RU2490441C1

RU2490441C1 - Downhole reactor for oxidation of light hydrocarbons

Info

Publication number: RU2490441C1
Application number: RU2012106315/03A
Authority: RU
Inventors: Альберт Фаридович Шагеев; Борис Яковлевич Маргулис; Рафинат Саматович Яруллин; Максим Альбертович Шагеев; Олег Владимирович Лукьянов; Николай Алексеевич Лебедев; Людмила Николаевна Шагеева; Анатолий Владимирович Семенов; Геннадий Васильевич Романов
Original assignee: Открытое Акционерное Общество "Татнефтехиминвест-холдинг"
Priority date: 2012-02-21
Filing date: 2012-02-21
Publication date: 2013-08-20
Also published as: RU2012106315A

Abstract

FIELD: oil and gas industry.

SUBSTANCE: downhole reactor for oxidation contains one input for oxidiser delivery through tubing joint and the other input for delivery of light hydrocarbons through a separate pipeline, a mixer, oxidation reactor and a downhole heater. The cup-type mixer is located in the upper part of the downhole reactor. The mixer is equipped with a tube in the centre for premixing of input products and input to feed light hydrocarbons; the mixer is connected to a hydraulic flange connected, in its turn, to the downhole heater by couplings. The oxidation reactor is placed inside the downhole heater. The downhole heater consists of a series of electric heaters hearted by overflow gates fixed to heat sensor casings; in the lower part the heater contains a filter; it is also equipped with a plug with a hole in order to output a derived product.

EFFECT: high yield of reaction product, possibility of permanent temperature control and maintenance inside the reactor and repeated start-up without repeated preparation of the reactor at the surface.

2 dwg

Description

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к тепло-физико-химической обработке призабойной зоны пласта и может быть использовано при обработке призабойной зоны реагентом, получаемым жидкофазным окислением легких углеводородов в пластовых условиях, с целью интенсификации процесса комплексного воздействия на продуктивные пласты карбонатных коллекторов, насыщенных высоковязкой парафинистой нефтью.The invention relates to the oil industry, in particular to the heat-physico-chemical treatment of the bottom-hole formation zone and can be used to treat the bottom-hole zone with a reagent obtained by liquid-phase oxidation of light hydrocarbons in reservoir conditions, with the aim of intensifying the process of complex exposure of saturated carbonate reservoirs to saturated reservoirs high viscosity paraffin oil.

