Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДАЧИ РЕАГЕНТА В СКВАЖИНУ

Изобретение относится к нефтепогружному оборудованию, а именно к устройствам для подачи химических реагентов в скважинную жидкость.

Известно устройство для подачи ингибитора, содержащее цилиндрический корпус, имеющий в верхней части отверстия, расположенные в верхнем и нижнем рядах, и ингибитор, размещенный в корпусе ниже отверстий, причем оси отверстий рядов направлены под углом и сходятся внутри корпуса (патент RU №2382177, МПК E21B 37/06, 2010 г.).

Недостатками данного устройства являются:

- невысокая точностью дозирования реагента;

- низкая адаптационная способность к внутрискважинным условиям;

- низкий ресурс работ.

Известно устройство для подачи реагента (патент RU №2386791, МПК E21B 37/06, 2008 г.), выполненное в виде соединенных между собой по торцам с помощью муфт секций, каждая из которых представляет собой полый цилиндрический контейнер, включающий расположенные в его торцах камеры смешения, снабженные отверстиями для гидравлической соединения со скважиной и отделенные от полости, заполненной реагентом, дозирующими фильтрами из пластиковых или металлических сеток

Недостатками данного устройства являются:

- низкая точность дозирования реагента из-за заклинивания ячеек дозирующих фильтров механическими примесями, попадающими в камеры смешения со скважинной жидкостью;

- сложность настройки дозирующих фильтров под проявляющиеся осложняющие факторы в скважине;

трудоемкость формирования наклонных отверстий в длинномерных цилиндрических контейнерах.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для подачи реагента в скважину (патент RU №2472922 МПК E21B 37/06, опубл. 20.01.20013 г., бюл №2), содержащее соединенные по торцам с помощью муфт цилиндрические контейнеры с реагентом, камеры смешения с отверстиями и фильтры-дозаторы, при этом верхние торцы цилиндрических контейнеров перекрыты фильтрами-дозаторами, а нижние торцы - заглушками, камеры смешения и фильтры-дозаторы расположены в муфтах, имеющих, по крайней мере, по одному ряду входных и выходных отверстий.

Недостатками данного устройства являются:

- низкое качество смешивания реагента со скважинной жидкостью в камере смешения;

- низкая эффективность работы устройства, связанная с тем, что основной поток скважинный жидкости не попадает в камеру смешения через входные отверстия, а перетекает снизу вверх за козырьками;

- низкая точность дозирования реагента, так как дозирование реагента происходит по всей наружной площади фильтра-дозатора.

Технической задачей изобретения являются повышения качества смешивания реагента в камере смешения и точности дозирования реагента в скважинную жидкость, а также повышение эффективности работы устройства.

Поставленная техническая задача решается устройством для подачи реагента в скважину, содержащим соединенные по торцам с помощью муфт цилиндрические контейнеры с реагентом, верхние торцы цилиндрических контейнеров перекрыты фильтрами-дозаторами, а нижние торцы - заглушками, камеры смешения и фильтры-дозаторы, расположенные в муфтах, имеющих, по одному ряду входных и выходных отверстий.

Новым является то, что муфты снаружи оснащены уплотнительными манжетами, фильтры-дозаторы помещены в цилиндрический корпус, оснащенный сверху калиброванным отверстием, причем выше фильтра-дозатора в муфте установлен струйный насос, а ниже струйного насоса в муфте установлен эжектор, сообщенный с рядом входных отверстий муфт патрубками, при этом камера смешения расположена в муфте на выходе струйного насоса, причем выше струйного насоса в муфте размещены диафрагмы с центральными щелевыми отверстиями, при этом каждое щелевое отверстие последующей диафрагмы смещено на угол 25-30° по направлению часовой или против часовой стрелки, причем проходные сечения щелевых отверстий диафрагм выполнены уменьшающимися снизу вверх.

Площади сечения входных и выходных отверстий в муфте совпадают. Выполнение отверстий на муфте, имеющих существенно меньшую длину по сравнению с контейнером, улучшает технологичность изготовления заявляемого устройства дозирования реагента в целом.

Фильтр-дозатор может быть выполнен из профилированной проволоки, или из пористого спеченного материала, или из металлической или полимерной сетки. Гидравлическая связь камеры смешения со скважиной и полостью контейнера осуществляется через отверстия в муфте и фильтр-дозатор соответственно.

Точность дозирования реагента определяется диаметром проходного сечения калиброванного отверстия цилиндрического корпуса фильтра-дозатора, что повышает точность дозирования химического реагента в скважинную жидкость в сравнении с прототипом.

В устройстве могут применяться реагенты различного химического состава и агрегатного состояния, которые подбираются с учетом внутрискважинных условий.

На фигуре 1 схематично изображено заявляемое устройство для подачи реагента в скважину.

На фигуре 2 и 3 схематично изображены поперечные разрезы диафрагмы с щелевыми отверстиями.

Устройство для подачи реагента в скважину содержит набор цилиндрических контейнеров 1 (см. фиг.1), нижние торцы которых перекрыты заглушками 2, а верхние торцы - фильтрами-дозаторами 3. Контейнеры 1 заполнены реагентом 4, состав и агрегатное состояние которого подбираются с учетом температуры, обводненности и химического состава добываемой жидкости. Контейнеры 1 соединены друг с другом с помощью муфт 5, на цилиндрической поверхности которых выполнен ряд нижних входных 6 и верхних выходных 7 отверстий. Площади сечения входных 6 и выходных 7 отверстий совпадают, при этом диаметр и количество указанных отверстий подбираются в зависимости от подачи жидкости и необходимого содержания в ней химического реагента. Например, выполняют по 8 отверстий диаметром 5 мм как для входных 6, так и выходных 7 отверстий муфты 5.

