RU2121562C1

RU2121562C1 - Well batcher

Info

Publication number: RU2121562C1
Application number: RU96122832A
Authority: RU
Inventors: Х.И. Акчурин; Ю.Г. Вагапов; С.Ю. Вагапов; А.Ш. Тукаев; А.Х. Аглиуллин
Original assignee: Научно-производственное предприятие "Азимут"
Priority date: 1996-12-02
Filing date: 1996-12-02
Publication date: 1998-11-10

Abstract

FIELD: well batchers. SUBSTANCE: well batcher includes body, flow channel, separating tank, intermediate chamber hydraulically communicated with container for reagent by pipes of large and small lengths, throttle from porous permeable material. Replacement channel is connected with intermediate chamber with change of fluid flow through 180 deg. One part of fluid from flow channels passes to separating tank and further on to throttle. Separation takes place and one part of fluid gets through replacement channel to intermediate chamber for replacement of reagent. Formation water starts flowing to intermediate chamber to displace reagent from it through throttle to flow channel. As operation proceeds water level reaches pipe of small height. Further, all water from separating tank starts overflowing to reagent container to displace reagent to intermediate chamber through pipe of large length and then, through throttle to flow channel. EFFECT: higher efficiency. 2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области нефтедобывающей промышленности, в частности к скважинным дозаторам, и может использоваться для обработки продукции скважин реагентами непосредственно на забое с целью предотвращения образования стойких эмульсий, коррозии оборудования, отложений парафина, смол, солей и т.п. The invention relates to the field of the oil industry, in particular to downhole dispensers, and can be used to treat well products with reagents directly on the bottom to prevent the formation of persistent emulsions, corrosion of equipment, deposits of paraffin, resins, salts, etc.

Известен скважинный дозатор, входящий в состав глубинонасосной установки для добычи нефти [1], включающий цилиндр с поршнем, всасывающий и нагнетательный клапаны, контейнер для реагентов, соединенный трубкой с дозатором, причем дозатор размещен в проводнике, а полость цилиндра дозатора сообщена с полостью цилиндра насоса. Known downhole dispenser, which is part of a deep pump installation for oil production [1], including a cylinder with a piston, suction and discharge valves, a container for reagents, connected by a tube to the dispenser, the dispenser is placed in the conductor, and the cavity of the dispenser cylinder is in communication with the cavity of the pump cylinder .

Недостатком указанной конструкции дозатора является то, что она может работать только в составе скважинных насосов циклического действия, в рабочей полости которых происходит периодическое колебание давления, от такта всасывания к такту нагнетания. Вследствие этого скважинный дозатор не может применяться в скважинах, где добыча жидкости осуществляется устройствами непрерывного действия, такими как центробежные, струйные, винтовые насосы, а также при фонтанных и газлифтных способах эксплуатации. Сложность конструкции данного дозатора - наличие подвижных уплотнительных пар, пружин, клапанов - снижает его надежность при эксплуатации в агрессивных и загрязненных средах, что является еще одним недостатком названного устройства. The disadvantage of this design of the dispenser is that it can only work as part of borehole pumps of cyclic action, in the working cavity of which there is a periodic pressure fluctuation, from the suction stroke to the discharge stroke. As a result, the downhole dispenser cannot be used in wells where fluid is produced by continuous devices, such as centrifugal, jet, screw pumps, as well as in fountain and gas lift methods of operation. The complexity of the design of this dispenser - the presence of movable sealing pairs, springs, valves - reduces its reliability during operation in aggressive and contaminated environments, which is another drawback of this device.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является скважинный дозатор гравитационного принципа действия, включающий проточный канал для подачи продукции скважины на прием скважинного устройства для подъема жидкости, контейнер для реагентов, внутренняя полость которого сообщена с проточным каналом с помощью двух отверстий с заданными гидравлическими характеристиками. Одно из отверстий выпускное служит для истечения реагента из контейнера, а другое - впускное (канал замещения) - для поступления в него пластовой жидкости взамен вытекающего реагента. Это устройство проще вышеописанного аналога по конструкции и работает независимо от типа применяемого скважинного оборудования для подъема продукции скважины [2]. The closest in technical essence and the achieved result is a downhole dispenser of gravitational principle of operation, including a flow channel for supplying well products to receive a downhole device for lifting liquid, a reagent container, the inner cavity of which is in communication with the flow channel using two holes with predetermined hydraulic characteristics. One of the outlet openings serves for the outflow of reagent from the container, and the other - inlet (substitution channel) - for the entry of reservoir fluid into it instead of the outgoing reagent. This device is simpler than the above-described analogue in design and works regardless of the type of downhole equipment used to lift the production of the well [2].

