СПОСОБ РАЗРУШЕНИЯ ПАРАФИНОВЫХ, ГИДРАТНЫХ, ГИДРАТОПАРАФИНОВЫХ И ЛЕДЯНЫХ ОТЛОЖЕНИЙ В ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СКВАЖИНАХ ДЛЯ ПОДДЕРЖАНИЯ ИХ РАБОЧЕГО РЕЖИМА
METHOD OF DESTRUCTION OF PARAFFIN, HYDRAULIC, HYDRATION-WAX AND ICE DEPOSITS IN DEVELOPMENT WELLS FOR SUPPORT OF THEIR WORKING REGIME

Изобретение относится к области капитального и текущего ремонта нефтяных скважин и может быть использовано для поддержания теплового, рабочего режима в целях ликвидации и предупреждения образования гидратных и гидратопарафиновых и ледяных пробок.
Из уровня техники известен способ разрушения парафиновых, гидратных и ледяных пробок в эксплуатационных скважинах, оборудованных штанговыми насосными установками [RU 2199650 С2, МПК Е21В 37/00, опубл. 27.02.2003], который включает в себя спуск на каротажном кабеле электрического локального нагревательного устройства в межтрубное пространство, создание канала в пробке, прокачивание через канал в пробке рабочего агента до полной ее ликвидации. При этом до ввода электрического нагревательного устройства в межтрубное пространство в ее планшайбе на устье скважины формируют сквозное наклонное отверстие, для соединения атмосферного пространства с межтрубным пространством.
Недостатком известного способа является его ограниченная возможность по разрушению отложений в эксплуатационных скважинах вследствие отсутствия в предложенном техническом решении технологических операций по автоматическому управлению режимами работы нагревательного устройства.
Наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению и выбранным в качестве прототипа признан способ ликвидации гидратных и парафиногидратных пробок в скважинах [RU 2204698 С2, МПК Е21В 37/00, Е21В 36/04, опубл. 20.05.2003], который включает в себя спуск в скважину до верхней границы пробки локального электронагревателя на подключенном к источнику тока многожильном кабеле, бронирующая металлическая оболочка которого соединена с корпусом электронагревателя, перевод материала пробки в расплавленное состояние включением электронагревателя и продвижение его по мере плавления материала пробки. При этом используют электронагреватель, нижний торец электрода которого контактирует со скважинной электропроводящей жидкостью, расположенной непосредственно над верхней частью пробки, которую используют в качестве электролита.
Недостатком известного способа является отсутствие функции измерения температуры отложений в зоне работы нагревательного устройства, что снижает качество процесса регулирования и, соответственно, технологичность способа.
Технической задачей является расширение функциональных возможностей способа, за счет обеспечения режима автоматического регулирования процесса разрушения парафиновых, гидратных, гидратопарафиновых и ледяных отложений в эксплуатационных скважинах, а также осуществления технологического процесса очистки с требуемой периодичностью.
Указанная задача решена тем, что включает в себя спуск в скважину до верхней границы пробки электронагревателя на каротажном многожильном кабеле, бронирующая металлическая оболочка которого соединена с корпусом электронагревателя. В месте подключения электронагревателя к многожильному кабелю три жилы кабеля соединяют вместе по схеме «звезда». Одну из жил кабеля на поверхности соединяют с фазой трехфазного источника тока, а бронирующую металлическую оболочку соединяют с его нулевым контактом. Далее локальный электронагреватель опускают до момента, пока он не достигнет пробки, затем включают электронагреватель, выполняют плавление материала пробки, при этом нижний торец электронагревателя контактирует со скважинной электропроводящей жидкостью. После плавления пробки каротажный многожильный кабель опускают на максимальную длину кабеля, фиксируют, подключают каждую его жилу к соответствующей фазе трехфазного источника тока, включают его, переводя кабель по всей его длине в режим линейного нагревательного устройства, и выполняют полный прогрев затрубного и трубного пространства скважины.
Для обеспечения автоматического регулирования температуры электронагревателя каждую фазу трехфазного источника тока снабжают регулятором тока, а в электронагреватель вводят первый термодатчик, расположенный внутри его корпуса, и второй термодатчик, закрепленный на его внешней поверхности. При этом входы упомянутых регуляторов подключают к силовым выходам блока управления, а первый и второй термодатчики подключают к его измерительным входам.
После проведения работ каротажный кабель фиксируют на устье скважины, отсоединяют от физического и электрического контактов с барабаном лебедки и оставляют в подвешенном положении в скважине с возможностью периодического подключения к источнику трехфазного тока по мере необходимости.
