Способ подачи жидких и твердых реагентов и устройство для его осуществления

Изобретение относится к области нефтедобычи, в частности к способам подачи реагентов в скважину или наземное нефтепромысловое оборудование. При осуществлении способа размещают устройство с реагентом в стволе скважины или во внутритрубном пространстве поверхностного нефтепромыслового оборудования, осуществляют растворение реагента добываемой жидкостью, проникающей в устройство. Устройство выполнено в виде связанного с лифтовыми трубами или внутритрубным пространством камерного контейнера, представляющего собой несколько полых цилиндров с отверстиями, гидравлически связанных со скважиной или внутритрубным пространством. Устройством осуществляют дозированную подачу жидких и/или твердых реагентов. Контейнер состоит из последовательно соединенных по торцам камер с установленными в каждой камере фильтрами или фильтром, выполняющими роль первоначально дозирующих устройств. Камеры заполняют реагентами. Указанные камеры через отверстия, расположенные в емкости предварительного смешивания, образованной между фильтром и глухой заглушкой камеры, связаны гидравлически с внутрискважинным или внутритрубным пространством. Повышается эффективность воздействия реагентов. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к области нефтедобычи, в частности к способам подачи в скважину или нефтесборные коммуникации жидких и/или твердых (порошкообразных, гранулированных, пастообразных) реагентов как одного вида, так и реагентов разных видов, а также относится к подземному оборудованию скважины и надземному поверхностному нефтепромысловому оборудованию, предназначенному для подачи реагента в поток жидкости.

В настоящее время существуют дозирующие устройства, предназначенные для дозировки либо только твердых, либо только жидких реагентов. Известен способ подачи твердого реагента в скважину и устройство для его осуществления (см. патент РФ №2227206, кл. Е21В 37/06; Е21 41/02, 2002 г.). Известный способ обеспечивает возможность использования твердых реагентов разных видов в скважинах с различным дебитом, при разных режимах эксплуатации и при любой вязкости пластовой жидкости.

Подача твердого реагента в скважину осуществляется известным способом с использованием известного устройства, представляющего собой модуль из последовательно жестко (с помощью муфты) соединенных по торцам секций. При этом указанные секции связаны гидравлически друг с другом через отверстия в перфорированных основаниях.

Известное устройство с твердым реагентом размещается в стволе скважины.

Недостатком указанного известного способа является отсутствие возможности применять жидкие реагенты. Кроме того, известный способ подачи твердого реагента в нефтедобывающую скважину не может обеспечить в течение длительного времени эффективного минимального и достаточного количества выносимого жидкого, порошкообразного и гранулированного (с малым диаметром гранул) реагентов, т.к. соотношение суммы площадей поперечного сечения радиальных каналов, размещенных на 1 м длины секции, к площади поперечного сечения секции выполняют равным 0,2-3,0. При таком соотношении выполняются либо отверстия с большим диаметром, через которые жидкость быстро выльется, либо отверстия малого диаметра, но так часто, что теряется прочность секций модуля. Кроме того, в известном способе перфорируется все тело секций модуля, что существенно затрудняет его изготовление. В известном устройстве секции сообщены друг с другом, и таким образом растворяющиеся твердые реагенты разных видов могут свободно перетекать из секции в секцию, что в процессе осуществления способа приведет к образованию смеси реагентов с непредсказуемыми свойствами, что, в свою очередь, приведет к снижению эффективности защитного действия. Кроме того, в известном устройстве из-за сложности направления потока жидкости, омывающей реагент, очень сложно рассчитать его дозировку, т.е. срок эффективной работы модуля.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению по технической сущности является скважинная дозирующая насосная установка (см. патент РФ №2135743, кл. Е21В 37/06, 1999 г.), содержащая установленный в колонне насосных труб основной насос и размещенные под ним дозатор и контейнер химреагента. В качестве основного насоса установлен насос динамического действия. Контейнер химреагента выполнен по типу «труба в трубе», в нем, в качестве дозатора, установлен струйный аппарат. Струйный аппарат и внутренняя труба оснащены по входу добываемой жидкости обратным клапаном типа «шарик-пружина». Клапан по входу внутренней трубы имеет более жесткую пружину или более легкий шарик по сравнению с клапаном по входу струйного аппарата. Сопло и горловина струйного аппарата известной скважинной дозирующей насосной установки выполнены диаметром, соответствующим объемам добываемой жидкости и дозировке химреагента.

