способ разрушения парафиногидратных и парафиносмолистых отложений
Классы МПК: | E21B36/04 с использованием электронагревателей E21B37/06 с использованием химических средств для предотвращения или уменьшения отложений парафина или подобных веществ |
Автор(ы): | Гончаров Евгений Владимирович (RU), Зараменских Николай Михайлович (RU), Федоров Георгий Александрович (RU), Даниленко Виталий Никифорович (RU), Гончаров Артемий Евгеньевич (RU), Карташов Юрий Иванович (RU), Фоменко Василий Владимирович (RU), Ахтырский Михаил Всеволодович (RU), Румянцев Виктор Николаевич (RU) |
Патентообладатель(и): | Закрытое акционерное общество Научно-производственная фирма "ГИТАС" (ЗАО НПФ "ГИТАС") (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2004-06-07 публикация патента:
20.12.2006 |
Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, а именно к эксплуатации нефтедобывающих скважин, продуктопроводов и газопроводов различного (промыслового и т.п.) назначения. Обеспечивает сокращение трудо- и энергозатрат на очистку труб от парафиногидратных и парафиносмолистых отложений, по которым происходит транспортировка нефти (углеводородов) и увеличение срока безремонтной эксплуатации труб. Сущность изобретения: по способу закачивают раствор кислородосодержащих веществ и нагревают его. Согласно изобретению активизируют смесь углеводородов в трубах и кислородосодержащих веществ, для чего периодически включают локальные нагреватели, которые помещают в скважину и внутри или снаружи труб, по которым транспортируют нефть. На первом локальном нагревателе углеводороды и кислородосодержащие вещества активизируют и волнами отрицательного давления, при этом закачку кислородосодержащих веществ осуществляют периодически и таким образом, чтобы при прохождении смеси углеводородов и кислородосодержащих веществ через локальный нагреватель температура локально нагретых зон была не ниже температуры самовоспламенения смеси. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.
Формула изобретения
1. Способ разрушения парафиногидратных и парафиносмолистых отложений, включающий закачку кислородосодержащих веществ и их нагревание, отличающийся тем, что активизируют смесь углеводородов в трубах и кислородосодержащих веществ, для чего периодически включают локальные нагреватели, которые помещают в скважину и внутри или снаружи труб, по которым транспортируют нефть, а на первом локальном нагревателе углеводороды и кислородосодержащие вещества активизируют и волнами отрицательного давления, при этом закачку кислородосодержащих веществ осуществляют периодически и таким образом, чтобы при прохождении смеси углеводородов и кислородосодержащих веществ через локальный нагреватель температура локально нагретых зон была не ниже температуры самовоспламенения смеси.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве кислородосодержащего вещества используют перекись водорода в сочетании с поверхностно-активными веществами.
3. Способ по п.3, отличающийся тем, что перекись водорода циклически прокачивают с растворами или суспензиями перманганата калия, или с окислами свинца, или с окислами железа, или с закисью железа, или с селитрой.
4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что в качестве локальных трубных нагревателей используют нагреватели на термитном топливе, при этом обеспечивают температуру самовоспламенения смеси в трубе 400-600°С.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, а именно к эксплуатации нефтедобывающих скважин, продуктопроводов и газопроводов различного (промыслового и т.п.) назначения.
Известен "Способ перекачки жидкости" (Авт. св. СССР №1105723, заявлен 04.08.83 г.), включающий нагрев до расчетной температуры и перекачку под действием перепада давления, изменения температуры, давления при входе и выходе из трубопровода, в котором рассчитывают значения минимальной температуры нефти на входе в нефтепровод и распределение температуры нефти по длине нефтепровода и контролируют температуру нефти и изменяют подогрев ее так, чтобы измеренное значение температуры нефти на выходе соответствовало расчетному. Способ предусматривает нагрев перекачиваемой нефти до температуры не менее 80-100°С, которую необходимо поддерживать по всей длине трубопровода, иначе начинается выпадение парафинов и смолистых отложений. Операции по ее поддержанию значительно энергоемки.
Известен способ, обеспечивающий поддержание данных параметров перекачиваемой нефти (Авт. св. СССР №1513298 "Трубопроводный нагреватель"), включающий топочную камеру, горелочное устройство, обогреваемый элемент, входной патрубок которого соединен с патрубком подвода нефти, а выходной - с патрубком ее отвода, средства регулирования подачи газообразной фазы в топочную камеру и термодатчик, а также дополнительный трубчатый обогревательный элемент и приборы, являющиеся регуляторами расхода. Устройство и способ его реализации также обладает значительной трудоемкостью и энергозатратностью подогрева нефти по всей длине трубопровода.