Известно устройство для окисления легких углеводородов в скважине, применяемое в технологии обработки призабойной зоны пласта на основе жидкофазного окисления легких углеводородов (Б.М. Сучков. «Добыча нефти из карбонатных коллекторов» Москва-Ижевск, 2005, с 283-284, 293-294), представляющее собой инжектор, устанавливаемый в призабойной зоне скважины. Принцип работы устройства заключается в том, что закачка веществ происходит путем одновременно - раздельной подачи исходных реагентов по разным трубопроводам, и смешивания в забойной зоне. Это устройство позволяет получать непосредственно в призабойной зоне мелкодисперсные смеси двух реагентов при их раздельной транспортировке к забою скважины. Однако известное устройство имеет недостаток: низкий выход получаемого продукта - оксидата, представляющего собой смесь карбоновых кислот, кетонов, спиртов, эфиров, применяемого для интенсификации процесса комплексного воздействия на продуктивные пласты карбонатных коллекторов, насыщенных высоковязкой нефтью.A device is known for the oxidation of light hydrocarbons in a well, used in the technology of processing the bottom-hole zone of a formation based on liquid-phase oxidation of light hydrocarbons (B. M. Suchkov. “Oil production from carbonate reservoirs” Moscow-Izhevsk, 2005, p. 283-284, 293-294 ), which is an injector installed in the bottomhole zone of the well. The principle of operation of the device is that the injection of substances occurs by simultaneously - separate supply of the starting reagents through different pipelines, and mixing in the bottomhole zone. This device allows to obtain finely dispersed mixtures of two reagents directly in the bottomhole zone during their separate transportation to the bottom of the well. However, the known device has a drawback: a low yield of the obtained product, an oxidate, which is a mixture of carboxylic acids, ketones, alcohols, esters, which is used to intensify the process of complex exposure of carbonate reservoirs saturated with high-viscosity oil to productive formations.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство для одновременно-раздельной закачки реагентов в скважину, включающее, смеситель, две трубки для раздельной подачи исходных компонентов в смеситель, твердотопливный нагреватель, содержащий топливный контейнер с решетчатым дном, имеющий отверстия для вывода продуктов сгорания, корпус запального механизма, выполненный в виде стакана, в днище которого имеется отверстие для потока воздуха для поддержания горения, в котором имеется клапанная пара и обратный клапан, который соединен с топливным контейнером посредством муфты, баллон, заполненный воспламеняющейся смесью, который срабатывает под действием груза, сброшенного сверху, и расположен внутри корпуса запального механизма, причем корпус запального механизма имеет отверстия для прохождения через него двух трубок для раздельной подачи исходных компонентов, которые проходят через топливный контейнер и входят через настроенный обратный клапан тангенциально в реактор смешения сверху, который представляет собой цилиндрическую емкость, в днище которой имеется переливная трубка для вывода полученного продукта, на конце которого имеется настроенный клапан, который соединен с топливным контейнером посредством муфты. (Патент RU №2372477, МПК E21B 43/243, 2009). Однако известное устройство имеет недостатки: тяжело контролировать процесс нагрева реагента, нет возможности поддерживать постоянную температуру внутриреакторного пространства, нет возможности повторного запуска установки без подъема устройства на поверхность.Closest to the proposed invention is a device for simultaneously and separately injecting reagents into the well, including, a mixer, two tubes for separately supplying the starting components to the mixer, a solid fuel heater containing a fuel container with a grate bottom, having openings for outputting combustion products, the housing of the ignition mechanism made in the form of a cup, in the bottom of which there is an opening for air flow to maintain combustion, in which there is a valve pair and a check valve, which it is one with the fuel container by means of a coupling, a cylinder filled with a flammable mixture, which is triggered by the load dropped from above, and is located inside the housing of the ignition mechanism, the housing of the ignition mechanism having openings for two tubes to pass through it for separate supply of the initial components that pass through fuel container and enter through a tuned check valve tangentially into the mixing reactor from above, which is a cylindrical tank, in the bottom of which There is an overflow pipe for outputting the product obtained, at the end of which there is a tuned valve that is connected to the fuel container by means of a coupling. (Patent RU No. 2372477, IPC E21B 43/243, 2009). However, the known device has disadvantages: it is difficult to control the heating of the reagent, it is not possible to maintain a constant temperature of the reactor chamber, there is no possibility of restarting the installation without lifting the device to the surface.

Задачей настоящего изобретения является создание глубинного реактора для окисления легких углеводородов, обеспечивающего получение высокого выхода продуктов реакции, позволяющего контролировать и поддерживать постоянную температуру внутри реактора, обладающего возможностью неоднократного запуска без повторного снаряжения его на поверхности.The objective of the present invention is to provide a deep reactor for the oxidation of light hydrocarbons, providing a high yield of reaction products, allowing to control and maintain a constant temperature inside the reactor, with the ability to repeatedly run without re-equipping it on the surface.

Поставленная задача решается так, что глубинный реактор для окисления легких углеводородов, включающий вводы для подачи газообразного окислителя и легких углеводородов, смеситель, реактор для окисления и глубинный нагреватель, содержит один ввод для подачи газообразного окислителя по трубе НКТ (насосно-компрессорная труба), второй ввод - для подачи легких углеводородов, выполненный отдельным трубопроводом, смеситель, расположенный в верхней части глубинного реактора и выполненный в форме стакана, снабженного по центру трубкой для предварительного смешения исходных продуктов, и вводом для подачи легких углеводородов, и присоединенный к гидрофланцу, который прикреплен посредством муфт к глубинному нагревателю, реактор для окисления, который расположен в корпусе глубинного нагревателя, и глубинный нагреватель, который состоит из серии теплоэлектрических нагревателей, собранных в пучок с помощью переливных перегородок, прикрепленных к кожуху термодатчиков, содержащий в нижней части фильтр, и снабженный заглушкой с отверстием для вывода полученного продукта.The problem is solved in such a way that the in-depth reactor for oxidation of light hydrocarbons, including the inlets for supplying a gaseous oxidizer and light hydrocarbons, the mixer, the reactor for oxidation and a downhole heater, contains one inlet for supplying a gaseous oxidizer through a tubing (tubing), the second inlet - for the supply of light hydrocarbons, made by a separate pipeline, a mixer located in the upper part of the deep reactor and made in the form of a glass, equipped with a tube in the center for variable mixing of the initial products, and an input for supplying light hydrocarbons, and attached to the hydroflange, which is attached by means of couplings to the depth heater, an oxidation reactor, which is located in the body of the depth heater, and a depth heater, which consists of a series of thermoelectric heaters assembled in a bundle using overflow partitions attached to the casing of temperature sensors, containing a filter at the bottom, and equipped with a plug with an opening for the outlet of the resulting product.

