Устройство для дозированной подачи реагента в скважину

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для предотвращения коррозии, отложения солей и парафинов на нефтедобывающем оборудовании. Устройство содержит емкость для реагента и сообщенный с ней насос-дозатор с собственным приводом и системой управления. Устройство помещено внутри скважины ниже нефтедобывающего оборудования. Питание привода насоса-дозатора подведено от батареи гальванических элементов, расположенных в герметичной полости устройства. Обеспечивается эффективная подача реагента, повышается надежность защиты всей погружной установки. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к погружным устройствам для подачи реагента в скважину, на поверхность погружных электродвигателей и вход электроцентробежных насосов, и может быть использовано для предотвращения коррозии, отложения солей и парафинов на нефтедобывающем оборудовании для повышения надежности работы УЭЦН.

Известно устройство для дозированной подачи реагента в скважину, включающее контейнер с химическим реагентом и помещенный между ним и штанговым насосом плунжерный насос-дозатор. Плунжер дозирующего насоса прикреплен к штоку, приводимому в движение перепадом давления жидкости во время работы штангового насоса (патент РФ №1617198, МКИ F04B 47/00; Е21В 43/00, 1990).

К недостаткам устройства можно отнести невозможность его использования с другими видами нефтедобывающих насосов (центробежными, осевыми и т.д.) и неравномерность подачи реагента из-за постепенного разбавления его скважинной жидкостью во время эксплуатации.

Наиболее близким к заявляемому является устройство для дозированной подачи реагента в скважину, содержащее контейнер для реагента и сообщенный с ним насос-дозатор, помещенные вокруг части трубопроводной системы скважины. Насос-дозатор оборудован собственным электроприводом. Устройство снабжено системой связи и управления, принимающей изменяющиеся во времени электрические сигналы, поступающие через трубопроводную систему с поверхности, и в ответ на них подает реагент в добываемую жидкость (патент РФ №2258805 С2, МПК Е21В 47/10, 43/25, 2001).

Недостатками устройства является необходимость взаимной электрической изоляции частей трубопроводной системы скважины, представленных насосно-компрессорной и обсадной колонной, т.к. недопустимо их соприкосновение во избежание замыкания, в том числе посредством промежуточных деталей и узлов. Размещение устройства вокруг части трубопроводной системы скважины ограничивает варианты размещения устройства, а также уменьшает объем контейнера с реагентом. Кроме того, расположение между насосно-компрессорной и обсадной колонной не только усложняет конструкцию, но и увеличивает осевой габарит, что приводит к высоким капитальным затратам в целом.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является обеспечение равномерной подачи реагента и повышение надежности защиты всей установки.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для дозированной подачи реагента в скважину, содержащем емкость для реагента и сообщенный с ней насос-дозатор с собственным приводом и системой управления, согласно изобретению устройство помещено внутри скважины ниже нефтедобывающего оборудования, а питание привода насоса-дозатора подведено от батареи гальванических элементов, расположенных в герметичной полости устройства.

В качестве насоса-дозатора могут быть применены объемные насосы: плунжерный (поршневой) или диафрагменный (мембранный). Предпочтительным вариантом насоса-дозатора является плунжерный с одним выпускным клапаном, поскольку такой насос сочетает в себе большую надежность и простоту.

Приводом насоса-дозатора может служить собственный электромагнитный (соленоидный) привод, гидравлический возвратно-поступательный привод, а также вращающий электродвигатель с кулачковым или кривошипно-шатунным механизмом.

Ниже насоса-дозатора может быть расположен смесительный отсек с перфорированными стенками, обеспечивающий сглаживание неравномерной импульсной подачи реагента в пластовую жидкость.

Емкость для реагента выполнена, по крайней мере, с двумя отверстиями, одно из которых предназначено для поступления пластовой жидкости в емкость для выравнивания давления, другое - для поступления реагента из емкости в насос-дозатор и далее в пластовую жидкость. Реагент поступает из емкости в насос-дозатор по каналам, образованным между корпусом устройства и расположенными внутри него герметичной полостью и приводом.

Емкость для реагента может быть оборудована подвижным разделителем, выполненным в виде цилиндрического или сферического тела. В некоторых вариантах исполнения подвижный разделитель может быть выполнен в виде деформируемой полости, выстилающей емкость изнутри. Наличие разделителя препятствует разбавлению реагента скважинной жидкостью. Разделитель разграничивает объем устройства на две части, причем первая часть заполнена реагентом и сообщена с насосом-дозатором, а вторая свободно сообщается со скважиной через отверстия в корпусе.

Для предотвращения попадания твердых частиц из емкости для реагента в насос-дозатор в устройстве возможна дополнительная установка гравитационного сепаратора и/или фильтра. Гравитационный сепаратор и фильтр могут быть размещены в нижней части емкости для реагента или в каналах, соединяющих емкость для реагента с насосом-дозатором.

Емкость для реагента может состоять из нескольких труб, гидравлически соединенных друг с другом для получения необходимого объема реагента.

Предпочтительным вариантом собственного привода насоса-дозатора является электромагнитный, при этом вытеснитель насоса-дозатора (плунжер) приводится в движение при подаче напряжения на обмотку катушки индуктивности (соленоида), возврат вытеснителя осуществляется с помощью пружины.

