способ инжекции стимулятора в скважину и скважинный инжектор для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ инжекции стимулятора в скважину, который включает подачу стимулятора к скважинному инжектору с инжекционным блоком, периодическое перемещение возбудителя инжекции и дозированную инжекцию стимулятора в пространство, заполненное нефтью, отличающийся тем, что стимулятор дозируют путем периодического заполнения дозирующего объема инжекционного блока и инжектируют при перемещении плунжера инжекционного блока возбудителем инжекции.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что стимулятор подают к дозирующему объему затрубным пространством скважинного инжектора и инжектируют внутрь его полости.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что стимулятор подают к дозирующему объему полостью скважинного инжектора и инжектируют его в затрубное пространство.

4. Скважинный инжектор, который содержит корпус из трубы с инжекционным блоком, первая группа отверстий которого соединена с затрубным пространством корпуса, вторая группа отверстий которого соединена с полостью корпуса, возбудитель инжекции, выполненный в виде кольцеобразного элемента, который выполнен с возможностью фиксации на штанге штангового скважинного насоса, концы корпуса выполнены с возможностью соединения с насосно-компрессорными трубами, отличающийся тем, что инжекционный блок выполнен как объемный насос, первая группа отверстий выполнена как вход или выход объемного насоса, вторая группа отверстий выполнена соответственно как выход или вход объемного насоса, плунжер объемного насоса связан с рычажным элементом, который установлен с возможностью контакта с возбудителем инжекции.

5. Скважинный инжектор по п.4, отличающийся тем, что рычажный элемент содержит подпружиненный шарнирный элемент, который выполнен с возможностью перемещения в полость корпуса.

6. Скважинный инжектор по п.4 или 5, отличающийся тем, что содержит несколько кольцеобразных возбудителей инжекции, которые выполнены с возможностью фиксации на штанге штангового скважинного насоса в границах участка, который равен длине хода штанги.

7. Скважинный инжектор по любому из пп.5 и 6, отличающийся тем, что возбудитель инжекции содержит шарнирно связанный элемент, который выполнен с возможностью одностороннего по направлению движения возбудителя инжекции контакта с рычажным элементом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано при добыче высоковязкой нефти с использованием стимуляторов для снижения ее вязкости.

Известный способ инжекции стимулятора в скважину (п. UA №14669А, Е 21 В 43/12) содержит подачу стимулятора, например маловязкой жидкости, к инжектирующим отверстиям вблизи штангового насоса, повышение давления стимулятора и создание волны плотности стимулятора при перемещении возбудителя инжекции со штангой вверх вместе с подъемом нефти. Величину дозы инжекции стимулятора устанавливают путем подбора соответствующих диаметров выходных отверстий для стимулятора, а также путем нагнетания от внешней системы. Инжекцию стимулятора в пространство, ограниченное обсадной колонной и заполненное подвижным потоком нефти, осуществляют синхронно радиальными потоками стимулятора.

Совпадают с существенными признаками способа, который заявляется, подача стимулятора к скважинному инжектору, периодическое перемещение возбудителя инжекции и дозированная инжекция стимулятора в пространство, заполненное нефтью.

При использовании известного способа инжекция стимулятора в скважину стимулятор недостаточно пересекает поток высоковязкой нефти, вследствие чего недостаточно снижается ее вязкость.

Известный способ инжекции стимулятора в скважину (п. RU №2088749, Е 21 В 43/00), выбранный нами за прототип, содержит подачу стимулятора, например маловязкой жидкости, к инжектирующим отверстиям, повышение давления стимулятора при перемещении возбудителя инжекции со штангой вверх вместе с подъемом нефти, смешивании стимулятора с нефтью при создании волны плотности стимулятора. Величину дозы инжекции стимулятора устанавливают путем подбора соответствующих диаметров выходных отверстий для стимулятора. Инжекцию стимулятора в пространство, ограниченное обсадной колонной и заполненное подвижным потоком нефти, осуществляют синхронно двумя потоками стимулятора, один из которых подают радиально на внутреннюю поверхность обсадной колонны, другой - тангенциально на внешнюю поверхность насосно-компрессорних труб. Эти потоки стимулятора, как вариант, могут быть разнесенными по высоте скважины.