Устройство содержит (см. фиг 1.) глубинный нагреватель технологических жидкостей и газов 1, содержащий корпус глубинного нагревателя 17 - реактор для окисления, выполненный в виде цилиндра с резьбами с обоих концов. Внутри корпуса 17 расположены переливные перегородки 14, закрепленные на защитном кожухе 15 термодатчиков 16. Для поддержания необходимой температуры в переливных перегородках 14 закреплены нагревательные элементы ТЭНП 400,0-10,0/5,0-380 9. В нижней части к защитному кожуху 15 прикреплен фильтр 8 для предотвращения уноса мелких частиц из реакторной зоны глубинного нагревателя технологических жидкостей и газов 1. Снизу в корпус 17 закручена заглушка 7. А к верхней части глубинного нагревателя 1 прикручена муфта переходная от глубинного нагревателя 4, в которой герметизируется вывод нагревательных элементов 9 и ввод термодатчиков 18 при помощи переходной тарелки 19 и прижимного кольца 20. К муфте 4 присоединена муфта переходная от гидрофланца 3, служащая для присоединения гидрофланца 2 при помощи шпилек 21. Гидрофланец 2 служит для того, чтобы герметично ввести через гермовводы 10 кабели электроснабжения нагревательных элементов 9 и термодатчики 16. К гидрофланцу 2 присоединен ввод технологических веществ 5, который насквозь проходит через гидрофланец 2 муфты 3 и 4 в реакторную зону глубинного нагревателя 1. Смеситель 5 состоит из стакана 23, трубки 22 и ввода легких углеводородов 6. Стакан 23 присоединен к НКТ через муфту - клапан.The device contains (see Fig. 1.) an in-depth heater of process liquids and gases 1, comprising a body of an in-depth heater 17 — an oxidation reactor made in the form of a cylinder with threads on both ends. Inside the housing 17 there are overflow partitions 14 mounted on the protective casing 15 of the temperature sensors 16. To maintain the required temperature in the overflow partitions 14, heating elements TENP 400,0-10,0 / 5,0-380 9 are fixed. In the lower part to the protective casing 15 a filter 8 is attached to prevent the entrainment of small particles from the reactor zone of the deep heater of process liquids and gases 1. A plug 7 is screwed into the housing 17 below. And the adapter sleeve from the deep heater 4 is screwed to the top of the deep heater 1, the output of the heating elements 9 and the input of the temperature sensors 18 are sealed with the help of the adapter plate 19 and the pressure ring 20. The adapter 4 is connected to the sleeve 4 from the hydraulic flange 3, which serves to connect the hydraulic flange 2 using the pins 21. The hydraulic flange 2 serves to tightly enter through pressure glands 10 power supply cables of heating elements 9 and temperature sensors 16. An input of process substances 5 is connected to the hydraulic flange 2, which passes through the hydraulic flange 2 of the coupling 3 and 4 into the deep-pressure reactor zone The mixer 1. The mixer 5 consists of a glass 23, a pipe 22 and a light hydrocarbon inlet 6. A glass 23 is connected to the tubing through a coupling - valve.