Муфты 5 снаружи оснащены уплотнительными манжетами 8, выполненными из резины, например в количестве 3 штук. Благодаря плотному взаимодействию уплотнительных манжет со стенками скважины весь поток скважинной жидкости направляется через входные отверстия 6 муфт 5 в камеру смешения 9, что позволяет повысить эффективность работы устройства, так как химический реагент смешивается во всем объеме скважинной жидкости и позволяет исключить отложение солей на рабочих органах электроцентробежного насоса и скважинного оборудования.

Фильтры-дозаторы 3 помещены в цилиндрический корпус 10 с калиброванным отверстием 11 сверху. Диаметр проходного сечения калиброванного отверстия 11 зависит от химического состава реагента, его вязкости и агрегатного состояния и подбирается опытным путем на лабораторной установке, например диаметр калиброванного отверстия 11 составляет 4 мм.

Выше калиброванного отверстия 11 цилиндрического корпуса 10 фильтра-дозатора 3 в муфте 5 установлен струйный насос 12. Ниже струйного насоса 12 в муфте 5 установлен эжектор 13. Ряд входных отверстий 6 муфт 5 сообщен с эжектором 13 патрубками 14.

Выше струйного насоса 12 в муфте 5 размещены диафрагмы 15'; 15";… 15ⁿ с центральными щелевыми отверстиями 16'; 16";… 16ⁿ, при этом каждое щелевое отверстие 16'; 16";… 16ⁿ последующей диафрагмы 15'; 15";.... 15" смещено на угол 25-30° по направлению часовой или против часовой стрелки, например на угол α=25° по направлению часовой стрелки. Проходные сечения щелевых отверстий 16'; 16";… 16ⁿ диафрагм 15'; 15";… 15ⁿ выполнены уменьшающимися снизу вверх.

Камера смешения 9 расположена в муфте 5 на выходе струйного насоса 12.

Устройство для подачи реагента работает следующим образом.

Заполненные реагентом 4 (см. фиг.1) цилиндрические контейнеры 1 с закрытыми заглушками торцами транспортируют на скважину (на фиг.1 и 2 не показано). При спуске в скважину контейнеры 1 соединяют друг с другом муфтами 5 с одновременной установкой на них фильтров-дозаторов 3. Типоразмер последних определяется необходимой точностью и продолжительностью дозирования реагента с учетом конкретных внутрискважинных условий. Количество контейнеров 1 в спускаемом устройстве задается дебитом скважины.

При включении погружного насоса (на фиг.1 и 2 не показано) скважинная жидкость течет снизу вверх вдоль устройства для подачи реагента. При этом благодаря уплотнительным манжетам 8, взаимодействующим со стенками скважины, весь поток скважинной жидкости через входные отверстия 6 муфты 5 патрубки 14 и эжектор 13 попадает на вход струйного насоса 12.

Сюда же через калиброванное отверстие 11 цилиндрического корпуса 10 фильтра-дозатора 3 поступает концентрированный раствор реагента 4 из контейнера 1.

На входе в струйный насос 12 создается пониженное давление и образуется камера низкого давления 17 за счет высокой скорости потока скважинной жидкости в эжекторе 13 и резким ее падением при выходе из эжектора 13, а поскольку камера низкого давления 17 сообщена с калиброванным отверстием цилиндрический корпус 10 фильтры-дозатора 3, то через калиброванное отверстие 11 происходит всасывание химического реагента из контейнера 1. Поток скважинной жидкости совместно с химическим реагентом попадают в струйный насос 12, причем на выходе струйного насоса 12 в камере смешения 9 происходит распределение реагента во всем объеме скважинной жидкости.

Далее из камеры смешения 9 скважинная жидкость, предварительно перемешанная с химическим реагентом, проходит сквозь щелевые отверстия 16'; 16";… 16ⁿ, соответствующих диафрагм 15'; 15";… 15ⁿ в муфте 5, при этом химический реагент интенсивно перемешивается в скважинной жидкости за счет резкого сужения в диафрагмах 15'; 15";… 15ⁿ и резкого расширения за диафрагмами 15'; 15";… 15ⁿ.

Благодаря тому, что каждое щелевое отверстие последующей диафрагмы смещено на угол α=25° (см. фиг.2 и 3) по направлению часовой стрелки исключаются «мертвые зоны» за диафрагмами 15'; 15";… 15ⁿ и провидит к завихрению потока жидкости при интенсивном перемешивании скважинной жидкости с химическим реагентом.

Выполнение проходных сечений щелевых отверстий диафрагм 15'; 15";… 15ⁿ уменьшающимися снизу вверх позволяют стабилизировать поток перемешанной жидкости.

Перемешанный поток скважинной жидкости с химическим реагентом, движущийся вверх вдоль муфты 5, создает в выходных отверстиях 7 вихревое течение. Под их действием насыщенная реагентом скважинная жидкость вытекает через выходные отверстия муфты 5 в затрубное пространство, поднимаясь по которому попадает на прием погружного насоса. Благодаря наличию реагента предотвращается отложение солей на рабочих органах насоса и скважинном оборудовании.

Предложенное устройство для подачи реагента в скважину позволяет повысить качество смешивания реагента в камере смешения, а также повысить точность дозирования реагента в скважинную жидкость и эффективность работы устройства.