устройство для отбора остаточного рассола из подземного резервуара и подачи отвердителя

Формула изобретения

Устройство для отбора остаточного рассола из подземного резервуара и подачи отвердителя, содержащее корпус, выполненный в виде телескопического хвостовика с входными отверстиями, отличающееся тем, что упомянутый хвостовик имеет выдвижные штоки, которые снабжены поршнями, в корпусе размещены верхняя и нижняя рабочие камеры с демпфирующей жидкостью и приемные камеры, гидравлически связанные с рабочими камерами переточными отверстиями, в выдвижных штоках установлены клапанные обоймы с обратными клапанами, перекрывающими переточные отверстия, к нижнему выдвижному штоку подсоединена цилиндрическая гильза с радиальными отверстиями, перекрываемыми подвижной втулкой, в которой установлено седло срезного шарового клапана, а входные отверстия образованы на наконечнике, подсоединенном к нижней части цилиндрической гильзы.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое техническое решение относится к области эксплуатации подземных хранилищ, создаваемых в растворимых породах для хранения жидких и газообразных углеводородов, и предназначено для более глубокого отбора из подземного резервуара остаточного рассола и отверждения его неизвлекаемой части вместе с осадком нерастворимых включений горных пород.

Устройство может быть использовано в газовой, нефтяной, химической и нефтеперерабатывающей промышленности.

Присутствие остаточного рассола в подземных хранилищах, создаваемых в залежах каменной соли, приводит к увлажнению хранимого природного газа, что вызывает необходимость установки в наземном комплексе хранилища дорогостоящего металлоемкого оборудования (сепараторов, установок по осушке газа и т.д.).

Для вытеснения строительного рассола из подземных резервуаров, созданных в залежах каменной соли, используют оборудование технологических скважин, через которые осуществляются сооружение и эксплуатация этих резервуаров. Такое оборудование включает обсадную и подвесные колонны труб, пакер, циркуляционный клапан, клапан-отсекатель, обратный клапан, установленные на подвесной колонне труб, оголовок скважины с фонтанной арматурой и подводящим трубопроводом. При этом рассол вытесняется по подвесной колонне труб (Мазуров В.А. Подземные газохранилища в отложениях каменной соли. М.: Недра, 1982, с.191).

Однако полностью отобрать строительный рассол из подземного резервуара с использованием этого оборудования не представляется возможным.

Известны устройства для отбора жидкости из скважин, включающие насос с приводом и лифтовую колонну труб (П.В.Гордеев и др. Руководство к практическим занятиям по гидрогеологии. М.: Высшая школа, 1981, с.119-120.). Однако данные устройства не позволяют производить отбор жидкости из скважин глубокого заложения без предварительного спуска дополнительной колонны труб на необходимую глубину. Кроме того, в этих устройствах не предусмотрена возможность подачи в скважину связующих материалов.

Известно также устройство для отбора остаточного рассола, содержащее корпус, выполненный в виде телескопического хвостовика, закрепленного на башмаке центральной колонны труб скважины и снабженного входными отверстиями и поплавком. При этом в центральной колонне труб скважины смонтирован циркуляционный клапан с пропускными отверстиями (Патент РФ №2055006, МПК В65G 5/00, опубл. 1996 г.).

Это устройство может быть использовано при эксплуатации подземного резервуара сжатого газа для отбора остаточного рассола через скважину глубокого заложения, однако в процессе его работы выдвижение телескопического хвостовика затруднено и производится ступенчато. Для предотвращения застревания телескопического хвостовика осуществляется его принудительное выдвижение с созданием избыточного давления путем дополнительной закачки рассола в скважину при помощи центробежного насоса, что усложняет работу устройства и снижает его надежность. Возможность подачи отвердителя в подземный резервуар посредством данного устройства также не предусмотрена.

Решаемая техническая задача заключается в повышении надежности работы устройства с достижением более полного отбора остаточного рассола из подземного резервуара и обеспечении возможности подачи отвердителя для переведения неизвлекаемой части рассола в твердое состояние.

В результате решения этой задачи увеличивается полезный объем подземного резервуара, а отсутствие жидкости в нем значительно снижает влажность хранимого природного газа, что упрощает технологию его подготовки к транспорту. Конструктивным выполнением устройства обеспечивается плавное бесступенчатое выдвижение телескопических элементов, в результате чего повышается надежность его работы в целом.

Решение указанной задачи осуществляется при использовании известного устройства, содержащего корпус, выполненный в виде телескопического хвостовика с входными отверстиями. Согласно заявляемому техническому решению телескопический хвостовик имеет выдвижные штоки, снабженные поршнями, в корпусе размещены верхняя и нижняя рабочие камеры с демпфирующей жидкостью и приемные камеры, гидравлически связанные с рабочими камерами переточными отверстиями, в выдвижных штоках установлены клапанные обоймы с обратными клапанами, перекрывающими переточные отверстия. К нижнему выдвижному штоку подсоединена цилиндрическая гильза с радиальными отверстиями, перекрываемыми подвижной втулкой, в которой установлено седло срезного шарового клапана. Входные отверстия образованы на наконечнике, подсоединенном к нижней части цилиндрической гильзы.

Перетекание демпфирующей жидкости из рабочих камер в приемные обеспечивает плавное бесступенчатое выдвижение штоков телескопического хвостовика при отборе остаточного рассола из подземного резервуара.

На фиг.1 представлен продольный разрез подземного резервуара с размещенным внутри него устройством для отбора остаточного рассола и подачи отвердителя.

На фиг.2 показан продольный разрез устройства для отбора остаточного рассола и подачи отвердителя.

