RU2131510C1

RU2131510C1 - Device for cleaning of internal surface of downhole pipes

Info

Publication number: RU2131510C1
Application number: RU98101716A
Authority: RU
Inventors: Р.В. Винокуров; И.А. Петров
Original assignee: Винокуров Роман Вячеславович; Петров Игорь Александрович
Priority date: 1998-02-09
Filing date: 1998-02-09
Publication date: 1999-06-10

Abstract

FIELD: oil and gas industry, particularly, cleaning of internal surface of pipes and annular spaces of wells drilled in permafrost zones from asphalt-resin-paraffin and hydrate deposits. SUBSTANCE: device working end part is made in the form of body accommodated together with all body in shell made of highly heat-conducting material. Exterior part of shell is of various configuration that promotes extension of service potentialities of device. Body is made tight and current conducting. Located inside body, coaxially to it, by means of centralizer, is insulated electrode in the form of rod with pointed cone immersed in electrolyte. Working chamber is communicated with body upper hollow. Rod is assembled and secured in centralizer by means of bushing for motion of its pointed end with respect to bottom of working chamber. Device is used in wells with pressure up to 50 MPa and drilled with inclination to horizon for removal of drain valve of wells with oil recovery by electric pumps. EFFECT: extended service potentialities, higher efficiency of operation with minimum consumption of power and reduced overall dimensions. 4 cl, 5 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано для очистки внутренней поверхности труб от асфальтосмолопарафиновых и гидратных отложений, в частности, и при добыче нефти из скважин, рзбуренных в зоне вечной мерзлоты. The present invention relates to the oil and gas industry and can be used to clean the inner surface of pipes from asphalt-resin-paraffin and hydrate deposits, in particular, and in oil production from wells drilled in the permafrost zone.

Известен скважинный электронагреватель (а. с. СССР N 1627671, A1, 15.02.91, Бюл. N 6), содержащий трубчатый корпус с размещенным по спирали на его поверхности длинномерным нагревательным элементом с шагом, увеличивающимся до конца корпуса к токовводу, что обеспечивает интенсивный прогрев рабочего конца. Однако ему характерна значительная токовая нагрузка на кабель, что приводит к увеличению его веса и снижает производительность ремонтных работ на скважине. A well-known electric heater (A.S. USSR N 1627671, A1, 15.02.91, Bull. N 6), comprising a tubular housing with a long heating element arranged in a spiral on its surface with a step increasing to the end of the housing to the current lead, which provides intensive warming up the working end. However, it is characterized by a significant current load on the cable, which leads to an increase in its weight and reduces the productivity of repair work in the well.

Известно устройство для очистки внутренней поверхности скважинных труб, содержащее корпус в виде полого герметично закрытого токопроводящего цилиндра с наконечником, частично заполненным электролитом, в который помещен конец токопроводящего изолированного от корпуса стержня (а.с. N 1613588, E 21 B 43/24, 1990). A device is known for cleaning the inner surface of borehole pipes, comprising a housing in the form of a hollow hermetically sealed conductive cylinder with a tip partially filled with an electrolyte, in which the end of a conductive core isolated from the housing is placed (A.S. N 1613588, E 21 B 43/24, 1990 )

Недостатком известного устройства является ограниченная область его применения, а именно, при давлениях на устье скважины менее 0,3 МПа. На фонтанных, газовых, газлифтных и нагнетательных скважинах, где давление достигает 50 МПа, данное устройство не работоспособно. Кроме того, овальная форма торцовой рабочей части не способствует быстрому погружению устройства в асфальтосмолопарафиновые и гидратные отложения и делает его неработоспособным при отложениях пробкообразного характера ("глухие пробки"). A disadvantage of the known device is the limited scope of its application, namely, at pressures at the wellhead of less than 0.3 MPa. In fountain, gas, gas lift and injection wells, where the pressure reaches 50 MPa, this device is not functional. In addition, the oval shape of the end of the working part does not contribute to the rapid immersion of the device in asphalt-tar-paraffin and hydrated deposits and makes it inoperative for deposits of a cork-like nature ("blind plugs").

