Установка для нейтрализации сероводорода в скважине
UNIT FOR NEUTRALIZATION OF HYDROGEN SULFIDE IN A WELL

Изобретение относится к области нефтяной промышленности и может быть использовано при добыче нефти, содержащей сероводород.
Добыча нефти, содержащей сероводород, связана с решением проблем защиты здоровья обслуживающего персонала и охраны окружающей среды.
Известно устройство для дозировки реагента в нефтедобывающую скважину (патент RU № 2127799, опубл. 20.03.1999), включающее глубинный насос, контейнер для реагента в межтрубном пространстве. Дозировочный узел с клапаном размещен под насосом. Узел связан с контейнером трубкой. Трубка проходит через пакер. Нефть поступает через окна дозировочного узла. Доза реагента поступает через клапан дозировочного узла из контейнера по трубке. В процессе работы устройства реагент, в т. ч. и нейтрализатор сероводорода, подается непосредственно на забой скважины, где все компоненты продукции скважины находятся в однородно смешанном состоянии, соответственно вводимый реагент непосредственно доводится до любого компонента продукции скважины.
Недостатками устройства являются:
- во-первых, такое устройство требуется для каждой скважины, а это высокие затраты на нейтрализацию сероводорода;
- во-вторых, сам дозатор находится в скважине, что усложняет монтаж и эксплуатацию скважинного оборудования;
- в-третьих, невозможен контроль за работой дозатора, так как он находится в скважине;
- в-четвёртых, непродолжительная работа устройства, так как после того, как в контейнере, находящемся в межтрубном пространстве, закончится реагент нейтрализация сероводорода прекратится.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является установка для нейтрализации сероводорода в скважине (патент RU № 2175712, опубл. 10.11.2001), включающая скважины, объединенные в куст, причём одна из скважин является скважиной донором, выкидные линии всех скважин гидравлически обвязаны с технологическим блоком групповой замерной установки, а скважина донор оснащена дополнительной выкидной линией гидравлически обвязанной с  устройством для дозировки композиции нейтрализатора сероводорода и смесительным устройством, причем смесительное устройство с помощью трубопровода и коллектора гидравлически обвязано с затрубными пространствами скважин, подвергающихся нейтрализации сероводорода, задвижки.
Недостатками установки являются:
- во-первых, низкая надёжность работы, обусловлена отсутствием принудительной подачи смеси продукции скважины донора с композицией нейтрализатора сероводорода в затрубные пространства скважин с целью нейтрализации сероводорода. Поэтому в случае срыва подачи на приёме насоса, находящегося в скважине доноре, из которой отбирают продукцию и смешивают её с композицией нейтрализатора сероводорода происходит отказ установки в работе. Кроме того, визуально невозможно контролировать объём отбора продукции из скважины донора и объём подаваемой продукции в смесительное устройство. Более того, продукция, отбираемая из скважины донора и направляемая после смешивания с композицией нейтрализатора сероводорода в затрубные пространства скважин, не очищена от грязи и примесей, что может привести к отказу в работе смесительного устройства установки;
- во-вторых, низкая эффективность работы, обусловлена неравномерным распределением смеси продукции скважины донора с композицией нейтрализатора сероводорода между скважинами. Это происходит вследствии того, что смесь продукции скважины с композицией нейтрализатора сероводорода от смесительного устройства по одному коллектору поступает в затрубные пространства нескольких скважин. Таким образом смесь продукции скважины донора с композицией нейтрализатора сероводорода в большем объёме поступает в самую близко находящуюся от смесительного устройства скважину, причём в самую отдалённую от смесительного устройства скважину смесь продукции скважины донора с композицией нейтрализатора может и не поступать, например по причине потери напора. Поэтому в одних скважинах происходит качественная нейтрализации сероводорода, а в других скважинах сероводород может вовсе не нейтрализоваться;
- в-третьих, неравномерное качество нейтрализации сероводорода в скважинах, обусловлено тем, что дебит продукции скважины донора смешиваемой с композицией нейтрализатора сероводорода не постоянен и изменяется в процессе работы установки, а количество дозируемой композиции нейтрализатора сероводорода постоянно, поэтому смешивание в смесительном устройстве продукции скважины донора и композиции нейтрализатора сероводорода будет в разных пропорциях, соответственно и смесь, попавшая в затрубные пространства скважин будет нейтрализовывать сероводород в затрубных пространствах скважин по-разному, т.е. в одной скважине полностью нейтрализует, в другой скважине частично, а в какой то скважине и вовсе не нейтрализует сероводород.
Техническими задачами изобретения являются повышение надёжности и эффективности работы установки, а также повышение качества нейтрализации сероводорода в скважинах.