Известен "Способ очистки скважины от отложений в процессе ее эксплуатации" (Авт. св. №1700207, см. Б.И. №47, 23.12.1991 г.), включающий периодическое создание волн отрицательного давления перекрытием выкидной линии в течение 2-3 минут, выдерживание в перекрытом положении в течении 5-10 минут и открытие в течение 0,1-2,0 секунд. Однако способ малоэффективен на продуктопроводах значительной (более 2 км) длины, где волны отрицательного давления гасятся.
Наиболее близким к заявляемому является "Способ повышения продуктивности нефтяных и газовых скважин" (Пат. РФ №2168008, МКИ Е 21 В 43/25, 43/24, 43/27, 36/00, 37/06, заявл. 26.05.1999, опубл. 27.05.2001 г.).
Способ включает закачку активного вещества, в качестве которого используют раствор кислородосодержащих веществ и их нагревание, обеспечивая температуру самовоспламенения смеси.
Недостатком способа являются повышенные энергетические затраты на самовоспламенения смеси.
Предлагаемое изобретение решает задачу сокращения трудо- и энергозатрат на очистку труб от парафиногидратных и парафиносмолистых отложений, по которым происходит транспортировка нефти и увеличения срока безремонтной эксплуатации труб.
Для решения этой задачи предложен способ разрушения парафиногидратных и парафиносмолистых отложений, в котором проводят закачку кислородосодержащих веществ и их нагревание. Активизируют смесь углеводородов в трубах и кислородосодержащих веществ, для чего периодически включают локальные нагреватели, которые помещают в скважину и внутри или снаружи труб, по которым транспортируют нефть. На первом локальном нагревателе углеводороды и кислородосодержащие вещества активизируют и волнами отрицательного давления. При этом закачку кислородосодержащих веществ осуществляют периодически и таким образом, чтобы при прохождении смеси углеводородов и кислородосодержащих веществ через локальный нагреватель температура локально нагретых зон была не ниже температуры самовоспламенения смеси. Кроме того, в качестве кислородосодержащего вещества используют перекись водорода в сочетании с поверхностно-активными веществами. Причем перекись водорода циклически прокачивают с растворами или суспензиями перманганата калия, или с окислами свинца, или с окислами железа, или с закисью железа, или с селитрой. В качестве локальных нагревателей используют нагреватели на термитном топливе, при этом обеспечивают температуру самовоспламенения смеси в трубе 400-600°С.
Для достижения названного технического результата предлагается устройство для разрушения парафиногидратных и парафиносмолистых отложений.
На чертеже приведены основные элементы устройства. Нефтесодержащий горизонт 1 вскрывается скважиной 2. По трубам 3 поступает нефть и затем транспортируется далее. Парафиногидратные и парафиносмолистые отложения 4 могут развиваться в трубах 3 в скважине, так и в трубах 3 на поверхности. Для их ликвидации в трубах 3 применяются нагреватели - внутренние локальные нагреватели 5 и внешние локальные нагреватели 6, которые инициируются источником энергии 7. Для добавления жидкостей установлена заглушка 8, которая имеет врез в трубу 3. Агрегатом 9 закачивают активное вещество. Нефть вместе с парафиногидратами и парафиносмолистыми веществами собирается в емкость для сбора флюида 10.
Предлагаемый способ осуществляется в следующей последовательности. Для ликвидации отложений в скважину 2 на трубы 3 помещают локальные нагреватели 5 и 6, обеспечивающие температуру в трубах 3 не ниже температуры самовоспламенения смеси. Локальные нагреватели 5 и 6 инициируются источником энергии 7. Из агрегата КС 9 в трубы 3 нагнетают активное вещество. Активизируют смесь углеводородов в трубах 3 и кислородосодержащих веществ, для чего периодически включают локальные нагреватели 5 и 6, которые помещают в скважину и внутри и снаружи труб 3, по которым транспортируется нефть. На первом локальном нагревателе углеводороды и кислородосодержащие вещества активизируют и волнами отрицательного давления. При воздействии волнами отрицательного давления периодически за 2-3 минуты перекрывают заглушку на емкости 10, выдерживают период 5-15 минут и вновь открывают. Закачку кислородосодержащих веществ осуществляют периодически таким образом, чтобы при прохождении смеси углеводородов и кислородосодержащих веществ через локальный нагреватель температура локально нагретых зон была не ниже температуры самовоспламенения смеси. Кроме того, в качестве кислородосодержащего вещества используют перекись водорода в сочетании с поверхностно-активными веществами. Причем перекись водорода циклически прокачивают с растворами или суспензиями перманганата калия, или с окислами свинца, или с окислами железа, или с закисью железа, или с селитрой. В качестве локальных нагревателей используют нагреватели на термитном топливе, при этом обеспечивают температуру самовоспламенения смеси в трубе 400-600°С.
