Устройство для ликвидации асфальтосмолопарафиновых отложений

 

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано для удаления парафиногидратов, асфальтосмолопарафиновых и других отложений. Устройство для ликвидации асфальтосмолопарафиновых и гидратных отложений содержит стальной цилиндрический корпус с конусообразным наконечником с соплом на его нижнем конце. В корпусе размещены камера сгорания с топливным элементом и окислителем и система воспламенения. В корпусе между камерой сгорания и конусообразным наконечником размещена камера охлаждения, стенки которой покрыты твердым сублимирующим охладителем. В качестве сублимирующего охладителя применен оксалат аммония (NH₄)₂C₂O₄Н₂О, масса которого составляет не более 30% от массы топливного элемента. Расширяется область применения устройства за счет снижения скорости горения топлива, увеличения времени воздействия и уменьшения температуры продуктов горения. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано для удаления парафиногидратов в газовых скважинах и/или асфальтосмолопарафиновых /АСПО/ и парафиногидратных отложений /ПГО/ в насосно-компрессорных трубах /НКТ/ и призабойной зоне, а также для удаления пробок АСПО в НКТ.

Известно устройство для ликвидации асфальтосмолистых и гидратопарафиновых отложений в нефтяных и газовых скважинах, содержащее корпус в виде трубы с закрепленным в нем электрическим нагревателем, мост, головку с геофизическим кабелем, теплопередающую насадку на нижнем конце корпуса и теплоноситель в корпусе /патент 2107808 Россия, Е 21 В 37/00, 1998/.

Недостатками этого устройства являются малая эффективность очистки, ограниченная область применения, необходимость наличия источников электрической энергии или линии электропередачи.

Известно устройство для очистки труб от парафинобитумных отложений, содержащее полый корпус, блок теплогенерации, выполненный в виде камеры, имеющей выходные сопла, и узлы перемещения /патент 2109127 Россия, Е 21 В 37/02, 1998/.

Недостаток этого устройства заключается в том, что применение для генерации тепла реагентов с экзотермической реакцией приводит к засорению призабойной зоны пласта /ПЗП/ продуктами горения, затрудняет работу насосной установки, кроме того, наблюдается неполное сгорание компонентов топлива /щелочных металлов/.

Известно также устройство для ликвидации асфальтосмолопарафиновых и гидратных отложений в нефтяных и газовых скважинах, включающее стальной цилиндрический корпус, служащий камерой сгорания, в котором размещены топливный элемент с окислителем и система воспламенения, причем нижний конец корпуса снабжен конусообразным наконечником с соплами /Термохимическое воздействие на малодебитные и осложненные скважины. /Г.А. Чазов и др. - М.: Недра, 1986, с. 5/.

Недостатками этого устройства являются высокая температура продуктов горения, большая скорость горения топлива и ограниченная область применения.

Целью изобретения является расширение области применения устройства за счет снижения скорости горения топлива, увеличения времени воздействия и уменьшения температуры продуктов горения.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для ликвидации асфальтосмолопарафиновых и гидратных отложений в нефтяных и газовых скважинах, включающее стальной цилиндрический корпус с конусообразным наконечником с соплами на его нижнем конце, размещенные в корпусе камеру сгорания с топливным элементом и окислителем и систему воспламенения, снабжено размещенной в стальном цилиндрическом корпусе между камерой сгорания и конусным наконечником камерой охлаждения, стенки которой покрыты твердым сублимирующим охладителем. В качестве твердого сублимирующего охладителя применяется оксалат аммония (NH₄)₂C₂O₄·H₂O, масса которого составляет не более 30% от массы топливного элемента. В качестве топливного элемента применяется бутилкаучуковое твердое топливо типа Т9-БК-8. Конусообразный наконечник снабжен не более чем тремя соплами, причем при снабжении тремя соплами оси их образуют с осью корпуса угол не более 45, а при снабжении одним соплом эти оси совпадают.

Сущность технического решения заключается в том, что применение охладителя газов /оксалата аммония/ позволяет уменьшить начальную температуру газов на 650-700С, что уменьшает опасность перегрева насосно-компрессорных труб /НКТ/ и получения коксообразования, а также уменьшает взрыво- и пожароопасность. При контакте горячих газов с поверхностью охладителя происходит эндотермическая реакция разложения последнего с поглощением тепла. Кроме того, применение в качестве топливного элемента бутилкаучукового твердого топлива типа Т9-БК-8 позволяет уменьшить скорость горения до 0,003 м/с (в известных устройствах скорость горения твердого топлива 5-10 раз больше), что весьма важно при очистке НКТ от АСПО, когда потребуется существенно больше времени, чем при очистке ПЗП.

На чертеже изображено предложенное устройство.