Поставленные технические задачи решаются установкой для нейтрализации сероводорода в скважине, включающей добывающие скважины, объединенные в куст, причём одна из добывающих скважин является скважиной донором, выкидные линии всех добывающих скважин гидравлически обвязаны с технологическим блоком групповой замерной установки, а скважина донор оснащена дополнительной выкидной линией, гидравлически обвязанной с  устройством для дозировки композиции нейтрализатора сероводорода и смесительным устройством, причем смесительное устройство с помощью трубопровода и коллектора гидравлически обвязано с затрубными пространствами скважин, подвергающихся нейтрализации сероводорода, задвижки.
Новым является то, что дополнительная выкидная линия скважины донора гидравлически обвязана со смесительным устройством через желобную ёмкость и насос,  а смесительное устройство гидравлически обвязано с затрубными пространствами скважин с помощью переключателя потока жидкости с приводом от  электродвигателя с редуктором с частотой вращения 0,5-2 об/мин, причём переключатель потока жидкости состоит из корпуса и вращающегося штока, соединённого с валом привода, при этом шток переключателя потока жидкости внутри оснащен центральным отверстием и боковым каналом гидравлически соединёнными между собой, причём корпус переключателя потока жидкости оснащён входным отверстием и выходными каналами, при этом количество выходных каналов соответствует количеству скважин, подвергающихся нейтрализации сероводорода, при этом входное отверстие корпуса переключателя потока жидкости изнутри гидравлически сообщается с центральным отверстием штока переключателя потока жидкости, а снаружи входное отверстие корпуса переключателя потока жидкости  с помощью трубопровода соединено со смесительным устройством, при этом  выходные отверстия корпуса переключателя потока жидкости изнутри имеют возможность периодического  гидравлического сообщения с боковым каналом штока переключателя потока жидкости в процессе вращения штока относительно корпуса переключателя потока жидкости, а снаружи выходные отверстия корпуса переключателя потока жидкости с помощью коллекторов гидравлически обвязаны с затрубными пространствами скважин.
На фиг. 1 схематично изображена установка для нейтрализации сероводорода в скважине.
На фиг. 2 схематично в разрезе изображен переключатель потока жидкости.
На фиг. 3 изображено сечение А-А переключателя потока жидкости.
n
Установка для нейтрализации сероводорода в скважине включает добывающие скважины 1'…1, объединенные в куст, например на кусте находятся пять добывающих скважин: 1'; 1"; 1"'; 1""; 1"'" (см. фиг.1).
Одна из добывающих скважин, например скважина 1"'" является скважиной донором.
Выкидные линии всех добывающих скважин 1'; 1"; 1"'; 1""; 1"'" гидравлически обвязаны с технологическим блоком групповой замерной установки 2.
Скважина донора 1"'" оснащена дополнительной выкидной линией 3 гидравлически обвязанной со смесительным устройством 4 через желобную ёмкость 5 и насос 6.
Также установка оснащена устройством для дозировки 7 композиции нейтрализатора сероводорода, соединённым со смесительным устройством 4.
Композиция нейтрализатора сероводорода через устройство для дозировки 7 подается непосредственно в смесительное устройство 4. Смесительное устройство 4 гидравлически обвязано с затрубными пространствами скважин 1'; 1"; 1"'; 1"" с помощью переключателя потока жидкости (ППЖ) 8 (см. фиг. 1 и 2) с приводом  9. В качестве привода 9 используют  электродвигатель с редуктором.
В качестве смесительного устройства 4, используют любое известное устройство для смешивания жидкостей, например описанное в патенте RU № 2529242, «Устройство для смешивания жидкостей», МПК B01F 15/02, опубл. 27.09.2014.
3
В качестве желобной ёмкости 5, например применяют ёмкость технологическую объемом 15 м на тракторном прицепе-шасси ЕТ18.КШП «УНИКОМ» кислотостойкого исполнения, производства ЗАО ЗНПО «УНИКОМ» РФ, Свердловская область, г. Первоуральск.
3
В качестве насоса 6, применяют любой известный насос, предназначенный для перекачки скважинной жидкости, например по ГОСТ 31839-2012 «Насосы и агрегаты насосные для перекачки жидкостей. Общие требования безопасности». Насос 6 подбирают таким образом, чтобы его подача была равна подаче (дебиту) насоса (на фиг. 1-3 не показано), установленного в скважине доноре 1"'" (см. фиг. 1), например с подачей 0,5 м/сут.
В качестве устройства для дозировки 7 композиции нейтрализатора сероводорода, например применяют установку дозирования химреагента СУДР, выпускаемую АО «ГМС Нефтемаш», РФ, г. Тюмень.
