УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДАЧИ ТЕРМОПЛАСТИЧНОГО РЕАГЕНТА В СКВАЖИНУ
DEVICE FOR FEEDING OF THERMOPLASTIC REACTANT INTO WELL

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к доставке термопластичного реагента в скважину и подаче его в поток пластовой жидкости для предотвращения коррозии и отложения солей, парафинов на глубинно-насосном оборудовании.
Известно устройство для подачи твердого реагента в скважину, выполненное в виде полого патрубка с нижним открытым концом и радиальными каналами в верхней части, внутри которого ниже радиальных каналов размещен твердый пористый реагент с открытой пористостью (патент РФ №2165009, кл. Е21В 37/06, 1999). Устройство присоединено к башмаку лифтовых труб, а на нижнем открытом конце патрубка имеется средство для удержания твердого регента.
Недостатком известного устройства является уменьшение концентрации реагента в квадратичной зависимости в пластовой жидкости по мере растворения реагента в виде отдельных шарообразных частиц и уменьшения их линейных размеров во времени, что значительно снижает эффективность реагента.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для подачи термопластичного реагента в скважину, содержащее, по крайней мере, две секции в виде полого цилиндрического корпуса с радиальными каналами, гидравлически связанными со скважиной. Внутри корпуса с образованием зазора размещен цилиндрический блок, сформированный из термопластичной смеси, содержащей ингибитор, а секции выполнены с перфорированным основанием и соединены между собой последовательно по торцам (патент РФ №2227206, кл. Е21В 37/06, 2002). Известное устройство позволяет обеспечить постоянную обработку пластовой жидкости как одним видом твердого реагента, так и твердыми реагентами разного вида на протяжении всего цикла нефтедобычи при различном дебите и режимах эксплуатации скважины.
Недостатком данного устройства является уменьшение концентрации реагента в линейной зависимости в пластовой жидкости по мере растворения реагента в виде длинных цилиндров («колбасок») и уменьшения их линейных размеров во времени, что значительно снижает эффективность реагента.
Настоящее изобретение направлено на повышение равномерности количества растворяющегося реагента в единицу времени (концентрации реагента в пластовой жидкости) во времени, обеспечения необходимой постоянной концентрации твердого реагента в течение заданного времени его дозирования в поток откачиваемой скважинной жидкости при разных условиях эксплуатации нефтедобывающих скважин.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве, содержащем, по меньшей мере, одну секцию в виде полого цилиндрического корпуса с днищем для размещения термопластичного реагента, согласно изобретению цилиндрический корпус выполнен с непроницаемой боковой поверхностью, а днище снабжено дозировочным отверстием, перекрытым проницаемым материалом, при этом для образования гидрозатвора над термопластичным реагентом секция открыта со стороны верхнего торца, а днище на нижней секции закреплено, например, с помощью накидной муфты с отверстием.
Несколько секций соединены между собой с помощью муфты с радиальными отверстиями. В качестве проницаемого материала может быть использована сетка.
Благодаря размещению термопластичного реагента в полом корпусе с непроницаемой боковой поверхностью и подаче реагента только с нижней части создаются условия для равномерного растворения термопластичного реагента в единицу времени по мере работы скважины и во времени поддерживается постоянная концентрация реагента в пластовой жидкости. Это обусловлено тем, что термопластичный реагент растворяется только с одной стороны в одном направлении и, в связи с этим, при прочих равных условиях количество растворяющегося реагента в единицу времени (концентрация реагента в пластовой жидкости) во времени будет постоянной, т.к. площадь контакта термопластичного реагента с растворяющей его пластовой жидкостью будет постоянной во времени.
Для предотвращения неконтролируемого вытекания реагента и для равномерного во времени растворения в добываемой жидкости термопластичного реагента независимо от его высоты над поверхностью днища применяют проницаемый материал с необходимым размером ячейки, причем дозировочное отверстие в днище может быть круглым, овальным, прямоугольным или иметь любую другую форму. Площадь дозировочного отверстия в днище, которое может быть расположено по центру или со смещением от оси цилиндрического корпуса, подобрана в зависимости от необходимого количества дозирования реагента в добываемую жидкость. Термопластичный реагент необходимо использовать с удельным весом, превышающим удельный вес добываемой жидкости.