Технический результат, достигаемый этим известным способом, заключается в обеспечении возможности дозирования жидкого реагента одного вида.

Указанный технический результат достигается указанным способом подачи жидкого реагента в скважину, включающим размещение скважинной дозирующей насосной установки с жидким реагентом в стволе скважины.

Недостатком указанного известного способа, как и в указанном выше аналоге, является отсутствие возможности применять одновременно несколько разных реагентов как по химическому составу, так и по физическому состоянию: жидких и/или твердых.

Известный способ подачи жидкого реагента в нефтедобывающую скважину не может обеспечить в течение длительного времени стабильный вынос эффективного минимального и достаточного количества реагента, т.к. имеющиеся отверстия (горловина и сопло струйного аппарата, обратных клапанов), отверстия для сообщения между добываемой жидкостью и контейнерами либо малы, поэтому быстро забиваются, т.к. добываемая жидкость содержит большое количество природных мехпримесей: песок, глина, куски породы, вследствие чего происходит либо снижение количества выносимого реагента, либо его дозировка прекращается, что, в свою очередь, отрицательно сказывается на эффективности обработки добываемой жидкости, либо, при их увеличении, происходит быстрый излив химреагента, что уменьшает срок эффективной работы известной дозирующей установки и приводит к неоправданному расходу реагента.

Кроме того, указанный известный способ имеет низкую эффективность в условиях добычи высоковязкой жидкости. В этом случае практически невозможно регулировать разницу перепадов давления открывающих клапанов. Кроме того, имеющиеся в известном способе пружины не могут длительно обеспечивать дозировку химреагента из-за коррозии и многократных ходов на «сжатие-растяжение».

Цель изобретения: обеспечить длительный стабильный, минимальный, эффективный и достаточный вынос как жидких, так и твердых: порошкообразных, пастообразных и гранулированных реагентов (далее - твердых реагентов) различных видов и назначения (ингибиторов асфальто-смоло-парафиновых отложений (АСПО), коррозии, солеотложения и образования эмульсий) во внутритрубное пространство нефтепромыслового оборудования, в дальнейшем - поверхностное оборудование и в скважинах с различным дебитом, при разных способах добычи нефти (ЭЦН, ШГН и фонтанном) при любых плотности и вязкости, обводненности добываемой нефти, при добыче нефти из коллекторов с разной степенью проницаемости и любым пластовым давлением.

Поставленная цель достигается тем, что предлагаемый способ подачи жидких и/или твердых реагентов в скважину и устройство для его осуществления включает наличие одного или нескольких фильтров в каждой камере контейнера для размещения в них жидких и/или твердых реагентов различных видов и назначения (ингибиторов АСПО, коррозии, солеотложения и образования эмульсии) в стволе скважины или во внутритрубном пространстве поверхностного нефтепромыслового оборудования и растворение реагентов потоком жидкости, поступающей в предлагаемое устройство через отверстия в емкости предварительного смешивания, образующейся между фильтрующим (дозирующим элементом) и глухой заглушкой камеры, при этом верхние и нижние торцы камер заглушены, а отверстия в корпусе каждой камеры выполнены только между концом (концами) камер и фильтрующим (фильтрующими) элементом, при этом в зависимости от вида реагента и параметров работы поверхностного оборудования или скважин (дебита, плотности и вязкости добываемой жидкости, обводненности добываемой нефти) соотношение суммы площадей поперечного сечения отверстий, размещенных на 1 м длины тела камеры, к площади поперечного сечения камеры выполнено равным 0,00001-2,0.

Камеры (9) контейнера (устройство) (см.фиг.1-2), выполненные из металла или другого обеспечивающего необходимую прочность материала, представляют собой полые цилиндры с фильтрующими элементами (7) и отверстиями (5), гидравлически связанные со скважиной или внутритрубным пространством поверхностного оборудования. В верхнем и нижнем конце каждой камеры установлены глухие заглушки (3). Камеры соединены между собой последовательно по торцам посредством гибкой связи (4), или жестко муфтой (2). Камеры заполняются жидким и/или твердым реагентом одного или разных направлений действия (10, 6, 11).

