Устройство для дозированной подачи и смешения реагента в скважине

Изобретение относится к устройствам для дозированной подачи реагентов в систему добычи нефти. Устройство содержит контейнер для реагента с разделителем, дозировочный узел с клапаном, приводимый в действие от перепада давления пластовой жидкости во время работы насоса, комбинированный смеситель. Смеситель выполнен в виде камеры с крестообразными перегородками с размещенными на их поверхности со стороны обтекания жидкостью постоянными магнитами. Повышается эффективность использования реагента, увеличивается межремонтный период, уменьшаются затраты. 3 з.п.ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано при добыче нефти.

Наиболее эффективным использованием реагентов (ингибиторов, дезмульгаторов, присадок, предотвращающих отложения парафинов и солей в колонне скважины) является введение их в скважину на прием глубинного насоса, т.е. в самом начале движения нефтеводяной смеси и смешение малой дозы реагента в виде капель с продукцией скважины сразу после подачи.

Известно устройство для дозированной подачи реагента в скважину (патент РФ N 2132930, кл. Е 21 В 37/06, 10.07.99). Устройство содержит контейнер для реагента с разделителем, дозировочный узел с клапаном, приводимый в действие от перепада давления пластовой жидкости во время работы насоса. Реагент подается непосредственно на прием насоса малыми дозами в виде капель и смешение реагента с откачиваемой жидкостью из скважины происходит по пути движения жидкости в насосно-компрессорной трубе за счет естественной турбулизации потока жидкости. Естественно, достаточное смешение произойдет только на значительном расстоянии по пути движения жидкости в насосно-компрессорной трубе. Основным недостатком устройства является запаздывание эффекта воздействия реагента в скважине, что приводит к снижению эффективности использования реагента.

Известен аппарат для магнитной обработки вод (патент РФ N 2053202, кл. С 02 F 1/48, 27.01.96). Аппарат содержит корпус с центральным обтекаемым телом, канал между корпусом и центральным обтекаемым телом разделен на ряд винтовых каналов с помощью винтовых перегородок, в пазах перегородок установлены постоянные магниты. Аппарат позволяет эффективно обработать жидкость в магнитном поле. При этом оказывается воздействие на физико-химические свойства жидкости и имеет место эффект смешения. При обработке в магнитном поле изменяется взаиморасположение молекул и частичек жидкости, разрушаются оболочки вокруг растворенных веществ, вследствие появления взаимоперемещений и флуктуаций в объеме жидкости, что приводит к эффекту смешения на микроскопическом уровне. Однако, недостатком этого аппарата является разделение потока на отдельные части между винтовыми перегородками и смешение происходит отдельно только в отсеках между винтовыми перегородками, а смешение в объеме всего потока не происходит.

Технической задачей является обеспечение более эффективного использования реагента путем дозированной подачи и смешения с продукцией скважины до приема глубинного насоса в скважине, увеличение межремонтного периода подземного оборудования, уменьшение затрат на добычу нефти.

Поставленная задача решается тем, что устройство для дозированной подачи реагента в скважину, содержащее контейнер для реагента с разделителем, дозировочный узел с клапаном, приводимый в действие от перепада давления пластовой жидкости во время работы насоса, согласно изобретению, дополнительно снабжено комбинированным смесителем, выполненным в виде камеры с крестообразными перегородками с размещенными на их поверхности со стороны обтекания жидкостью постоянными магнитами. Крестообразные перегородки выполнены многоступенчатыми в виде кассеты. Полосы, образующие крестообразную перегородку, изогнуты в радиальном направлении симметрично продольной оси камеры смесителя. В кассете крестообразные перегородки в отношении друг к другу размещены повернутыми на 45 градусов по расположению полос перегородок по сечению камеры.

В предлагаемом устройстве полностью использовано изобретение по патенту РФ N 2132930. Оно дополнено комбинированным смесителем, что является отличительным признаком, который дает новый технический результат.

Комбинированный смеситель от принятого прототипа по патенту N 2053202 отличается по следующим признакам.

Камера комбинированного смесителя выполнена с крестообразными перегородками из полос, они расположены по поперечному сечению камеры смешения, т.е. перегородки не разделяют камеру смешения на изолированные отсеки. Выполнение перегородок из полос позволяет свести до минимума гидравлические сопротивления перегородок так, чтобы не оказывать значительного влияния на работу насоса. Изгиб полос перегородок в радиальном направлении камеры смешения и расположение крестообразных перегородок в кассете в положении, повернутом на 45 градусов в отношении друг к другу по сечению камеры, обеспечивает турбулизацию потока в продольном и поперечном направлениях в камере смешения. Размещение постоянных магнитов на поверхности поперечно расположенных перегородок и со стороны обтекания жидкостью позволяет эффективно обработать жидкость магнитным полем по всему сечению потока.

Такое техническое решение обеспечивает подачу реагента в достаточно до высокой степени смешанном с пластовой жидкостью виде до приема насоса. Трудность смешения реагента с пластовой жидкостью заключается в том, что доза реагента малая и представляет собой редкие по времени капли, которые необходимо смешивать на коротком участке пути движения жидкости.

