RU2627520C1 - Комбинированный способ очистки насосно-компрессорной трубы и устройство для его осуществления - Google Patents
Комбинированный способ очистки насосно-компрессорной трубы и устройство для его осуществления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2627520C1 RU2627520C1 RU2016145127A RU2016145127A RU2627520C1 RU 2627520 C1 RU2627520 C1 RU 2627520C1 RU 2016145127 A RU2016145127 A RU 2016145127A RU 2016145127 A RU2016145127 A RU 2016145127A RU 2627520 C1 RU2627520 C1 RU 2627520C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ultrasonic
- tubing
- cleaning
- vibrations
- scraper
- Prior art date
Links
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 title claims abstract description 50
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 23
- 150000004677 hydrates Chemical class 0.000 claims abstract description 18
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims abstract description 15
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 10
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000011109 contamination Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims abstract description 5
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 claims description 35
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 15
- 235000001674 Agaricus brunnescens Nutrition 0.000 claims description 6
- 230000035939 shock Effects 0.000 claims description 4
- 238000000605 extraction Methods 0.000 abstract description 6
- 159000000007 calcium salts Chemical class 0.000 abstract description 5
- 239000011347 resin Substances 0.000 abstract description 4
- 229920005989 resin Polymers 0.000 abstract description 4
- 238000004506 ultrasonic cleaning Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 18
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 15
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 11
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 6
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 239000003129 oil well Substances 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 3
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 3
- 230000002301 combined effect Effects 0.000 description 2
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 2
- 235000019809 paraffin wax Nutrition 0.000 description 2
- 235000019271 petrolatum Nutrition 0.000 description 2
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 2
- 239000000565 sealant Substances 0.000 description 2
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 2
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 2
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 2
- ZMOQBTRTDSZZRU-UHFFFAOYSA-N 2-(1,2-dichloroethyl)pyridine;hydrochloride Chemical compound Cl.ClCC(Cl)C1=CC=CC=N1 ZMOQBTRTDSZZRU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000233866 Fungi Species 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 150000001335 aliphatic alkanes Chemical class 0.000 description 1
- 239000010426 asphalt Substances 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical group 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 229940057995 liquid paraffin Drugs 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 230000003534 oscillatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 239000010690 paraffinic oil Substances 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B37/00—Methods or apparatus for cleaning boreholes or wells
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B08—CLEANING
- B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
- B08B3/00—Cleaning by methods involving the use or presence of liquid or steam
- B08B3/04—Cleaning involving contact with liquid
- B08B3/10—Cleaning involving contact with liquid with additional treatment of the liquid or of the object being cleaned, e.g. by heat, by electricity or by vibration
- B08B3/12—Cleaning involving contact with liquid with additional treatment of the liquid or of the object being cleaned, e.g. by heat, by electricity or by vibration by sonic or ultrasonic vibrations
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B08—CLEANING
- B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
- B08B7/00—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass
- B08B7/02—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass by distortion, beating, or vibration of the surface to be cleaned
- B08B7/026—Using sound waves
- B08B7/028—Using ultrasounds
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B08—CLEANING
- B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
- B08B9/00—Cleaning hollow articles by methods or apparatus specially adapted thereto
- B08B9/02—Cleaning pipes or tubes or systems of pipes or tubes
- B08B9/027—Cleaning the internal surfaces; Removal of blockages
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B08—CLEANING
- B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
- B08B9/00—Cleaning hollow articles by methods or apparatus specially adapted thereto
- B08B9/02—Cleaning pipes or tubes or systems of pipes or tubes
- B08B9/027—Cleaning the internal surfaces; Removal of blockages
- B08B9/04—Cleaning the internal surfaces; Removal of blockages using cleaning devices introduced into and moved along the pipes
- B08B9/043—Cleaning the internal surfaces; Removal of blockages using cleaning devices introduced into and moved along the pipes moved by externally powered mechanical linkage, e.g. pushed or drawn through the pipes
- B08B9/0436—Cleaning the internal surfaces; Removal of blockages using cleaning devices introduced into and moved along the pipes moved by externally powered mechanical linkage, e.g. pushed or drawn through the pipes provided with mechanical cleaning tools, e.g. scrapers, with or without additional fluid jets
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B28/00—Vibration generating arrangements for boreholes or wells, e.g. for stimulating production
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B37/00—Methods or apparatus for cleaning boreholes or wells
- E21B37/02—Scrapers specially adapted therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B08—CLEANING
- B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
- B08B2209/00—Details of machines or methods for cleaning hollow articles
- B08B2209/005—Use of ultrasonics or cavitation, e.g. as primary or secondary action
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Cleaning In General (AREA)
- Cleaning By Liquid Or Steam (AREA)
Abstract
Группа изобретений относится к области нефтегазодобывающей промышленности, в частности к оборудованию для очистки насосно-компрессорных труб (НКТ) нефтяных и газовых скважин от отложений асфальтенов, смол, парафинов, гидратов, солей кальция (АСПО) и т.д. без извлечения НКТ из скважин. Данный прибор может быть использован также для очистки вододобывающих и прочих скважин. Очистка внутренней поверхности НКТ осуществляется за счет комбинированного воздействия (ультразвуковое, механическое, тепловое) на загрязнения. В связи с тем, что работа скважины не останавливается, измельченная комбинированным воздействием грязь поднимается на поверхность и удаляется из скважины потоком флюида. Комплекс ультразвуковой очистки НКТ состоит из ультразвукового генератора и скважинного ультразвукового скребка, который представляет собой преобразователь электрических колебаний в механические, помещенный в защитный кожух, соединенный с трансформатором колебаний, усиливающим амплитуду колебаний ультразвуковых излучателей. Повышается эффективность и экономичность операции по очистке НКТ. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Область техники, к которой относится изобретение
Группа изобретений относится к области нефтегазодобывающей промышленности, в частности, к оборудованию для очистки насосно-компрессорных труб (НКТ) нефтяных и газовых скважин от отложений асфальтенов, смол, парафинов (АСПО), гидратов, солей кальция и т.д. без извлечения НКТ из скважин. Данный прибор может быть использован также для очистки вододобывающих и прочих скважин.