Однако известному устройству присущи и определенные недостатки: во-первых, как показал опыт их промысловой эксплуатации, данным дозаторам присуще крайняя нестабильность дозировки реагента в различных скважинных условиях. Так, в одних скважинах он может подавать на прием насоса 40 - 50 г реагента на 1 м³ откачиваемой жидкости, а в других скважинах та же конструкция дозатора с теми же размерами впускных и выпускных отверстий и с одинаковым расстоянием между ними может подавать 150 - 250 г на 1 м³ откачиваемой жидкости. Причем, как показал анализ, на дозировку реагента большое влияние оказывают малопрогнозируемые и в большей степени случайные факторы - возможность резкого изменения гидравлической характеристики отверстий путем их засорения механическими примесями, возможности изменения содержания воды, свободного газа и т.д.However, the known device also has certain disadvantages: firstly, as experience in their field operation has shown, these dispensers are characterized by extreme instability of the dosage of the reagent in various downhole conditions. So, in some wells it can supply 40-50 g of reagent per 1 m ^{3 of} pumped liquid to the pump, and in other wells the same metering design with the same inlet and outlet openings and with the same distance between them can supply 150 - 250 g per 1 m ^{3 of} pumped liquid. Moreover, as the analysis showed, the reagent dosage is greatly influenced by unpredictable and more random factors - the possibility of a sharp change in the hydraulic characteristics of the holes by clogging them with mechanical impurities, the possibility of changing the content of water, free gas, etc.

Расчеты, подтверждающие данные доводы, приведены в приложении 1. The calculations confirming these arguments are given in Appendix 1.

Другим существенным недостатком дозатора явилось, как показала практика, то, что при эксплуатации режимных скважин (находящихся в периодической откачке) в момент паузы (накопления) - когда насос не работает - дозатор продолжает работать, происходит непроизводительная трата реагента. Особенно этот недостаток актуален в нефтедобывающих районах Башкирии и Татарии, где нередко скважины работают по 6 - 3 ч в сутки, и в них крайне необходимо применение дозаторов вследствие интенсивной коррозии или отложения парафинов. Another significant drawback of the dispenser was, as practice has shown, the fact that during the operation of operating wells (which are periodically pumped out) at the time of a pause (accumulation) - when the pump is not working - the dispenser continues to work, reagent is wasted. This drawback is especially relevant in the oil-producing regions of Bashkiria and Tataria, where often the wells operate for 6 to 3 hours a day, and it is extremely necessary to use dispensers in them due to intense corrosion or deposition of paraffins.

Целью изобретения является обеспечение более стабильной дозировки реагента и своевременное прекращение работы устройства при остановке скважины. The aim of the invention is to provide a more stable dosage of the reagent and the timely termination of the device when stopping the well.

Указанная цель достигается тем, что дозатор снабжен промежуточной камерой, гидравлически связанной с контейнером с помощью двух установленных в ней трубок, и сепаратором-отстойником, выполненным в проточном канале, связанном с промежуточной камерой с помощью канала замещения, причем дроссель выполнен в виде пористого проницаемого тела, гидравлически связывающего промежуточную камеру с проточным каналом, а канал замещения выполнен в виде трубки, установленной по оси дозатора и соединенного с промежуточной камерой с разворотом потока жидкости на 180^o. При этом трубки, гидравлически связывающие промежуточную камеру с контейнером, выполнены различной длины, а сепаратор-отстойник установлен в проточном канале в месте изменения направления движения потока жидкости с направления вверх на направление вниз.This goal is achieved by the fact that the dispenser is equipped with an intermediate chamber hydraulically connected to the container by means of two tubes installed in it, and a separator settler made in the flow channel connected to the intermediate chamber by means of a replacement channel, and the throttle is made in the form of a porous permeable body hydraulically connecting the intermediate chamber to the flow channel, and the substitution channel is made in the form of a tube mounted along the axis of the dispenser and connected to the intermediate chamber with a flow reversal liquids at 180 ^o . In this case, the tubes hydraulically connecting the intermediate chamber to the container are made of various lengths, and the separator-settler is installed in the flow channel in the place of changing the direction of fluid flow from upward to downward.

Проведем анализ на соответствие заявляемого технического решения критерию "изобретательский уровень". We will analyze the compliance of the proposed technical solution to the criterion of "inventive step".