Наличие воздушной прослойки между стенками корпуса и поршнем, а также заполнение внутренней полости нефтью приведет к охлаждению цилиндрической части корпуса и "прихвату" устройства в застывшей массе парафина, а увеличение силы тока приводит к увеличению сечения и веса кабеля. The presence of an air gap between the walls of the housing and the piston, as well as the filling of the internal cavity with oil, will lead to cooling of the cylindrical part of the housing and the “sticking” of the device in the frozen mass of paraffin, and an increase in the current strength leads to an increase in the cross section and weight of the cable.

Известно выбранное в качестве ближайшего аналога устройство для очистки внутренней поверхности скважинных труб, содержащее герметичный токопроводящий цилиндрический корпус с торцевой рабочей частью, внутри которого соосно с ним посредством центратора размещен изолированный электрод в виде стержня с заостренным конусом погруженным в электролит, и образующим вместе с центратором и внутренней полостью торцевой части рабочую камеру, сообщающуюся с верхней полостью корпуса (см. патент РФ N 2087675, кл. E 21 B 36/04, 20.08.97). It is known that a device for cleaning the inner surface of borehole pipes, selected as the closest analogue, containing a sealed conductive cylindrical body with an end working part, inside of which an insulated electrode in the form of a rod with a pointed cone immersed in the electrolyte, and forming together with the centralizer and placed along it with a centralizer, is placed the inner cavity of the end part of the working chamber, communicating with the upper cavity of the housing (see RF patent N 2087675, CL E 21 B 36/04, 08.20.97).

Недостатком известного устройства являются узкие технологические и эксплуатационные возможности, низкая эффективность его работы, большие затраты электроэнергии и большие габариты. A disadvantage of the known device is the narrow technological and operational capabilities, low efficiency of its operation, high energy costs and large dimensions.

Технической задачей изобретения является расширение технологических и эксплуатационных возможностей устройства, повышение эффективности его работы при минимальных затратах электроэнергии, снижение габаритов. An object of the invention is the expansion of technological and operational capabilities of the device, increasing the efficiency of its operation with minimal energy consumption, reducing the size.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в устройстве очистки внутренней поверхности скважинных труб, содержащем токопроводящий цилиндрический корпус, внутри которого соосно с ним посредством центратора размещен изолированный электрод в виде стержня с заостренным конусом, погруженного в электролит, частично заполняющий торцовую рабочую камеру, торцовая часть устройства выполнена в виде конуса, помещенного вместе с цилиндрическим корпусом в оболочку из материала с теплопроводностью выше теплопроводности корпуса, а стержень выполнен составным и закреплен в центраторе посредством втулки с возможностью перемещения его заостренного конца относительно дна рабочей камеры. The solution to this problem is achieved by the fact that in the device for cleaning the inner surface of the borehole pipes containing a conductive cylindrical body, inside of which is coaxial with the centralizer an insulated electrode is placed in the form of a rod with a pointed cone, immersed in an electrolyte, partially filling the end working chamber, the end part of the device made in the form of a cone placed together with a cylindrical body in a shell of a material with thermal conductivity higher than the thermal conductivity of the body, and the rod made integral and fixed in the centralizer by means of a sleeve with the ability to move its pointed end relative to the bottom of the working chamber.

Кроме того, для более эффективного удаления отложений наружная поверхность оболочки конуса выполнена фигурной, либо в виде кольцевого гофра, либо в виде прорезей или ребер переменного сечения, расширяющегося к основанию конуса. In addition, for more effective removal of deposits, the outer surface of the cone shell is made curly, either in the form of an annular corrugation, or in the form of slots or ribs of variable cross section, expanding to the base of the cone.

Наличие в предлагаемом устройстве технического результата доказывается тем, что, выполняя рабочую часть в виде острого конуса и помещая весь корпус в теплопроводящую оболочку, повышаем эффективность прогрева корпуса, а следовательно, разогрев асфальтосмолопарафиновых и гидратных отложений, что обеспечивает быстрое погружение устройства вглубь отложений. The presence in the proposed device of a technical result is proved by the fact that, performing the working part in the form of a sharp cone and placing the entire body in a heat-conducting shell, we increase the heating efficiency of the body, and therefore, heating the asphalt-resin-paraffin and hydrated deposits, which ensures quick immersion of the device deep into the sediments.