Уровень техники
АСПО в НКТ снижают производительность скважин, увеличивают износ оборудования, расходы электроэнергии и давление в выкидных линиях. Поэтому борьба с АСПО - актуальная задача при интенсификации добычи нефти. Удаление АСПО достигается путем чистки поверхности труб и оборудования механическими скребками, тепловой и химической обработкой скважин.
Очистка НКТ производится также при проведении капитального или текущего ремонта скважин путем ее извлечения из скважины и проведения очистки и дефектации на ремонтных предприятиях. Но извлечение и последующий спуск НКТ достаточно трудоемкий процесс, кроме временных и финансовых затрат он влечет за собой и снижение ресурса НКТ (резьбовых соединений). А извлечение НКТ из скважин с фонтанным и газлифтным способом добычи нефти является нецелесообразным, особенно на шельфовых скважинах, так как влечет за собой прекращение добычи нефти. Следовательно, чем реже будет извлекаться НКТ из скважины тем ниже будет себестоимость добычи. Особенно это актуально для месторождений с высоковязкими и парафинистыми нефтями, где очистка НКТ требуется раз в месяц, а иногда и чаще.
Основной метод, которые на сегодняшний день применяются для очистки НКТ без их извлечения из скважины и без остановки добычи нефти - это механический, а основной способ - скребковый. Поэтому развитию этого направления механической очистки скважин посвящено основное количество патентов [1-9].
Конструктивно оборудования для реализации этого способа состоит из лебедки с барабаном, подключенной к электродвигателю, троса, закрепленного на барабане и проходящего через систему роликов внутрь НКТ, где к его концу крепится скребок с утяжелителем. Способ очистки заключается в последовательном опускании и поднимании скребка (системы скребков, фрез) в НКТ, в процессе которых скребки счищают АСПО с внутренней поверхности НКТ.
Основные усилия разработчиков рассматриваемых известных устройств [1-9] направлены на создание системы скребков, обеспечивающих уменьшение сопротивления резанию, на снижение усилия резанию, повышение качества очистки, улучшение условий для выноса срезанных отложений и на снижение вероятности возникновения аварийных ситуаций.
Технический результат в этих устройствах достигается за счет создания скребков особой конфигурации [1, 6], снабжения системы скребков электронагревом для расплавления АСПО с целью облегчения его удаления [4], применения специальной автоматики для контроля и управления работы скребков [2, 3, 5], использования энергии движения нефтяных продуктов по НКТ для повышения эффективности скребков [7], использования энергии сжатого воздуха или жидкости для придания скребкам вращательно-поступательного движения [8, 9].
Однако всем способам очистки с использованием скребков той или иной конфигурации, присущи одни и те же недостатки: скребки часто застревают, проволока, на которой они опускаются, обрывается, все это в конечном итоге приводит к подъему НКТ и увеличению расходов на эксплуатацию скважины.
К тому же при очистке скребками остается слой АСПО, равный разности между внутренним диаметром НКТ и диаметром скребков (фрез) - 3-4 мм, поэтому скребки не могут обеспечить достижение абсолютно чистой и гладкой поверхности. Из физики известно, что накопления отложений возрастают с увеличением шероховатости поверхности. Установлено, что чем выше шероховатость поверхности, тем интенсивнее отложения АСПО. В то же время на гладкой поверхности отложения незначительны, поэтому, чем чище обрабатывается поверхность, тем будет больше период между очистками НКТ, следовательно, снижаются расходы на эксплуатацию скважины. Скребки также срезают достаточно крупные элементы АСПО, для удаления которых необходим достаточно мощный поток флюида, поднимающегося вверх по НКТ (что всегда присутствует на работающих скважинах). Если же поток слабый, то элементы АСПО будут падать вниз в забой (при фонтанной или газлифтной эксплуатации) или на выход насоса, прикрепленного к концу НКТ. В первом случае через несколько циклов будет засорен забой и продуктами очистки может перекрыться зона перфорации. Во втором случае будет выведен из строя двигатель. В обоих случаях потребуется извлечение НКТ из скважины и очистка засоров, что увеличивает эксплуатационные расходы.
