устройство для дозированной подачи химического реагента в скважину

Формула изобретения

1. Устройство для подачи химического реагента в скважину, содержащее дозатор, гидравлически связанный с емкостью для химического реагента и линией нагнетания химического реагента в скважину, сообщенной со скважиной, выпускной клапан и привод дозатора, кинематически связанный с дозатором, отличающееся тем, что дозатор выполнен в виде плунжерного насоса с камерами нагнетания и всасывания, при этом камера всасывания трубопроводом сообщена с емкостью для химического реагента, а камера нагнетания - с линией нагнетания химического реагента в скважину, привод дозатора выполнен в виде шарнирно закрепленного на стойке гидротолкателя с электрическим приводом и блоком управления, а кинематическая связь привода и дозатора осуществлена через систему двуплечий рычаг - подпружиненный упор, закрепленные на стойке, при этом шток гидротолкателя шарнирно связан с одним плечом рычага, конец второго плеча которого посредством закрепленного на нем ролика находится во взаимодействии с размещенным в стакане подпружиненным упором, а двуплечий рычаг размещен на стойке с возможностью поворота, при этом корпус плунжерного насоса и стакан, в котором размещен подпружиненный упор, жестко закреплены на стойке таким образом, что их продольные оси расположены на одной прямой, при этом линия нагнетания химического реагента в скважину выполнена в виде гибкой капиллярной бронированной трубки и закреплена на внешней поверхности насосно-компрессорных труб, а выпускной клапан размещен на указанной трубке в зоне приема скважинного насоса.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что плунжерный насос выполнен в виде плунжерного гидроцилиндра.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок управления гидротолкателя включает генератор частоты перемещения его штока.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности, к устройствам для дозированной подачи химического реагента в скважину с целью предотвращения и удаления асфальтеносмолопарафиновых отложений (АСПО), продуктов коррозии, деэмульсации скважины.

Известно устройство для подачи химического реагента в скважину, содержащее дозатор в виде плунжерного насоса, гидравлически связанный с емкостью для химического реагента и линией нагнетания химического реагента в скважину в виде гибкого шланга, сообщенного с колонной полых штанг, обратный и выпускной клапаны и привод дозатора в виде балансира станка-качалки (см. авт.свид. СССР №1837101, кл. Е 21 В 37/06, 1991).

Недостатком данного устройства является то, что подача реагента дозатором в данном устройстве нерегулируемая, носит пульсирующий характер, т.к. ход плунжера насоса определяется частотой вращения редуктора станка-качалки. Как следствие - непродолжительное (пульсирующее) по времени взаимодействие химического реагента с отложениями в скважине, что требует большого расхода химического реагента и большей продолжительности воздействия химическим реагентом для обеспечения полного удаления продуктов воздействия химического реагента в скважине. К тому же в данном устройстве выполнение линии нагнетания химического реагента в скважину в виде гибкого шланга, не защищенного от внешней агрессивной среды, возможно только с размещением его в колонне полых штанг, что снижает надежность линии нагнетания и ограничивает область применения устройства.

Известно другое устройство для подачи химреагента в скважину, содержащее емкость для химического реагента, установленный на арматуре скважины дозатор в виде плунжерного насоса с линией нагнетания химического реагента в скважину (см. патент РФ №2142553, кл. Е 21 В 37/06, 1995). Регулирование подачи химического реагента в скважину осуществляется изменением диаметра плунжера плунжерного насоса и путем настройки регулируемого упора.

Недостатком известного устройства является сложность регулирования подачи химического реагента в скважину, поскольку для каждой новой обработки скважины для настройки требуется разбирать плунжерный насос.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для подачи химического реагента в скважину, содержащее дозатор, гидравлически связанный с емкостью для химического реагента и линией нагнетания химического реагента в скважину, сообщенной с колонной полых штанг, выпускной клапан и привод дозатора, выполненный в виде редуктора, кинематически связанного с дозатором и с приводом погружного насоса, при этом дозатор выполнен в виде пластинчатого насоса, который закреплен на боковой стороне редуктора (см. патент РФ №2171364, кл. Е 21 В 37/06, 2000).

При вращении ротора пластинчатого насоса происходит периодическое изменение его рабочих камер; происходит всасывание химического реагента из емкости в каждую камеру и вытеснение его под давлением через линию нагнетания в лифтовую колонну скважины дозированно и постоянно, где он взаимодействует с отложениями на трубах. Регулирование подачи химического реагента в скважину осуществляется в пластинчатом насосе путем изменения расстояния между осями симметрии (эксцентриситета) ротора и статора пластинчатого насоса.