Оригинальность предлагаемого решения заключается в том, что сочетание толстой высокотеплопроводящей оболочки с фигурным выполнением ее конусной части позволяет расширить диапазон применения устройства на скважинах фонтанных, газлифтных и нагнетательных, где достигаются значения давлений до 50 МПа, а также исключить подброс устройства и аварийные ситуации. Кроме того, устройство может быть использовано для снятия сбивного клапана на скважинах с электронасосным способом добычи нефти, удаления отложений асфальтосмолопарафиновых и гидратных отложенй, в том числе пробкообразного характера в затрубном пространстве скважины, а также на скважинах, пробуренных с большим углом наклона от вертикали. The originality of the proposed solution lies in the fact that the combination of a thick, highly heat-conducting shell with the figured design of its conical part allows expanding the range of application of the device in fountain, gas-lift and injection wells, where pressure values are reached up to 50 MPa, and also to eliminate device toppling and emergency situations. In addition, the device can be used to remove the knockdown valve in wells with an electric pump method of oil production, to remove deposits of asphalt-resin-paraffin and hydrated deposits, including cork-like ones in the annulus of the well, as well as in wells drilled with a large angle of inclination from the vertical.

На фиг. 1 изображено устройство в разрезе; на фиг. 2 - конфигурация поверхности оболочки конической рабочей части с ребрами; на фиг. 3 - то же с прорезями; на фиг. 4 - то же с кольцевым гофром; на фиг. 5 - форма выполнения центратора с втулкой. In FIG. 1 shows a device in section; in FIG. 2 - configuration of the shell surface of the conical working part with ribs; in FIG. 3 - the same with slots; in FIG. 4 - the same with an annular corrugation; in FIG. 5 shows a centralizer embodiment with a sleeve.

Устройство содержит токопроводящий цилиндрический корпус 1 с торцовой рабочей частью в виде удлиненного конуса 2. Корпус 1 герметично закрыт крышкой 3 с изолятором 4. The device comprises a conductive cylindrical housing 1 with a front working part in the form of an elongated cone 2. The housing 1 is hermetically closed by a cover 3 with an insulator 4.

Внутри корпуса 1 соосно с ним посредством крышки 3, изолятора 4 и центратора 5 помещен изолированный электропроводящий стержень 6, заостренный конец 7 которого с помощью резьбового соединения закреплен во втулке 8 центратора 5. Inside the housing 1 coaxially with it by means of a cover 3, an insulator 4 and a centralizer 5, an insulated conductive rod 6 is placed, the pointed end 7 of which is secured in the sleeve 8 of the centralizer 5 by means of a threaded connection.

Внутренняя полость конуса 2 под центратором 5 образует рабочую камеру AB, частично заполненную электролитом 9 (солевой, щелочной или кислотный раствор), в который погружен заостренный конец 7 стержня 6. С помощью втулки 8 регулируется эквидистантное расстояние H между дном рабочей камеры AB и острием конца 7, что определяет выбор величины потребляемого кабеля, снижение мощности источника питания. The inner cavity of the cone 2 under the centralizer 5 forms a working chamber AB, partially filled with electrolyte 9 (saline, alkaline or acidic solution), into which the pointed end 7 of the rod 6 is immersed. Using the sleeve 8, the equidistant distance H between the bottom of the working chamber AB and the tip of the end is adjusted 7, which determines the choice of the magnitude of the consumed cable, reducing the power of the power source.

Центратор 5 (фиг. 5) выполнен в виде шайбы с проточками по периметру и отделяет рабочую камеру AB от камеры конденсатора CD, из которой сконденсированная жидкость через проточки свободно поступает в рабочую камеру. Кроме того, центратор 5 исключает возможность касания заостренного конца 7 стержня 6 со стенками конуса 2 при прохождении скважин, пробуренных с большим углом наклона от вертикали. The centralizer 5 (Fig. 5) is made in the form of a washer with grooves around the perimeter and separates the working chamber AB from the chamber of the condenser CD, from which the condensed liquid freely passes through the grooves into the working chamber. In addition, the centralizer 5 eliminates the possibility of touching the pointed end 7 of the rod 6 with the walls of the cone 2 during the passage of wells drilled with a large angle of inclination from the vertical.

К крышке 3 крепится токоприемный узел 10. Технологический разъем 11 служит для замены стержня 6 с центратором 5 без разборки токоприемного узла 10. The current receiving unit 10 is attached to the cover 3. Technological connector 11 serves to replace the rod 6 with the centralizer 5 without disassembling the current receiving unit 10.

