лубрикатор для геофизических исследований и работ в газовых скважинах

Формула изобретения

Лубрикатор для геофизических исследований и работ в газовых скважинах, содержащий присоединительный фланец, превентор, приемную камеру, станцию подачи уплотнительной смазки, инжектор для подачи реагента-ингибитора гидратообразования в виде перфорированной гильзы, заполненной пористым материалом, и уплотнитель, включающий калиброванные втулки и хвостовик, отличающийся тем, что инжектор выполнен в виде концентрично установленного на хвостовике уплотнителя кожуха, в котором размещена перфорированная гильза с набивкой из пористого материала, являющаяся продолжением хвостовика и снабженная уплотнением, запирающим кольцевой канал между кожухом и хвостовиком, который сообщен со штуцером для подачи реагента-ингибитора гидратообразования.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к газовой промышленности, а именно к устройствам, обеспечивающим проведение геофизических исследований и работ в действующих газовых скважинах приборами и инструментами на геофизическом кабеле.

Известен лубрикатор, имеющий уплотнитель геофизического кабеля, состоящий из корпуса, содержащего соединенные между собой сменные направляющие втулки с калиброванным внутренним отверстием под геофизический кабель (калиброванные втулки). Втулки соединяются между собой муфтами, через которые подводится и отводится уплотнительная смазка, вводимая через обратный клапан в муфту. Отвод смазки осуществляется через верхнюю муфту, соединяющую сборку втулок с уплотнителем. Уплотнительную смазку подают насосной станцией (станцией подачи уплотнительной смазки) (Ю.В.Зайцев и др. Освоение и ремонт нефтяных и газовых скважин под давлением. М., Недра, 1982, Стр.170-171).

Упомянутый уплотнитель геофизического кабеля позволяет снизить утечки скважинного флюида в атмосферу при движении геофизического кабеля за счет перемещения в зазоре между геофизическим кабелем и калиброванными втулками нагнетаемой под избыточным давлением густой уплотнительной смазки, которая создает гидравлический затвор.

Недостатком описанного уплотнителя является то, что в начальный период спуска прибора в скважину, когда гидравлический затвор еще не сформировался, в калиброванных втулках происходит резкое падение давления газа при значительном снижении температуры газа и конденсации из него водяного пара. Это приводит к образованию ледово-гидратных пробок, перекрывающих зазор между кабелем и стенками калиброванных втулок. При этом происходит прихват геофизического кабеля в результате его примораживания к стенкам калиброванных втулок. Такое явление весьма часто наблюдается при работе на действующих газовых скважинах при устьевом давлении более 30 МПа.

Известен также лубрикатор, включающий переводник, в котором расположен инжектор для нагнетания реагентов - ингибиторов гидратообразования в виде перфорированной гильзы с набивкой из пористого материала. Переводник размещается под уплотнителем лубрикатора. Переводник имеет штуцер для подсоединения линии подачи реагентов под избыточным давлением (Каталог продукции ASEP Eimar 2010 National Oilwell Varco, Переводник для нагнетания реагентов. Раздел 3 - Оборудование контроля давления при канатных работах, стр.165).

Такой переводник позволяет подавать в лубрикатор реагенты-ингибиторы гидратообразования для предотвращения образования ледово-гидратных пробок.

Недостатком конструкции является увеличение длины и металлоемкости лубрикатора, а также то, что реагент подается в приемную камеру лубрикатора, а не в зону, где требуется обеспечить его непосредственное воздействие - зону дросселирования. Это снижает эффективность работы уплотнителя и не обеспечивает надлежащего уровня защиты лубрикатора от последствий примораживания геофизического кабеля.

Сущностью изобретения является улучшение защиты лубрикатора от образования ледово-гидратных пробок в уплотнителе, предотвращение осложнений, вызванных примораживанием геофизического кабеля к стенкам калиброванных втулок, снижение металлоемкости лубрикатора и затрат на реагенты-ингибиторы гидратообразования.

Это достигается тем, что в лубрикаторе, содержащем присоединительный фланец, превентор, приемную камеру, станцию подачи уплотнительной смазки (насосную станцию) с гидросистемой, инжектор для подачи реагента-ингибитора гидратообразования в виде перфорированной гильзы, заполненной пористым материалом, уплотнитель, включающий калиброванные втулки, соединенные с каналами для подачи и отвода уплотнительной смазки, и хвостовик, состоящий из калиброванных втулок, инжектор выполнен в виде концентрично установленного на хвостовике уплотнителя кожуха, в котором размещена перфорированная гильза с набивкой из пористого материала, являющаяся продолжением хвостовика и снабженная уплотнением, запирающим кольцевой канал между кожухом и хвостовиком, который сообщен со штуцером для подачи реагента-ингибитора гидратообразования, запирающим кольцевой канал между кожухом и хвостовиком, сообщенный со штуцером для подачи реагента-ингибитора гидратообразования.