Также установка содержит в себе (см. фиг2.) герметичную клеммную коробку преобразователей 11, служащую для защиты преобразователей сигнала от термодатчиков 16 к вторичному прибору. Клеммная коробка 11 включает гермоввод-кабеля 12 и гермоввод - термодатчиков 13. Клеммная коробка 11 закреплена на НКТ на 20 метров выше, чем глубинный нагреватель 1.The installation also contains (see Fig. 2) a sealed terminal box of converters 11, which serves to protect the signal converters from temperature sensors 16 to the secondary device. The terminal box 11 includes a pressure seal cable 12 and a pressure seal - temperature sensors 13. The terminal box 11 is mounted on the tubing 20 meters higher than the depth heater 1.

В качестве легких углеводородов могут быть использованы, например: широкая фракция легких углеводородов (ШФЛУ) по ТУ 38.10111524-93, гексановая фракция по ТУ 2411-032-0576680-95, либо любые фракции легких углеводородов C₄-C₈.As light hydrocarbons, for example, a wide fraction of light hydrocarbons (NGL) according to TU 38.10111524-93, a hexane fraction according to TU 2411-032-0576680-95, or any fraction of light hydrocarbons C ₄ -C ₈ can be used.

В исходном положении рабочий объем реакторной зоны глубинного нагревателя 1 заполнен силикагелем в гранулированном виде, либо любым другим гранулированным веществом.In the initial position, the working volume of the reactor zone of the downhole heater 1 is filled with silica gel in granular form, or any other granular substance.

Установка работает следующим образом. После сборки глубинного реактора для окисления легких углеводородов к вводу технологических веществ 5 присоединяют муфту-клапан, к которой присоединяют НКТ. К вводу 6 присоединяют трубопровод высокого давления. Производят разогрев нагревательных элементов 9 до технологически необходимой температуры, контролируемой термодатчиками 16. Осуществляют подачу газа по трубному пространству НКТ, и после прогрева реакционной зоны с подачей газа, начинают подачу легких углеводородов по трубопроводу, присоединенному к вводу 6. После предварительного смешивания газа и легких углеводородов на вводе технологических веществ 5 по трубке 22, эжектированная смесь попадает в реакционную зону глубинного нагревателя 1, где происходит нагрев смеси и ее окисление до оксидата, и выходит через отверстие заглушки 7 в забой скважины.Installation works as follows. After the assembly of the downhole reactor for the oxidation of light hydrocarbons, a coupling-valve is connected to the input of technological substances 5, to which the tubing is connected. An inlet 6 is connected to a high pressure pipe. The heating elements 9 are heated to the technologically necessary temperature controlled by the temperature sensors 16. Gas is supplied through the tubing space of the tubing, and after heating the reaction zone with gas, they start supplying light hydrocarbons through a pipe connected to inlet 6. After preliminary mixing of gas and light hydrocarbons at the input of technological substances 5 through the tube 22, the ejected mixture enters the reaction zone of the downhole heater 1, where the mixture is heated and oxidized to ksidata, and out through the plug hole 7 in the bottom of the well.

Затрубное пространство изолировано от призабойной зоны пакером, установленным на уровне кровли пласта.The annulus is isolated from the bottom-hole zone by a packer installed at the level of the formation roof.

Заявленное устройство надежно в эксплуатации, позволяет при использовании получить продукт окисления легких углеводородов -оксидат с высоким выходом, с одновременным использованием его для интенсивного и комплексного воздействия на пласт.The claimed device is reliable in operation, allows you to use the product of the oxidation of light hydrocarbons -oxidate with high yield, while using it for intensive and complex treatment of the formation.

Claims

An in-depth reactor for oxidizing light hydrocarbons, including inlets for supplying a gaseous oxidizer and light hydrocarbons, a mixer, an oxidation reactor and an in-depth heater, characterized in that it contains one inlet for supplying a gaseous oxidizer through a tubing, a second inlet for supplying light hydrocarbons a separate pipeline, a mixer located in the upper part of the deep reactor and made in the form of a glass, equipped with a tube in the center for preliminary mixing of the starting products, and an input for supplying light hydrocarbons, and attached to the hydroflange, which is attached by means of couplings to the depth heater, an oxidation reactor located in the body of the depth heater, a depth heater, which consists of a series of thermoelectric heaters assembled into a bundle using overflow partitions attached to the casing temperature sensors, containing a filter at the bottom and equipped with a plug with a hole for outputting the resulting product.