В нефтепромысловом деле широкое применение нашли, как известно, сепараторы различных конструкций и исполнений. В принципе сущность их работы одна - это обеспечивать более стабильные параметры их жидкости после прохождения ее через сепаратор (например, на приеме в скважинный насос - ШГН, ЭЦН и т.п. ). Именно это их свойство и применяется в заявленном решении. Однако в данном случае есть дополнительный технический признак в отличительной части формулы - это установка сепаратора в проточном канале в месте изменения направления движения потока жидкости с направления вверх на направление вниз, который придает заявляемому техническому решению новое свойство. Данный технический признак позволяет достаточно просто решать проблему остановки работы дозатора при прекращении работы скважины. As is well known, separators of various designs and designs are widely used in the oilfield business. In principle, the essence of their work is the same - to provide more stable parameters of their fluid after passing it through a separator (for example, at a reception in a well pump - SHGN, ESP, etc.). It is this property of them that is applied in the declared solution. However, in this case, there is an additional technical feature in the distinguishing part of the formula - this is the installation of a separator in the flow channel in the place of changing the direction of fluid flow from up to down, which gives the claimed technical solution a new property. This technical feature allows you to quite simply solve the problem of stopping the dispenser when the well stops.

Так, выполнение дросселя в виде пористого проницаемого материала позволяет получить более предсказуемые стабильные режимы истечения реагента, чем в случае применения для этой цели калиброванного отверстия. Вместе с тем, повышается надежность дросселя в случае его загрязнения различными механическими частицами, так как в первом случае, если механическая частица перекроет определенное сечение пористого тела, движение жидкости за данным сечением не прекращается, т. е. жидкость имеет возможность обтекать участок закупорки, что невозможно в случае применения в качестве дросселя калиброванного отверстия. Для наиболее часто встречающихся дебитов скважин от 2 до 10 - 15 т/сут, расход реагента в сутки исчисляется 0,5 - 1,5 - 2,0 л, что составляет небольшую величину, поэтому правильнее говорить о реагенте не истекающем из дросселя, а о просачивающемся через него, что наводит на мысль применять в качестве дросселя пористое проницаемое тело. С другой стороны, на наш взгляд достаточно просто решается проблема с остановкой работы дозатора при остановке скважины. Как уже указывалось, в этом случае нет необходимости применения специальных уплотняющих устройств, движущихся частей дозатора и т.д. - остановка осуществляется автоматически при прекращении движения жидкости в проточном канале. Учитывая вышесказанное, можно сделать вывод, что отличительные признаки придают заявляемому объекту новые свойства, что указывает на соответствие заявляемого решения критерию "изобретательский уровень". Thus, the design of a throttle in the form of a porous permeable material allows one to obtain more predictable stable modes of reagent outflow than if a calibrated hole was used for this purpose. At the same time, the reliability of the throttle increases if it is contaminated with various mechanical particles, since in the first case, if the mechanical particle overlaps a certain section of the porous body, the fluid does not stop moving beyond this section, i.e., the liquid has the ability to flow around the blockage area, which impossible if calibrated bore is used as a choke. For the most common well flow rates from 2 to 10 - 15 t / day, the reagent consumption per day is estimated at 0.5 - 1.5 - 2.0 L, which is small, therefore it is more correct to talk about the reagent not flowing from the throttle, but about leaking through it, which suggests the use of a porous permeable body as a throttle. On the other hand, in our opinion, the problem of stopping the operation of the dispenser when the well stops is quite simple. As already mentioned, in this case there is no need to use special sealing devices, moving parts of the dispenser, etc. - the stop is carried out automatically when the movement of the liquid in the flow channel ceases. Given the foregoing, we can conclude that the distinctive features give the claimed object new properties, which indicates the compliance of the proposed solutions to the criterion of "inventive step".

На фиг. 1 показан скважинный дозатор, продольный разрез; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение В-В на фиг. 1. In FIG. 1 shows a downhole dispenser, a longitudinal section; in FIG. 2 is a section AA in FIG. one; in FIG. 3 is a section BB in FIG. one.