Совпадают с существенными признаками способа, который заявляется, подача стимулятора к скважинному инжектору с инжекционным блоком, периодическое перемещение возбудителя инжекции и дозированная инжекция стимулятора в пространство, заполненное нефтью.

При использовании известного способа инжекции стимулятора в скважину стимулятор недостаточно пересекает поток высоковязкой нефти, вследствие чего недостаточно снижается ее вязкость.

Поставлена задача усовершенствования способа инжекции стимулятора в скважину, в котором путем изменения технологических параметров обеспечивается более интенсивное пересечение стимулятором столба высоковязкой нефти и тем самым в большей мере уменьшение ее вязкости.

Известный скважинный плунжерный инжектор (п. UA №14669А, Е 21 В 43/12) содержит корпус из трубы с инжекционными отверстиями, расположенными радиально. Внутри корпуса расположена штанга, которая выполнена с возможностью соединения со штанговой колонной, и возбудитель инжекции в виде кольцеобразного смесителя-возбудителя, расположенный под инжекционными отверстиями, который выполнен с возможностью перемещения вдоль корпуса и жестко связаный в средней части со штангой.

Совпадают с существенными признаками скважинного инжектора, который заявляется, корпус из трубы с инжекционными отверстиями, возбудитель инжекции, выполненный в виде кольцеобразного элемента, который выполнен с возможностью фиксации на штанге штангового скважинного насоса, концы корпуса выполнены с возможностью соединения с насосно-компрессорными трубами.

При использовании известного скважинного инжектора стимулятор недостаточно пересекает поток высоковязкой нефти, вследствие чего недостаточно снижается ее вязкость.

Известный скважинный инжектор (п. RU №2088749, Е 21 В 43/00), выбранный нами за прототип, содержит корпус из трубы с инжекционными блоками. В первом из них, подобном центратору, выполнены радиальные каналы, группа выходных отверстий которого соединена с затрубным пространством корпуса, группа входных отверстий которого соединена с затрубным пространством корпуса. Второй инжекционный блок расположен выше первого, группа выходных отверстий каналов этого блока направлена вверх тангенциально относительно поверхности корпуса, причем соединение внутреннего и внешнего пространств корпуса выполнено аналогично, как в первом блоке. Внутри корпуса расположен возбудитель инжекции в ввиде кольцеобразного смесителя-возбудителя, который выполнен с возможностью фиксации на штанге штангового скважинного насоса, концы корпуса выполнены с возможностью соединения с насосно-компрессорными трубами.

Совпадают с существенными признаками скважинного инжектора, что заявляется, корпус из трубы с инжекционным блоком, первая группа отверстий которого соеденена с затрубным пространством корпуса, вторая группа отверстий которого соеденена с полостью корпуса, возбудитель инжекции в виде кольцеобразного элемента, который выполнен с возможностью фиксации на штанге штангового скважинного насоса, концы корпуса выполнены с возможностью соединения с насосно-компрессорными трубами.

При использовании известного скважинного инжектора стимулятор недостаточно пересекает поток высоковязкой нефти, вследствие чего недостаточно снижается ее вязкость.

Поставлена задача усовершенствования скважинного инжектора, в котором путем изменения конструкции обеспечивается более интенсивное пересечение стимулятором столба высоковязкой нефти и тем самым в большей мере уменьшение ее вязкости.

В способе инжекции стимулятора в скважину, который включает подачу стимулятора к скважинному инжектору с инжекционным блоком, периодическое перемещение возбудителя инжекции и дозированную инжекцию стимулятора в пространство, заполненное нефтью, согласно изобретению стимулятор дозируют путем периодического заполнения дозирующего объема инжекционного блока и инжектируют при перемещении плунжера инжекционного блока возбудителем инжекции.

Кроме того, стимулятор подают к дозирующему объему затрубным пространством скважинного инжектора и инжектируют внутрь его полости.

Кроме того, стимулятор подают к дозирующему объему полостью скважинного инжектора и инжектируют его в затрубное пространство.

