Результат интеллектуальной деятельности: Фильтр скважинный для нейтрализации кислоты

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности, к устройствам для нейтрализации кислоты после кислотной обработки пласта.

Известно фильтр устьевой для нейтрализации кислоты (патент на ПМ RU № 184803, МПК E21B 27/02, E21B 43/27, опубл. 09.11.2018 Бюл. № 31), включающий в себя цилиндрический контейнер наружным диаметром Д=73 мм с присоединительными наружными резьбами Д=73, воронку с наружным диаметром Д=90 мм и присоединительной внутренней резьбой Д=73 мм со стороны установки контейнера для гранулированного магния и наружным диаметром Д=60 мм по всей длине, соединительную муфту с наружным диаметром Д=90 мм и с внутренними резьбами Д=73 мм с обоих концов, присоединительный патрубок под шланг высокого давления с наружным диаметром Д=73 мм и присоединительной наружной резьбой Д=73 мм под соединительную муфту.

Недостатками данного фильтра являются узкая область применения из-за работы только на устье и в очень узких габаритных параметрах, необходимость частого обслуживания для замены гранул магния после их спекания, что ухудшает пропускную способность фильтра, и воздействие кислотой на скважинное глубинное оборудование (в том числе и насосы), что приводит к их быстрому выходу из строя.

Наиболее близким про технической сущности является устройство для нейтрализации кислоты (патент RU № 2614832, МПК E21B 43/27, C02F 1/66, опубл. 29.03.2017 Бюл. № 10), содержащее хвостовик, соединенный с колонной насосно-компрессорных труб НКТ или представляющий собой часть колонны НКТ, при этом хвостовик имеет корпус, внутреннюю полость, в которую загружаются гранулы металлического магния, и отверстия для отбора текучей среды, выполненные в корпусе хвостовика, при этом полость хвостовика имеет сообщение с отверстием колонны НКТ, причем указанные отверстия имеют прямоугольную, круглую, трапециевидную форму или их комбинации.

Недостатками данного устройства являются необходимость частого обслуживания для замены гранул магния после их спекания, что ухудшает пропускную способность через отверстия хвостовика – фильтра, и постоянная работа поднимающего жидкость на поверхность оборудования под нагрузкой из-за снижения пропускной способности (особенно на начальном этапе – при высокой концентрации кислоты) фильтра, что приводит к их быстрому выходу из строя.

Технической задачей предполагаемого изобретения является снижение нагрузки на оборудование, поднимающего жидкость, и уменьшение периода между обслуживаниями фильтра за счет наличия проходного канала с клапаном, открывающимся при необходимом перепаде давлений.

Техническая задача решается фильтр скважинный для нейтрализации кислоты, включающий фильтр, состоящий из цилиндрического корпуса с выходным каналом и отверстиями для отбора насосным оборудованием текучей среды из скважины, во внутреннюю полость которого загружаются гранулы металлического магния.

Новым является то, что внутрь корпуса коаксиально на всю длину вставлен перфорированный пустой патрубок, через который корпус сообщен с выходным каналом, при этом снизу патрубок сообщен со скважиной через обратный клапан, открывающийся при определенном перепаде давления, позволяющем работать насосному оборудованию при оптимальных входных нагрузках.

На чертеже изображена схема фильтра в продольном разрезе.

Фильтр скважинный для нейтрализации кислоты включает цилиндрический корпус 1 с выходным каналом 2 и отверстиями 3 для отбора насосным оборудованием (не показано) текучей среды из скважины 4. Во внутреннюю полость 5 корпуса 1 загружаются гранулы металлического магния 6. Внутрь корпуса 1 коаксиально на всю длину вставлен перфорированный отверстиями 7 пустой патрубок 8 для обеспечения равного расстояния до корпуса 5 по периметру. Через патрубок 8 корпус 1 сообщен с выходным каналом 2. Снизу патрубок 8 сообщен со скважиной 4 через обратный клапан 9, открывающийся за счет пружины 10 при определенном перепаде давления, позволяющем работать насосному оборудованию при оптимальных входных нагрузках.

Конструктивные элементы или технологические соединения, не влияющие на работоспособность фильтра, на чертеже не показаны или показаны условно.

Фильтр работает следующим образом.

Предварительно в лабораторных условиях подбирают силу поджатия пружины 10 для обеспечения открытия клапана 10 только при определённом перепаде давлений, позволяющем работать насосному оборудованию (свабу, шланговому насосу, винтовому насосу или т.п.) при оптимальных входных нагрузках (берется из паспорта насосного оборудования). После кислотной обработки пласта (не показан) в скважину 4 спускают фильтр на колонне труб 11 в интервал установки, полость 5 корпуса 1 которого заполняют гранулами магния 6. Начинают отбирать скважинным насосным оборудованием из скважины 4 жидкость, которая, проходя через отверстия 3 корпуса 1 проникает в полость 5, где кислота нейтрализуется гранулами магнием 6, через отверстия 7 поступает в патрубок 8 и далее через выходной канал в на вход насосного оборудования, под действием которого по колонне труб 11 поднимается на поверхность. Так как реакция кислоты с магнием проходит с большим выделением теплоты, то часто гранулы магния из-за этого спекаются между собой (особенно на начальном этапе из-за высокой концентрации кислоты в скважине 4), затрудняя тем самым проход скважинной жидкости через полость 5 корпуса 1 внутрь патрубка 8. В результате под действием насосного оборудования перепад давлений в скважине – снаружи корпуса 1 и внутри патрубка 8. При достижении определенного давления клапан 9 сжимая пружину 10 открывается, пропуская часть скважинной жидкости через себя внутрь патрубка 8. После снижения перепада давлений клапан 9 закрывается. Основной поток скважинной жидкости протекает через полость 5 корпуса 1 в патрубок 8, часть жидкости – через клапан 9 сразу в патрубок 8, где, поднимаясь в сторону выходного канала 2, смешивается с основным потоком жидкости и, взаимодействуя с гранулами магния через отверстия 7, в результате снижает кислотность до допустимых значений перед попаданием в выходной канал 2 и на вход насосного оборудования. По мере спекания гранул магния 6 сопротивление жидкости в полости 5 корпуса 1 растет и все больше жидкости проходит через клапан 9 и далее в патрубок 8, но так как кислотность скважинной жидкости со временем нейтрализуется за счет воздействия магния 6 и смешения с поступающей жидкости из пласта, то суммарная кислотность поступающей на вход насосного оборудования жидкости остается в допустимых пределах, не нанося критических разрушений насосному оборудованию и колонне труб 11. При этом не требуется частое обслуживание фильтра, так как суммарный объем жидкости поступающей в выходной канал 2 и перепад давлений за счет открытия клапана 9 остаются в допустимой области на входе насосного оборудования. После полной нейтрализации кислоты в скважине 4 и полного спекания гранул магния 6 вся жидкость на вход насосного оборудования поступает из патрубка 8 через клапана 9 до извлечения фильтра из скважины 4.

Предлагаемый фильтр скважинный для нейтрализации кислоты позволяет снизить нагрузку на оборудование, поднимающего жидкость, и уменьшить период между обслуживаниями фильтра за счет наличия проходного канала с клапаном, открывающимся при необходимом перепаде давлений для сообщения со скважиной.