Камеры, соединенные между собой (контейнер), присоединяются к фильтру (НКТ 2,5")(1) и далее к башмаку лифтовых труб и работают следующим образом: добываемая жидкость через отверстия (5) в части камеры (емкости) для предварительного смешивания, образующейся между глухой заглушкой (3) и фильтрующим элементом (7), или между двумя фильтрующими элементами, в случае использования камеры с содержащимися в ней одновременно реагентами разного вида и разного физического состояния (см. фиг.2), поступает в емкость для предварительного смешивания (8) и далее, через фильтрующий элемент (7) в камеру (9) с реагентом (6, 10, 11), в которой начинается его растворение. Далее часть реагента, растворенная в поступившей жидкости, через фильтр, выполняющий роль первоначального дозирующего устройства, (дозатор) (7) попадает в емкость для предварительного смешивания (8), в которой находится большое количество добываемой жидкости. Таким образом в этой емкости образуется раствор реагента меньшей, минимально необходимой и достаточной концентрации. Далее этот раствор через отверстия (5) в той части камер контейнера, которая образуется между фильтром и глухой заглушкой камеры (в емкости предварительного смешивания) (8) играющих роль вторичных дозирующих устройств, поступает в жидкость, находящуюся в трубном пространстве скважины или во внутритрубном пространстве поверхностного нефтепромыслового оборудования. Процесс растворения и выхода реагента в добываемую жидкость идет постоянно до полного его растворения. Таким образом, происходит длительная, стабильная самодозировка реагента, без дополнительных насосов и др. дозирующих устройств в минимальных, эффективных и достаточных концентрациях. Далее обработанная таким образом жидкость поступает в лифтовые трубы или идет по технологической цепочке.

Контейнер размещается в стволе скважины в интервале перфорации или выше его, но ниже начала проявления проблемы. Можно устанавливать контейнер с опорой на забой. Контейнер можно установить в поверхностном оборудовании. При этом площадь сечения обходного звена трубы, в которое помещается контейнер, должна быть не менее суммы площадей рабочего трубопровода и контейнера в его максимальном сечении (область муфты), то есть контейнер лежит в обходном звене трубы, опираясь на муфты (см. фиг.3, 4 и 5). Предлагаемый контейнер можно применять для подачи как жидких, так и твердых: порошкообразных, гранулированных и пастообразных реагентов. Кроме того, предлагаемый контейнер можно применять при любых плотности и вязкости добываемой жидкости и любой обводненности добываемой нефти.

Кроме того, контейнер с предлагаемым устройством камер с фильтрующими элементами и емкостями для предварительного смешивания позволяет подавать жидкие и твердые реагенты в скважины как с прямым, так и с искривленным стволом, его можно применять в скважинах, оборудованных ЭЦН, ШГН и фонтанных, добывающих нефть из коллекторов с разной степенью проницаемости и любым пластовым давлением.

Предлагаемые камеры с фильтрующими элементами и отверстиями в емкости для предварительного смешивания обеспечивают без дополнительных дозирующих устройств длительный, стабильный, минимальный, эффективный и достаточный вынос жидких и твердых реагентов различного химического состава и направления действия (ингибиторов АСПО, коррозии, солеотложения и образования эмульсии). При этом соотношение суммы площадей поперечного сечения этих отверстий, размещенных на 1 м длины камеры, к площади поперечного сечения камеры выполнено равным 0,00001-2,0.

Кроме того, предлагаемые камеры с фильтрующими элементами имеют почти 100% полезный объем для реагента, т.к. практически весь объем камер контейнера до фильтрующих элементов занят активным реагентом, т.е. нет необходимости применять вещество-носитель, как в случае использования твердых реагентов известным способом, более полное использование объема камер позволяет существенно увеличить время эффективной работы контейнера, что приводит к увеличению межочистного и межремонтного периода работы скважин и поверхностного оборудования.

Кроме того, за счет двух ступеней дозирования (подача реагента через фильтрующий элемент в часть камеры между глухой заглушкой и фильтром (емкость для предварительного смешивания) и дальнейший его выход через перфорационные отверстия в емкости для предварительного смешивания во внутритрубное пространство) происходит более точная дозировка жидкого и/или твердого реагента, что, в свою очередь, обеспечивает длительный, стабильный, минимальный, эффективный и достаточный вынос реагента.

