RU2612400C1

RU2612400C1 - Device for inhibitor's supply

Info

Publication number: RU2612400C1
Application number: RU2015148431A
Authority: RU
Inventors: Марина Петровна Пещеренко; Сергей Николаевич Пещеренко
Original assignee: Акционерное общество "Новомет-Пермь"
Priority date: 2015-11-10
Filing date: 2015-11-10
Publication date: 2017-03-09

Abstract

FIELD: mechanical engineering.

SUBSTANCE: device comprises a container with an inhibitor, a hollow tube, one end of which is immersed into the inhibitor, and the other - is mounted into the inlet vessel and is fluidly connected with the outside space. At the bottom of the container has the metering orifice, providing outward leakage of inhibitor. Above the metering orifice within the container flow control inhibitor node is located, at which the loss of energy flow occurs. The flow control unit is made as two sets of oppositely directed upper and lower cylindrical walls with opposite ends, which are hermetically sealed and form a circumferential gap between the open end.

EFFECT: uniformity of inhibitor flow into the bedded fluid, and increasing the reliability of the whole.

2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам, дозирующим реагент, и может использоваться в нефтяной отрасли промышленности для подачи в пластовую жидкость ингибитора солеотложений.The invention relates to devices for dispensing a reagent, and can be used in the oil industry for supplying a scale inhibitor to the formation fluid.

Известно устройство для дозирования реагента в нефтедобывающую скважину, содержащее глубинный насос, контейнер для реагента, разобщенный с ним пакером, и дозировочный узел с клапаном, размещенный под насосом и связанный с контейнером для реагента трубкой, проходящей через пакер, причем реагент находится выше пакера в межтрубном пространстве [патент №2127799 РФ, 1997]. После включения в работу насоса открывается клапан дозировочного узла, и в область всасывания насоса из контейнера по трубке попадает доза реагента. При остановке насоса клапан закрывается и перекрывает поступление реагента.A device for dispensing a reagent into an oil well is known, comprising a submersible pump, a reagent container disconnected from it by a packer, and a metering unit with a valve located below the pump and connected to the reagent container by a tube passing through the packer, the reagent being located above the packer in the annulus space [patent No. 2127799 of the Russian Federation, 1997]. After the pump is turned on, the metering unit valve opens, and a dose of reagent enters the pump suction area from the container through the tube. When the pump stops, the valve closes and blocks the flow of reagent.

Недостатком такого устройства является высокая концентрация реагента в межтрубном пространстве над пакером, что вызывает коррозию обсадных труб и труб НКТ. Кроме того, наличие пакера в устройстве осложняет монтаж установки в целом.The disadvantage of this device is the high concentration of the reagent in the annulus above the packer, which causes corrosion of the casing and tubing. In addition, the presence of a packer in the device complicates the installation of the installation as a whole.

Известно скважинное устройство для подачи химических реагентов на вход погружной установки для добычи пластовой жидкости, которое располагается ниже ЭЦН, состоит из клапана с электрическим управлением, камеры с химическим реагентом, находящимся под повышенным давлением, создаваемым баллоном с газом или пружиной [патент №2258805 РФ, 2005].A well-known device for supplying chemical reagents to the input of a submersible installation for producing formation fluid, which is located below the ESP, consists of an electrically controlled valve, a chamber with a chemical reagent under increased pressure created by a cylinder with gas or spring [RF patent No. 228805, 2005].

Недостатком такого устройства является сложность реализации электрического управления подачи химического реагента.The disadvantage of this device is the difficulty of implementing electrical control of the supply of a chemical reagent.

Еще одним известным устройством является устройство для подачи ингибитора на вход погружной установки для добычи пластовой жидкости, представляющее собой цилиндрический корпус, имеющий в верхней части радиальные каналы, в котором ниже каналов размещен ингибитор в термопластичной матрице, цилиндрический корпус снизу перекрыт днищем, под которым дополнительно размещена рабочая камера в форме стакана со сплошным донышком и перфорацией на боковых стенках, при этом в днище цилиндрического корпуса выполнено, по крайней мере, одно дозировочное отверстие, обеспечивающее перетекание ингибитора под действием силы тяжести в рабочую камеру с заданной скоростью [патент РФ №2398097, 2010].Another known device is a device for supplying an inhibitor to the input of a submersible installation for producing formation fluid, which is a cylindrical body having radial channels in the upper part, in which the inhibitor is placed in a thermoplastic matrix below the channels, the cylindrical body is covered from below by a bottom, under which it is additionally placed a working chamber in the form of a glass with a continuous bottom and perforation on the side walls, while at least one dosage is made in the bottom of the cylindrical body Noe hole providing an inhibitor to flow by gravity into the working chamber at a predetermined rate [RF patent №2398097, 2010].

