Устройство для определения коррозионного разрушения трубопровода

 

Изобретение относится к коррозионным исследованиям. Цель изобретения - сокращение времени определения разрушения в насосно-компрессорных трубах газлифтных скважин в процессе эксплуатации. Устройство для определения коррозионного разрушения трубопровода содержит ступенчатый цилиндрический элемент, меньшая ступень которого охватывает кольцевой элемент, наружная поверхность которого предназначена для взаимодействия с агрессивной средой. Меньшая ступень цилиндрического элемента и внутренняя поверхность кольцевого элемента образуют кольцевую полость. Устройство содержит также стакан и патрубок с аксиальным приливом и посадочным гнездом в этом приливе. Стакан размещен в этом гнезде и кромками установлен на большей ступени цилиндрического элемента. Патрубок предназначен для размещения устройства в составе колонны насосно-компрессорных труб. Кольцевая полость посредством канала в цилиндрическом элементе сообщена с полостью стакана, в стенке стакана и в приливе патрубка выполнены сообщенные между собой отверстия для соединения полости стакана со скважинным пространством подачи агрессивной среды. Гайка выполнена с кольцевой проточкой, предназначенной для установки в ней кольцевого образца. Для фиксации гайки и образца в торце меньшей ступени цилиндрического элемента установлен болт. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к устройствам для оценки состояния трубопроводов по фактору коррозии, преимущественно внутрискважинной коррозии металла для газлифтных скважин.

Известны устройства для контроля коррозии, выполненные в виде образцов-свидетелей той или иной формы и массы, которые помещают в те же условия, что и эксплуатируемое скважинное оборудование, а о коррозии металла судят через некоторый временной интервал, извлекая образец и отмечая изменения формы (размеров), массы (веса) или вида поверхности (наличие каверн, их глубина, размер и т. п. ).

Недостаток подобных устройств в том, что работающую скважину при их использовании (тем более газлифтную) необходимо останавливать, глушить утяжеленными растворами (жидкостями), разгерметизировать устье, извлекать из скважины оборудование до места установки на нем образца-свидетеля, затем проводить работы в обратном порядке - спускать оборудование, герметизировать устье, удалять утяжеленную жидкость глушения, вызывать приток из пласта и выводить скважину на режим добычи. Эти технические решения требуют времени и значительных материальных и трудовых затрат.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) является контейнер (датчик) для реализации способа контроля коррозии, полость которого заполнена индикаторным веществом и закрыта (герметизирована) образцом. Коррозионное разрушение образца с заранее заданной толщиной и формой обеспечивает выделение индикаторного вещества в окружающую среду, т. е. обеспечивает выработку информационного сигнала, заключающегося в том, что потоком среды индикатор выносится на поверхность, где и регистрируется разрушение того или иного образца по наличию индикатора в потоке.

Недостатком контейнера-прототипа является то, что обнаружение химического индикатора требует систематического, предпочтительно постоянного, отбора проб и аналитического оборудования, использование и обнаружение радиоактивного индикатора требует специальной подготовки персонала и не менее сложного оборудования для контроля коррозии; использование индикаторов-красителей или индикаторов-одорантов в такой коррозионной среде, как продукция скважин, состоящей из смеси нефти, газов, минерализованной воды и мехпримесей, также требует специального оснащения, так как специфика эксплуатации скважин не предусматривает постоянного доступа персонала к продукции непосредственно на скважине. Особенно эти недостатки существенны при эксплуатации газлифтных скважин, продукцию которых извлекают на поверхность с использованием энергии сжатого газа, подаваемого к низу колонны насосно-компрессорных труб (НКТ) и смешивающегося с поступающей в скважину продукцией.

