Способ борьбы с отложениями солей в нефтяных скважинах

 

Bqace aR тл тен нс; т ; „, .

О и и с А" и тт

Союз Соеетскнк

Соцналнстнческнк

Республнк

<1ц 697695

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву— (22)Заявлено 05.04.77 (21) 2473515/22-0д с присоединением заявки М (51)М. Кл.

Е 21 В 43/00

Гвсударстеаииый канитет

СССР иа делам изаарвтааик и аткрмтий (23) П риоритет

Опубликовано 15.11.79, Бюллетень РВ 42 (53) УДК 622.246. (088,8) Дата опубликования описания 15. 11.79, Ф, Г. Аржанов, А. С. Шиляев, Р. И. Кузоваткин и Л. А. Чернобай (72) Авторы изобретения

Нефтегазодобывающее управление - Нижневартовсхнефть им. В. И. Ленина и Ордена Ленина главное Тюменское производственное управление по нефтянои и газовой промышленности "Гпавтюменнефтегаз" Министерства нефтяной промыш пенности СССР (71) Заявителе» (54) СПОСОБ БОРЬБЫ С ОТЛОЖЕНИЯМИ СОЛЕЙ В

НЕФТЯНЫХ СКВАЖИНАХ

Изобретение относится к нефтегазлобываклцей промышленности, в частности к способам борьбы с отложениями неорганических твердых отложений в нефтепромысловом оборудовании.

Известен способ борьбы с отложениями солей в нефтяных скважинах путем воздействия на газожидкостный поток мiтнитного поля 1 j.

Однако такой способ обладает недостатками, т.к. обработка магнитным полем производится в широком диапазоне термодинамического состояния потока, эффективность воздействия магнитного поля зависит от насьпценности потока газами, которые сорбируют на себя боль. шую часть энергии поля. Кроме того, наличие в водонефгяных потоках окисных . соединений металлов снижает эффект действття магнитного поля, ввиду осаждения этих окислов на магнитах и замыкания магнитного потока.

Известен также способ больбы с 01 ложениями солей в скважинах путем воздействия на нефтяной поток ультразвуком (2).

Однако данный способ не позволяет предотвратить отложение солей на стенках скважины, в лишь разрушает уже отложившиеся осадки, Целью изобретения является повышение эффективности способа за счет предотвращения отложения солей в скважи-, нах, .1Î

Поставленная цель достигается тйм, что в зону воздействия ультразвуком подают гвз, причем воздействие ультра15 звуком производится в предпереходной области, Согласно молекулярно-кинетической теории жидкостей пролесс фазового перехода раствор-кристалл состоит из треХ последовательных стадий:

1 Стадии зарождения центров кристаллизации.

2. Начальной стадии процесса кристаллизации.

3 697695

3. Стадии завершения процесса фазового перехода первого рода.

Первая стадия расположена вблизи температурной точки кристаллизации.

Здесь наблюдается аномальное изменение свойств, эа счет того, что в растворе воэника1от небольшие области имеющие свойства твердого тела. Эти области не являются устойчивыми, они возникают и исчеза|от случайным обра- 10 эом, как и обы ьчые флуктуации плотности беэ изменения агрегатного состояния, Их количество и размеры определяются температурой, а также физическими параметрами, характерными для данной системы раствора. Название зта область получила "прецпереходной" тлк как в ней происходит подготовка вещества к кристаллизации.

Воздействуя на поток ультразвуковым полем в "предпереходной области растворов полей происходит дополнительное зарождение в объеме потока большого количества центров кристаллиза25 ции„Это обусловлено тем, что образование зароиышей твердой фазы в этой области происходит при минимальных затратах энергии поля, В процессе обработки газонасьпцен3О ной водокефтяной .смеси ультразвуковым полем в кавитационном режиме происходит существенное перераспределение в молекулярно-кинетических процессах образования зародышей твердой фазы, 35 коэффициентах вязкости и диффузии.

При этом кавитационный пузырек или кавитационная область представляет собой своеобразный трансформатор мощности, в котором сравнительно медленно накапливается энергия, а освобождается в течение очень короткого времени, в результате чего мгновенная мощность во много раз превосходит среднюю, вводимую излучателем в кавитационную область. Местные изменения температур и давлений эа счет действия ультразвукового поля в режиме кавитации приводят к возрастанию флуктуации плотности. При этом имеет место дополнительное возникновение плотных комплексов, которые будут при оптимальных термодинамических условиях выполнять роль зародышей кристаллизации.