В качестве композиции для нейтрализации сероводорода, применяют любой известный состав. Например, водные растворы и суспензии различных химических реагентов, например хлорного железа, оксидов железа, ЖС-7, MnO2, технического хлорамина и др. (Алиев М.Р. Использование нейтрализующей жидкости для глушения скважин, в продукции которых содержится сероводород. Э.И. Сер. "Техника и технология добычи нефти и обустройство нефтяных месторождений". - М.: ВНИИОЭНГ, 1991. Вып.7. С. 19-26 и др.).
Также можно использовать полиглицерины - продукты отходов производства глицерина в смеси с водным раствором хлористого натрия, описанный в патенте RU № 2136864, Е 21 В 43/22, 10.09.1999 г. Нейтрализующая жидкость содержит полиглицерины и водный раствор хлористого натрия в следующих соотношениях компонентов, об. %:
- полиглицерины 60-90;
- водный раствор хлористого натрия 10-40.
ППЖ 8 состоит из корпуса 10 (см. фиг. 1-3) и вращающегося штока 11 (см. фиг. 1 и 2), соединённого с валом 12 (см. фиг. 2) привода 9. Вал 12 привода 9 имеет частоту вращения 0,5-2 об/мин в зависимости от величины подачи насоса 6.
Шток 11 ППЖ 8 внутри оснащен центральным отверстием 13 (см. фиг. 1-3) и боковым каналом 14 (см. фиг. 1 и 2),  гидравлически соединёнными между собой.
Корпус 10 ППЖ 8 оснащён входным отверстием 15 (см. фиг. 1 и 3)  и выходными каналами 16'; 16"; 16"'; 16"" (см. фиг. 1-2).
Количество выходных каналов 16'; 16"; 16"'; 16"" соответствует количеству добывающих скважин 1'; 1"; 1"'; 1"", подвергающихся нейтрализации сероводорода.
Входное отверстие 15 корпуса 10 ППЖ 8 изнутри гидравлически сообщается с центральным отверстием 13 штока 11 ППЖ 8.
Снаружи входное отверстие 15 корпуса 10 ППЖ 8 с помощью трубопровода 17 (см. фиг. 1-3) соединено со смесительным устройством 4.
Выходные отверстия 16'; 16"; 16"'; 16"" корпуса 10 ППЖ 8 изнутри имеют возможность периодического гидравлического сообщения с боковым каналом 14 штока 11 ППЖ 8 в процессе вращении штока 11 ППЖ 8 относительно корпуса 10 ППЖ 8.
Снаружи выходные отверстия 16'; 16"; 16"'; 16"" корпуса 10 ППЖ 8 с помощью коллекторов гидравлически обвязаны с затрубными пространствами скважин 1'; 1"; 1"'; 1"".
Герметичность ППЖ 8 при вращении вала 12 относительно корпуса 10 обеспечивается уплотнительными кольцами 18 (см. фиг. 2). Конструктивно для обеспечения жесткости штока 11 ППЖ 8 при вращении от вала 12 привода 9 в центральном отверстии 13 штока 11 ППЖ 8 установлены ребра жёсткости 19'; 19"; 19"'; 19""(см. фиг. 3).
Установка работает следующим образом.
Передвижение жидкости в процессе работы установки показано стрелками.
Продукция добывающих скважин 1'; 1"; 1"'; 1""; 1"'" по выкидным линиям поступает в технологический блок 2 групповой замерной установки, далее продукция добывающих скважин 1'; 1"; 1"'; 1""; 1"'" по сборному коллектору направляется на пункт подготовки нефти, воды и газа, при этом технологическая задвижка 20 (см. фиг. 1)  на выкидной линии скважины донора 1"'"  открыта, а технологическая задвижка 21 на дополнительной выкидной линии 3 закрыта.
Для нейтрализации сероводорода в добывающих скважинах, выкидную линию скважины донора 1"'" перекрывают с помощью закрытия технологической задвижки 20, а технологическую задвижку 21 на дополнительной выкидной линии 3 открывают.
Запускают в работу привод 9 ППЖ 8.
Продукция из скважины донора 1"'" направляется по дополнительной выкидной линии 3 в желобную ёмкость 5. Всасывающая линия насоса 6, соединённая с желобной ёмкостью 5, находится ниже входа дополнительной выкидной линии 3 в жёлобную ёмкость 5 на высоту h, например h = 1,5 м. Благодаря чему, в жёлобной ёмкости 5 происходит отделение загрязнений (грязи, песка, плавающего мусора) от продукции скважины, при этом грязь и песок оседают на дно желобной ёмкости, а плавающий мусор всплывает.