В предлагаемой конструкции суммарная площадь поперечных сечений радиальных отверстий в муфтах соответствует поперечному сечению корпуса секции и достаточна для свободного подхода-отхода добываемой жидкости к дозировочным отверстиям.
Размещение термопластичного реагента внутри непроницаемого с боковой поверхности цилиндрического корпуса, имеющего в днище дозировочное отверстие, перекрытое, например, сеткой, и открытого сверху для подхода жидкости с целью образования на поверхности реагента гидрозатвора, предотвращает быстрое и неконтролируемое растворение термопластичного реагента скважинной жидкостью, движущейся мимо дозировочного отверстия, и создает условия для равномерного, контролируемого растворения реагента во времени на поверхности сетки независимо от высоты столба реагента. Это обеспечивается за счет того, что в качестве термопластичного реагента выбрано высоковязкое вещество, которое по мере растворения добываемой жидкостью, проходящего на поверхности сетки, оседает под собственным весом вниз по корпусу, но не проходит из-за своей высокой вязкости через сетку, что способствует равномерному растворению реагента во времени. Диаметр дозировочного отверстия, размер ячейки сетки подбираются с учетом вязкости, скорости растворения реагента при температуре окружающей среды, возможного дополнительного снижения его вязкости и выноса активной основы из глубины реагента при диффузионном проникновении в него компонентов добываемой жидкости, а отсюда возможного изменения и скорости растворения реагента, производительности скважины, скорости движения добываемой жидкости около дозировочного отверстия, вязкости и обводненности самой скважинной жидкости, а также условий эксплуатации скважины. Обладающая высокими механическими свойствами непроницаемая поверхность корпуса предотвращает неконтролируемое вытекание, растворение и смятие термопластичного реагента под действием собственного веса при повышенных температурах. Диаметр дозировочного отверстия, выбранный с учетом скорости растворения реагента, регулирует поступление в скважинную жидкость необходимого объема растворенного реагента, поскольку сетка задерживает вытекание термопластичного реагента, то процесс растворения происходит на поверхности сетки с равномерной скоростью независимо от высоты столба реагента, а заполнение корпуса сверху добываемой жидкостью (водой) по мере снижения уровня реагента препятствует его растворению в верхней части.
Сущность предлагаемого изобретения иллюстрируется чертежом, на котором показана принципиальная схема заявленного устройства.
Устройство для подачи термопластичного реагента в скважину состоит из одного или нескольких цилиндрических корпусов 1, внутри которых помещен термопластичный реагент 2. Корпуса 1 соединены между собой муфтами 3 с большими радиальными отверстиями 4, расположенными, преимущественно, на двух уровнях. Боковые поверхности корпуса 1 выполнены непроницаемыми. Для изготовления корпуса может быть использован любой материал, разрешенный для применения в нефтяной промышленности. Днище корпуса 1 представляет собой диск 5 с дозировочным отверстием 6, перекрытым проницаемым материалом 7, например сеткой. Диск 5 может быть выполнен в виде отдельной детали. К нижнему корпусу 1 диск 5 присоединен с помощью накидной муфты 8 с большим проходным отверстием 9, не препятствующим подходу добываемой жидкости. Перед спуском в скважину 10 устройство присоединяют к основанию глубинного оборудования 11 с помощью муфты 12. В основании имеются радиальные отверстия 13 для прохода добываемой жидкости. Между цилиндрическим корпусом 1 и скважиной 10 образуется межтрубное пространство 14.
В предлагаемом устройстве для подачи реагента могут использоваться любые термопластичные реагенты, применяемые для предотвращения отложений солей, парафина, коррозии в глубинном оборудовании, которые растворяются в скважинной жидкости, например ингибитор солеотложения состава: растворимая в воде нитрилотриметилфосфоновая кислота (НТФ) или оксиэтилендифосфоновая кислота (ОЭДФ) (33±5) масс.% и нерастворимый в воде и малорастворимый в нефти высоковязкий наполнитель и при необходимости утяжеляющий минеральный масло-водонерастворимый пылевидный наполнитель - остальное.
Устройство для подачи термопластичного реагента работает следующим образом.