Скважинный дозатор состоит из корпуса 1 с переводником 2 для крепления дозатора к выходу в колонну фонтанных или газлифтных труб или к приему скважинного насоса. В корпусе выполнены проточные каналы 3 для подвода продукции скважины к колонне подъемных труб. В проточных каналах 3 выполнен сепаратор-отстойник 4. Дозатор снабжен промежуточной камерой 5, гидравлически связанной с контейнером 6 для реагента с помощью трубки 7 меньшей и трубки 8 большей длины. Промежуточная камера 5 соединена с проточными каналами 3 с помощью дросселя 9, выполненного из пористого проницаемого материала, и соединена с сепаратором-отстойником 4 с помощью канала замещения 10, выполненного в виде трубки, установленной по оси дозатора и соединенного с промежуточной камерой 5 с разворотом потока жидкости на 180^o.The downhole dispenser consists of a housing 1 with an adapter 2 for attaching the dispenser to the outlet of the fountain or gas lift pipes or to the reception of the downhole pump. Flow channels 3 are made in the housing for supplying well production to a column of lifting pipes. Separator-settler 4 is made in the flow channels 3. The dispenser is equipped with an intermediate chamber 5, hydraulically connected to the reagent container 6 using a smaller tube 7 and a longer tube 8. The intermediate chamber 5 is connected to the flow channels 3 by means of a throttle 9 made of porous permeable material and connected to the separator-settler 4 by means of a replacement channel 10 made in the form of a tube mounted along the axis of the dispenser and connected to the intermediate chamber 5 with a flow reversal liquid 180 ^o .

Скважинный дозатор работает следующим образом. Downhole dispenser operates as follows.

Перед спуском в скважину контейнер 6 (5 ... 6 труб НКТ) и промежуточная камера 5 заполняются жидким реагентом, очищенным и отфильтрованным. Затем скважинный дозатор крепится через переводник 2 или к приему скважинного насоса, или к лифтовым трубам, если скважина эксплуатируется фонтанным или газлифтным способом. После запуска скважины в эксплуатацию скважинная жидкость начинает протекать по проточным каналам 3. При этом часть протекающей жидкости проходит в полость сепаратора-отстойника 4 и затем, соединяясь с основным потоком, идет далее к дросселю 9 дозатора. Необходимо отметить, что сепаратор-отстойник 4 установлен в интервале, где проточный канал 3 меняет направление на противоположное. Из промысловой практики известно, что при повороте потока происходит грубое расслоение откачиваемой жидкости на составляющие вода-нефть-газ. При этом вода, как элемент смеси, имеющий большую плотность, будет силой инерции забрасываться на сепаратор-отстойник 4. Подобный пример сепарации (отделение воды от нефти, газа от жидкости, песка от жидкости) широко известен нефтяникам и лежит в основе множества газовых и песочных якорей. В этом случае достаточно высокой степени сепарации нет, а наблюдается лишь самое грубое расслоение потока на составляющие. Очень незначительная часть жидкости, попадающей в сепаратор-отстойник 4 (около 500 - 1500 г/сутки), попадает по каналу замещения 10 в промежуточную камеру 5 для замещения просочившегося через дроссель 9 реагента. Таким образом, темп отбора жидкости из сепаратора-отстойника очень небольшой, в результате чего находящаяся в емкости сепаратора-отстойника 4 жидкость успевает расслоиться под действием силы тяжести на фазы вода-нефть-газ, причем вода скапливается в самом низу емкости сепаратора 4 - наблюдается вторая, более тонкая степень сепарации. Учитывая вышесказанное, можно сделать вывод, что в отличие от прототипа, где на замещение вытекающего реагента поступает скважинная жидкость, в предлагаемой конструкции дозатора мы можем утверждать, что на замещение вытекающего реагента будет поступать если и не чистая вода, но во всяком случае жидкость с гораздо более прогнозируемыми параметрами (смесь воды с нефтью, где процент содержания воды существенно выше, чем в сравнении со скважинной жидкостью). Before the descent into the well, the container 6 (5 ... 6 tubing pipes) and the intermediate chamber 5 are filled with a liquid reagent, purified and filtered. Then, the borehole dispenser is attached through a sub 2 either to the reception of the borehole pump, or to the elevator pipes if the borehole is operated in a fountain or gas lift manner. After the well is put into operation, the well fluid begins to flow through the flow channels 3. At the same time, part of the flowing fluid passes into the cavity of the separator-settler 4 and then, connecting to the main stream, goes further to the choke 9 of the dispenser. It should be noted that the separator-settler 4 is installed in the interval where the flow channel 3 changes direction to the opposite. From field practice, it is known that when the flow turns, there is a rough separation of the pumped liquid into water-oil-gas components. Moreover, water, as an element of the mixture having a high density, will be thrown by inertia force to a separator-settler 4. A similar example of separation (separation of water from oil, gas from liquid, sand from liquid) is widely known to oil industry workers and underlies many gas and sand anchors. In this case, there is no sufficiently high degree of separation, and only the coarsest stratification of the flow into components is observed. A very insignificant part of the liquid that enters the separator-settler 4 (about 500 - 1500 g / day) enters through the substitution channel 10 into the intermediate chamber 5 to replace the reagent leaked through the choke 9. Thus, the rate of liquid withdrawal from the separator-settler is very small, as a result of which the liquid in the separator-settler 4 tank has time to separate under the influence of gravity into water-oil-gas phases, and water accumulates at the very bottom of the separator 4 container — a second finer degree of separation. Based on the foregoing, we can conclude that, unlike the prototype, where well fluid flows to replace the outgoing reagent, in the proposed design of the dispenser we can argue that if the water does not come out to replace the outgoing reagent, it’s not pure water, but in any case, the liquid with much more predictable parameters (a mixture of water and oil, where the percentage of water content is significantly higher than in comparison with the well fluid).

