Устройство отбора вязкого флюида

Полезная модель относится к области нефтедобывающей промышленности, в частности, к разработке нефтяных или битумных месторождений, освоению и ремонту скважин. Техническим результатом является повышение эффективности освоения скважин высоковязкой нефти или битума посредством свабирования. Устройство содержит свабирующее устройство, соединенное с наземным оборудованием. Свабирующее устройство содержит в своей верхней части кабельный наконечник, обеспечивающий механическое и электрическое соединение с геофизическим кабелем, соединенным с наземным оборудованием, а в нижней своей части содержит преобразователь электрической энергии в тепловую, соединенный с кабельным наконечником посредством канала электрической энергии, и окруженный защитной оболочкой, имеющей непосредственный контакт с внутренней средой скважины. 12 з.п. ф-лы, 1 фиг.

Полезная модель относится к области нефтедобывающей промышленности, в частности, к разработке нефтяных или битумных месторождений, освоению и ремонту скважин, а именно, к устройствам свабирования скважин с вязким флюидом с помощью теплового воздействия.

Полезная модель может также использоваться при достижении различных целей, в том числе: вызов притока из пласта при освоении скважины, очистка призабойной зоны от продуктов реакции после проведения химической обработки, очистка забоя от механических примесей, выносимых из призабойной зоны пласта (если невозможна промывка забоя из-за поглощения промывочного раствора ввиду хорошей проницаемости призабойной зоны или низкого пластового давления), очистка призабойной зоны от механических примесей, вносимых нагнетаемым в пласт агентом, обработка призабойной зоны физическими методами воздействия на пласт.

Известен самонагревающийся балансировочный груз (патент CN 00989190 (Y), МПК E21B 36/04, E21B 43/00, опубл. 2007-12-12), содержащий носовой выход, защитную оболочку, переключатель, управляющий элемент, множество никель-водородных аккумуляторов, высокоэффективный нагреватель и оболочку, в котором носовой выход выполнен с возможностью соединения со свабом, защитная оболочка герметизирует и защищает части автотермического балансира, переключатель управляет рабочим состоянием высокоэффективного нагревателя, управляющий элемент задерживает соединение цепи и защищает заряд и разряд множества никель-водородных аккумуляторов, которые предоставляют энергию для преобразования в тепло, высокоэффективный нагреватель выполняет преобразование электричества в тепло, оболочка выполнена с возможностью защиты и передачи тепла.

Известно устройство для драгирования сырой нефти (патент CN 588050 (Y), МПК E21B 43/00, опубл. 2003-11-26), ближайшее по технической сущности к заявляемому устройству и принятое за прототип, содержащее электрический генератор, шкаф управления преобразованием частоты, лебедку с двойными колесами, силовой кабель и сваб для добычи нефти с электромагнитным нагревателем, при этом один конец силового кабеля соединяется с шкафом управления преобразованием частоты, а другой конец соединяется с электромагнитным нагревателем, нагреватель размещается в точке, соответствующей уровню жидкости в скважине, и включается питание для предварительного нагрева. После этого, нагреватель поднимается, питание выключается, и инструмент для добычи нефти помещается в жидкость, и таким образом, нагретая сырая нефть добывается в скважине.

Задачей полезной модели является разработка устройства, позволяющего повысить эффективность, возможность освоения (добычи), очистки скважин, содержащих высоковязкие нефти или битум посредством свабирования.

Конструкция устройства позволяет снизить аварийность (обрыв кабеля или устройства), повысить эффективность процесса извлечения жидкости свабированием, уменьшить энергозатраты.

Техническим результатом, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, является повышение эффективности освоения скважин, содержащих высоковязкие нефти или битум посредством свабирования.

Технический результат достигается тем, что в устройстве отбора вязкого флюида, содержащем свабирующее устройство, соединенное с наземным оборудованием, новым является то, что свабирующее устройство содержит в своей верхней части кабельный наконечник, обеспечивающий механическое и электрическое соединение с геофизическим кабелем, соединенным с наземным оборудованием, а в нижней своей части содержит преобразователь электрической энергии в тепловую, соединенный с кабельным наконечником посредством канала электрической энергии, и окруженный защитной оболочкой, имеющей непосредственный контакт с внутренней средой скважины.

Кабельный наконечник обеспечивает механическое и электрическое соединение с каналом электрической энергии.

Защитная оболочка выполнена с возможностью передачи тепловой энергии в скважину.

Защитная оболочка выполнена из металла.

Свабирующее устройство выполнено обтекаемой удлиненной формы, и с возможностью изменения массы и длины.

Масса преобразователя электрической энергии в тепловую составляет не менее 30 кг.

Длина преобразователя электрической энергии в тепловую составляет не менее 0,5 метров и не более 1,5 метров

Свабирующее устройство дополнительно содержит по меньшей мере один датчик температуры.

Канал электрической энергии и геофизический кабель выполнены с возможностью передачи телеметрической информации от по меньшей мере одного датчика температуры к наземному оборудованию.