В соответствии с изображением фиг.1 подземный резервуар 1 оборудован внешней подвесной колонной труб 2 и центральной подвесной рассолоподъемной колонной труб 3, оснащенной в ее нижней части устройством 4 для отбора остаточного рассола 5 и подачи отвердителя для нанесения на поверхность неизвлеченной части рассола 5 при первичном заполнении подземного резервуара 1 газом 6.

Как показано на фиг.2, устройство 4 содержит корпус 7, выполненный в виде телескопического хвостовика. В корпусе установлены верхний выдвижной шток 8 с поршнем 9, верхняя рабочая камера 10, заполненная демпфирующей жидкостью и образованная внутренней стенкой верхнего штока 8, нижним торцом поршня 9 и верхним торцом буксы 11. Верхняя рабочая камера 10 снабжена радиальными отверстиями 12, через которые она сообщена с кольцевой проточкой 13 клапанной обоймы 14. Кольцевая проточка 13 гидравлически связана переточными отверстиями 15 с приемной камерой 16. В клапанной обойме 14 установлены обратные клапаны 17, перекрывающие переточные отверстия 15 под воздействием пружин сжатия 18.

Посредством резьбового соединения к верхнему выдвижному штоку 8 подсоединен подвижный корпус 19, в котором размещен нижний выдвижной шток 20 с поршнем 21. Нижняя рабочая камера 22, заполненная демпфирующей жидкостью, расположена между подвижным корпусом 19, нижним выдвижным штоком 20, нижним торцом поршня 21 и верхним торцом буксы 23. Нижняя рабочая камера 22 снабжена радиальными отверстиями 24, посредством которых она сообщена с кольцевой проточкой 25 клапанной обоймы 26. Кольцевая проточка 25 гидравлически связана переточными отверстиями 27 с приемной камерой 28.

В клапанной обойме 26 смонтированы обратные клапаны 29, перекрывающие переточные отверстия 27 под воздействием пружин сжатия 30.

К нижней части нижнего выдвижного штока 20 подсоединена цилиндрическая гильза 31 с радиальными отверстиями 32. Внутри цилиндрической гильзы 31 закреплена посредством срезных винтов 33 подвижная втулка 34 с уплотнительным кольцом 35. В подвижной втулке 34 на срезных винтах 36 установлено седло шарового клапана 37 с уплотнительным кольцом 38 и шаром 39. К нижнему резьбовому концу цилиндрической гильзы 31 подсоединен наконечник 40 с входными отверстиями 41.

Работа устройства осуществляется следующим образом. После отбора основного объема рассола 5 из подземного резервуара 1 по центральной подвесной рассолоподъемной колонне труб 3 путем вытеснения его газом 6, подаваемым по межтрубному пространству внешней 2 и центральной 3 подвесных колонн труб, когда уровень границы раздела газ-рассол достигнет входных отверстий 41 устройства 4 (фиг.1), что определяется на поверхности по появлению газа 5 в центральной подвесной рассолоподъемной колонне труб 3 и изменению давления на оголовке скважины подземного резервуара 1, вводится в действие устройство 4 для отбора остаточного рассола 5 и подачи отвердителя. Для этого открывается задвижка на центральной подвесной рассолоподъемной колонне труб 3, что создает в ней дополнительное расчетное давление над шаровым клапаном 37. Под воздействием этого давления на поршень 9 верхнего выдвижного штока 8 происходит сжатие пружины 18 и открывание обратных клапанов 17, сопровождаемое медленным перетеканием демпфирующей жидкости из верхней рабочей камеры 10 через радиальные отверстия 12, кольцевую проточку 13 и переточные отверстия 15 в приемную камеру 16 при одновременном выдвижении верхнего выдвижного штока 8 вместе с подвижным корпусом 19, клапанной обоймой 26, нижним выдвижным штоком 20 с цилиндрической гильзой 31 и наконечником 40.

После выдвижения на полный ход верхнего штока 8 продолжается закачка газа 6 в подземный резервуар 1 и производится отбор остаточного рассола 5, в результате чего снова понижается уровень границы раздела газ-рассол до входных отверстий 41. Затем вновь в центральной подвесной рассолоподъемной колонне труб 3 над шаровым клапаном 37 создается дополнительное расчетное давление, под воздействием которого на поршень 21 нижнего выдвижного штока 20 происходит сжатие пружин 30, открывание обратных клапанов 29 и перетекание демпфирующей жидкости из нижней рабочей камеры 22 через переточные отверстия 27 в приемную камеру 28 с одновременным выдвижением нижнего выдвижного штока 20 с цилиндрической гильзой 31 и наконечником 40.

После выдвижения на полный ход нижнего выдвижного штока 20 продолжается закачка газа 6 в подземный резервуар 1 и производится более глубокий отбор остаточного рассола 5 подземного резервуара 1. По завершении его отбора центральная подвесная рассолоподъемная колонна труб 3 заполняется посредством устройства 4 необходимым количеством жидкого отвердителя с созданием в ней расчетного давления, определяемого глубиной заложения подземного резервуара 1. Под воздействием этого давления срезаются винты подвижной втулки 34, которая, опускаясь в нижнюю часть цилиндрической гильзы 31 до упора, открывает радиальные отверстия 32, через которые под давлением в подземный резервуар 1 из полости центральной подвесной рассолоподъемной колонны труб 3 выбрасывается жидкий отвердитель на поверхность неизвлекаемой части рассола 5, содержащего осадок нерастворимых частиц горных пород.

По окончании подачи отвердителя в центральной подвесной рассолоподъемной колонне труб 3 резко повышают расчетное давление, при этом срезаются винты 36 седла шарового клапана 37 и оно вместе с шаром 39 падает на дно наконечника 40, освобождая проходное сечение корпуса 7, выполненного в виде телескопического хвостовика.