В момент пуска скважины в работу из сепаратора-отстойника 4, где накапливается пластовая вода, она начинает под собственным весом стекать по каналу замещения 10 в промежуточную камеру 5, вытесняя из нее реагент через дроссель 9 в проточный канал 3. По мере работы скважины и вытеснения реагента уровень воды в промежуточной камере 5 будет расти, соответственно будет меняться и перепад давления на дросселе 9 до тех пор, пока уровень воды не достигнет трубки 7 меньшей высоты. В дальнейшем вся поступающая из сепаратора-отстойника 4 вода начнет переливаться по трубке 7 в контейнер 6, вытесняя оттуда реагент в промежуточную камеру 5 по трубке 8 большей длины и затем через дроссель 9 - в проточный канал 3. Т.е. в промежуточной камере 5 установится столбик воды с границей раздела с реагентом на уровне, определяемом высотой трубки 7. Покажем, от чего зависит перепад давления на дросселе. At the time of putting the well into operation from the separator-settler 4, where formation water accumulates, it begins to flow under its own weight along the substitution channel 10 into the intermediate chamber 5, displacing the reagent from it through the throttle 9 into the flow channel 3. As the well works and of the reagent, the water level in the intermediate chamber 5 will increase; accordingly, the pressure drop across the throttle 9 will also change until the water level reaches a tube 7 of lower height. Subsequently, all the water coming from the separator-settler 4 will begin to flow through the tube 7 into the container 6, forcing the reagent from there into the intermediate chamber 5 through the longer tube 8 and then through the throttle 9 into the flow channel 3. That is in the intermediate chamber 5, a column of water will be installed with the interface with the reagent at a level determined by the height of the tube 7. Let us show what the pressure drop across the throttle depends on.

В промежуточной камере 5 происходит взаимодействие двух столбиков жидкости с различными плотностями:
столб воды высотой от сечения 11 до сечения 1. Этот столб располагается в канале замещения 10. Обозначим его h₁;
столб реагента такой же высоты - от сечения 11 до сечения 1. Этот способ располагается в промежуточной камере 5.In the intermediate chamber 5, two columns of liquid interact with different densities:
a column of water with a height from section 11 to section 1. This column is located in the substitution channel 10. Denote it by h ₁ ;
a reagent column of the same height - from section 11 to section 1. This method is located in the intermediate chamber 5.

Известно, что, как правило, плотность реагентов ρ_p меньше или близка к плотности нефти ρ_н, но меньше плотности минерализованной воды ρ_в. Перепад давления на дросселе равен
ΔP = gh₁(ρ_в-ρ_p),
Следует отметить, что вследствие малости расхода реагента, который составляет около 0,5 - 1,5 л в сутки, скорости движения воды и реагента в каналах малы, и поэтому гидродинамические сопротивления в них не оказывают практического влияния на взаимодействие столбов жидкостей и будет справедливо вышеприведенное численное выражение для перепада давления между столбами жидкостей, написанное для статического условия. По этим причинам расход реагента в устройстве с достаточной для практики точностью определяется перепадом давления ΔP = gh₁(ρ_в-ρ_p), размерами и проницаемостью дросселя 9 и вязкостью реагента. Поскольку в канале замещения 10, благодаря наличию сепаратора-отстойника 4, находится отсепарированная вода с постоянной для данной скважины плотностью ρ_в, в процессе работы описываемого устройства сохраняется стабильная величина перепада давления, что является одним из факторов, обеспечивающих поддерживание заданного расхода реагента. Кроме того, исполнение дросселя 9 из пористого проницаемого материала обеспечивает большую стабильность его гидравлической характеристики, чем в случаях использования для этой цели калиброванного отверстия, так как объем, длина и поперечное сечение дросселя 9 в нашем случае на один - два порядка больше аналогичных размеров отверстия в известном прототипе, в результате чего механическая частица размерами, например, 2x2x2 мм, перекрывающая дроссель известного устройства полностью, на гидравлическую характеристику предложенного устройства не оказывает существенного влияния.It is known that, as a rule, the density of reagents ρ _{p is} less than or close to the density of oil ρ _n , but less than the density of mineralized water ρ _c . The differential pressure across the throttle is
ΔP = gh ₁ (ρ _in -ρ _p ),
It should be noted that due to the small consumption of the reagent, which is about 0.5 - 1.5 liters per day, the speeds of movement of water and the reagent in the channels are small, and therefore the hydrodynamic drags in them do not have a practical effect on the interaction of the liquid columns and the above will be true A numerical expression for the differential pressure between liquid columns, written for a static condition. For these reasons, the reagent consumption in the device with accuracy sufficient for practice is determined by the pressure drop ΔP = gh ₁ (ρ _in -ρ _p ), the size and permeability of the inductor 9 and the viscosity of the reagent. Since in the substitution channel 10, due to the presence of a separator-settler 4, there is separated water with a constant density ρ _in for a given well, a stable pressure drop is maintained during the operation of the described device, which is one of the factors ensuring the maintenance of a given reagent flow rate. In addition, the design of the throttle 9 of a porous permeable material provides greater stability of its hydraulic characteristics than in cases where a calibrated hole is used for this purpose, since the volume, length and cross section of the throttle 9 in our case are one to two orders of magnitude larger than the similar hole sizes in the known prototype, resulting in a mechanical particle with dimensions, for example, 2x2x2 mm, covering the throttle of the known device completely, on the hydraulic characteristic of the proposed device does not have a significant impact.