Вариант реализации настоящего изобретения с использованием плунжерного насоса схематично представлен на фиг.1. На фиг.2-4 изображены варианты осуществления изобретения с гравитационным сепаратором или фильтром; на фиг.2 показано устройство с фильтром, расположенным внизу емкости для реагента; на фиг.3 - устройство с гравитационным сепаратором, который также расположен внизу емкости для реагента; на фиг.4 - устройство с гравитационным сепаратором в виде углублений, расположенных на стыке каналов, соединяющих емкость для реагента и насос-дозатор.

Устройство содержит корпус 1 с отверстиями 2 в верхней части, внутри которого размещены емкость для реагента 3, подвижный разделитель 4, разделяющий реагент 5 и пластовую жидкость, герметичная полость 6 с батареей гальванических элементов, привод 7, выходное звено которого сопряжено с насосом-дозатором 8. В состав насоса-дозатора 8 входят плунжер 9 и клапан 10. Между герметичной полостью 6, приводом 7 и корпусом 1 образованы кольцевой канал 11 и горизонтальный канал 12. В герметичной полости 6 находится блок управления и размещена батарея гальванических элементов (фиг.1). Для выравнивания импульсного поступления реагента из насоса-дозатора 8 к нижней части устройства дополнительно присоединен смесительный отсек 13 с отверстиями 14.

Устройство, согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, работает следующим образом.

Перед спуском в скважину включается блок управления, находящийся в герметичной полости 6. После чего происходит заправка емкости 3 устройства реагентом.

Блок, находящийся в полости 6, управляет приводом 7, воздействующим на насос-дозатор 8.

Насос-дозатор 8 плунжерного типа работает циклично. При холостом ходе плунжера 9 вверх рабочая камера насоса получает сообщение с реагентом, находящимся в емкости 3, через каналы 11 и 12, и заполняется в силу давления столба реагента и создавшегося разрежения. При рабочем ходе вниз плунжер 9 перекрывает горизонтальный канал 12, замыкая рабочую камеру, и сжимает ее. Выпускной клапан 10 при этом открывается, и порция реагента поступает в отсек 13, где происходит перемешивание и растворение его в скважинной жидкости, поступившей в отсек 13 через отверстия 14 при работе вышестоящего добывающего насоса. Таким образом, цикл состоит из всасывающего движения плунжера вверх, при котором рабочая камера заполняется реагентом, и нагнетательного хода плунжера вниз, опустошающего ее.

Благодаря перемешиванию в смесительном отсеке 13 образуется равномерно распределенный раствор реагента в скважинной жидкости, который через отверстия 14 смесительного отсека с постоянной скоростью подается в скважину.

По мере расходования реагента подвижный разделитель 4 в емкости 3 опускается вниз в связи с создающимся внутри разрежением во время работы насоса-дозатора 8, и скважинная жидкость начинает заполнять емкость 3 через отверстия 2. В случае выполнения разделителя в виде выстилающей емкость 3 изнутри деформируемой полости, при работе насоса-дозатора объем полости уменьшается и она сжимается, скважинная жидкость заполняет пространство между корпусом 1 устройства и деформируемой полостью.

Величину подачи реагента в скважину регулируют как изменением циклической частоты рабочих ходов плунжера, задаваемой системой управления, так и изменением длины хода плунжера.

В некоторых вариантах исполнения для предотвращения попадания твердых частиц в насос-дозатор 8 устройство может быть дополнительно оснащено фильтром 15 (фиг.2) или гравитационным сепаратором 16 (фиг.3), которые размещают внизу емкости 5 для реагента. В этом случае гравитационный сепаратор имеет форму конуса.

Кроме того, гравитационный сепаратор может быть выполнен в виде углублений 17, которые располагаются на стыке каналов 11 и 12, соединяющих емкость 3 для реагента 5 и насос-дозатор 8 (фиг.4).

При использовании питания от батареи гальванических элементов устройство является полностью независимым и автономным. В некоторых случаях электропитание может быть организовано путем отбора мощности от ТМС (системы телеметрии), размещенной ниже ПЭД.

Предлагаемое устройство обеспечивает равномерность подачи, которая может быть дополнительно повышена за счет использования смесительного отсека, сглаживающего подачу насоса-дозатора, и постоянства концентрации реагента в устройстве, обеспечивающегося подвижным разделителем.

Устройство является универсальным дозатором за счет возможности дозирования с постоянной скоростью реагентов для предотвращения коррозии, отложения солей и парафинов на нефтедобывающем оборудовании.

1. Устройство для дозированной подачи реагента в скважину, содержащее емкость для реагента и сообщенный с ней насос-дозатор с собственным приводом и системой управления, отличающееся тем, что устройство помещено внутри скважины ниже нефтедобывающего оборудования, питание привода насоса-дозатора подведено от батареи гальванических элементов, расположенных в герметичной полости устройства.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве насоса-дозатора использован плунжерный или диафрагменный насос.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве собственного привода насоса-дозатора использован электромагнитный привод, либо гидравлический возвратно-поступательный привод, либо вращающий электродвигатель с кулачковым или кривошипно-шатунным механизмом.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что ниже насоса-дозатора расположен смесительный отсек с перфорированными стенками, служащий для сглаживания импульсной подачи реагента.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что емкость для реагента оборудована подвижным разделителем, выполненным в виде цилиндрического или сферического тела, или в виде деформируемой полости, выстилающей емкость изнутри.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в нижней части емкости для реагента или в каналах, соединяющих емкость для реагента и насос-дозатор, дополнительно установлен гравитационный сепаратор и/или фильтр, предотвращающий попадание твердых частиц из емкости для реагента в насос-дозатор.