Стенд для моделирования процесса солеотложения в газовых скважинах

 

Изобретение относится к газовой пром-ти. Цель изобретения - повьшение достоверности результатов исследования путем обеспечения учета влияния трения твердых поверхностей в объеме газожидкостного потока . Для этого стенд имеет размещенный в нижней части колонки 1 на ее оси узел трения 29-33. При помощи последнего создается трение твердых поверхностей в потоке жидкости. Узел трения может иметь любое конструктивное исполнение. При определенной концентрации раствора на твердых поверхностях стенок и механических примесей могут формироваться кристаллические зародыши. Жидкость проходит через узел трения 29-33. При прохождении жидкости с увеличенной концентрацией степень влияния трения на нее уменьшается. 2 ил.,1 табл. i S (Л а 00 ел сд а: со 00 N

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) А2 (511 4 Е 21 В 37/00

acrx eN

11., .;.ЧТ(1 .113 .;у,", 5% %

PlP7 ".Ж"- ".:"

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н А8ТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 927982 (2!) 4034742/22-03 (22) 05.03.86 (46) 30.11.87. Бюл, N - 44 (71) Грозненский нефтяной институт им. акад. М.Д,Миллионщикова (72) В.Х.Межидов, А.И.Гужов и P.Н.Ибрагимов ,(53).622.276.5 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 927982, кл. Е 21 В 43/12, 1980; (54) СТЕНД ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА СОЛЕОТЛОЖЕНИЯ В ГАЗОВЫХ СКВАЖИНАХ (57) Изобретение относится к газо— вой пром-ти. Цель изобретения — повышение достоверности результатов исследования путем обеспечения учета влияния трения твердых поверхностей в объеме газожидкостного потока, Для этого стенд имеет размещенный в нижней части колонки 1 на ее оси узел трения 29-33. При помощи последнего создается трение твердых поверхностей в.потоке жидкости. Узел трения может иметь любое конструктивное исполнение. При определенной концентрации раствора на твердых поверхностях стенок и механических примесей могут формироваться кристаллические зародыши. Жидкость проходит через узел трения 29-33. При прохождении жидкости с увеличенной концентрацией степень влияния треф ния на нее уменьшается. 2 ил., 1 табл.

1355693

Изобретение относится к газовой промышленности и предназначено для экспериментального изучения в лабораторных условиях процесса солеотложения в нефтяных и газовых скважинах.

Цель изобретения — повьппение достоверности результатов исследования путем обеспечения учета влияния трения твердых поверхностей в объеме газожидкостного потока.

На фиг. 1 изображен предлагаемый стенд с установленным узлом трения, на фиг.2 — узел трения.

Стенд представляет собой макет скважины, состОящии из кОлОнки во внутренней полости которой размещена трубка 2, а в верхней его части установлен холодильник 3, предназначенный для конденсации водяных паров и создания гидравлического сопротивления газожидкостному потоку. В качестве лифтового канала могут быть использованы стальные трубки диаметром 5-10 мм. Для обогрева. нижней части скважинкой колонки служит термостатируемая рубашка 4. Герметизация сочленений лифтового канала со скважинной колонкой и термостатируемой рубашкой осуществляется при помощи уплотнений, состоящих из сальниковой набивки 5 и 6 и гаек 7 и 8. Колонка 1 вмонтирована в емкость 9 с жидкостью, состоящей из металлических корпуса и крышки, рассчитанную на высокое давление и снабженную мешалкой 10 и электронагревателем 11. Кроме того, емкость 9 снабжена регулируемым газожидкостным эжектором 12, при помощи которого организуется совместное движение газа и жидкости и последующее их дросселирование на забое скважинкой колонки.

В нижней части колонки 1 по длине лифтового канала ус.тановлен узел трения, при помощи которого создается трение твердых поверхностей в потоке жидкости.

Подогрев сжатого воздуха, выходящего иэ баллона 13 через редукторы высокого 14 и низкого 15 давлений, осуществляется в термостате 16, из которого теплоноситель циркулирует в термостатируемую рубашку колонки.

Для отделения капельной влаги из газожидкостного потока предназначен сепаратор 17, из которого она периодически сбрасывается в емкость 18.

?О

Дозировка растворителей и ннгибиторов в затрубное пространство колонки осуществляется из емкости 19 путем открытия вентиля 20. Расход газа определяется ротаметром 21, влажность— влагомером ?2, а начальное и конечное давление — манометрами 23 и 24. Температура нагреТого и отработанного газа, теплоносителя, а также пластовой воды измеряется термометрами

25-28.

Узел трения состоит из корпуса 29 со штуцерами 30 входа и штуцерами

31 выхода газожидкостной смеси. Внутри корпуса размещены шестерни 32 и

33, Герметизация сочленений оси шестерни 32 с корпусом 29 узла трения и колонкой 1 осуществляется сальниковым уплотнением 34. Ось шестерни 32 соединена с валом электродвигателя 35.