Приложение 1
Пусть дебит скважины 10 м³/сутки. Следовательно, исходя из известных рекомендаций (3), для предотвращения отложений необходимо подать за сутки 50 г/м³ • 10 м³/сут = 500 г реагента. Очевидно, что дозировка реагента зависит от: 1. диаметра выпускного отверстия, d₁, мм; 2. расстояния между выпускным отверстием и впускным h₁, мм; 3. плотности реагента ρ_p и плотности откачиваемой жидкости ρ_ж.
Оценим перепад давления на выпускном отверстии. Из гидростатики имеем

Принимая во внимание, что P₃ = P₄, имеем
P₁-P₂= gh₁(ρ_ж-ρ_p).
Пусть примем лучший вариант, что ρ_ж равна или близка к плотности минерализованной воды ( ρ_ж ≈ 1150 кг/м). Пусть плотность реагента ρ_p = 900 кг/м³. Пусть расстояние h₁ из конструктивных соображений около 1 м. Для этих условий имеем
P₁-P₂≈ 0,023 атм.
Таким образом, получается очень небольшой перепад давления. Оценим для этих условий необходимый диаметр выпускного отверстия по известной формуле (4)

где
μ - коэффициент расхода (пусть = 0,85);
Q_р - расход реагента (500 г/сутки);
F₁ - площадь поперечного сечения отверстия диаметром.Attachment 1
Let the well flow rate be 10 m ³ / day. Therefore, based on the known recommendations (3), to prevent deposits, it is necessary to supply 50 g / m ³ • 10 m ³ / day = 500 g of reagent per day. It is obvious that the dosage of the reagent depends on: 1. the diameter of the outlet, d ₁ , mm; 2. the distance between the outlet and the inlet h ₁ mm; 3. the density of the reagent ρ _p and the density of the pumped liquid ρ _W
Let us estimate the pressure drop across the outlet. From hydrostatics we have

Taking into account that P ₃ = P ₄ , we have
P ₁ -P ₂ = gh ₁ (ρ _x -ρ _p ).
Let us take the best option that ρ _w is equal to or close to the density of mineralized water (ρ _w ≈ 1150 kg / m). Let the density of the reagent ρ _p = 900 kg / m ³ . Let the distance h ₁ from design considerations about 1 m. For these conditions, we have
P ₁ -P ₂ ≈ 0.023 atm.
Thus, a very small pressure drop is obtained. We estimate for these conditions the required diameter of the outlet according to the well-known formula (4)

Where
μ is the flow coefficient (let = 0.85);
Q _p - reagent consumption (500 g / day);
F ₁ - the cross-sectional area of the hole with a diameter.

Выделяя d₁ из этой формулы и подставляя приблизительные вышеперечисленные значения μ,Q_p,ΔP,ρ_p, имеет, что d₁ для практических условий лежит в пределах 1 - 1,5 мм - очень маленькая величина.Selecting d ₁ from this formula and substituting the approximate values of μ, Q _p , ΔP, ρ _p indicated above, it has that d ₁ for practical conditions lies within 1 - 1.5 mm - a very small value.