Наземное оборудование содержит устройство анализа телеметрической информации и управления свабирующим устройством.

Преобразователь электрической энергии в тепловую выполнен с применением термоэлектрического нагрева (ТЭН), или электрохимического нагрева, или с возможностью индукционного преобразования электрической энергии в тепловую.

Свабирующее устройство дополнительно содержит блок защиты от перегрева.

Свабирующее устройство выполнено с утяжелением своей массы.

Заявляемое устройство представлено на фиг.1.

Заявляемое устройство состоит из блоков: свабирующее устройство 1, геофизический кабель 2, наземное оборудование 3, кабельный наконечник 4, канал 5 электрической энергии, преобразователь 6 электрической энергии в тепловую, защитная оболочка 7.

Свабирующее устройство 1 соединено с наземным оборудованием 3 при помощи геофизического кабеля 2 через кабельный наконечник 4, обеспечивающий механическое и электрическое соединение.

Свабирующее устройство 1 содержит преобразователь 6 электрической энергии в тепловую (нагреватель), соединенный с электромагнитным клапаном 4 посредством канала 5 электрической энергии.

Преобразователь 6 электрической энергии в тепловую окружен защитной оболочкой 7, выполненной из теплопроводного и стойкого к агрессивной скважинной среде материала. В одном из вариантов осуществления таковым может быть металл, позволяющий эффективно передавать тепло во внешнюю среду и мало подверженный воздействию скважинного флюида.

Защитная оболочка 7 герметизирует и защищает преобразователь 6 электрической энергии в тепловую.

Свабирующее устройство 1 имеет металлическое тело и надетую на него резиновую муфту, либо может быть выполнено из любого материала, любым способом, известным из уровня техники.

Заявляемое устройство дополнительно содержит по меньшей мере один датчик температуры для сбора телеметрической информации о скважине, расположенный в любой части свабирующего устройства 1, но предпочтительно в нижней его части.

Телеметрическая информация с датчика температуры передается к наземному оборудованию 3 посредством канала 5 электрической энергии и геофизического кабеля 2 для формирования текущей информации о скважине и обеспечения возможности наземному оборудованию 3 осуществлять управление свабирующим устройством 1.

В одном из вариантов осуществления заявляемое устройство может содержать расположенный в наземном оборудовании 3 типовой счетчик глубины, работающий по принципу измерения длины геофизического кабеля 2, опускаемого в скважину с помощью мерного ролика, и коррекции этой глубины по магнитным меткам, нанесенным на геофизический кабель 2 через определенный фиксированный интервал.

Свабирующее устройство 1 для дополнительного облегчения спуска (увеличения скорости погружения) в вязкую среду должно быть выполнено обтекаемой удлиненной формы, иметь достаточную массу (в предпочтительном варианте осуществления 30 кг и длину не менее 0,5 метра), иметь возможность увеличения груза (удлинения), иметь «направляющие» для уменьшения сопротивления погружению в высоковязкой скважинной жидкости.

Масса и длина свабирующего устройства 1 может быть изменена в зависимости от строения скважины и вязкости скважинной среды.

Преобразователь 6 электрической энергии в тепловую выполнен с применением ТЭН, электрохимического нагрева, с возможностью индукционного преобразования электрической энергии в тепловую.

Устройство работает следующим образом.

Опускают свабирующее устройство 1 на геофизическом кабеле 2 в скважину до границы с вязкой средой.

Включают питание и подают электрическую энергию к свабирующему устройству 1 через геофизический кабель 2 от источника электрической энергии, расположенного в наземном оборудовании 3.

Электрическая энергия через кабельный наконечник 4, обеспечивающий механическое и электрическое соединение, поступает к преобразователю 6 электрической энергии в тепловую, посредством канала 5 электрической энергии, для преобразования ее в тепло.

Преобразователь 6 электрической энергии в тепловую преобразует электрическую энергию в тепловую энергию и передает ее в окружающую среду скважины через защитную оболочку 7 для локального нагрева скважинного флюида и уменьшения вязкости добываемой продукции.

Доводят температуру подаваемой тепловой энергии до температуры разжижения скважинного флюида.

Текущую температуру скважинного флюида определяют по телеметрической информации, которую получают от свабирующего устройства. В зависимости от типа скважинного флюида температура разжижения может составлять от 40°C до 100°C. При превышении температуры разжижения - снижают количество подаваемой электрической энергии, в противном случае - увеличивают.

В зависимости от поставленной цели локальный нагрев может проводиться в разных режимах: в продолжительном или повторно-кратковременном режимах, причем проводится на всем протяжении спуска свабирующего устройства.

При этом одновременно плавно опускают свабирующее устройство 1 под уровень разжиженного скважинного флюида (гидростатический уровень скважинной жидкости).

По завершении погружения на требуемую глубину (например, 200 метров) осуществляют единовременный отбор и подъем скважинного флюида путем свабирования.

При подъеме свабирующего устройства 1 резиновая муфта расширяется и герметизирует скважину, тем самым обеспечивая отбор и подъем вязкого флюида.