Узел трения может иметь любое другое конструктивное исполнение. При этом вид трения (качения или скольжения) значения не имеет.

Согласно существующим представлениям при определенной концентрации раствора на твердых поверхностях стенок и механических примесей могут формироваться кристаллические зароgblllIII вследствие физической адсорбции.

Размеры зародышей составляют десятки или сотни ангстрем, поэтому их начальный рост лимитируется не диффузией ионов, а количеством источников слоев роста (т.е. дефектами íà rpa нях кристалла). Известно, что сОВершенная грань кристалла обладает черезвычайно малой скоростью роста и любое разрушение этой грани, например, посредством механического воздействия, т.е. трением, ведет к немедленному увеличению скорости роста кристаллов на порядок. Поэтому трение твердых тел, на поверхности которых имеются указанные кристаллические зародыши, создает источники слоев роста, т.е. дефектов на грани кристалла, и тем самым вызывает интенсивное образование новой фазы на этих поверхностях. По этой причине в нефтепромысловом оборудовании узлы трения (например, лопасти электроцентробежных насосов и другие) наиболее всего подвержены солеотложению.

Кристаллы, образовавшиеся при трении на поверхностях, создают центры кристаллизации в объеме потока вследствие вторичного зарождения кристалз 13 лов. Таким образом, трущиеся поверхности являются генераторами центров кристаллизации, которые могут расти как на этих поверхностях, так и в потоке.

При пересыщении раствора (как указано выше) на твердых поверхностях труб и механических примесей вследствие физической адсорбции формируются кристаллические зародыши, способные расти с большой скоростью при наличии источников слоев. А столкновение твердых тел даже с очень маленькой энергией ведет к образованию источников слоев роста. Поэтому в точке контакта поверхностей трубы и кристалла, находящегося в потоке,адсорбированные зародыши быстро растут, образуя при этом кристаллическую перемычку, которая жестко прикрепляет кристалл к трубе.

Таким образом, любая пара трения, опущенная в скважину (например,подшипник или зубчатая передача), будет представлять из себя эффективный генератор кристаллических зародышей, которые будут закрепляться на насосно-компрессорных трубах в соответствии с описанным выше механизмом.

Стенд работает следующим образом.

Выходящий из баллона 13 через редукторы высокого 14 и низкого 15 давлений сжатый прироцный газ поступает в термостат 16, нагревается в нем до заданной температуры и с требуемым расходом, который контролируется по ротаметру 21, подается на газожидкостный эжектор 12, на выходе из которого происходит его дросселирование, сопровождающееся падением давления и температуры.

Подсасывание пластовой воды, нагретой до требуемой температуры, в зону разрежения осуществляется по запорной трубе (штуцерам) 30, При дросселировании газового потока на забое скважинной колонки происходит частично испарение раствора,,т..е. часть жидкости переходит в паровую фазу. В результате этого оставшаяся в виде легких капель пластовая ( вода становится пересыщенной и из нее выпадают соли, которые затем откладываются на стенках трубки 2.

Затем газожидкостный поток движется по трубке в нестабильном состоянии, т.е. с падением температуры и давления, как и в реальных условиях.

В таблице приведены результаты экспериментов, проведенных на предлагаемом стенде.

Ф% Концентрация

1 пп раствора (30 (1 (I

Масса осадка,мг/см

Стенды известный предлагаеMbIH

2,6 207

13,7 236

2.

37,4 610

11,45

40 3.

Из данных таблицы следует, что при

4б концентрации раствора Са804 11,45 г/л масса солеотложений в лифтовом канале известного стенда в 5 раз меньше, чем предлагаемого. При концентрации CaSO 8 г/л эта разница составляет почти два порядка. Из таблицы также видно, что с увеличением концентрации раствора степень влияния трения уменьшается. ббФормулаизобретения

Стенд для моделирования процесса солеотложения в газовых скважинах по авт. св, Р 927982, о т л и ч а—

55693

В процессе движения он проходит через узел троил, омывает шестерни 32 и 33,. приводимые во вращение электродвига5 телем 35, Часть жидкости, попадая между зубьями шестерен, испытывает воздействие трением.

Водяные пары, находящиеся в газожидкостном потоке, конденсируются в холодильнике 3, а змеевик создает гидравлическое сопротивление. Отработанный газожидкостный поток в сепараторе 17 разделяется. Отсепарированная влага периодически сбрасывается.в емкость 18, а газ уходит на свечу.

Для исследования влияния на процесс предупреждения солеобразования различных реагентов их вводят в затрубное пространство скважинной колонки из емкости 19 путем открытия вентиля 20.

Составитель В.Борискина

Редактор А.Ревин Техред А.Кравчук Корректор С. Шекмар

Заказ 5757/28 Тираж 533 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5.

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4

5 13 ющийся тем, что, сцельюповышения достоверности результатов исследования путем обеспечения учета влияния трения твердых поверхнос55693 тей в объеме газожидкостного потока, он дополнительно содержит узел трения, размещенный в нижней части колонки на ее оси.