Предпочтительно, чтобы трехфазный источник тока и блок управления были размещены на платформе наземного транспортного средства высокой проходимости, блок управления был выполнен на основе микропроцессорной системы, а в качестве термодатчиков были использованы терморезисторы.
Положительным техническим результатом, обеспечиваемым раскрытой выше совокупностью признаков способа, является значительное расширение его функциональных возможностей по разрушению отложений в эксплуатационных скважинах, за счет использования при прогреве скважины трехфазного источника тока, каждая фаза которого снабжена регулятором тока, и термодатчиков, обеспечивающих возможность автоматического регулирования температуры электронагревателя в зависимости от температуры скважинной жидкости; дополнительной функцией блока управления при этом может быть сбор статистической информации о градиенте температуры пластовой жидкости в затрубном пространстве во время очистки скважины. Кроме того, изобретение позволяет достичь дополнительного технического результата, состоящего в возможности проводить профилактическое обслуживание скважины с заданной периодичностью за счет размещения трехфазного источника тока и блока управления на платформе наземного транспортного средства.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена упрощенная схема подключения трехфазного источника тока к многожильному кабелю; на фиг. 2 - устройство электронагревателя, представляющего собой локальное нагревательное устройство открытого типа; на фиг. 3 - упрощенная структурная схема блока управления; на фиг. 4 - схема осуществления способа разрушения отложений.
Способ осуществляют с помощью устройства, включающего в себя трехфазный источник тока 1 (Фиг. 1), каждая фаза которого снабжена регулятором тока 2, 3 и 4, каждый из которых может быть выполнен на основе реостатов, IGBT-транзисторов или семисторов. К источнику тока подключен каротажный многожильный кабель 5 (Фиг. 2), защищенный металлической оболочкой 6, соединенный с электронагревателем 7, представляющим собой локальное нагревательное устройство открытого типа, внутри которого установлен электрод 8, подключенный к многожильному кабелю 5 и изолированный от корпуса электронагревателя 7 изолятором 9, в месте подключения 10 электрода электронагревателя 7 к многожильному кабелю 5, три жилы кабеля соединяют вместе по схеме «звезда». При работе нижний торец электрода 8 соприкасается с расплавленным материалом пробки. Электронагреватель 7 снабжен первым термодатчиком 11, расположенным внутри его корпуса, и вторым термодатчиком 12, закрепленным на его внешней поверхности. Входы регуляторов тока 2, 3 и 4 (Фиг. 1) подключены к силовым выходам 13, 14 и 15 блока управления 16, а термодатчики 11 и 12 подключены к его измерительным входам 17 и 18. Дополнительно к блоку управления 16 подключен блок индикации 19 и блок ввода данных 20.
Предпочтительно, чтобы блок управления 16 был выполнен в виде микропроцессорной системы, включающей микроконтроллер 21 (Фиг. 3), например AVR ATMega128, содержащий RISC-микропроцессор 22 с регистрами общего назначения и встроенной памятью данных, подключенный к FLASH-памяти программ 23, соединенный общей шиной с пятью универсальными двунаправленными портами ввода-вывода 24, 25, 26, 27 и 28, двумя аналого-цифровыми преобразователями 29 и 30, блоком энергонезависимой электрически перепрограммируемой памяти 31 и универсальным синхронно-асинхронным приемопередатчиком 32. При этом измерительные входы 17 и 18 блока управления 16 подключены к аналого-цифровым преобразователям 29 и 30, порты ввода-вывода 24, 25 и 26 соединены с силовыми выходами 13, 14 и 15, подключенными к регуляторам тока, порт ввода-вывода 27 подключен к блоку индикации 19, а порт ввода-вывода 28 подключен к блоку ввода данных 20. Блок индикации целесообразно выполнить в виде TFT-дисплея, а блок ввода данных - в виде кнопочной клавиатуры, содержащей, по крайней мере, шестнадцать клавиш.
Способ с помощью описанного устройства осуществляют следующим образом.
Первоначально каротажный кабель 5 с закороченными по схеме «звезда» жилами подключают к электронагревателю 7 (Фиг. 2), затем в планшайбе 33 (Фиг. 4), при необходимости, формируют наклонное отверстие, нарезают в отверстии резьбу для переводника сальникового устройства 34, устанавливают его вместе с многожильным кабелем 5 в переводнике и спускают сборку (кабель 5 с электронагревателем 7) в затрубное пространство скважины с помощью лебедки (не показано). При этом, на поверхности, одну из жил кабеля 5 соединяют с одной фазой трехфазного источника тока 1, а бронирующую металлическую оболочку соединяют с его нулевым контактом. Электронагреватель 7 опускают до момента, пока он не достигнет пробки, затем его включают, путем подачи напряжения одной фазы (220В), при этом нижний торец локального электронагревателя 7 контактирует со скважинной электропроводящей жидкостью, происходит расплавление пробки.