Известно устройство и способ очистки [8], принятое за прототип. При данном способе очистки акустические колебания жидкости создают продольные и крутильные колебания очистной головки, которые режущими элементами очистной головки и акустическими колебаниями жидкости очищают отложения парафина. Устройство содержит полый корпус с входными и выходными каналами, на внешней стороне которого установлен уплотнитель, подпружиненную очистную головку, соединенную с передней частью корпуса, в корпус с зазором установлен шар с возможностью возбуждения его колебаний. В очистной головке выполнена тороидальная камера. Головка посажена на ось, выполненную заодно с корпусом и снабженную выступом, взаимосвязанным с посадочным отверстием, в виде паза очистной головки. Прокачиваемая жидкость, попадая в корпус, возбуждает колебания шара. Вибрирующие движения шара создают пульсирующий поток жидкости. Поток, попадая в очистную головку, создает акустические колебания высокой частоты. Шар при прокачке промывочной жидкости работает как вибратор, который создает пульсацию жидкости, за счет этого шар двигает устройство поступательно, в очистной головке жидкость создает акустические колебания при протекании через тороидальную камеру (см. Патент № RU 2524581, Устройство для очистки внутренней поверхности труб, 2013 г.).
В описании устройства не приведены частоты акустических колебаний жидкости, поэтому не понятно какую роль играют именно акустические колебания. По-видимому, в очитке поверхности участвует просто пульсация жидкости наряду с очисткой режущими элементами головки. Не понятно, каким образом устройство спускается в НКТ и извлекается из него. Для работы прибора используется энергия промывочной жидкости, следовательно, на поверхности должен находиться насосный агрегат, создающий соответствующее давление. Таким образом, устройство является более энергоемким чем обычные скребки, рассмотренные выше. При этом качество очистки не будет существенно отличаться от качества очистки обычными скребками. В целом устройство представляет собой поршень, перемещаемый давлением промывочной жидкости вниз по НКТ. Это значит, что нет потока жидкости вверх, который бы выносил элементы АСПО из скважины и они все будут оседать вниз и создавать проблемы, описанные выше. При больших отложениях АСПО на НКТ это может привести к закупориванию НКТ элементами АСПО и последующему заклиниванию рассматриваемого устройства в трубе, что создаст аварийную ситуацию.
Сущность изобретения
Задачей, решаемой заявленной группой изобретений, является очистка поверхности НКТ, способствующая увеличению межочистного периода, с возможностью обработки НКТ без остановки нефтедобычи и без создания аварийных ситуаций. Особенно это актуально для скважин с фонтанным и газлифтным способами добычи, а также скважин, оборудованных штанговыми насосами.
Технический результат предлагаемого технического решения заключается в повышении эффективности и экономичности операции по очистке НКТ.
Под эффективностью понимается качество очистки поверхности НКТ, способствующее увеличению межочистного периода, возможность обработки НКТ без остановки нефтедобычи и без создания аварийных ситуаций. Особенно это актуально для скважин с фонтанным и газлифтным способами добычи, а также скважин, оборудованных штанговыми насосами.
Под экономичностью операции понимается снижение затрат на очистку НКТ и снижение эксплуатационных затрат на скважину в целом.
Технический результат заявленного технического решения достигается за счет того, что Способ очистки насосно-компрессорных труб от асфальто-смолисто-парафинистых отложений и гидратов в действующей скважине, в котором посредством геофизического подъемника через скважинный герметизатор или лубрикатор спускают до места загрязнения в действующую скважину, подключенный к наземному ультразвуковому генератору скважинный ультразвуковой скребок, соединенный посредством геофизического кабеля с наземным ультразвуковым генератором, включают ультразвуковой генератор и осуществляют комплексное контактное, ультразвуковое и тепловое воздействие на асфальто-смолисто-парафинистые отложения и гидраты, при этом контактное воздействие на асфальто-смолисто-парафинистые отложения и гидраты осуществляют ударными колебаниями ультразвуковым излучателем с частотой 15-30 кГц, ультразвуковое и тепловое воздействие на асфальто-смолисто-парафинистые отложения и гидраты осуществляют с интенсивностью более 0,1 Вт/см2, продолжают нефтедобычу и извлекают из действующей скважины асфальто-смолисто-парафинистые отложения и гидраты потоком флюида.
В частном случае реализации заявленного технического решения место загрязнения определяют по ослаблению натяжения геофизического кабеля
Также заявленный технический результат достигается за счет того, что Устройство комбинированной очистки насосно-компрессорной трубы от асфальто-смолисто-парафинистых отложений, содержащее наземный ультразвуковой генератор, геофизический подъемник, скважинный ультразвуковой скребок, соединенный посредством геофизического кабеля с наземным ультразвуковым генератором, при этом скважинный ультразвуковой скребок содержит преобразователь электрических колебаний в механические, трансформатор колебаний, соединенный с преобразователем электрических колебаний в механические, и ультразвуковой излучатель, соединенный с трансформатором колебаний, причем преобразователь электрических колебаний установлен в защитный кожух, выполненный с отверстиями, а под защитным кожухом помещен датчик температуры.
