Способ очистки глубинного насоса и лифтовых труб от отложений

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, в частности к технологиям внутрискважинной очистки подземного оборудования от отложений. Способ включает доставку растворителя на прием глубинного насоса с помощью гибкой износостойкой трубки малого диаметра по межтрубному пространству. Растворитель в необходимом объеме подают под пакер через его переходной канал с обратным клапаном при остановленном глубинном насосе и закрытой задвижке на выходе лифтовых труб на устье скважины. После этого глубинным насосом из имеющегося объема растворителя под пакером закачивают в лифтовые трубы такой объем растворителя V₁, который заполнит пространство в колонне лифтовых труб, свободное от отложений. Скважина останавливается на время, необходимое для растворения максимально возможной части отложений объемом V¹ _отл, после этого вторым циклом глубинным насосом в лифтовые трубы закачивают растворитель объемом V₂=V₁+V¹ _отл с последующим ожиданием растворения отложений при остановленной скважине. Такое циклическое заполнение лифтовых труб растворителем продолжают до тех пор, пока из лифтовых труб на устье скважины не будет выходить растворитель без значительного содержания элементов отложений. Повышается эффективность очистки. 1 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к технологиям внутрискважинной очистки подземного оборудования добывающих и нагнетательных скважин от отложений с помощью закачки растворителей и может быть использовано в нефтяной и газовой промышленности.

Известен способ доставки растворителя на прием глубинного насоса с помощью бронированного капиллярного шланга по патенту РФ №2260677 (опубл. 20.09.2005 г.). Недостатком этой технологии является невозможность заполнения глубинного насоса и лифтовых труб чистым растворителем без его разбавления скважинной жидкостью. В то время как для получения максимального растворяющего эффекта от растворителя он должен быть доставлен в зону отложений без разбавления, т.е. в чистом виде.

Известны колтюбинговые технологии [1], основанные на спуске в лифтовые трубы и межтрубное пространство скважин длинномерных гибких стальных или армированных трубок малого диаметра для очистки скважины или подъемных труб (НКТ) от асфальтосмолистых и парафинистых отложений (АСПО). Способ имеет два недостатка. Во-первых, технология не применима в лифтовых трубах с колонной штанг внутри в качестве привода к плунжерному насосу. При использовании гибкой трубы в межтрубном пространстве невозможно доставить в лифтовые трубы с отложениями чистый растворитель в необходимом объеме без потерь, так как определенная часть растворителя под действием силы Архимеда всплывет выше приема глубинного насоса в межтрубном пространстве. Произойдет это из-за разности плотностей растворителей АСПО и скважинной продукции. Подавляющее большинство нефтей месторождений РФ имеют поверхностную плотность в 850-950 кг/м³, а выпускаемые заводами растворители АСПО имеют плотность не более 850 кг/м³. К примеру органический растворитель ЗАО «Нефтехим» (г.Уфа) марки Сонпар - 5402 имеет плотность 720-820 кг/м³.

Для повышения эффективности очистки глубинного насоса и лифтовых труб от отложений, в частности от АСПО, необходимо обеспечить доставку растворителя в лифтовые трубы через прием глубинного насоса (ГН) в чистом виде без смешения со скважинной жидкостью.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе очистки глубинного насоса и лифтовых труб от отложений путем закачки растворителя на прием глубинного насоса с помощью гибкой изностойкой трубки малого диаметра межтрубное пространство в зоне глубинного насоса перекрывают пакером, а растворитель необходимого объема подают под пакер через его переходной канал с обратным клапаном при остановленном глубинном насосе и закрытой задвижке на выкиде лифтовых труб скважины, после чего из этого объема растворителя глубинным насосом в лифтовые трубы закачивают такой объем растворителя V₁, который заполнит пространство в колонне лифтовых труб, свободные от отложений, скважина останавливается на время, необходимое для растворения максимально возможной части отложений объемом V¹ _отл, после этого глубинным насосом в лифтовые трубы закачивают вторым циклом объем растворителя V₂=V₁+V¹ _отл с последующим ожиданием растворения части отложений при остановленной скважине, такое циклическое заполнение лифтовых труб растворителем продолжают до тех пор, пока из лифтовых труб на устье скважины не будет выходить растворитель без значительного содержания элементов отложений, причем при необходимости под пакер закачивают дополнительный объем растворителя для его последующей закачки в лифтовые трубы.