В скважинном инжекторе, который содержит корпус из трубы с инжекционным блоком, первая группа отверстий которого соединена с затрубным пространством корпуса, вторая группа отверстий которого соединена с полостью корпуса, возбудитель инжекции, виполненный в виде кольцеобразного элемента, который выполнен с возможностью фиксации на штанге штангового скважинного насоса, концы корпуса выполнены с возможностью соединения с насосно-компрессорными трубами, согласно изобретению инжекционный блок выполнен как объемный насос, первая группа отверстий выполнена как вход или выход объемного насоса, вторая группа отверстий выполнена соответственно как выход или вход объемного насоса, плунжер объемного насоса связан с рычажным элементом, который установлен с возможностью контакта с возбудителем инжекции.

Кроме того, рычажный элемент содержит подпружиненный шарнирный элемент, который выполнен с возможностью перемещения в полость корпуса.

Кроме того, скважинный инжектор содержит несколько кольцеобразных возбудителей инжекции, которые выполнены с возможностью фиксации на штанге штангового скважинного насоса в границах участка, который равен длине хода штанги.

Кроме того, возбудитель инжекции содержит шарнирно связанный элемент, который выполнен с возможностью одностороннего по направлению движения возбудителя инжекции контакта с рычажным элементом.

Совокупность приведенных признаков способа, который заявляется, обеспечивает периодическую инжекцию стимулятора при заборе нефти и/или при ее подъеме, что позволяет эфективнее уменьшать вязкость высоковязкой нефти.

Совокупность приведенных признаков скважинного инжектора, который заявляется, обеспечивает возможность установления его в колонне насосно-компрессорных труб, надежную связь со штанговой колонной, периодическую инжекцию стимулятора при заборе нефти и/или при ее подъеме, что позволяет эффективнее уменьшать вязкость высоковязкой нефти.

На фиг.1 изображен схематически скважинный инжектор, реализующий предлагаемый способ; на фиг.2 - вид А из середины корпуса на фиг.1; на фиг.3 - элемент возбудителя инжекции с шарнирным элементом, в разрезе; на фиг.4 - вид Б шарнирного соединения на фиг.3.

Скважинный инжектор содержит корпус 1 из трубы с элементами соединения 2 с насосно-компрессорными трубами и инжекционный блок 3, выполненный в виде объемного насоса с двумя дозирующими объемами 4, каждый из которых с одной стороны ограничен плунжером 5. Дозирующие объемы 4 связаны первой группой отверстий, выполненных как входные клапаны 6, с затрубным пространством скважинного инжектора, и второй группой отверстий, выполненных как выходные клапаны 7, - с внутренней его полостью. Между верхом плунжера 5 и крышкой 8, низом плунжера 5 и дном блока 3 расположены пружины 9. Средняя по длине часть плунжера 5 связана с рычажным элементом 10, который связан с шарнирным элементом 11, расположенным в вертикальном пазу 12 корпуса 1 и связанным с роликом 13, который выступает за паз 12 в полость корпуса 1. Вертикальный паз 12 содержит расширение 14 в верхней и нижней своих частях, вблизи которых внутренняя поверхность корпуса 1 плавно спускается к наружной ее поверхности. Шарнирный элемент 11 рычажного элемента 10 выполнен с возможностью отклонения в крайнее положение 15, при котором он размещен за границами внутреннего диаметра корпуса 1. При этом шарнирный элемент 11 через связь с рычажным элементом и плунжером 5 подпружинен пружинами 9 на краях диапазона его перемещения. Лентоподобные пружины 16 удерживают шары клапанов 6 и 7. Кольцеобразные возбудители инжекции 17 выполнены с отверстиями для прохода жидкости и зафиксированы на штанге 18 штангового скважинного насоса. Корпус 1, инжекционный блок 3 и крышка 8 соединены сваркой.

Скважинный инжектор представлен в варианте для подачи стимулятора к дозирующему объему затрубным пространством скважинного инжектора и инжекции внутрь его полости.

Вариант скважинного инжектора, когда клапаны 6 выполнены как выходные и клапаны 7 выполнены как входные, выполнен для подачи стимулятора к дозирующему объему полостью скважинного инжектора и инжекции его в затрубное пространство. Обратное расположение клапанов на рисунках не показано.