При необходимости весь процесс могут повторять незаданное количество раз до обеспечения требуемой приемистости скважины или требуемого уровня скважинного флюида (заданного объема высоковязкого флюида).

Спуск свабирующего устройства в высоковязкую среду может быть обеспечен посредством его утяжеления.

В зависимости от вязкости среды регулируют вес свабирующего устройства. Также может изменяться длина свабирующего устройства для увеличения объема высоковязкого флюида, подверженного локальному нагреву.

В качестве высоковязкого флюида может быть нефть, битум, или иная скважинная жидкость.

В зависимости от поставленной цели свабирование заканчивается после отбора необходимого объема скважинной жидкости, стабилизации притока из пласта, начала фонтанирования скважины и т.д.

Локальный нагрев скважинного флюида позволяет существенно понижать ее вязкость, вследствие чего повышается скорость погружения устройства под уровень скважинной жидкости и облегчается подъем устройства с извлечением на поверхность разжиженного скважинного флюида.

С помощью датчика температуры периодически снимают информацию о температуре скважинного флюида, на которую опущено свабирующее устройство 1. Телеметрическая информация с датчика передается на поверхность через геофизический кабель 2. С помощью полученной информации устройство управления, расположенное в наземном оборудовании 3, формирует управляющие сигналы о начале и окончании процесса нагрева, спуска и подъема свабирующего устройства 1 и т.д.

Свабирующее устройство 1 должно перемещаться с определенной заданной скоростью, зависящей от параметров рабочей скважины, в т.ч. от вязкости среды в скважине. Если в процессе спуска под уровень вязкой среды изменяют скорость движения свабирующего устройства 1 (замедляют или ускоряют), соответственно регулируют количество подаваемой электрической энергии на свабирующее устройство 1 от наземного оборудования 3 (увеличивают или уменьшают). Количество подаваемой электрической энергии регулируют, чтобы поддерживать скорость погружения свабирующего устройства не менее 0,3 м/с и не более 1 м/с. Таким образом, добиваются погружения свабирующего устройства 1 до глубины более 200 метров за время меньшее 15 минут.

В предпочтительном варианте осуществления свабирующее устройство 1 может быть снабжено блоком защиты от перегрева, например, работающим по принципу температурного реле, которое срабатывает (прекращает проведение электрической энергии от кабельного наконечника 4 к преобразователю 6 электрической энергии в тепловую) при превышении некоторой температуры, например, 100°C, что соответствует максимальной предварительно заданной температуре разжижения скважинного флюида.

Полезная модель может применяться при гидрофизических исследованиях скважин, в нефтедобывающей промышленности при освоении скважин после ремонта (ремонтно-изоляционные работы, обработки призабойных зон, повышение нефтеотдачи пластов и других видов интенсификации притока из перфорированных пластов с применением различных эмульсий); при добыче или освоении скважин после ремонта, содержащих в своей продукции высоковязкие нефти или битум.

Заявляемая полезная модель дополнительно обеспечивает автономность и мобильность комплекса применяемого оборудования, экологическую чистоту процесса свабирования, безопасность проведения работ.

1. Устройство отбора вязкого флюида, содержащее свабирующее устройство, соединенное с наземным оборудованием, отличающееся тем, что свабирующее устройство содержит в своей верхней части кабельный наконечник, обеспечивающий механическое и электрическое соединение с геофизическим кабелем, соединенным с наземным оборудованием, а в нижней своей части содержит преобразователь электрической энергии в тепловую, соединенный с кабельным наконечником посредством канала электрической энергии, и окруженный защитной оболочкой, имеющей непосредственный контакт с внутренней средой скважины.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что кабельный наконечник, обеспечивает механическое и электрическое соединение с каналом электрической энергии.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что защитная оболочка выполнена с возможностью передачи тепловой энергии в скважину.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что защитная оболочка выполнена из металла.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что свабирующее устройство выполнено обтекаемой удлиненной формы и с возможностью изменения массы и длины.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что масса преобразователя электрической энергии в тепловую составляет не менее 30 кг.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что длина преобразователя электрической энергии в тепловую составляет не менее 0,5 м и не более 1,5 м.

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что свабирующее устройство дополнительно содержит по меньшей мере один датчик температуры.

9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что канал электрической энергии и геофизический кабель выполнены с возможностью передачи телеметрической информации от по меньшей мере одного датчика температуры к наземному оборудованию.

10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что наземное оборудование содержит устройство анализа телеметрической информации и управления свабирующим устройством.

11. Устройство по п.1, отличающееся тем, что преобразователь электрической энергии в тепловую выполнен с применением термоэлектрического нагрева, или электрохимического нагрева, или с возможностью индукционного преобразования электрической энергии в тепловую.

12. Устройство по п.1, отличающееся тем, что свабирующее устройство дополнительно содержит блок защиты от перегрева.

13. Устройство по п.1, отличающееся тем, что свабирующее устройство выполнено с утяжелением своей массы.