Количество циклов закачки растворителя в лифтовые трубы из его накопленного объема в подпакерной зоне прогнозируется при выполнении неравенства

где:

V_oтл - предполагаемый объем отложений в глубинном насосе и лифтовых трубах;

V₁ - объем растворителя по 1-му циклу, необходимый для заполнения лифтового пространства, свободного от отложений;

к - коэффициент растворяющей способности реагента;

n - количество циклов закачки и ожидания процесса растворения отложений, необходимых для очистки глубинного насоса и лифтовых труб от отложений.

Подробно поясним сущность параметров V_отл и к. Предполагаемый объем отложений в ГН и лифтовых трубах V_отл предварительно определяют одним из приемлемых способов, например по способу, приведенному в изобретении по патенту РФ №2381359 (опубл. 10.02.2010 г.).

Параметр к показывает максимальную растворяющую способность растворителя и находится делением объема растворенной части отложений на реагирующий объем растворителя. Величина коэффициента определяется предварительно из лабораторных или промысловых испытаний. Для большинства растворителей параметр к равен 0,1÷0,5, например для органических растворителей АСПО, выпускаемых в РФ, к=0,10÷0,20.

На фиг.1 дана схема обустройства скважины для проведения очистки ГН и лифтовых труб от отложений по предлагаемому способу, где:

1 - колонна лифтовых труб;

2 - глубинный насос любого типа;

3 - пакер;

4 - трубка для подачи реагента;

5 - переходной канал с обратным клапаном;

6 - насосное устройство на поверхности земли.

Реализацию способа рассмотрим на примере нефтедобывающей скважины, по которой в колонне лифтовых труб постоянно образуются интенсивные отложения из асфальтенов, смол и парафинов. Скважина оборудована штанговым глубинным плунжерным насосом на глубине 1000 м, лифтовые трубы представлены НКТ с внутренним диаметром D=62 мм, колонна штанг имеет средний d=21 мм.

Для такой скважины необходимо сделать следующее согласно заявленному способу:

1. Глубинный насос 2 после очередного ремонта спускают в скважину вместе с пакером 5 и гибкой износостойкой трубкой 4 на чистых лифтовых трубах 1 на глубину 1000 м.

2. Через определенное время эксплуатации различными способами диагностики установлено следующее:

- объем АСПО в лифтовых трубах V_отл=0,67 м³;

- отложения расположены в лифтовых трубах равномерно по всей колонне от насоса до устья.

3. Для удаления отложений используют органический растворитель Сонпар-5402 ЗАО «Нефтехим» с плотностью 800 кг/м³. Скважинная продукция представляет собой нефть с плотностью 880 кг/м³.

4. Общий прогнозный объем растворителя V_p находят делением V_отл на к:

V_p=V_отл/к=0,67/0,11=6,1 м³.

На момент первой обработки к этому объему растворителя следует еще добавить и объем растворителя для заполнения гибкой трубки 4.

5. Работу глубинного насоса 2 останавливают, задвижку на выходе лифтовых труб на устье скважины закрывают и весь растворитель необходимого объема V_p закачивают насосом 6 под пакер 3. Таким образом на приеме насоса 2 собирается растворитель в чистом виде необходимого объема 6,1 м³.

6. Организуют циклическую закачку растворителя в лифтовые трубы с помощью глубинного насоса 2. Для закачки растворителя по 1-му циклу определяют объем V в лифтовых трубах, свободный от отложений и колонны штанг:

7. Глубинным насосом в лифтовые трубы закачивают 2,0 м³ растворителя и оставляют в покое на 2÷4 часа, необходимые для растворения АСПО. Объем растворенной части АСПО будет равен V¹ _отл=V₁·к=2 м³·0,11=0,22 м³.

8. По второму циклу закачки растворителя в лифтовые трубы необходимый объем равен:

V₂=V₁+V¹ _отл=V₁(1+к)=2,0(1+0,11)=2,22 м³.

9. По третьему циклу в лифтовые трубы следует закачать растворитель объема V₃:

V₃=V₁(1+к)²=2,0·1,111²=2,46 м³.