Кроме того, предлагаемый способ подачи жидких и твердых реагентов обеспечивает возможность существенно расширить ассортимент используемых реагентов, тем более, что в настоящее время более половины всех используемых для целей предотвращения АСПО, коррозии, солеотложения и образования эмульсий реагентов имеют жидкую консистенцию.

Кроме того, предлагаемый способ подачи жидких и твердых реагентов за счет двух ступеней дозирования исключает прекращение дозирования реагентов из-за засорения.

Кроме того, контейнер, состоящий из отдельных камер с фильтрующим элементом (элементами) с глухими заглушками, легко транспортируется в собранном и заправленном реагентом состоянии, что не требует привлечения специального оборудования и средств для их транспортировки, сборки и заправки на месторождении. Благодаря наличию фильтрующего элемента и глухих заглушек в торцах каждой отдельной камеры контейнера отсутствует связь камер друг с другом. Таким образом, по сравнению с известным устройством существенно повышается эффективность использования разных реагентов как по составу, так и по направлению действия, например, ингибитор коррозии, ингибитор солеотложения и ингибитор образования высоковязкой эмульсии. Происходит автономное растворение каждого реагента в своей камере. В результате обеспечивается комплексная обработка жидкости и защита всего скважинного оборудования и выкидной линии в случае установки предлагаемого устройства в скважину и технологического поверхностного оборудования, в случае установки предлагаемого устройства в цепочку поверхностного оборудования от проявления отрицательных явлений, таких как АСПО, солеотложение, коррозия и образование высоковязких эмульсий.

Благодаря тому, что перфорационные отверстия размещаются только в емкости для предварительного смешивания образующейся между глухой заглушкой и фильтрующим элементом камеры и, кроме того, благодаря соотношению суммы площадей поперечного сечения этих перфорационных отверстий, размещенных на 1 м длины камеры, к площади поперечного сечения камеры (ΣS₀/S_к) (0,00001-2,0) обеспечивается длительная постоянная эффективная, минимальная и достаточная дозировка реагента (реагентов) в поток жидкости, т.е. сокращаются невостребованные потери и исключается его передозировка.

Предлагаемое устройство применяется для реализации заявляемого способа и работает следующим образом.

Для изготовления одной камеры берут отрезок трубы диаметром 50-170 мм и длиной 0,5-5 м, с одного конца камеры крепят глухую заглушку, фильтрующий (дозирующий) элемент, в образовавшейся емкости для предварительного смешивания делают необходимое количество перфорационных отверстий нужного размера. Далее камеру заполняют жидким или твердым реагентом, в случае необходимости устанавливают второй фильтрующий (дозирующий) элемент, перфорируют образовавшуюся вторую емкость для предварительного смешивания. Количество и величину поперечного сечения отверстий в образовавшихся емкостях делают таким образом, чтобы выполнялось указанное выше соотношение. Крепят глухую заглушку и соединяют с другой камерой в единый контейнер. Предлагаемое устройство, собранное из необходимого числа камер, заполненных жидкими или твердыми реагентами одного или разного видов и направления действия, крепится к лифтовым трубам и опускается в скважину на необходимую глубину - ниже начала проявления проблемы. Жидкость поступает из пласта через перфорационные отверстия в емкости для предварительного смешивания, через фильтрующий (дозирующий) элемент в камеру с реагентом. Одновременно происходит встречное движение жидкого реагента или раствора твердого реагента в добываемой жидкости через фильтрующий (дозирующий) элемент в емкость для предварительного смешивания и далее через перфорационные отверстия в емкости для предварительного смешивания во внутритрубное пространство.

Постоянный и стабильный характер растворения жидких и твердых реагентов во всех камерах контейнера в заявляемом устройстве, свободное поступление добываемой жидкости любой плотности, вязкости и обводненности в камеры контейнера к жидким и твердым реагентам обеспечивает автономный длительный, стабильный, минимальный, эффективный и достаточный вынос реагентов различного химического состава и направления действия (ингибиторов АСПО, коррозии, солеотложения и образования эмульсий).

Примеры использования заявляемого устройства.