В частном случае реализации заявленного технического решения преобразователь электрических колебаний в механические выполнен пьезокерамического типа.
В частном случае реализации заявленного технического решения преобразователь электрических колебаний в механические выполнен магнитострикционного типа.
В частном случае реализации заявленного технического решения ультразвуковой излучатель соединен с трансформатором колебаний посредством резьбового соединения.
В частном случае реализации заявленного технического решения ультразвуковой излучатель выполнен в форме гриба.
В частном случае реализации заявленного технического решения ультразвуковой излучатель выполнен в форме колокола.
В частном случае реализации заявленного технического решения ультразвуковой излучатель выполнен в форме короткого цилиндра.
В частном случае реализации заявленного технического решения скважинный ультразвуковой скребок выполнен мощностью 1 кВт и диаметром насадки 50 мм.
В частном случае реализации заявленного технического решения скважинный ультразвуковой скребок выполнен мощностью 3 кВт и диаметром насадки 80 мм.
В частном случае реализации заявленного технического решения скважинный ультразвуковой скребок выполнен мощностью 5 кВт и диаметром насадки 110 мм.
Краткое описание чертежей
Детали, признаки, а также преимущества настоящего изобретения следуют из нижеследующего описания реализации заявленного технического решения и чертежей, на которых показано:
Фиг. 1 - схема компоновки скважинного ультразвукового скребка.
Фиг. 2 - детали скважинного ультразвукового скребка.
Фиг. 3 - схема компоновки комплекса ультразвуковой очистки труб, дополнительного оборудования и техники.
На фигурах цифрами обозначены следующие позиции:
1 - преобразователь электрических колебаний в механические; 2 - трансформатор колебаний; 3 - ультразвуковой излучатель (насадка) в форме гриба; 4 - ультразвуковой излучатель (насадка) в форме колокола; 5 - ультразвуковой излучатель (насадка) в форме короткого цилиндра; 6 - наконечник; 7 - кожух; 8 - геофизический кабель; 9 - лубрикатор; 10 - ультразвуковой генератор; 11 - скважинный ультразвуковой скребок; 12 - насосно-компрессорная труба; 13 - пакер.
Раскрытие изобретения
Устройство для комбинированной очистки НКТ состоит из двух основных частей: наземный ультразвуковой генератор и скважинный ультразвуковой скребок (СУС). Для краткости в дальнейшем будем наименовать это устройство: комплекс ультразвуковой очистки труб (КУОТ).
Ультразвуковой генератор (10) не имеет отличительных признаков и является аналогом любого другого генератора, работающего со скважинными магнитострикционными или пьезокерамическими излучателями. Ультразвуковой генератор (10) соединен со скважинным ультразвуковым скребком через геофизический кабель (8), намотанный на барабан геофизического подъемника.
Скважинный ультразвуковой скребок конструктивно состоит из следующих основных частей (Фиг. 1, 2): преобразователя (1) электрических колебаний в механические, при этом преобразователь, в варианте реализации заявленного технического решения, может быть выполнен магнитострикционным или пьезокерамическим; трансформатора колебаний (2) и ультразвукового излучателя, при этом ультразвуковой излучатель, в варианте выполнения заявленного технического решения, может быть выполнен в форме гриба (3), или в форме колокола (4) или в форме короткого цилиндра (5).
В зависимости от преимущественного типа загрязнений труб (асфальто-смолы, парафины, солеотложения, гидраты) используются ультразвуковые излучатели различной формы (фиг. 2): гриба (3), колокола (4) или короткого цилиндра (5).
Ультразвуковые излучатели в форме гриба используются для очистки труб от АСПО и солей кальция, так как форма гриба обеспечивает отклонение излучения ультразвука в радиальном направлении, что обеспечивает воздействие ультразвуковых волн на НКТ и способствует активному отслоению АСПО и солей кальция от ее поверхности.
Излучатели в форме колокола используются для очистки от гидратов, так как острые кромки колокола при контакте с гидратами активнее их разрушают.
Форма короткого цилиндра излучателя используется для очистки от парафина, потому что способствует увеличению интенсивности излучения в радиальном направлении и, следовательно, большему увеличению температуры, которая позволяет плавить парафин.
Для защиты преобразователя (1) от механических воздействий он заключается в кожух (7), выполненный с отверстиями, обеспечивающими охлаждение преобразователя (1) потоком набегающей жидкости. К кожуху (7) прикреплен наконечник (6) для соединения с кабельным наконечником геофизического кабеля (8).
Преобразователь (1) колебаний жестко прикреплен к трансформатору колебаний (2) посредством пайки или сварки. Ультразвуковой излучатель (3 или 4 или 5) закреплен к трансформатору колебаний посредством резьбы для обеспечения их быстрой замены. Ультразвуковой излучатель является источником ультразвуковых волн. Также ультразвуковой излучатель производит осевые механические колебания, осуществляя ударные воздействия корпусом на АСПО.