Корпус 1 устройства вместе с торцовой конусной частью 2 помещен в оболочку 12 из материала, теплопроводность которого выше теплопроводности корпуса 1 с конусом 2 (например, медь, латунь, корпус - нержавеющая сталь). The housing 1 of the device together with the end conical part 2 is placed in the shell 12 of material whose thermal conductivity is higher than the thermal conductivity of the housing 1 with the cone 2 (for example, copper, brass, the case is stainless steel).

Это позволяет увеличить теплопередачу из внутренней полости устройства наружу, повысить прочность устройства и сократить его длину. Последнее дает возможность установить дополнительные грузы-утяжелители, что облегчает проход устройства внутри насосно-компрессорных труб. This allows you to increase the heat transfer from the internal cavity of the device to the outside, increase the strength of the device and reduce its length. The latter makes it possible to install additional weighting weights, which facilitates the passage of the device inside the tubing.

Коническая часть 13 оболочки 12 выполнена фигурной либо с прорезями 14 (фиг. 3), либо с ребрами 15 (фиг. 2), либо с кольцевым гофром 16 (фиг. 4). The conical part 13 of the shell 12 is made curly or with slots 14 (Fig. 3), or with ribs 15 (Fig. 2), or with an annular corrugation 16 (Fig. 4).

Очистка внутренней поверхности скважинных труб осуществляется следующим образом. Cleaning the inner surface of the downhole pipes is as follows.

Устройство в полностью собранном виде опускается на грузонесущем кабеле в колонну насосно-компрессорных труб на глубину начала асфальтосмолопарафиновых и гидратных отложений. По кабелю подается питающее напряжение. Под действием электрического тока, протекающего через электролит 9, происходит его разогрев. Подбором расстояния H между концом острия 7 и дном рабочей камеры и глубины его погружения в электролит достигается наиболее быстрый разогрев стенок рабочей камеры, т.е. конуса 2 корпуса 1. The device in a fully assembled form is lowered on a load-carrying cable into the tubing string to the depth of the beginning of the asphalt-resin-paraffin and hydrated deposits. The cable is supplied with power voltage. Under the influence of an electric current flowing through the electrolyte 9, it is heated. By selecting the distance H between the end of the tip 7 and the bottom of the working chamber and the depth of its immersion in the electrolyte, the fastest heating of the walls of the working chamber is achieved, i.e. cone 2 of the housing 1.

При этом происходит интенсивная теплопередача от стенок рабочей камеры на конусную часть 13 оболочки 12, что в свою очередь приводит к расплавлению асфальтосмолопарафиновых и гидратных отложений. In this case, intense heat transfer occurs from the walls of the working chamber to the conical part 13 of the shell 12, which in turn leads to the melting of asphalt-resin-paraffin and hydrated deposits.

Разогретый электролит, испаряясь, проникает через кольцевые проточки центратора 5 в цилиндрическую полость корпуса 1, разогревая его стенки, а теплопередача от конусной части 13 оболочки приводит к разогреву всего корпуса устройства. The heated electrolyte, evaporating, penetrates through the annular grooves of the centralizer 5 into the cylindrical cavity of the housing 1, heating its walls, and heat transfer from the conical part 13 of the shell leads to the heating of the entire housing of the device.

Погружаясь в расплавленные асфальтосмолопарафиновые и гидратные отложения, устройство обеспечивает их вынос выше токоприемного узла. Immersed in molten asphalt-resin-paraffin and hydrated deposits, the device ensures their removal above the current-receiving unit.

Если упомянутые отложения не образуют отложений пробкообразного характера, они выносятся потоком нефти. If the sediments mentioned do not form sedimentary deposits, they are carried away by the flow of oil.

Если отложения пробкообразного характера, то они выносятся потоком нефти, поддавливаемым в насосно-компрессорных трубах, цементирующим агрегатом или потоком нефти, находящимся под давлением под пробкой. If the deposits are of a plug-like nature, they are carried out by an oil stream squeezed in the tubing, a cementing unit or an oil stream under pressure under the tube.

При протекании нефти вдоль корпуса устройства происходит частичное охлаждение его цилиндрической части, что приводит к конденсации паров электролита в полости CD. When oil flows along the device’s body, partial cooling of its cylindrical part occurs, which leads to condensation of the electrolyte vapor in the CD cavity.