Таким образом, учитывая, что зависимость между d₁ и ΔP, Q_р, ρ_p (а ΔP зависит от ρ ) нелинейная, становится понятным, что малейшее изменение диаметра d₁ вследствие засорения или отложения, или неточного изготовления существенно влияет на Q_р. То же самое и с изменением плотности откачиваемой жидкости. Т. е. регулирование Q_р (тонкое регулирование) путем изменения d₁ становится проблематичным, так как при рассверловке выпускного отверстия необходимо учитывать и сотые доли миллиметра. Т.е. стабильности работы дозатора в промысловых условиях не наблюдается.Thus, taking into account that the dependence between d ₁ and ΔP, Q _p , ρ _p (and ΔP depends on ρ) is nonlinear, it becomes clear that the slightest change in diameter d ₁ due to clogging or deposition, or inaccurate production significantly affects Q _p . The same thing with a change in the density of the pumped liquid. That is, the regulation of Q _p (fine regulation) by changing d ₁ becomes problematic, since when reaming the outlet it is necessary to take into account hundredths of a millimeter. Those. the stability of the dispenser in the field is not observed.

Изложенные преимущества дросселя 9 из пористого материала являются другими факторами, обеспечивающими работу описываемого устройства с постоянным расходом реагента. При остановках скважины на длительное время устройство прекращает подачу реагента в проточный канал 3. Это происходит следующим образом. The stated advantages of the throttle 9 made of porous material are other factors that ensure the operation of the described device with a constant flow of reagent. When the well stops for a long time, the device stops the flow of the reagent into the flow channel 3. This is as follows.

Во время остановки скважины прекращается движение жидкости в проточном канале 3, следовательно, под действием гравитационной силы в месте установки сепаратора-отстойника 4 начинает накапливаться свободный газ и нефть, а вода стекает вниз, вместо которой в проточный канал 3 поступает уже не вода, а газ или нефть. Таким образом, в сепаратор-отстойник прекращается поступление свободной воды, а вместо нее поступает или газ, или нефть. Следовательно, уровень воды в канале замещения начинает снижается, его место начинает занимать нефть или газ, и уровень воды опускается до тех пор, пока не уравновесится весом столбика воды и реагента в промежуточной камере 5 - исчезнет перепад давления на дросселе 9, и прекращается истечение реагента. После пуска скважины начинается движение жидкости, в сепараторе-отстойнике 4 отслаивается из пластовой жидкости вода и появляется перепад давления на дросселе 9. During the shutdown of the well, the movement of fluid in the flow channel 3 stops, therefore, under the influence of gravitational force, free gas and oil begin to accumulate at the installation site of the separator-settler 4, and water flows down, instead of which gas and gas do not enter or oil. Thus, the flow of free water ceases to the separator-settler, and instead of it comes either gas or oil. Consequently, the water level in the substitution channel begins to decrease, oil or gas begins to take its place, and the water level drops until it is balanced by the weight of the column of water and reagent in the intermediate chamber 5 - the pressure drop across the throttle 9 disappears and the reagent expires . After the start-up of the well, fluid movement begins, in the separator-settler 4, water exfoliates from the formation fluid and a pressure drop appears on the throttle 9.

То, что вышеописанный процесс прекращения истечения реагента будет наблюдаться в скважине, доказывается многолетним промысловым опытом и экспериментами, подтверждающими, что практически в любой скважине (а в любой скважине содержится в той или иной форме газ), в какой-либо закрытой сверху непроточной полости обязательно скапливается в большей или меньшей степени свободный газ. The fact that the above reagent cessation process will be observed in the well is proved by many years of field experience and experiments confirming that almost any well (and any well contains gas in one form or another), in any non-flowing cavity closed from above more or less free gas accumulates.

Оценим основные параметры дросселя. Как уже указывалось ранее, на 1 м³ откачиваемой жидкости необходимо около 50 г реагента. Принимая дебит скважины около 10 м³/сутки, в сутки необходимо подать около 500 г реагента - небольшое количество. По существу реагент должен не истекать из отверстия (как это было у прототипа), а медленно, капля за каплей сочиться из дросселя. Режим движения жидкости в дросселе будет вероятней всего ламинарный, и закон движения жидкости в пористой среде будет описываться законом Дарси (3)