Хотя в известном устройстве обеспечивается непрерывная подача химического реагента в скважину, а конструкция дозатора в виде пластинчатого насоса позволяет регулировать подачу химического реагента в скважину, однако осуществлять такую регулировку подачи в самом дозаторе сложно, т.к. изменение подачи производят регулированием эксцентриситета ротора и статора пластинчатого насоса, что требует переналадки дозатора при изменении требований к количеству, составу химического реагента и т.п.

Кроме того, при такой регулировке дозатор ненадежно работает для подачи небольших объемов химического реагента из-за несрабатывания клапанов в камерах дозатора.

Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является упрощение регулирования подачи химического реагента, повышение надежности регулирования подачи, обеспечение простоты, надежности и универсальности устройства для обработки различных скважин либо проведения разных обработок в одной скважине путем регулирования подачи изменением частоты перемещения плунжера плунжерного насоса при постоянном объеме нагнетания за одно качание плунжерного насоса.

Данная техническая задача решается за счет того, что в известном устройстве для подачи химического реагента в скважину, содержащем дозатор, гидравлически связанный с емкостью для химического реагента и линией нагнетания химического реагента в скважину, сообщенной со скважиной, выпускной клапан и привод дозатора, кинематически связанный с дозатором, новым является то, что дозатор выполнен в виде плунжерного насоса с камерами нагнетания и всасывания, при этом камера всасывания трубопроводом сообщена с емкостью для химического реагента, а камера нагнетания - с линией нагнетания химического реагента в скважину, привод дозатора выполнен в виде шарнирно закрепленного на стойке гидротолкателя с электрическим приводом и блоком управления, а кинематическая связь привода и дозатора осуществляется через систему двуплечий рычаг - подпружиненный упор, закрепленные на стойке, при этом шток гидротолкателя шарнирно связан с одним плечом рычага, конец второго плеча которого посредством закрепленного на нем ролика находится во взаимодействии с размещенным в стакане подпружиненным упором, а двуплечий рычаг размещен на стойке с возможностью поворота, при этом корпус плунжерного насоса и стакан, в котором размещен подпружиненный упор, жестко закреплены на стойке таким образом, что их продольные оси расположены на одной прямой, при этом линия нагнетания химического реагента в скважину выполнена в виде гибкой капиллярной бронированной трубки и закреплена на внешней поверхности насосно-компрессорных труб, а выпускной клапан размещен на указанной трубке в зоне приема скважинного насоса.

Плунжерный насос может быть выполнен в виде плунжерного гидроцилиндра.

Блок управления гидротолкателя включает генератор частоты перемещения его штока.

Применение в качестве дозатора плунжерного насоса позволяет упростить регулирование подачи химического реагента в скважину, поскольку появилась возможность организовать кинематическую связь плунжера плунжерного насоса с приводом дозатора таким образом, что регулирование подачи химического реагента в скважину осуществляется не в плунжерном насосе, а изменением режимов в приводе дозатора. Это позволило регулирование подачи химического реагента в скважину осуществлять изменением частоты перемещения плунжера плунжерного насоса при постоянном объеме нагнетания химического реагента за один ход плунжера, чем обеспечивается дозирование требуемого объема химического реагента для данной скважины.

Выполнение привода дозатора в виде гидротолкателя с электрическим приводом, шток которого кинематически связан с плунжером плунжерного насоса, а именно выполнение кинематической связи в виде двуплечего рычага, конец одного плеча которого взаимодействует через подпружиненный упор с плунжером плунжерного насоса, а другое плечо рычага связано шарнирно со штоком гидротолкателя, позволяет изменять количество качаний плунжерного насоса и тем самым упростить регулирование подачи химического реагента в скважину.

Выполнение дозатора, привода дозатора в виде самостоятельных узлов позволяет проводить обслуживание, регулировку и ремонт этих узлов независимо друг от друга. При этом применение гидротолкателя в качестве привода повышает надежность регулирования подачи благодаря отсутствию механических узлов в нем.

Благодаря тому, что в качестве линии нагнетания химического реагента в скважину используется гибкая капиллярная бронированная трубка, появилась возможность размещать линию нагнетания в скважине в любом месте, в том числе размещать и закреплять ее на внешней поверхности скважинных труб и конец ее с выпускным клапаном размещать на любой глубине - в зоне приема скважинного насоса, при этом линия нагнетания обеспечивает требуемое давление нагнетаемой жидкости; такой трубопровод удобен и надежен при его транспортировке.

Устройство для подачи химического реагента в скважину изображено на чертежах, где на фиг.1 представлен общий вид устройства в скважине; на фиг.2 - конструктивное выполнение устройства.

Устройство содержит дозатор 1, привод 2 дозатора, кинематически связанный с дозатором 1, емкость 3 для химического реагента и линию нагнетания 4 химического реагента в скважину с клапаном 5 ввода в устьевое оборудование и выпускным клапаном 6.