Цель изобретения - сокращение времени определения разрушения НКТ газлифтных скважин под воздействием продукции в процессе эксплуатации и повышение информативности.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для определения коррозионного разрушения трубопровода, содержащем ступенчатый цилиндрический элемент с осевым каналом и установленный на нем охватывающий его меньшую ступень кольцевой элемент, наружная поверхность которого предназначена для взаимодействия с агрессивной средой, ступенчатый цилиндрический элемент выполнен двухступенчатым, осевой канал выполнен глухим с ответвлением-выходом на боковую поверхность меньшей ступени, в торце этой ступени выполнено резьбовое углубление, боковая поверхность ступени у этого торца выполнена резьбовой, устройство снабжено также патрубком для установки в контролируемый участок колонны НКТ с аксиальным приливом и посадочным гнездом в этом приливе. На торце большой ступени цилиндрического элемента закреплен своей кромкой стакан, на резьбовой поверхности меньшей ступени цилиндрического элемента размещена гайка, причем она размещена таким образом, что ее торец, обращенный в сторону большой ступени, образует с внутренней поверхностью кольцевого элемента кольцевую полость. В резьбовом углублении цилиндрического элемента установлен болт, а стакан размещен в посадочном гнезде аксиального прилива патрубка, причем в стенке стакана и стенке патрубка выполнены отверстия (каналы), сообщенные друг с другом и предназначенные для сообщения полости стакана и кольцевой полости цилиндрического элемента со скважинным пространством подачи рабочего агента.

Для повышения информативности устройства на боковой поверхности гайки со стороны болта выполнена кольцевая проточка, предназначенная для установки в ней кольцевого образца-свидетеля.

На чертеже приведен общий вид предлагаемого устройства.

Устройство состоит из цилиндрического элемента 1 с глухим осевым каналом 2. Цилиндрический элемент выполнен двухступенчатым, при этом меньшую ступень 3 охватывает кольцевой элемент 4, наружная поверхность 5 которого предназначена для взаимодействия с потоком агрессивной среды (газожидкостной смеси продукции скважины с рабочим агентом-газом). Глухой осевой канал 2 выполнен с ответвлением-выходом 6 на боковую поверхность 7 меньшей ступени, в торце 8 этой ступени выполнено резьбовое углубление 9, а боковая поверхность цилиндрического элемента у торца 8 выполнена резьбовой. Для установки устройства в контролируемый участок колонны НКТ оно содержит также патрубок 10 с аксиальным приливом 11 и посадочным гнездом 12 в этом приливе, концы патрубка снабжены присоединительными резьбами НКТ. В гнезде 12 размещен стакан 13, который закреплен кромкой на торце 14 большой ступени 15 элемента 1. На резьбовой поверхности 16 меньшей ступени 3 размещена гайка 17, причем размещена таким образом, что ее торец 18, обращенный в сторону большой ступени 15, образует с внутренней поверхностью 19 кольцевого элемента 4 кольцевую полость 20. В резьбовом углублении 9 установлен болт 21, головка которого завершена конусом, а противоположной стороной (плоскостью) головки болт контактирует с торцом меньшей ступени и гайкой 17, на боковой поверхности которой со стороны болта выполнена кольцевая проточка 22, предназначенная для установки в ней одного или нескольких образцов-свидетелей (на чертеже изображены условно тонкой линией). В стенке стакана 13 и стенке патрубка 10 на средней части гнезда 12 выполнены отверстия (каналы) 23 и 24 соответственно, сообщающие скважинное пространство подачи рабочего агента газлифта с полостями 20 и 25.

Устройство работает следующим образом.

Поскольку двухступенчатый цилиндрический элемент 1 с охватывающим его меньшую ступень 3 кольцевым элементом 4 находится в потоке продукции, то через некоторое время тонкостенный кольцевой элемент корродирует до сквозного разрушения и возникает ситуация, когда часть компримированного газа (рабочего агента газлифта), не производя полезной работы по подъему продукции скважины с забоя, через отверстия 23 и 24 в стенках патрубка и стакана, через ответвление-выход 6 глухого осевого канала 2, кольцевую полость 20 и место разрушения кольцевого элемента поступает в продукцию газлифтной скважины.