где
Q - расход жидкости при фильтрации;
F - площадь фильтрации;
ΔP - - потеря напора в дросселе;
L - толщина дросселя в направлении фильтрации;
k - коэффициент фильтрации, характеризующийся как фильтрационные свойства пористой среды, так и физические свойства жидкости.Estimate the main parameters of the throttle. As already mentioned earlier, about 50 g of reagent is needed per 1 m ^{3 of} pumped liquid. Taking a well flow rate of about 10 m ³ / day, about 500 g of reagent must be supplied per day - a small amount. Essentially, the reagent should not flow out of the hole (as the prototype had), but slowly, drop by drop, oozing from the throttle. The regime of fluid motion in the throttle will most likely be laminar, and the law of fluid motion in a porous medium will be described by Darcy's law (3)

Where
Q is the fluid flow rate during filtration;
F is the filtration area;
ΔP - - pressure loss in the throttle;
L is the thickness of the throttle in the filtration direction;
k is the filtration coefficient, characterized both by the filtration properties of the porous medium and the physical properties of the liquid.

Примем ΔP, рассчитанный ранее, ΔP = 23 см (из условия h₁ = 1 м, ρ_н = 900 кг/м³, ρ_ж = 1150 кг/м³). Пусть диаметр дросселя 15 мм. Тогда площадь поперечного сечения F ≈ 1,77 см². Пусть толщина дросселя L = 20 см. Возьмем для простоты расчетов (3) k = 0,01 см/с - для воды и мелкого песка. Подставляя в формулу, имеем

В сутки расход реагента составляет 0,02 x 3600 x 24 = 1,7 л/сутки. Учитывая, что зависимость k от вязкости линейная и что вязкость реагента приблизительно в 3,4 раза выше воды, тогда расход реагента через дроссель составит 1,7 : (3 - 4) = 0,57 - 0,43 л/сут, что как раз приблизительно соответствует необходимому количеству реагента в сутки для скважины с дебетом 10 м³/сут. В общем случае регулировать расход реагента можно или изменяя длину дросселя L, площадь фильтрации F, или применяя песок или гранулы большей или меньшей зернистости.We take ΔP calculated earlier, ΔP = 23 cm (from the condition h ₁ = 1 m, ρ _n = 900 kg / m ³ , ρ _W = 1150 kg / m ³ ). Let the throttle diameter be 15 mm. Then the cross-sectional area F ≈ 1.77 cm ² . Let the throttle thickness be L = 20 cm. For simplicity of calculations, we take (3) k = 0.01 cm / s for water and fine sand. Substituting into the formula, we have

The reagent consumption per day is 0.02 x 3600 x 24 = 1.7 l / day. Given that the dependence of k on viscosity is linear and that the viscosity of the reagent is approximately 3.4 times higher than water, then the flow rate of the reagent through the throttle will be 1.7: (3 - 4) = 0.57 - 0.43 l / day, which is how times approximately corresponds to the required amount of reagent per day for a well with a debit of 10 m ³ / day. In the general case, the reagent consumption can be controlled either by changing the length of the inductor L, the filtration area F, or by using sand or granules with a greater or lesser granularity.

Таким образом, заявляемое техническое решение позволит существенно повысить эффективность использования скважинных дозирующих устройств. Thus, the claimed technical solution will significantly increase the efficiency of the use of downhole metering devices.

Источники информации
1. SU, авторское свидетельство, 351997, кл. E 21 B 43/00, 1972.Sources of information
1. SU, copyright certificate, 351997, cl. E 21 B 43/00, 1972.

2. SU, авторское свидетельство, 649832, кл. E 21 B 43/00, 1979. 2. SU, copyright certificate, 649832, cl. E 21 B 43/00, 1979.

3. Экспресс-информация ВНИИОЭНГ, Серия: Нефтепромысловое дело. - 1994, N3. 3. Express information VNIIOENG, Series: Oilfield business. - 1994, N3.

4. Рабинович Е.З. Гидравлика. М.: Физмашгиз, 1963, с. 408. 4. Rabinovich E.Z. Hydraulics. M .: Fismashgiz, 1963, p. 408.

Claims

1. A downhole dispenser, comprising a housing with a flow channel made therein, a reagent container hydraulically connected to the flow channel using a throttle and a replacement channel, characterized in that the dispenser is equipped with an intermediate chamber hydraulically connected to the container using two tubes installed in it and a separator settler made in the flow channel in the place of measuring the direction of fluid flow from up to down and hydraulically connected to the intermediate chamber with замещ replacement channel, the metering throttle is made in the form of a porous permeable body hydraulically connecting the intermediate chamber with the flow channel, and the replacement channel is made in the form of a tube mounted along the axis of the metering device and connected to the intermediate chamber with a 180 ^o turn of the fluid flow.

2. The dispenser according to claim 1, characterized in that the tubes hydraulically connecting the intermediate chamber to the container are made of different lengths.