Для защиты скважинного ультразвукового скребка от перегрева внутри его корпуса закреплен датчик температуры, подающий сигнал на отключение питания скважинного ультразвукового скребка и выдающий соответствующую информацию на дисплей генератора.
Трансформатор (2) колебаний предназначен для увеличения амплитуды колебаний ультразвуковых излучателей. Резонансную длину трансформатора колебаний экспоненциальной формы рассчитывают по формуле:
где lp - резонансная длина трансформатора,
C - скорость звука в материале волновода,
f - частота ультразвуковых колебаний,
N=kу - коэффициент усиления.
В зависимости от диаметров НКТ СУС изготавливается разных типоразмеров:
1. Мощность 1 кВт с ультразвуковым излучателем диаметром 50, 60 или 80 мм.
2. Мощность 3 кВт с ультразвуковым излучателем диаметром 80, 90 мм.
2. Мощность 5 кВт с ультразвуковым излучателем диаметром 110, 150 мм.
Для применения КУОТ на скважине используется обычный геофизический подъемник, в котором размещается генератор.
Способ очистки труб НКТ при помощи КУОТ заключается в следующем. Ультразвуковой генератор (10) присоединяется к скважинному ультразвуковому скребку через геофизический кабель (8), намотанный на барабан геофизического подъемника. Скважинный ультразвуковой скребок через скважинный герметизатор или лубрикатор (9) спускают на кабеле по НКТ (12) (или обсадной трубе) до места загрязнения, которое определяют по ослаблению натяжения кабеля. Включают ультразвуковой генератор и начинается очистка внутренней поверхности трубы путем комбинированного воздействия СУС (11) (ультразвуковое, механическое, тепловое) на загрязнения. Очистка производится до момента, когда трос перестанет ослабляться, что свидетельствует о том, что дальше идет чистый участок трубы. Также окончание очистки можно определить по длине вымотанного геофизического троса, которая позволяет определить достижение конца НКТ.
В связи с тем, что работа скважины не останавливается, измельченная комбинированным воздействием грязь (асфальтены, смолы, парафины, гидраты, соли кальция и т.д.) поднимается на поверхность и удаляется из скважины потоком флюида. Таким образом, происходит очистка труб НКТ.
Заявленный технический результат обеспечивается, во-первых, комплексным воздействием на загрязнения: контактное - за счет колебания головки излучающего прибора, ультразвуковое - за счет излучения ультразвука, тепловое - за счет преобразования ультразвукового излучения высокой интенсивности в тепловое воздействие. Такое воздействие позволяет достичь максимальной чистоты обрабатываемой поверхности НКТ и обсадной трубы, в том числе при больших толщинах и твердости отложений.
Во-вторых, за счет того, что непрекращающаяся нефтедобыча способствует извлечению грязи, которая в результате не засоряет зумпф и вновь не осаживается на поверхности НКТ.
В-третьих, снижение затрат происходит за счет исключения операций на извлечение и последующий спуск НКТ, а также за счет компенсации части затрат продолжающейся добычей нефти в процессе обработки.
При излучении ультразвука, сам излучатель совершает колебательные движения. Эти колебательные движения имеют маленькую амплитуду и не заметны визуально, однако они обладают высокой энергией воздействия. При контакте излучателя с АСПО, гидратами и солеотложениями он осуществляет на них ударные воздействия с высокой частотой, что способствует их разрушению.
Ультразвуковое воздействие в диапазоне частот (15-30 кГц) оказывает разрушающее воздействие на АСПО, гидраты, солеотложения и другие загрязнения. Ультразвуковое воздействие в данном диапазоне частот способствует полному отслоению загрязнений от поверхности труб, создавая чистую и ровную поверхность без остатков грязи, способствующих быстрому отложению на них АСПО и пр.
Расчетными и экспериментальными методами доказано, что при интенсивности ультразвукового излучения более 0,1 Вт/см2 часть механической энергии переходит в тепловую. Тепловая энергия способствует размягчению и растворению во флюиде асфальто-смолистых, а особенно парафинистых отложений. Например, при использовании ультразвукового излучателя в форме короткого цилиндра, интенсивность излучения составляет 30 Вт/см2. Такая интенсивность обеспечивает повышение температуры АСПО на 20-30°C в зависимости от состава отложений.
Конкретный пример реализации способа
Основную долю АСПО составляют парафины. Обычно под термином «парафины» объединяют всю углеводородную часть отложений, состоящую из парафинов и церезинов. В состав нефтяных парафинов и церезинов входят алканы с числом атомов углерода больше 16, являющиеся твердыми веществами.