Изобретение было реализовано при изготовлении и испытании лубрикатора в полевых условиях.

На фиг.1 представлена схема уплотнителя лубрикатора в разрезе. Уплотнитель включает муфту 1, в которой закреплен кожух 2. В кожухе 2 размещены калиброванные втулки 3. Калиброванные втулки 3 входят в закрепленную на кожухе 2 муфту 4, в которой установлена распорная втулка 5 с отверстиями 6. В нижней части муфты 4 закреплены калиброванные втулки, функционально являющиеся хвостовиком 7, который установлен концентрично в кожухе 8. Между хвостовиком 7 и кожухом 8 имеется кольцевой канал 9. На хвостовике 7 установлена гильза 10, заполненная пористым материалом 11. В верхней части гильзы 10 имеются перфорационные отверстия 12, через которые гильза 10 сообщена с кольцевым каналом 9. Гильза 10 снабжена уплотнением 13, герметизирующим кольцевой канал 9. В муфте 1 имеется нагнетательный штуцер 14 с обратным клапаном 15. Нагнетательный штуцер 14 сообщен каналом 16 с кольцевым каналом 17 между кожухом 2 и калиброванными втулками 3. В муфте 1 также имеется отводной штуцер 18, сообщенный каналом 19 с центральным каналом 20, в котором проходит каротажный кабель 21. В муфте 4 установлен штуцер 22 с обратным клапаном 23, сообщенный с кольцевым каналом 9.

Лубрикатор работает следующим образом. Уплотнитель устанавливается на верхнюю часть приемной камеры нижней частью кожуха 8 и закрепляется на ней. Гильза 10 при этом частично входит в приемную камеру (на фигуре не показано). После монтажа лубрикатора с размещенным в нем прибором и грузами производится подача порции реагента-ингибитора гидратообразования, равная объему порового пространства гильзы 10 и кольцевого канала 9. Порция реагента подается через штуцер 22 от станции подачи уплотнительной смазки или ручного насоса. При этом происходит пропитка реагентом пористого материала 11, размещенного вокруг геофизического кабеля 21. Пористый материал 11 заполняется реагентом через перфорационные отверстия 12 в гильзе 10. Уплотнение 13 препятствует утечке реагента из кольцевого канала 9 в приемную камеру. После этого производится выравнивание давления в приемной камере лубрикатора с давлением на устье скважины и спуск прибора с грузами под превентор. Скважинный газ насыщается реагентом при проходе вдоль каротажного кабеля в зоне размещения пористого материала гильзы 10 и дросселируется в калиброванных втулках хвостовика 7 и в калиброванных втулках 3. При этом, поскольку гильза 10 непосредственно соединена с хвостовиком 7, входящий в центральный канал скважинный газ увлекает вместе с собой реагент, который взаимодействует со скважинным газом и исключает возможность гидратообразования. После прохода геофизического кабеля 21 с прибором и грузами под превентор производится подача уплотнительной смазки через штуцер 14 от станции подачи уплотнительной смазки. Уплотнительная смазка проходит через канал 16 в кольцевой канал 17 и через отверстия 6 распорной втулки 5 попадает в центральный канал 20, где создает гидравлический затвор, исключая утечки скважинного газа через зазор между наружным диаметром кабеля и отверстием калиброванных втулок 3. Калиброванные втулки хвостовика 7 препятствуют уходу уплотнительной смазки в скважину. Пройдя калиброванные втулки 3, уплотнительная смазка из центрального канала 20 попадает в канал 19 и через штуцер 18 удаляется из лубрикатора. В случае прекращения подачи уплотнительной смазки по какой-либо причине и нарушения целостности гидрозатвора через штуцер 22 вновь подается порция реагента-ингибитора гидратообразования для предотвращения загидрачивания кабеля дросселирующим в калиброванных втулках 7 и 3 потоком скважинного газа. Обратные клапаны 15 и 23 исключают попадание скважинной среды соответственно в линии подачи уплотнительной смазки и реагента ингибитора гидратообразования при прекращении их подачи.

Испытания опытного образца лубрикатора с уплотнителем, изготовленным в соответствии с настоящим изобретением, показали стабильность выхода лубрикатора на режим герметизации геофизического кабеля за счет исключения гидратообразования и более быстрого создания устойчивого гидравлического затвора из уплотнительной смазки в калиброванных втулках уплотнителя.

Время выхода на режим стабильной работы описанного лубрикатора, при котором отсутствуют утечки скважинной среды и обеспечивается его работа с минимальной подачей уплотнительной смазки, по сравнению с лубрикатором, имеющим отдельно установленный переводник с инжектором для подачи реагента ингибитора гидратообразования, сократилось на 14%. При этом на 32% снизился расход реагента ингибитора гидратообразования. Сократилась также металлоемкость лубрикатора и его общая длина.