Дозатор 1 выполнен в виде плунжерного насоса, в частности, в виде плунжерного гидроцилиндра, содержащего гидроцилиндр 7, в котором размещен плунжер 8. К гидроцилиндру 7 посредством гайки 9 закреплена гидравлическая часть, которая содержит камеру всасывания 10 и камеру нагнетания 11 химического реагента. Камера 10 всасывания трубопроводом 12 связана с емкостью 3, а камера 11 - с линией нагнетания 4 химического реагента в скважину.

Привод 2 дозатора 1 выполнен в виде гидротолкателя 13 со штоком 14 и электрическим приводом (на чертеже не показан). Шток 14 гидротолкателя 13 кинематически связан с плунжером 8 плунжерного насоса посредством системы двуплечий рычаг 15 - упор 16, подпружиненный пружиной 17. Двуплечий рычаг 15 размещен на стойке 18 с возможностью поворота относительно оси 19. Одно плечо 20 рычага 15 связано шарнирно (ось 21) со штоком 14 гидротолкателя 13. На конце другого плеча 22 на оси 23 закреплен подвижный ролик 24, который при работе устройства находится во взаимодействии с подпружиненным упором 16. Для исключения искривления плунжера 8 плунжерного насоса и обеспечения точного дозирования химического реагента подпружиненный упор 16 размещен в стакане 25, при этoм корпус плунжерного насоса и стакан 25 жестко закреплены на стойке 18 так, что их продольные оси расположены на одной прямой. Гидротолкатель 13 крепится к стойке 18 шарнирно на оси 26 с возможностью поворота относительно указанной оси.

Линия нагнетания 4 химического реагента в скважину сообщена с камерой 11 нагнетания дозатора 1 и представляет собой трубопровод в виде гибкой армированной капиллярной трубки с внутренним диаметром =3,8 мм, выполненной из нержавеющей стали, армированной, например, сополимером и бронированной снаружи. Такая линия нагнетания 4 химического реагента в скважину, выполненная в предложенном виде, выдерживает давление до 550 атм. Спуск в скважину и закрепление такого трубопровода производят одновременно со спуском насосно-компрессорных труб (НКТ) 27, трубопровод линии нагнетания 4 закрепляют на внешней поверхности НКТ 27 посредством хомутов 28. На нижнем конце трубопровода линии нагнетания 4 закрепляют выпускной клапан 6 таким образом, что он размещается в зоне приема скважинного насоса 29. Клапан 6 в устройстве работает в функции обратного клапана. На поверхности и для транспортировки гибкий трубопровод линии нагнетания 4 наматывают на барабан 30.

Управление гидротолкателем 13 осуществляют от блока управления (на чертеже не указан), включающего генератор частоты перемещения штока 14; устанавливая реле времени в генераторе частоты на требуемую частоту перемещений штока 14, следовательно, и частоту перемещений плунжера 8 плунжерного насоса, обеспечивают требуемый объем закачки химического реагента в скважину при постоянном (неизменяемом) объеме закачки за один ход плунжера плунжерного насоса.

Устройство работает следующим образом.

До включения устройства определяют требуемый общий объем закачки химического реагента в данную скважину для проведения работ, например, по предупреждению либо удалению АСПО в скважине; определяют объем закачки реагента за одно качание плунжерного насоса. Настраивают реле времени генератора частоты блока управления на требуемую частоту перемещения штока 14 гидротолкателя 13. Возвратно-поступательное перемещение штока 14 приводит в колебательное движение рычаг 15, подвижный ролик 24 на плече 22 которого будет периодически находиться во взаимодействии с подпружиненным упором 16, приводя его в возвратно-поступательное перемещение в стакане 25. Упор 16 приводит в возвратно-поступательное перемещение плунжер 8 плунжерного насоса с требуемой для данных условий скважины подачей химического реагента. Плунжер 8 при одном (обратном) ходе осуществляет заполнение гидравлической части дозатора 1 через камеру 10 всасывания из емкости 3 с химическим реагентом, а при другом (прямом) ходе плунжера 8 данный объем химического реагента из гидравлической части дозатора 1 через камеру нагнетания 11 подается в линию нагнетания 4, а затем через клапан 6 - в зону обработки на прием скважинного насоса 29 и вместе с откачиваемой жидкостью - в колонну НКТ 27, где осуществляется воздействие химического реагента на АСПО.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет решить различные задачи по предупреждению и удалению АСПО, продуктов коррозии и деэмульсации из скважины с использованием различных химических реагентов и в скважинах с различными техническими характеристиками, причем регулирование подачи реагента осуществляется просто, надежно, без переналадки самих блоков устройства, при этом эффективность проведения закачки химического реагента повышается. Значительно упрощается конструкция привода. Обеспечивается универсальность и многократность использования устройства в скважинах с разными технологическими режимами, простота замены вышедшего из строя любого блока устройства.