Из скважины №31 Солоцкого месторождения добывается нефть с содержанием парафина 33,2%, смол - 3,7%, асфальтены - 1,2% и механические примеси 0,1%. АСПО такого состава начинает кристаллизоваться при температурах менее 60°C. В скважине на глубине 3300 метров температура нефти составляет порядка 130°C и практически линейно понижается по мере уменьшения глубины. На глубине менее 1000 метров температура нефти снижается ниже 60°C и начинается выделение АСПО. Следовательно, отложения АСПО происходят на длине НКТ почти 1000 метров. Очистка от отложений АСПО производилась тепловым методом - обратной закачкой нефти нагретой до 80°C. В результате обработки суточный дебит нефти скважины увеличивался с 12,5 м3 до 20 м3. Периодичность обработки составляла один раз в неделю, а простои скважины на депарафинизацию порядка 10 часов на одну операцию. Общая продолжительность работ - 18 часов. После воздействия ультразвуковым скребком дебит нефти стал достигать 23 м3, а периодичность очистки - 1 месяц. Скорость очистки составила 12 м/час, продолжительность работ 3,5 суток, но очистка скважины происходила без ее остановки.
Источники информации
1. Патент № RU 2312206, Устройство для очистки колонны насосно-компрессорных труб (НКТ) нефтяных скважин от парафина, поршень и скребок в составе его, с вариантами, 2006 г.
2. Патент № RU 2454529, Способ депарафинизации насосно-компрессорных труб нефтяных скважин, 2010 г.
3. Патент № RU 2454530, Способ депарафинизации насосно-компрессорных труб нефтяных скважин, 2010 г.
4. Патент № RU 2495232, Способ очистки колонны лифтовых труб от асфальтосмолопарафиновых отложений, 2012 г.
5. Патент № RU 2495995, Устройство для очистки колонны насосно-компрессорных труб нефтяных скважин от парафина, 2012 г.
6. Патент № RU 2498049, Устройство для очистки внутренней поверхности насосно-компрессорной трубы, 2012 г.
7. Патент № RU 2506412, Способ и устройство для очистки внутренней поверхности труб, 2011 г.
8. Патент № RU 2524581, Устройство для очистки внутренней поверхности труб, 2013 г.
9. Патент № RU 2527549, Устройство для очистки внутренней поверхности насосно-компрессорной трубы (варианты), 2013 г.
Claims (18)
1. Способ очистки насосно-компрессорных труб от асфальто-смолисто-парафинистых отложений и гидратов в действующей скважине, в котором
посредством геофизического подъемника через скважинный герметизатор или лубрикатор спускают до места загрязнения в действующую скважину, подключенный к наземному ультразвуковому генератору скважинный ультразвуковой скребок, соединенный посредством геофизического кабеля с наземным ультразвуковым генератором,
включают ультразвуковой генератор и осуществляют комплексное контактное, ультразвуковое и тепловое воздействие на асфальто-смолисто-парафинистые отложения и гидраты, при этом
контактное воздействие на асфальто-смолисто-парафинистые отложения и гидраты осуществляют ударными колебаниями ультразвуковым излучателем с частотой 15-30 кГц,
ультразвуковое и тепловое воздействие на асфальто-смолисто-парафинистые отложения и гидраты осуществляют с интенсивностью более 0,1 Вт/см2,
продолжают нефтедобычу и извлекают из действующей скважины асфальто-смолисто-парафинистые отложения и гидраты потоком флюида.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что место загрязнения определяют по ослаблению натяжения геофизического кабеля в процессе спуска скважинного ультразвукового скребка.
3. Устройство комбинированной очистки насосно-компрессорной трубы от асфальто-смолисто-парафинистых отложений, содержащее наземный ультразвуковой генератор, геофизический подъемник, скважинный ультразвуковой скребок, соединенный посредством геофизического кабеля с наземным ультразвуковым генератором,
при этом скважинный ультразвуковой скребок содержит преобразователь электрических колебаний в механические, трансформатор колебаний, соединенный с преобразователем электрических колебаний в механические, и ультразвуковой излучатель, соединенный с трансформатором колебаний, причем преобразователь электрических колебаний установлен в защитный кожух, выполненный с отверстиями, а под защитным кожухом помещен датчик температуры.
4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что преобразователь электрических колебаний в механические выполнен пьезокерамического типа.
5. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что преобразователь электрических колебаний в механические выполнен магнитострикционного типа.
6. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что ультразвуковой излучатель соединен с трансформатором колебаний посредством резьбового соединения.
7. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что ультразвуковой излучатель выполнен в форме гриба.
8. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что ультразвуковой излучатель выполнен в форме колокола.
9. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что ультразвуковой излучатель выполнен в форме короткого цилиндра.
10. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что скважинный ультразвуковой скребок выполнен мощностью 1 кВт и диаметром насадки 50 мм.
11. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что скважинный ультразвуковой скребок выполнен мощностью 3 кВт и диаметром насадки 80 мм.
12. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что скважинный ультразвуковой скребок выполнен мощностью 5 кВт и диаметром насадки 110 мм.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016145127A RU2627520C1 (ru) | 2016-11-17 | 2016-11-17 | Комбинированный способ очистки насосно-компрессорной трубы и устройство для его осуществления |
| PCT/RU2017/050117 WO2018093299A1 (ru) | 2016-11-17 | 2017-11-15 | Комбинированный способ очистки насосно-компрессорной трубы и устройство для его осуществления |
| US16/342,224 US10987707B2 (en) | 2016-11-17 | 2017-11-15 | Combined method for cleaning a tubing string and apparatus for carrying out said method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016145127A RU2627520C1 (ru) | 2016-11-17 | 2016-11-17 | Комбинированный способ очистки насосно-компрессорной трубы и устройство для его осуществления |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2627520C1 true RU2627520C1 (ru) | 2017-08-08 |
Family
ID=59632725
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016145127A RU2627520C1 (ru) | 2016-11-17 | 2016-11-17 | Комбинированный способ очистки насосно-компрессорной трубы и устройство для его осуществления |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10987707B2 (ru) |
| RU (1) | RU2627520C1 (ru) |
| WO (1) | WO2018093299A1 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111515203A (zh) * | 2020-04-30 | 2020-08-11 | 柯伟超 | 震荡式试管清洗装置 |
| CN111878049A (zh) * | 2020-07-30 | 2020-11-03 | 核工业北京化工冶金研究院 | 一种地浸铀矿山大功率超声波解堵增渗装置及方法 |
| CN112814622A (zh) * | 2021-01-25 | 2021-05-18 | 西南石油大学 | 一种对油气井进行混合除垢和腐蚀程度检测的装置及其应用方法 |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109519153B (zh) * | 2019-01-08 | 2023-10-27 | 冯鹏 | 一种水力射流节能防堵器 |
| US11448060B2 (en) | 2020-03-27 | 2022-09-20 | Saudi Arabian Oil Company | Method and system for monitoring and preventing hydrate formations |
| CN111589806B (zh) * | 2020-06-04 | 2022-07-05 | 新机金属(深圳)有限公司 | 一种基于超声波清洗技术的管材脱脂设备及其使用方法 |
| CN112814621A (zh) * | 2020-09-29 | 2021-05-18 | 中海油能源发展股份有限公司 | 一种超声波刮管器及其使用方法 |
| CN112850453B (zh) * | 2021-01-06 | 2023-11-10 | 义乌市双江湖开发集团有限公司 | 一种装配整体式建筑叠合楼板装平稳吊装系统 |
| CN113319075A (zh) * | 2021-06-25 | 2021-08-31 | 临海伟星新型建材有限公司 | 一种油田管道用清垢清蜡装置及方法 |
| CN116267637B (zh) * | 2023-02-27 | 2024-05-28 | 阳谷县畜牧兽医事业发展中心 | 用于畜牧养殖场使用的环境清理设备及其使用方法 |
| US12258852B1 (en) | 2023-09-21 | 2025-03-25 | Saudi Arabian Oil Company | Multipurpose downhole apparatus |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2157887C1 (ru) * | 1999-08-17 | 2000-10-20 | Плугин Александр Илларионович | Способ восстановления эксплуатационных характеристик нефтяных и газоконденсатных скважин |
| US6474349B1 (en) * | 1998-11-17 | 2002-11-05 | Hamdeen Limited | Ultrasonic cleanout tool and method of use thereof |
| RU54973U1 (ru) * | 2006-02-27 | 2006-07-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Виатех" | Устройство для ультразвукового воздействия на стенки артезианской скважины |
| RU63262U1 (ru) * | 2005-08-17 | 2007-05-27 | Анатолий Александрович Кадников | Устройство для чистки труб от внутренних отложений |
| US7264056B2 (en) * | 2002-09-13 | 2007-09-04 | University Of Wyoming | System and method for the mitigation of paraffin wax deposition from crude oil by using ultrasonic waves |
| RU2312206C1 (ru) * | 2006-03-27 | 2007-12-10 | Рауф Рахимович Сафаров | Устройство для очистки колонны насосно-компрессорных труб (нкт) нефтяных скважин от парафина, поршень и скребок в составе его, с вариантами |
| RU2495232C1 (ru) * | 2012-07-17 | 2013-10-10 | Ильдар Зафирович Денисламов | Способ очистки колонны лифтовых труб от асфальтосмолопарафиновых отложений |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5595243A (en) * | 1994-07-29 | 1997-01-21 | Maki, Jr.; Voldi E. | Acoustic well cleaner |
| US5727628A (en) * | 1995-03-24 | 1998-03-17 | Patzner; Norbert | Method and apparatus for cleaning wells with ultrasonics |
| RU2157881C2 (ru) * | 1998-11-05 | 2000-10-20 | Ухтинский индустриальный институт | Способ крепления скважины |
| PL2534332T3 (pl) * | 2010-02-12 | 2017-04-28 | Rexonic Ultrasonics Ag | System i sposób ultradźwiękowej obróbki cieczy w odwiertach i odpowiednie stosowanie tego systemu |
| RU2495995C1 (ru) | 2012-04-12 | 2013-10-20 | Рауф Рахимович Сафаров | Устройство для очистки колонны насосно-компрессорных труб нефтяных скважин от парафина |
| US9580997B2 (en) * | 2013-03-18 | 2017-02-28 | Yevgeny B. Levitov | Power wave optimization for oil and gas extracting processes |