После расплавления пробки гидратопарафиновых отложений и достижения каротажным кабелем 5 требуемой глубины каротажный кабель 5 фиксируют на устье скважины замком 35 (Фиг. 4). Кабель 5 через регуляторы тока 2, 3, 4 подключают к трехфазному источнику тока 1, в результате подается трехфазный ток на весь каротажный кабель 5, а поскольку кабель из-за своей длины (около 1400 метров) имеет достаточное сопротивление, позволяет использовать кабель с нагревом по всей его длине в качестве линейного нагревательного устройства с тепловой мощностью, составляющей около 100-110 кВт. Нагреваясь по всей длине, каротажный кабель 5 повышает температуру в затрубном и трубном пространстве до необходимой температуры, при которой твердые гидратопарафиновые отложения переходят в жидкое состояние и при воздействии вытесняющей жидкости выбрасываются на поверхность.
После проведения работ кабель 5 отключают от трехфазного источника тока, дополнительно поджимают сальниковый узел и отсоединяют кабель 5 от барабана лебедки. Остаток кабеля 5, остающегося на поверхности, сворачивают и закрывают влагозащитным материалом, возле устья скважины на специально оборудованном месте.
Для осуществления профилактического прогрева скважины на приустьевую площадку доставляют трехфазный источник тока 1, в качестве которого может применяться силовой повышающий трансформатор типа ТП-63, и блок управления 16, размещенные на платформе наземного транспортного средства высокой проходимости 36, например машины марки УАЗ. Затем каротажный многожильный кабель 5 по описанной схеме подключают к трехфазному источнику тока 1, который подключают к стандартному разъему (380 В) на кустовой подстанции 37. Далее подключают термодатчики 11 и 12 к измерительным входам 17 и 18 блока управления 16, а его силовые выходы 13, 14 и 15 подключают к регуляторам тока 2, 3 и 4, подключенным к соответствующим фазам источника трехфазного тока 1, нулевой провод при этом подключают к бронирующей металлической оболочке 6 многожильного кабеля 5. Затем с помощью блока ввода данных 20 корректируют параметры режимов регулирования источника трехфазного тока 1 и общим электромагнитным пускателем (не показан) подают напряжение 380 В.
После начала профилактического прогрева затрубного пространства скважины микроконтроллер 21 блока управления 16 измеряет температуру электронагревателя и окружающей его пластовой жидкости с помощью термодатчиков 11 и 12. Одновременно с этим, в соответствии с управляющей программой, записанной во FLASH-памяти 23, микроконтроллер 21 осуществляет выдачу последовательности управляющих ШИМ-сигналов на порты ввода-вывода 24, 25 и 26, регулируя тем самым величину тока, подаваемого на кабель 5. После достижения кабелем 5 рабочей температуры, отложения переходят в пластическое состояние и, растворяясь в потоке подогретой поднимающейся в насосно-компрессорных трубах пластовой жидкости, выходят на поверхность. На этой стадии подземное насосное оборудование обслуживаемой скважины работает в режиме откачки пластовой жидкости и подъема ее на поверхность.
В процессе работы устройства измерения температуры, выполненные микроконтроллером 21, сохраняются в его энергонезависимой памяти 31. В дальнейшем они могут быть переданы с помощью универсального синхронно-асинхронного приемопередатчика 32 на персональный компьютер для их дальнейшей обработки с целью установления рациональных временных интервалов проведения очистки скважины.
После завершения процесса разрушения вновь возникших отложений трехфазный источник тока 1 отключают от каротажного многожильного кабеля 5, а термодатчики 11 и 12 - от измерительных входов блока управления 17 и 18, затем кабель консервируют описанным выше способом до его следующего использования.
Таким образом, описанный выше способ позволяет эффективно осуществлять процесс ликвидации гидратопарафиновых отложений на требуемой глубине (до 1400 м) и поддерживать оптимальный профилактический тепловой режим в скважине до ее планового ремонта без применения дополнительного сложного наземного оборудования на приустьевой площадке. При этом достаточным условием для осуществления способа является использование трехфазного источника тока и блока управления, а размещение их на мобильной платформе наземного транспортного средства позволяет осуществлять обслуживание несколько десятков скважин, что значительно удешевляет общую стоимость работ по их профилактике, а за счет создания необходимого фонда скважин, обладающих возможностью в любой момент времени быть включенными в профилактический режим, исключается дополнительные затраты на спуск кабеля на рабочую глубину, что увеличивает производительность и позволяет вести обслуживание в профилактическом режиме большее число скважин, чем это возможно при применении известных технологий.