважины. Перед эксплуатацией заявляемого устройства трубопровод малого диаметра 2 через загрузочный патрубок 13 заполняется реагентом. Заполнение производится по байпасной линии 9, так как дроссель значительно снижает скорость заполнения. Добываемая жидкость из выкидной линии 10 поступает во второй трубопровод малого диаметра 3, проходя через фильтр 7 очищается от примесей, и поступает в дроссель 6, проходя через который поступает в первый трубопровод малого диаметра 2, вытесняет реагент из него в затрубное пространство (фиг.5).
Для того, чтобы увеличить объем реагента, ниже насосного агрегата 12 устанавливается глубинная емкость 15 (фиг.6), которая перед началом эксплуатации вместе с первым трубопроводом малого диаметра 2 через загрузочный патрубок 13 по байпасной линии 6 заполняется реагентом. Во время эксплуатации устройства добываемая жидкость из выкидной линии 10 поступает во второй трубопровод малого диаметра 3, проходя через фильтр 7 очищается от примесей, и поступает в дроссель 6, проходя через который вытесняет реагент из первого трубопровода малого диаметра 2 и, следовательно, из емкости 15 через обратный клапан 16 в затрубное пространство скважины.
Здесь дроссель 6 также выполняет функции регулирования расхода реагента, так как за счет проницаемости пористого материала и длины дросселя 6 обеспечивается необходимый расход добываемой жидкости, которая вытесняет реагент (вычисляется в соответствии с формулой (1).
Таким образом, заявляемое устройство для дозирования реагента в скважину обеспечивает малый расход реагента, не требует затрат электроэнергии, постоянного обслуживания.
Источники информации
1. Патент 2231628 РФ, 7 Е21В 37/06, 2004.
2. А.с.802526 СССР, Е 21В 43/00, 1981.
3. Патент 2242586 РФ, Е21В 37/06, 2004.
4. Нефтегазовая гидромеханика: учеб. пособие / К.С.Басниев,
Н.М.Дмитриев, Г.Д.Розенберг.- М.; Ижевск: Ин-т компьютер, исслед., 2003.479 с.