Устройство включает стальной цилиндрический корпус 1, служащий камерой сгорания 2. Внутри корпуса 1 установлены топливный элемент 3 и система воспламенения 4, камера охлаждения 5 с сублимирующим охладителем 6. Система воспламенения 4 состоит, например, из источника питания 7 /батарейки/, реле времени 8, соединительных проводов 9 и электровоспламенителя 10. В качестве сублимирующего охладителя 6 применяется оксалат аммония (NH₄)C₂O₄H₂O. Между камерой сгорания 2 и камерой охлаждения 5 устанавливается решетка 11, выполненная из тугоплавкого металла. Нижний конец корпуса 1 снабжен конусообразным наконечником 12 с соплами 13, оси которых образуют с осью корпуса 1 угол не более 45 (если три сопла), если имеется одно сопло, то ось его совпадает с осью корпуса 1. Одно сопло используют при удалении пробок из НКТ. В исходном положении сопла 13 закрыты резиновыми заглушками 14. Для повышения термостойкости сопел 13 они снабжены насадками 15 из тугоплавких металлов. Верхний конец корпуса 1 закрыт крышкой 16, связанной при помощи соединительных элементов 17 с тросом 18. На наружной поверхности корпуса 1 устанавливается центратор 19, например, пластинчатый. Крышка 16 и наконечник 12 соединяются с корпусом 1 при помощи резьбового соединения. Масса охладителя 5 составляет не более 30% от массы топлива 3. При условии, когда масса охладителя больше 30% от массы топлива, процесс горения в условиях скважины идет нестабильно и эффективность очистки НКТ снижается. Источник питания 7 и реле времени 8 могут быть установлены также на крышке 16.

Устройство работает следующим образом. До спуска устройства в скважину в корпусе 1 размещают твердый топливный элемент 3, систему воспламенения 4 и сублимирующий охладитель 6. Устанавливают требуемую выдержку времени на реле времени 8 и закрывают сопла 13 заглушками 14. Устройство спускают в скважину при помощи лубрикаторной установки /на чертеже не показано/. Натяжение троса 18 контролируется динамометром, например ДЭК-1. При касании конусного наконечника 12 с асфальтосмолопарафиновыми отложениями в НКТ натяжение троса 18 уменьшается /это видно по динамометру/ и спуск устройства останавливается. После окончания выдержки времени реле времени 8 подает импульс напряжения от источника питания 7 на электровоспламенитель 10, который срабатывает и воспламеняет топливо 3.

Горячие газы через решетку 11 попадают вначале в камеру охлаждения 5, где при контакте с поверхностью охладителя 6 происходит снижение температуры на 650-700С, а потом через сопла 13 - в НКТ /на чертеже не показано/. Горячие газы вызывают нагрев жидкости, находящейся в НКТ и расплавление АСПО. При этом натяжение троса 18 увеличивается, что сигнализирует о необходимости продолжения спуска устройства. Время работы устройства /выделения газов/ определяется длиной топливного элемента 3 и скоростью его горения. Так как скорость горения бутилкаучукового твердого топлива марки Т9-БК-8 равна 0,003 м/с, то время работы устройства при длине топливного элемента 3 м равно 1000 с или 16,7 мин. Если за это время не удаляются все отложения, то устройство после подъема заправляют новыми топливными элементами и системой воспламенения и очистку повторяют аналогичным образом. Следует отметить, что до спуска устройства в скважину ее заполняют водой - это уменьшает взрывоопасность нефтяного газа в скважине.

Таким образом, снабжение устройства камерой охлаждения с оксалатом аммония и применение в качестве топливного элемента бутилкаучукового твердого топлива обеспечивают возможность использования его для ликвидации АСПО /в том числе и парафиновых пробок/ в НКТ.

Формула изобретения

1. Устройство для ликвидации асфальтосмолопарафиновых и гидратных отложений в нефтяных и газовых скважинах, включающее стальной цилиндрический корпус с конусообразным наконечником с соплом на его нижнем конце, размещенные в корпусе камеру сгорания с топливным элементом и окислителем и систему воспламенения, отличающееся тем, что оно снабжено размещенной в стальном цилиндрическом корпусе между камерой сгорания и конусообразным наконечником камерой охлаждения, стенки которой покрыты твердым сублимирующим охладителем.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве твердого сублимирующего охладителя применен оксалат аммония (NH₄)₂C₂O₄Н₂О, масса которого составляет не более 30% от массы топливного элемента.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве топливного элемента применено бутилкаучуковое твердое топливо типа Т9-БК-8.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что конусообразный наконечник имеет не более чем три сопла, оси которых образуют с осью корпуса угол не более 45, а при наличии одного сопла эти оси совпадают.

РИСУНКИ

Рисунок 1