| RU2524581C1 (ru) | 2013-03-22 | 2014-07-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" | Устройство для очистки внутренней поверхности труб |
| WO2014178747A1 (ru) * | 2013-04-30 | 2014-11-06 | Abramova Anna Vladimirovna | Устройство для очистки водяных скважин |
| RU2527549C1 (ru) | 2013-07-23 | 2014-09-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Дебит-Е" | Устройство для очистки внутренней поверхности насосно-компрессорной трубы (варианты) |
-
2016
- 2016-11-17 RU RU2016145127A patent/RU2627520C1/ru active
-
2017
- 2017-11-15 US US16/342,224 patent/US10987707B2/en active Active
- 2017-11-15 WO PCT/RU2017/050117 patent/WO2018093299A1/ru active Application Filing
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6474349B1 (en) * | 1998-11-17 | 2002-11-05 | Hamdeen Limited | Ultrasonic cleanout tool and method of use thereof |
| RU2157887C1 (ru) * | 1999-08-17 | 2000-10-20 | Плугин Александр Илларионович | Способ восстановления эксплуатационных характеристик нефтяных и газоконденсатных скважин |
| US7264056B2 (en) * | 2002-09-13 | 2007-09-04 | University Of Wyoming | System and method for the mitigation of paraffin wax deposition from crude oil by using ultrasonic waves |
| RU63262U1 (ru) * | 2005-08-17 | 2007-05-27 | Анатолий Александрович Кадников | Устройство для чистки труб от внутренних отложений |
| RU54973U1 (ru) * | 2006-02-27 | 2006-07-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Виатех" | Устройство для ультразвукового воздействия на стенки артезианской скважины |
| RU2312206C1 (ru) * | 2006-03-27 | 2007-12-10 | Рауф Рахимович Сафаров | Устройство для очистки колонны насосно-компрессорных труб (нкт) нефтяных скважин от парафина, поршень и скребок в составе его, с вариантами |
| RU2495232C1 (ru) * | 2012-07-17 | 2013-10-10 | Ильдар Зафирович Денисламов | Способ очистки колонны лифтовых труб от асфальтосмолопарафиновых отложений |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111515203A (zh) * | 2020-04-30 | 2020-08-11 | 柯伟超 | 震荡式试管清洗装置 |
| CN111878049A (zh) * | 2020-07-30 | 2020-11-03 | 核工业北京化工冶金研究院 | 一种地浸铀矿山大功率超声波解堵增渗装置及方法 |
| CN112814622A (zh) * | 2021-01-25 | 2021-05-18 | 西南石油大学 | 一种对油气井进行混合除垢和腐蚀程度检测的装置及其应用方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20190240708A1 (en) | 2019-08-08 |
| US10987707B2 (en) | 2021-04-27 |
| WO2018093299A1 (ru) | 2018-05-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2627520C1 (ru) | Комбинированный способ очистки насосно-компрессорной трубы и устройство для его осуществления | |
| JP4543087B2 (ja) | 井戸の生産回復強化のために物質移動プロセスを促す電気音響学的方法及び装置 | |
| US7063144B2 (en) | Acoustic well recovery method and device | |
| US20110139441A1 (en) | System, apparatus and method for stimulating wells and managing a natural resource reservoir | |
| GB2343930A (en) | Ultrasonic cleaning of tubular members | |
| US20210002985A1 (en) | Induced cavitation to prevent scaling on wellbore pumps | |
| EA012897B1 (ru) | Система и способ для бурения скважины | |
| CN108474247B (zh) | 利用超声波进行固体堆积物去除的电动潜油泵 | |
| CN106351609A (zh) | 一种阵列式超声振动油井清防蜡装置 | |
| EA019855B1 (ru) | Устройство для скважинного инструмента для обработки обсадных труб и способ отложения образующейся стружки | |
| RU2298641C2 (ru) | Способ очистки нефтедобывающих скважин | |
| CN207386066U (zh) | 一种钻杆清扫系统 | |
| RU2312980C1 (ru) | Способ повышения нефтеотдачи и устройство для его осуществления | |
| CN108505972A (zh) | 蜂巢式环保防蜡除垢器 | |
| CN107327286A (zh) | 一种绳索取心钻杆内壁用超声波清洗器及清洗方法 | |
| RU2593850C1 (ru) | Способ подачи реагента и обработки скважины с высоковязкой нефтью | |
| CN107486434A (zh) | 一种钻杆清扫装置 | |
| RU2148151C1 (ru) | Способ удаления ледяных, газогидратных и парафиновых отложений | |
| RU2353760C1 (ru) | Способ повышения нефтеотдачи и устройство для его осуществления | |
| RU2137908C1 (ru) | Способ разрушения гидратно-ледяных, асфальтеносмолистых и парафиновых отложений в стволе скважины, оборудованной штанговым глубинным насосом | |
| US20220325609A1 (en) | Tubing obstruction removal device | |
| RU2244108C1 (ru) | Способ обработки призабойной зоны скважины | |
| US12065897B2 (en) | Preventing or removing contaminants in wellbore fluid using an acoustic actuator | |
| CN207048731U (zh) | 一种绳索取心钻杆内壁用超声波清洗器 | |
| RU2620662C1 (ru) | Способ расклинивания установок электроцентробежных насосов |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20180515 |