В качестве кислородосодержащие вещества, например, используют перекись водорода с процентным содержанием 38-55%. Включение локальных нагревателей осуществляют в момент прохождения кислородосодержащих веществ области максимального температурного воздействия. Растворенные (переведенные в подвижное состояние) парафиногидратные или парафиносмолистые вещества вместе с нефтью сбрасываются в емкость для сбора флюида 10. Для понижения температуры разложения кислородосодержащих веществ и полноты реагирующего объема, прежде всего перекиси водорода, через заглушку 8 в смесь добавляются поверхностно-активные вещества, например, сульфанол.
Реализация способа поясняется на примере эксплуатации Родниковского месторождения. Глубина добычи нефти 1200 метров. Режим эксплуатации фонтанный. Нефть содержит парафины, что приводит к отложению парафинов 4 в трубах 3 (в данном случае НКТ) и заглубленных в грунт трубопроводов от скважин к нефтесборнику протяженностью 2 км. В трубах 3 имеются вентили через 200 м. Очистку НКТ производят скребками, трубопроводы очищают циклическим (раз в 2 месяца) прокачиванием разогретого метанола. Для устранения запарафинирования НКТ и прискважинной зоны в скважину продавили агрегатом АН 2 м3 с концентрацией 38% перекиси водорода и затем засыпали 4 кг перманганата калия (KMnO4). Затем по НКТ был опущен на геофизическом кабеле локальный нагреватель 5 на термитном топливе. Включением локального нагревателя 5 инициировали реакцию выделения кислорода из перекиси водорода и перманганата калия и реакцию окисления. Объем нефти в скважине ( 12 м3) с начальной температурой 25°С, в течении 5 часов разогрели до 100°С и направили в трубопровод (коллектор) с периодическим закрытием-открытием заглушки для инициирования волн отрицательного давления. Через 200 м зафиксировано снижение температуры до 80°С. Поскольку имелась необходимость устранения парафиновых отложений 4 по трубопроводу 3, через вентили закачали по 200 кг перекиси водорода, а выделение из нее кислорода и окислительную реакцию с прокачиваемой нефтью инициировали внешними локальными нагревателями, в качестве которых использованы накладные термические заряды. Мероприятия проведены в течение 0,5 суток. Дебит скважины и пропускная способность трубопровода 3 восстановлены.
В данном способе происходит окисление части прокачиваемой добываемой массы дозированной порцией кислорода, образующегося за счет разложения вводимых извне в эту массу кислородосодержащих веществ-окислителей. Разложение окислителей происходит при пересечении зон, локально нагретых до определенной температуры (например, для перекиси водорода это 200-300°С в зависимости от ее концентрации). При попадании в эти зоны в смеси "углеводородная масса - окислитель", вследствие повышенной температуры, протекают реакции разложения окислителей и экзотермические реакции беспламенного химического воздействия продуктов разложения окислителен с углеводородной топливной массой (технологическое горение с выделением избыточного тепла Qх.р), которые затухают при дальнейшем движении топливной смеси по трубе в холодные (необогреваемые) зоны.
Длины и температуры прогреваемых зон выбираются так, что количество тепла, выделяющегося в реакциях медленного горения-разложения в этих зонах, достаточно для повышения температуры в местах отложения парафиногидратных и парафиносмолистных веществ до температуры 60-200°С для их перевода в подвижное состояние. Вместе с тем, минимальная температура этих зон не должна быть ниже температуры начала интенсивного взаимодействия кислородосодержащего вещества с углеводородным топливом, т.к. при меньшей температуре процесс окисления углеводородов идет несопоставимо медленно по сравнению со скоростью прокачки топливной массы (Бейлес Дж. X. Новая методика тепловой обработки призабойной зоны скважины с использованием перекиси водорода. // World Oil. - 1998. Vol.219, №5, 6. // Нефтегазовые технологии. - 1998. - №5, 6. - С.52-54).
Применение предлагаемого способа позволяет существенно снизить трудо- и энергозатраты на очистку труб от парафиногидратных и парафиносмолистых отложений в самых различных и технологически неблагоприятных (отсутствие подвода электроэнергии) условиях.
Класс E21B36/04 с использованием электронагревателей
Класс E21B37/06 с использованием химических средств для предотвращения или уменьшения отложений парафина или подобных веществ