Возбудители инжекции 17 (фиг.3-4), как вариант, содержат по периметру связанные через стержни 19 контактные элементы 20, которые удерживаются в горизонтальном положении выступом 21 и выполнены с возможностью перемещения вверх.

Предложенный способ инжекции стимулятора в скважину и скважинный инжектор реализуются таким образом.

Корпус 1 скважинного инжектора после сборки с инжекционным блоком 3 и крышкой 8 устанавливают на выбранной глубине в составе оборудования для добычи нефти штанговым насосом, соединяя его элементами 2 с насосно-компрессорными трубами. Кольцеобразные возбудители инжекции 17 фиксируют на штанге 18. Запакерованную ниже уровня установления скважинного инжектора полость между обсадной колоной, которая на рисунке не проказана, и насосно-компрессорными трубами заполняют стимулятором. Во время движения штанги 18 снизу вверх первый по ходу возбудитель инжекции 17 вступает в контакт с роликом 13, который вместе с шарнирным элементом 11, рычажным элементом 10 и плунжером 15 начинает двигаться вместе со штангой 18. В области расширения 14 паза 12 ролик 13 занимает положение 15, пропуская первый возбудитель инжекции 17 вверх. При этом плунжер 5 нажимает в своем крайнем положении на пружину 9, которая подпружинивает шарнирный элемент 11 и после прохода первого возбудителя инжекции 17 возвращает плунжер 5 назад на расстояние, при котором ролик 13 занимает положение, при котором он выступает над пазом 12. Второй возбудитель инжекции 17 вступает в контакт с роликом 13 аналогично первому. Основная доза стимулятора проходит после отжимания пружины 16 через выходной клапан 7 при перемещении плунжера 5 первым возбудителем инжекции 17, а дополнительная меньшая доза - при перемещении плунжера 5 вторым возбудителем инжекции 17. Во время движения штанги 18 сверху вниз верхний дозирующий объем 4 заполняется растворителем через входной клапан 6, одновременно через нижний выходной клапан 7 осуществляется новая инжекция.

При использовании варианта кольцеобразного возбудителя инжекции 17 с контактными элементами 20, которые удерживаются в горизонтальном положении выступом 21, движение штанги 18 вверх вызывает инжекцию аналогично изложенному выше. Во время движения штанги 18 сверху вниз контактные элементы 20 при контакте с роликом 13 вращаются вокруг стержня 19 и не вызывают продольного перемещения шарнирного элемента 11. Таким образом осуществляют односторонний по направлению движения механический контакт возбудителей инжекции 17 с инжекционным блоком 3. В аналогичном исполнении инжекция осуществляется только во время движения штанги вниз.

Исполнение клапана 6 выходным и клапана 7 входным дает возможность инжектировать стимулятор из полости корпуса 1 в его затрубное пространство.

Для инжекции стимулятора с использованием варианта скважинного инжектора, у которого клапаны 6 выполнены как выходные и клапаны 7 - как входные, стимулятором заполняют насосно-компрессорные трубы. Все последующие операции выполняют аналогично указаным выше. При этом стимулятор подают к дозирующему объему полостью скважинного инжектора и инжектируют его в затрубное пространство.

Пример. Добыча высоковязкой нефти насосно-компрессорными трубами осложняется необходимостью использования мощного оборудования и значительного количества энергии. Для уменьшения сил трения высоковязкой нефти с поверхностью насосно-компрессорных труб скважинный инжектор устанавливают, например, на 0,5 глубины скважины, выше которой вязкость нефти значительно увеличивается. Инжекция стимулятора, например маловязкой нефти, в количестве 15-25% от объема добываемой нефти способствует созданию пристеночного скользящего слоя в насосно-компрессорных трубах и уменьшению расхода энергии на 5-10%, а также увеличению межремонтного периода эксплуатации оборудования. Установление двух скважинных инжекторов дает положительный эффект в 8-15% от добычи.

Таким образом, эффективное уменьшение вязкости нефти при использовании предложенного способа инжекции стимулятора в скважину и скважинного инжектора для его осуществления позволяет повысить эффективность ее добычи.