Далее насос 6 перекачивает очищенную продукцию скважины донора 1"'" из желобной ёмкости 5 в смесительное устройство 4, в которое одновременно с помощью устройства для дозировки 7 подается композиция нейтрализатора сероводорода.
Из смесительного устройства 4 по трубопроводу 17 (см. фиг. 1 и 2) смесь очищенной продукции из скважины донора 1"'" с композицией нейтрализатора сероводорода попадает через входное отверстие 15 корпуса 10 ППЖ 8 в центральное отверстие 13 штока 11 ППЖ 8, где установлены ребра жёсткости 19'; 19"; 19"'; 19""(см. фиг. 3). По центральному отверстию 13 смесь очищенной продукции из скважины донора 1"'" с композицией нейтрализатора сероводорода попадает в боковой канал 14 вращающегося штока 11. Шток 11 вращается относительно корпуса 10 ППЖ 8 с частотой  об/мин, например 1 об/мин благодаря приводу 9, при этом происходит последовательное совмещение бокового канала 14 вращающегося штока 11 с неподвижными выходными каналами 16'; 16"; 16"'; 16"" корпуса 10 ППЖ 8.
В результате смесь очищенной продукции из скважины донора 1"'" с композицией нейтрализатора сероводорода через соответствующие коллектора попадает в затрубные пространства скважин 1'; 1"; 1"'; 1"", соответственно.
При этом в каждое затрубное пространство попадает равное количество.
При подаче нейтрализатора сероводорода в смеси очищенной продукции из добывающей скважины донора 1"'" с композицией нейтрализатора сероводорода в затрубные пространства добывающих скважин 1'; 1"; 1"'; 1"", происходит промывка сероводородсодержащего газа в верхней части затрубных пространств добывающих скважин 1'; 1"; 1"'; 1"".
Далее смесь проходит слой нефтяной части и доходит до столба воды в затрубных пространствах добывающих скважин 1'; 1"; 1"'; 1"". Смесь композиции нейтрализатора сероводорода с очищенной продукцией из скважины донора 1"'" легко смешивается с продукцией в затрубных пространствах добывающих скважин 1'; 1"; 1"'; 1"" и нейтрализует сероводород, находящийся в газе, нефти и воде.
Повышается надёжность работы установки, так как благодаря наличию насоса в составе установки обеспечивается принудительная подачи смеси продукции скважины донора с композицией нейтрализатора сероводорода в затрубные пространства скважин.
Исключается отказ в работе установки в случае срыва подачи на приёме насоса скважины доноре из-за того, что на устье скважины установлена желобная ёмкость, которая служит накопителем продукции из скважины донора. Поэтому при срыве подачи на приёме насоса скважины донора, т.е. при отсутствии поступления продукции из скважины донора в желобную ёмкость, насос будет перекачивать продукцию, находящуюся в желобной емкости.
Кроме того, визуально по уровню продукции в желобной ёмкости можно сопоставлять (контролировать) объём отбора продукции из скважины донора с объёмом откачиваемым насосом из желобной емкости в смесительное устройство.
Более того, продукция, отбираемая из скважины донора, и направляемая после смешивания с композицией нейтрализатора сероводорода в затрубные пространства скважин очищена от грязи и примесей в желобной ёмкости, что исключает отказ в работе смесительного устройства установки.
Повышается эффективность работы установки, благодаря равномерному распределению смеси продукции скважины донора с композицией нейтрализатора сероводорода между скважинами. Это происходит вследствии того, что в каждый выходной канал 16'; 16"; 16"'; 16"" корпуса 10 ППЖ 8 и соответственно в затрубные пространства добывающих скважин 1'; 1"; 1"'; 1"" поступает равный объём смеси продукции скважины донора с композицией нейтрализатора сероводорода благодаря постоянной частотой вращения, как указано выше  0,5 об/мин штока переключателя потока жидкости при постоянной подаче насоса 6.
3
Предлагаемая установка обеспечивает равномерное качество нейтрализации сероводорода в скважинах. Это обусловлено тем, что насос 6 имеет постоянную подачу продукции скважины донора на входе в смесительное устройство, как указано выше 0,5 м/ч,
при этом количество дозируемой композиции нейтрализатора сероводорода постоянно, поэтому смешивание в смесительном устройстве продукции скважины и композиции нейтрализатора сероводорода будет в равных пропорциях, соответственно и смесь, попавшая в затрубные пространства скважин, будет нейтрализовывать сероводород в затрубных пространствах скважин качественно.
Установка для нейтрализации сероводорода в скважине позволяет:
- повысить надёжности работы;
- повысить эффективность работы;
- обеспечить равномерное качество нейтрализации сероводорода в скважинах.