Устройство, присоединенное к основанию глубинного оборудования 11, спускается в скважину 10.
При работе скважины поднимающийся вверх поток жидкости, представляющий собой смесь нефти с водой, обтекает устройство со всех сторон. Часть потока подходит к отверстию 9 в накидной муфте 8 и через дозировочное отверстие 6, перекрытое проницаемым материалом 7, контактирует с термопластичным реагентом 2, размещенным в нижнем корпусе 1 и частично растворяет его. Далее добываемая жидкость движется вдоль цилиндрического корпуса 1, по межтрубному пространству 14, часть ее - через радиальные отверстия 4 затекает в муфты 3 и подходит к дозировочным отверстиям 6 вышерасположенных корпусов 1. Здесь на поверхности (на границе) проницаемого материала 7 жидкость частично растворяет реагент 2, находящийся в цилиндрическом корпусе 1 (частично жидкость сама растворяется в реагенте 2 и снижает его вязкость). После этого жидкость, насыщенная растворенным реагентом 2, от отверстия 9 и из муфт 3 через отверстия 4 выходит в межтрубное пространство 14 скважины 10, где смешивается с основным потоком добываемой жидкости и предотвращает отложения солей.
По мере растворения оставшийся термопластичный реагент 2 под собственным весом опускается на сетку 7, на поверхности которой он продолжает растворяться добываемой жидкостью. В то же время на верхней поверхности реагента 2 за счет расслоения попадающей в верхнюю часть корпуса 1 добываемой жидкости скапливается вода, имеющая больший по сравнению с нефтью удельный вес. Этот слой воды служит гидрозатвором, предотвращающим растворение реагента сверху.
Из-за непроницаемости боковой поверхности корпусов 1 контактирование и растворение ингибитора 2 в добываемой жидкости происходит только с нижней части через дозировочные отверстия 6. Это обеспечивает стабильное во времени дозированное растворение ингибитора.
Размеры отверстий 4 для подхода-отхода добываемой жидкости к дозировочным отверстиям 6 рассчитываются таким образом, чтобы жидкость могла максимально свободно подходить - отходить от отверстий 6 в таком объеме, который обеспечивал бы необходимую концентрацию растворенного реагента в добываемой жидкости при любой обводненности, производительности скважины, при различных скоростях движения жидкости, то есть должны быть созданы условия для растворения термопластичного реагента при любой скорости движения жидкости.
Верхние отверстия 4 в муфтах 3 следует располагать как можно ближе к дозировочному отверстию 6, чтобы предотвратить образование газового пузыря, препятствующего подходу добываемой жидкости к дозировочному отверстию 6 и растворению реагента 2.
Следует отметить, что поступление растворившегося реагента в основной поток межтрубного пространства 14 происходит не только за счет движения добываемой жидкости, но и посредством диффузионного переноса реагента от более насыщенной реагентом части жидкости, находящейся в зоне дозировочных отверстий, к жидкости без реагента за пределами устройства. Таким образом, в предлагаемом устройстве обеспечивается оптимальная траектория движения скважинной жидкости с точки зрения ее насыщения реагентом.
Зная производительность скважины, обводненность добываемой жидкости, температуру добываемой жидкости на глубине размещения установки, скорость растворения реагента при тех или иных условиях через дозировочное отверстие разного сечения, можно рассчитать оптимальную концентрацию реагента в добываемой жидкости и определить необходимое для использования в этой скважине количество корпусов с реагентом. Время окончания срока действия реагента будет зависеть от скорости его растворения и объема, размещенного в устройстве.
Подбирая необходимую высоту корпуса, заливаемого реагентом и ячейку проницаемого материала, можно добиться строгого дозирования термопластичного реагента при заданной вязкости реагента и необходимой скорости растворения реагента на поверхности проницаемого материала.
Таким образом, предлагаемое устройство для подачи термопластичного реагента в скважину обеспечивает постоянную обработку пластовой жидкости термопластичным реагентом на протяжении всего цикла нефтедобычи. При этом гарантируется равномерный и экономичный вынос термопластичного реагента при различных дебитах и режимах эксплуатации скважины, что позволяет, наряду с увеличением межочистного периода работы скважины, еще и увеличить межремонтный период работы таких скважин.