Особенностью же эксплуатации газлифтной скважины является то, что по технологическому регламенту предусмотрены постоянный контроль и регистрация расхода газа, контроль и регистрация количества добываемой продукции в единицу времени и контроль соотношения этих параметров, т. е. сколько расходуется газа на единицу веса (массы) добытой продукции. Какое-либо отклонение этих параметров или их соотношения от сравнительно постоянной (медленно меняющейся во времени) их величины свидетельствует о нарушении или герметичности колонны НКТ, или о нарушении условий притока продукции из пласта в скважину и требует вмешательства персонала промысла. Возникшая и установленная (как факт) негерметичность колонны - это практически аварийная ситуация, требующая не мер коррозионной защиты, а остановки скважины и замены оборудования, что крайне трудоемко и дорого. Поэтому сквозное разрушение тонкостенного кольцевого элемента с определенной (известной) толщиной стенки обеспечивает при давлении закачки газа в скважину дополнительную легко регулируемую утечку газа через нормированный по сечению (дросселирующий) канал 2 с выходом-ответвлением 6 в цилиндрическом элементе 1, идентифицируемую с определенной величиной коррозионного разрушения, не требуя практически дополнительных затрат. Получая сигнал утечки газа, принимают меры коррозионной защиты колонны НКТ, например дозированной подачей ингибитора коррозии, сработавшую часть устройства - стакан с цилиндрическим элементом - ловильной канатной техникой извлекают из посадочного гнезда 12 патрубка 10 на поверхность, заменяют прокорродировавший тонкостенный кольцевой элемент 4 на исправный, попутно заменяют на новые и образцы-свидетели и устанавливают стакан 13 в сборе с цилиндрическим элементом обратно в гнездо 12, при этом остановки и глушении скважины не требуется, так как все эти работы по извлечению и установке обратно) проводят под давлением по общеизвестной технологии. Образцы-свидетели и тонкостенный кольцевой элемент, удаленные из скважины, могут быть подвергнуты тщательному обследованию (изучению) и анализу в лабораторных условиях. (56) Авторское свидетельство СССР N 1188595, кл. G 01 N 17/00, 1983.

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОРРОЗИОННОГО РАЗРУШЕНИЯ ТРУБОПРОВОДА, содержащее ступенчатый цилиндрический элемент с осевым каналом и установленный на нем охватывающий меньшую ступень кольцевой элемент, наружная поверхность которого предназначена для взаимодействия с агрессивной средой, отличающееся тем, что, с целью сокращения времени определения разрушения в насосно-компрессорных трубах газлифтных скважин в процессе эксплуатации, цилиндрический элемент выполнен двухступенчатым, осевой канал выполнен глухим и его торец размещен в меньшей ступени цилиндрического элемента, в торце этой ступени выполнено глухое резьбовое углубление, боковая поверхность цилиндрического элемента у этого торца выполнена резьбовой, а устройство снабжено установленным кромками на торце большой ступени цилиндрического элемента стаканом с отверстием в стенке, предназначенным для установки в контролируемый участок насосно-компрессорной трубы патрубком с аксиальным приливом на его внутренней поверхности, гайкой, размещенной на резьбовой поверхности цилиндрического элемента таким образом, что ее торец, обращенный в сторону большей ступени, образует с внутренней поверхностью кольцевого элемента кольцевую полость, и установленным в глухом резьбовом углублении цилиндрического элемента болтом, в аксиальном приливе патрубка выполнены посадочное гнездо для стакана и отверстие, сообщенное с отверстием в стенке стакана, предназначенное для входа агрессивной среды, в стенке осевого канала в меньшей ступени цилиндрического элемента выполнено сквозное отверстие, а полость стакана и кольцевая полость сообщены посредством осевого канала цилиндрического элемента и сквозного отверстия в его стенке.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью повышения информативности, на боковой поверхности гайки со стороны болта выполнена кольцевая проточка, предназначенная для установки в ней кольцевого образца.

РИСУНКИ

Рисунок 1