устройство для оживления нефтяных скважин

Формула изобретения

Устройство для оживления нефтяных скважин, содержащее форсунку, клапан, защитный кожух и направляющую трубу, отличающееся тем, что парогенератор соединен с одной стороны с подъемным краном, а с другой стороны - с вентилем и колонной штанг, внизу штанг установлены форсунки по всей высоте нефтяного слоя вдоль, под углом и перпендикулярно оси, расстояние между форсунками l=0,001-50 м, в крышке, связанной фланцевым соединением с обсадными трубами, установлена форсунка, которая с наружной стороны соединена с баллоном, заполненным жидким азотом, и с баллоном с редуктором, заполненным газообразным азотом под давлением 10 МПа, с внутренней стороны крышки установлен датчик температуры с диапазоном 50-100°С, связанный с автоматической системой включения и отключения вентилей баллонов с жидким и газообразным азотом.

Описание изобретения к патенту

Устройство для оживления нефтяных скважин относится к области нефтяной промышленности.

Известно устройство для оживления нефтяных скважин, содержащее форсунку, клапан, защитный кожух и направляющую трубу (см. патент РФ №2147065, 7 Е21В 37/08, опубл. 27.03.2000 г, бюл. №9).

Недостатки известного устройства для оживления нефтяных скважин:

- на колонне штанг установлена только одна форсунка;

- при давлении пара 40 МПа температура достигает 550°С, что может привести к нагреву штанг и воспламенению легких воспламеняющихся веществ нефти в скважине.

Техническим результатом изобретения является повышение безопасности работы при высоких давлениях и температурах и обеспечение очистки каналов от затвердевшего парафина и вязких веществ одновременно по всей высоте нефтяносного слоя.

Сущность изобретения состоит в том, что парогенератор соединен с одной стороны с подъемным краном, а с другой стороны с вентилем и колонной штанг, внизу штанг установлены форсунки по всей высоте нефтяного слоя вдоль, под углом и перпендикулярно оси, расстояние между форсунками l=0,001-50 м, в крышке, связанной фланцевым соединением с обсадными трубами, установлена форсунка, которая с наружной стороны соединена с баллоном, заполненным жидким азотом, и с баллоном с редуктором, заполненным газообразным азотом под давлением 10 МПа, с внутренней стороны крышки установлен датчик температуры с диапазоном 50-100°С, связанный с автоматической системой включения и отключения вентилей баллонов с жидким и газообразным азотом.

На чертеже показан общий вид устройства для оживления нефтяных скважин.

Устройство содержит парогенератор 1, который соединен с одной стороны с подъемным краном грузоподъемностью 40-60 тонн (на чертеже подъемный кран не показан), а с другой стороны с вентилем 2 и колонной штанг 3, внизу штанг установлены форсунки 4 по всей высоте нефтяного слоя вдоль, под углом и перпендикулярно оси, расстояние между форсунками l=0,001-50 м, в крышке 5, связанной фланцевым соединением с обсадными трубами 6, установлена форсунка 7, которая с наружной стороны соединена с баллоном 8, заполненным жидким азотом, и с баллоном 9 с редуктором 10, заполненным газообразным азотом под давлением 10 МПа, с внутренней стороны крышки установлен датчик температуры 11, связанный с автоматической системой (на чертеже автоматическая система не показана) включения и отключения вентилей 12, 13 баллонов 8, 9 с жидким и газообразным азотом. В верхней части обсадной трубы установлен вентиль 14, связанный с выходной трубой 15.

Устройство для оживления нефтяных скважин работает следующим образом.

От парогенератора 1 через вентиль 2 по внутреннему каналу штанг 3 подается с высокой температурой и давлением 40 МПа пар в форсунки 4. Пар в виде тонких струй расплавляет парафин и вязкие вещества в прочищаемых каналах по всей высоте нефтяного слоя.

При очистке каналов скважины форсунки 4, штанги 3 и парогенератор 1 перемещаются подъемным краном (кран на чертеже не показан) снизу вверх и наоборот. В данной конструкции высота подъема форсунок составляет 0,5-1,5 м, что значительно меньше по сравнению с известной конструкцией.

После промывки каналов скважины от парафина и вязких веществ необходимо перекрыть каналы штанг 3 вентилем 2 и выходной трубы 15 вентилем 14 для выпаривания оставшихся затвердевших веществ на двое, трое суток, периодически подавая пар из парогенератора 1 через форсунки 4, используя при этом все операции, описанные ранее.

Для охлаждения наружной стороны штанг 3 в скважине и нефти (при давлении 40 МПа температура пара повышается до 550°С) и предотвращения возгорания легковоспламеняющихся фракций нефти в воздушной среде датчик температуры 11 при нагреве воздушной среды в скважине до температуры 50-100°С подает сигнал на автоматическую систему управления вентилями 12, 13 (на чертеже автоматическая система управления вентилями не показана), последние открывают каналы баллонов 8, 9 с жидким и газообразным азотом, и через редуктор 10 под давлением 1,5-2,0 МПа газообразный азот поступает в баллон 8 с жидким азотом, и через форсунку 7 в полость скважины подается порция хладагента с температурой - 50°С. После охлаждения наружной трубы и нефти до температуры 50-100°С датчик температуры 11 подает сигнал об отключении вентилей 12, 13, последние перекрывают доступ хладагента в полость скважины.

В азотной среде при температуре 50-100°С возгорание легких фракций нефти предотвращается, обеспечивая безопасную работу при оживлении нефтяных скважин.

Следует заметить, что в начале штанг пар имеет температуру 550°С при давлении 40 МПа, а на глубине 2-2,5 км пар в начальный момент времени охлаждается до температуры 100-120°С. Из форсунок 4 вылетает вода и пар, а по мере нагрева внутреннего канала штанг, нефти и стенок породы температура пара повышается до 200-250°С. Такой температуры достаточно для расплавления парафина и вязких веществ.

Наибольший эффект разогрева достигается при подаче пара по штангам напрямую к нефтеносному слою.

Важно также иметь в виду и то, что при подаче воды, разогретой до температуры кипения и выше, напрямую в скважину с поверхности земли, вода быстро охлаждается, передавая тепловую энергию в нефть, расположенную в скважине, и стенкам породы. Температура воды на глубине 2-2,5 км снижается до 20-30°С, и по мере ее накопления в нефтяном слое разогреть скопившуюся воду хотя бы до температуры 50-60°С, а также разогреть парафин, вязкие вещества, нефть и породу не возможно.

Подача холодной воды в скважины - прямое, варварское уничтожение нефтяных запасов. В этом нефтяники убедились сами.

Использование удара падающего груза по столбу нефти, расположенной в скважине, для оживления нефтяного слоя - бесполезная трата времени и денег, так как энергия падающего груза в нефти рассеивается на глубине 20-25 м, т.е. ударная волна на этой глубине затухает и никогда не достигает нефтяного слоя на глубине 2-2,5 км.

Сейсмические волновые колебания земли также не могут оказывать влияния на твердый парафин и вязкие вещества, скопившиеся вокруг скважины.

Из рассмотренных технических решений можно сделать вывод, что единственный путь достижения положительного результата по оживлению нефтяных скважин - это разогрев нефтяного слоя паром с высоким давлением и высокой температурой при подаче его по внутреннему каналу штанг напрямую к нефтеносному слою.