1. ООО «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ». Цель: предотвращение АСПО, солеотложений и снижение скорости коррозии в добывающих скважинах ЦДНГ - 1, 3, 5, 8. Объем испытаний - 6 скважин. Результаты: количество промывок снизилось в 16 раз, количество текущих ремонтов скважин в 8 раз.

2. ОАО «Юганскнефтегаз». Цель: предотвращение солеотложений в добывающих скважинах ЦДНГ - 11, 15, 3. Объем испытаний - 4 скважины. Результаты: наработки по скважинам увеличились в 3 и более раз.

3. ОАО «Тюменнефтегаз». Цель: предотвращение солеотложений в добывающих скважинах Кальчинского месторождения. Объем испытаний - 2 скважины. Результаты: наработки по скважинам увеличились в 4 и более раз.

4. ОАО «Нижневартовское» НГДП. Цель: предотвращение солеотложений в добывающих скважинах Ермаковского месторождения. Объем испытаний: 3 скважины. Результаты: наработки по скважинам увеличились в 2-4 раза.

В приведенных примерах использовались жидкие и твердые реагенты одного или нескольких направлений действия.

Таким образом, заявляемый способ подачи жидкого и/или твердого реагентов и устройство для его осуществления позволяют обеспечить стабильную обработку добываемой жидкости жидкими и твердыми реагентами одного или разного вида, одного или разных направлений действия на протяжении длительного периода до 500 сут.

1. Способ подачи реагента в нефтедобывающую скважину или во внутритрубное пространство поверхностного нефтепромыслового оборудования, характеризующийся тем, что размещают устройство с реагентом в стволе скважины или во внутритрубном пространстве нефтепромыслового оборудования и осуществляют растворение реагента добываемой жидкостью, проникающей в устройство, выполненное в виде связанного с лифтовыми трубами или внутритрубным пространством камерного контейнера, представляющего собой несколько полых цилиндров с отверстиями, гидравлически связанных со скважиной или внутритрубным пространством поверхностного нефтепромыслового оборудования, при этом указанным устройством осуществляют дозированную подачу жидких и/или твердых реагентов, а камерный контейнер состоит из последовательно соединенных по торцам камер с установленными в каждой камере фильтрами или фильтром, выполняющими роль первоначально дозирующих устройств, указанные камеры заполняют реагентами, при этом указанные камеры через отверстия, расположенные в емкости предварительного смешивания, образованной между фильтром и глухой заглушкой камеры, связаны гидравлически с внутрискважинным или внутритрубным пространством.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что твердые реагенты являются порошкообразными, или пастообразными, или гранулированными.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что реагент представляет собой ингибитор асфальтосмолопарафиновых отложений.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что реагент представляет собой ингибитор коррозии.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что реагент представляет собой ингибитор солеотложения.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что реагент представляет собой ингибитор образования эмульсий.

7. Устройство для подачи жидкого и/или твердого реагента в скважину или во внутритрубное пространство поверхностного нефтепромыслового оборудования, включающее камерный контейнер, состоящий из отдельных камер для размещения в них реагента, выполненных в виде полых цилиндров с отверстиями, гидравлически связанных со скважиной или внутритрубным пространством поверхностного нефтепромыслового оборудования, фильтр или фильтры, установленные в каждой камере контейнера и выполняющие роль первоначально дозирующих устройств для реагентов, заполняющих камеры контейнера, при этом отверстия, через которые осуществляется гидравлическая связь с внутрискважинным или внутритрубным пространством и выполняющие роль вторичных дозирующих устройств, расположены только в емкости предварительного смешивания, которая образована между фильтром и глухой заглушкой камеры или между двумя фильтрами, при этом отношение суммы площадей поперечного сечения отверстий, размещенных на 1 м длины камеры, к площади поперечного сечения камеры выполнено равным 0,00001-2,0.

8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что твердый реагент является пастообразным, порошкообразным или гранулированным.

9. Устройство по п.7, отличающееся тем, что реагент представляет собой ингибитор асфальтосмолопарафиновых отложений.

10. Устройство по п.7, отличающееся тем, что реагент представляет собой ингибитор коррозии.

11. Устройство по п.7, отличающееся тем, что реагент представляет собой ингибитор солеотложения.

12. Устройство по п.7, отличающееся тем, что реагент представляет собой ингибитор образования эмульсий.