Комбинированный смеситель, использованный в составе устройства для подачи и смешения реагента в скважине, позволяет эффективно смешивать реагент с пластовой жидкостью до приема насоса. Комбинированный смеситель одновременно реализует гидродинамическое смешение в объеме камеры смешения и на уровне молекул и микрочастиц компонентов жидкости в магнитном поле.

Схема предлагаемого устройства приведена на фиг.1. Вид по А приведен на фиг.2.

Устройство для дозированной подачи и смешения реагента в скважине включает следующие основные узлы: а - контейнер, б - дозировочный, в - комбинированный смеситель, г - насос. Комбинированный смеситель включает камеру 1, крестообразные перегородки 2, постоянные магниты 3. Перегородки собираются в кассету на штоке 4. Кассета из перегородок закрепляется внутри камеры на опорах 5.

Устройство монтируется и работает следующим образом.

Устройство из отдельных узлов собирается при спуске подземного оборудования скважины. В самом начале собирается контейнер (а) из насосно-компрессорных труб на расчетное количество реагента. Контейнер заполняется реагентом на устье скважины в подвешенном состоянии на оголовке скважины.

Дозировочный узел (б) в собранном и отрегулированном на определенную дозу реагента при фактическом дебите скважины виде подсоединяется к контейнеру (а).

Комбинированный смеситель (в) в собранном виде, как указано на фигуре, подсоединяется к дозировочному узлу (б).

Таким образом собранное устройство для дозированной подачи и смешения реагента в скважине подсоединяется к глубинному насосу (г) и все оборудование спускается в скважину на насосно-компрессорных трубах на расчетную глубину. После завершения спуско-монтажных работ и подготовки к работе, глубинный насос запускается в работу.

При работе насоса происходит дозированная подача реагента из контейнера в продукцию скважины, поступающую в насосно-компрессорную трубу через окна в дозировочном узле (б).

Продукция скважины с дозой реагента поступает в комбинированный смеситель (в). В комбинированном смесителе крестообразные перегородки 2 установлены последовательно, так чтобы создать в жидкости интенсивную турбулизацию во всем объеме камеры 1. Крестообразные перегородки выполнены из полос металла и изогнуты в радиальном направлении симметрично продольной оси камеры 1. Перегородки размещены многоступенчато на штоке 4 и образуют кассету. При этом каждая последующая перегородка повернута на 45 градусов относительно предыдущей перегородки. Кассета из крестообразных перегородок 2 внутри камеры 1 закрепляется на опорах 5. Поток жидкости внутри смесителя обтекает перегородки и возникает движение вдоль изогнутой части полос перегородок, т.е. движение жидкости происходит поперек и вдоль радиуса камеры смешения, занимая все сечение камеры, двигаясь вдоль камеры, поток жидкости встречает следующую перегородку, находящуюся со смещением в 45 градусов по сравнению с предыдущей перегородкой, и вовлекается в турбулизацию часть потока, которая прошла мимо предыдущей перегородки. Конструкция и размещение перегородок обеспечивают интенсивное гидродинамическое смешение жидкости внутри камеры смешения. При этом перегородки не оказывают значительного гидравлического сопротивления потоку. Кроме того, выполнение перегородок с изгибом устраняет возможное накопление осаждающихся частичек на поверхности перегородок.

На поверхности перегородок со стороны обтекания жидкости размещены постоянные магниты 3, т.е. они обтекаются обрабатываемой жидкостью, происходит наибольший контакт жидкости с магнитным полем. Размещение постоянных магнитов на поперечных к потоку перегородках позволяет наиболее эффективно обработать жидкость во всем объеме. Под воздействием магнитного поля в жидкости происходят полезные изменения физико-химических свойств и возникает эффект смешения на уровне микрочастиц.

При турбулизации потока жидкости размещением перегородок и воздействии на жидкость магнитным полем происходит достаточно эффективное смешение малых доз реагента в объеме жидкости, поступающей на прием насоса. При этом имеет место положительное влияние магнитного поля через механизм изменения физико-химических свойств жидкости на технологический процесс добычи нефти.

Суммарный эффект турбулизации потока жидкости и обработки магнитным полем в смесителе приводит к повышению эффективности использования реагента при добыче нефти, к увеличению межремонтного периода работы оборудования, к уменьшению затрат, к увеличению добычи нефти.

1. Устройство для дозированной подачи и смешения реагента в скважине, включающее контейнер для реагента с разделителем, дозировочный узел с клапаном, приводимый в действие от перепада давления пластовой жидкости во время работы насоса, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено комбинированным смесителем, выполненным в виде камеры с крестообразными перегородками с размещенными на их поверхности со стороны обтекания жидкостью постоянными магнитами.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что крестообразные перегородки выполнены многоступенчатыми в виде кассеты.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что крестообразные перегородки выполнены из полос, которые изогнуты в радиальном направлении симметрично продольной оси камеры смесителя.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что каждая ступень крестообразных перегородок в отношении другой повернута на 45° по расположению полос крестообразных перегородок по сечению камеры.