Образующийся конденсат через проточки центратора 5 стекает в рабочую камеру AВ устройства. The condensate formed through the grooves of the centralizer 5 flows into the working chamber AB of the device.

Эффективность очистки труб от отложений, в частности, пробкообразного характера и безопасность работы определяются также конфигурацией внешней поверхности конусной части 13 оболочки 12, которая выбирается в зависимости от состава отложений:
- смолопарафин: в этом случае поверхность снабжают продольными прорезями, расширяющимися к основанию конуса (фиг. 3) при прохождении "глухой пробки", происходит разделение на отдельные потоки скопившейся под пробкой газовой пачки, тем самым исключается возможность подброса устройства в трубе.The effectiveness of cleaning pipes from deposits, in particular, cork-like nature and safety, is also determined by the configuration of the outer surface of the conical part 13 of the shell 12, which is selected depending on the composition of the deposits:
- resin-paraffin: in this case, the surface is provided with longitudinal slots expanding to the base of the cone (Fig. 3) when passing through the “dead plug”, the gas pack accumulated under the plug is divided into separate streams, thereby eliminating the possibility of the device being thrown into the pipe.

- асфальтосмолопарафиновые: на наружной поверхности корпуса выполняют ребра, например, треугольного сечения, которые рассекают пробку и увеличивают скорость проходки. - asphalt-resin-paraffin: on the outer surface of the body, ribs are made, for example, of triangular cross-section, which dissect the cork and increase the penetration rate.

- чистый парафин: в этом случае конфигурация представляет собой кольцевой гофр. При этом газовый фактор меняет направление движения, что снижает его скорость и исключает подброс прибора. - pure paraffin: in this case, the configuration is an annular corrugation. In this case, the gas factor changes the direction of movement, which reduces its speed and eliminates the toss of the device.

Безаварийное снятие сбивного клапана электроцентробеженого насоса производят ударом по нему острым концом конуса, что исключает сброс в насосно-компрессорные трубы сбивного ломика, который часто застревает в пробке, не долетая до клапана. An accidental removal of the knock-down valve of the electric centrifugal pump is carried out by hitting it with the sharp end of the cone, which eliminates the knock-off crowbar, which often gets stuck in the plug, not reaching the valve, into the tubing.

Применение предлагаемого устройства позволит быстро и безопасно очистить внутреннюю поверхность насосно-компрессорных труб, затрубного пространства нефтяных фонтанных, газлифтных, газовых скважин с давлением 50 МПа и более, а также нагнетательных, оборудованных электроцентробежными насосами от асфальтосмолопарафиновых и гидратных отложений, в том числе и пробкообразного характера, и обеспечит безаварийное снятие сбивного клапана. The application of the proposed device will allow you to quickly and safely clean the inner surface of the tubing, the annulus of oil fountain, gas lift, gas wells with a pressure of 50 MPa or more, as well as injection, equipped with electric centrifugal pumps from asphalt-resin-paraffin and hydrate deposits, including cork-like , and will ensure trouble-free removal of the whipping valve.

Все это обеспечивает получение дополнительного объема нефти, уменьшение стоимости ремонта и увеличение межремонтного периода скважин. All this ensures the receipt of additional oil, a decrease in the cost of repairs and an increase in the overhaul period of wells.

Claims

1. A device for cleaning the inner surface of borehole pipes, containing a sealed conductive cylindrical body with an end working part, inside of which an insulated electrode in the form of a rod with a pointed cone immersed in the electrolyte and forming together with the centralizer and the inner cavity of the end part is placed coaxially with the centralizer a working chamber in communication with the upper cavity of the housing, characterized in that the end part of the device is made in the form of a cone placed together with a cylindrical by an enclosure in a shell of a material with thermal conductivity higher than the thermal conductivity of the housing, and the rod is made integral and fixed in the centralizer by means of a sleeve with the possibility of moving its pointed end relative to the bottom of the working chamber.

2. The device according to p. 1, characterized in that the outer surface of the conical part of the said shell is made curly.

3. The device according to claim 1 or 2, characterized in that the outer surface of the cone shell is made in the form of an annular corrugation.

4. The device according to claim 1 or 2, characterized in that the outer surface of the cone shell is made with slots or ribs of variable cross section, expanding to the base of the cone.