Всего за три цикла необходимо подать в лифтовые трубы глубинным насосом расчетный объем растворителя Сонпар-5402, равный:

, где n=3;

V_p ^расч=V₁+V₂+V₃=2,0+2,22+2,46=6,68 м³

Из расчетов видно, что расчетный объем растворителя V_p ^расч незначительно превзошел прогнозный объем V_p (см. п.4), т.е. 6,68 м³>6,1 м³ на 0,58 м³. Поэтому по третьему циклу следует фактически в лифтовые трубы закачать V₃ ^ф=V₃-(V_p ^расч-V_p)=2,46-0,58=1,88 м³ растворителя.

Так как этот объем растворителя не полностью заполнит внутренний объем лифтовых труб необходимо третью порцию растворителя удалять из лифтовых труб в два этапа с промежуточным временем на реакцию растворителя с АСПО так, чтобы этот необходимый объем реагента в 1,88 м³ находился 2-4 часа и в верхней части лифтовых труб.

При избытке растворителя в нефтегазодобывающем предприятии можно его не экономить и в подпакерное пространство закачать по трубке 4 растворитель в избыточном объеме, равном V_p ^расч=6,68 м³. Все эти экономические аспекты заявленного способа не относятся к сущности изобретения, поэтому эти детали не включены в формулу изобретения. Ясно одно, что, во-первых, под пакером на приеме насоса предварительно создают необходимый по расчетам объем растворителя, а затем его порционно вводят в лифтовые трубы с помощью глубинного насоса. На наш взгляд, эти две соединенные технологии обладают признаками новизны и выдерживают экспертизу по критерию «существенное отличие».

Необходимо отметить, что если требуемый объем растворителя (V_p по прогнозу или V_p ^расч по количеству циклов закачки) оказался недостаточным для полной очистки лифтовых труб, всегда имеется возможность дополнительный его объем собрать в подпакерной зоне и повторно заполнить этим объемом лифтовые трубы.

Технико-экономическая эффективность от использования заявленного способа очистки глубинного насоса и лифтовых труб от отложений основана на повышении качества промывок при одновременном снижении объема растворителя на одну обработку скважины. Последнее особенно актуально для нефтедобывающих скважин, в межтрубном пространстве которых имеется значительное количество скважинной жидкости. При использовании ранее известных способов доставки растворителя на прием насоса неизбежно происходит смешение растворителя с этой жидкостью с последующей потерей начальной эффективности растворителя.

Источник информации

1. Мини-колтюбинг как он есть / Сергей Каблаш, СЗАО «Фидмаш» // Время колтюбинга. - 2009. - №29. - С.28-30.

1. Способ очистки глубинного насоса и лифтовых труб от отложений путем доставки растворителя на прием глубинного насоса с помощью гибкой износостойкой трубки малого диаметра по межтрубному пространству, отличающийся тем, что межтрубное пространство в зоне глубинного насоса перекрывают пакером, а растворитель в необходимом объеме подают под пакер через его переходной канал с обратным клапаном при остановленном глубинном насосе и закрытой задвижке на выходе лифтовых труб на устье скважины, после этого глубинным насосом из имеющегося объема растворителя под пакером закачивают в лифтовые трубы такой объем растворителя V₁, который заполнит пространство в колонне лифтовых труб, свободное от отложений, скважина останавливается на время, необходимое для растворения максимально возможной части отложений объемом V¹ _отл, после этого вторым циклом глубинным насосом в лифтовые трубы закачивают растворитель объемом V₂=V₁+V¹ _отл с последующим ожиданием растворения отложений при остановленной скважине, такое циклическое заполнение лифтовых труб растворителем продолжают до тех пор, пока из лифтовых труб на устье скважины не будет выходить растворитель без значительного содержания элементов отложений, причем при необходимости под пакер закачивают дополнительный объем растворителя для его последующей закачки в лифтовые трубы.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что минимально необходимое количество циклов закачки растворителя в лифтовые трубы предварительно определяют из условий выполнения неравенства:
,
где V_oтл - предполагаемый объем отложений в глубинном насосе и лифтовых трубах;
V₁ - объем растворителя по 1-у циклу, необходимый для заполнения лифтового пространства, свободного от отложений;
к - коэффициент растворяющей способности реагента;
n - минимальное количество циклов закачки и ожидания растворения отложений, необходимых для очистки насоса и лифтовых труб.