5О

На распределение и возникновение зародышей в системе также оказывают влияние эффекты второго порядка, имеющие место в жидкости при воздействии на нее мощного ультразвукового поля.

Значительно уменьшается энергия активации, а следовательно увеличивается коэффициент диффузии и активизируется процесс зародышеобраэования, Процесс эародьпнеобраэования можно значительно интенсифицировать эа счет подачи дополнительного газа в нефтяную систему и ультразвукового диспергирования его в кавитационном режиме, Путем ультразвукового диспергирования можно дсьбиться стабильных размеров равномерно распределенных в предцереходноЙ" области газовых пузырьков. С помощью етого приема количество зародышей кристаллизации в кавитационном режиме возрастает. Подбором частоты ультразвукового излучения добиваются максимальной амплитуды кавитирующих газовых пузырей. Такой режим в системе возможен тогда, когда собственная частота колебаний пузырей равна частоте наложенного ультразвукового поля. йиаметр этих кавитирующих газовых пузырей из-за диффузии растворенного газа и испарения жидкости внутрь пузырька в полупериод растяжения резко увеличивается, - При этом происходит, переохлаждение поверхности пузырька, что впоследствии приводит к образованию на ней кристаллического зародыша. В полупериод сжатия пузырька ультразвуковая волна выносит зародившийся центр кристаллизации в объем потока, ввиду разных скоростей движения фаз. Появившийся избыток свободного газа в потоке является дополнительным ускорителем зарождения кавитационных зародышей и источником нарушения однородности и термодинамического равновесия системы.

На привеценном чертеже изображен общий виц установки цля осуществления прецложенного способа.

Защита скважинного оборудования от отложения неорганических солей осуществляется ультразвуковым излучателем

1, место установки которого определяется физико-химической обстановкой в скважине, Например, при эксплуатации скважины електроцентробежным насосом 2, излучатель ультразвука устанавливается под электродвигателем 3.

Глубина подвески излучателя может регулироваться изменением расстояния между электродвигателем и излучателем исходя из условий обработки потока

5 6976 ультразвуком в "предпереходной области.

Лля интенсификации процесса вьгкристаллизации солей из растворов на прием излучателя через штуцер 4 подается дополнительно нужное количество газа.

После ультразвуковой обработки газожидкостный поток со взвешенными в объеме кристаллическими новообраэо- 10 ваниями поступает в центробежный

H&coc 2, где приобретает дополнительное ускорение и выносится по насосно-компрессорным трубам 5 на поверхность. 15

Таким образом за счет действия ультразвукового поля водоне ;тяпой поток в "предпереходном " состоянии водных растворов солей происходит их объемная выкристаллизапия. Интенсификация процесса достигается путем принудительной подачи в зону действия ультра звукового поля дополнительного rasa, который диспергируется в потоке с частотой 20-28 кГц в кавитационном режиме до величины образующихся кристаллических зародышей.

Перенос зарождения центров кристал

ЗО лизации B объем газожидкостного потоКа приводит K массовой выкристалли95 6 зации солей из водных растворов и к глубоким изменениям формы и структуры самих кристаллов. Зародившиеся кристаллы имеют неправильное строение кристаллической решетки, RcKaженную форму строения и некомпактную структуру. Они представляют собой вид мягких хлопьев, которые в дальнейшем теряют способность отлагаться в виде твердого осадка и выносятся потоком как мелкодисперсный шлам, Формула изобретения

Способ борьбы с отложениями солей в нефтяных скважинах путем воздействия на поток добываемой продукции ультразвуком, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что с целью повышения его эффективности за счет предотвращения отложения солей в скважинах, в зону воздействия ультразвуком подают газ, рричем воздействие ультразвуком производится в предпереходной" области.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1 . А вт орск ое свидетельство СССР

¹ 273 —. -56, кл. Е 21 В 43/ОО, 1970.

2, 7etr ОГеигп ЕпфпеЕ . п егпЫ опдЯ, 1975, 1Х, F08.47, Ы 10, р. 68,72,74 (прототип) .

697695

Составитель А . Симедкаи

Техред С. Мигай, Корректор И. Михеева

Редактор Т. Авдейчик

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 6898/23 Тираж 657 Подписное

UHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва,. Ж-35, Раушская наб„д. 4/5