Основным недостатком такого устройства является уменьшение скорости подачи ингибитора в скважину в результате понижения скорости его растворения в пластовой жидкости внутри цилиндрического корпуса по мере уменьшения высоты столба ингибитора, заключенного в термопластичную матрицу. Кроме того, к недостаткам указанной конструкции можно отнести отсутствие элементов, защищающих дозировочное отверстие от засорения механическими примесями, риск закупорки контейнера и, как следствие, прекращение подачи ингибитора.The main disadvantage of such a device is the decrease in the rate of supply of the inhibitor to the well as a result of a decrease in the rate of its dissolution in the reservoir fluid inside the cylindrical body as the height of the column of the inhibitor enclosed in a thermoplastic matrix decreases. In addition, the disadvantages of this design include the lack of elements that protect the dosing hole from clogging with mechanical impurities, the risk of clogging of the container and, as a consequence, the cessation of the inhibitor.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устьевой дозатор на основе сосуда Мариотта, содержащий емкость, заполненную ингибитором, полую трубку, один конец которой погружен в ингибитор, а другой - вмонтирован во входное отверстие и гидравлически связан с внешним пространством и дозировочное отверстие, выполненное в нижней части корпуса и обеспечивающее вытекание ингибитора наружу [патент на ПМ №52476 РФ, опубл. 27.03.2006). Скорость вытекания жидкости u из контейнера постоянна и определяется высотой столба жидкости h между уровнем дозировочного отверстия и нижним краем трубки:

, где g - ускорение свободного падения. Регулировка диаметра дозировочного отверстия с помощью штуцера позволяет получить требуемую подачу реагента.The closest in technical essence and the achieved result is a wellhead dispenser based on a Mariotte vessel, containing a container filled with an inhibitor, a hollow tube, one end of which is immersed in the inhibitor, and the other is mounted in the inlet and is hydraulically connected to the external space and a metering hole made in the lower part of the housing and providing the outflow of the inhibitor [patent on PM PM No. 52476 of the Russian Federation, publ. 03/27/2006). The rate of fluid leakage u from the container is constant and is determined by the height of the liquid column h between the level of the metering hole and the lower edge of the tube:

where g is the acceleration of gravity. Adjusting the diameter of the dosing hole using the nozzle allows you to get the desired reagent supply.

Однако на практике получение малых расходов реагента приводит к необходимости выполнять отверстия размером менее 1 мм, т.е. подвергать изделие риску потери работоспособности из-за попадания механических примесей и полной закупорки контейнера. Простое увеличение диаметра до величин порядка нескольких миллиметров приводит к необходимости значительного снижения скорости вытекания, т.к. расход вытекающего реагента пропорционален произведению скорости вытекания на площадь самого отверстия. А регулировка скорости за счет уменьшения h не удается, поскольку величина h не может быть сколь угодно малой из-за конечных допусков на изготовление и взаимное позиционирование деталей конструкции.However, in practice, obtaining low reagent costs leads to the need to make holes smaller than 1 mm, i.e. expose the product to the risk of loss of performance due to ingress of mechanical impurities and complete blockage of the container. A simple increase in diameter to values of the order of several millimeters leads to the need for a significant decrease in the outflow rate, since the flow rate of the outgoing reagent is proportional to the product of the outflow rate by the area of the hole itself. And the speed adjustment due to the reduction of h is not possible, since the value of h cannot be arbitrarily small due to the finite tolerances for the manufacture and relative positioning of the structural parts.

Задачей настоящего изобретения является обеспечение равномерности поступления ингибитора в пластовую жидкость и повышение надежности конструкции в целом.The objective of the present invention is to ensure uniformity of the flow of inhibitor into the reservoir fluid and increase the reliability of the structure as a whole.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в устройстве для подачи ингибитора, содержащем емкость с ингибитором, полую трубку, один конец которой погружен в ингибитор, а другой - вмонтирован во входное отверстие емкости и гидравлически связан с внешним пространством и, по крайней мере, одно дозировочное отверстие, выполненное в нижней части емкости и обеспечивающее вытекание ингибитора наружу, согласно изобретению внутри емкости над дозировочным отверстием расположен узел регулирования потока ингибитора, на котором происходит потеря энергии потока.The specified technical result is achieved due to the fact that in the device for supplying an inhibitor containing a container with an inhibitor, a hollow tube, one end of which is immersed in the inhibitor, and the other is mounted in the inlet of the container and is hydraulically connected to the outer space and at least according to the invention, one metering hole, made in the lower part of the container and allowing the inhibitor to flow outward, is located inside the container above the metering hole and the flow control unit of the inhibitor, on which roiskhodit loss of flow energy.

Узел регулирования потока выполнен в виде двух встречно направленных комплектов цилиндрических перегородок, у которых противоположные концы наглухо закрыты, а открытые концы концентрично размещены в кольцевых пространствах друг друга с образованием между наружной поверхностью одних и внутренней поверхностью других перегородок кольцевых зазоров, а между открытыми концами перегородок одного комплекта и глухой торцовой перегородкой другого комплекта образованы зоны перехода потока из одного кольцевого зазора в другой, при этом зоны перехода потока с кольцевыми зазорами образуют лабиринт. Концы нижних цилиндрических перегородок вмонтированы в днище емкости с внутренней стороны вокруг дозировочного отверстия, а противоположные им концы верхних цилиндрических перегородок закреплены на крышке в форме диска. Максимальное количество перегородок определяется требуемой длиной лабиринта, по нему рассчитываются потери энергии жидкости при ее движении к отверстию и соответствующая скорость вытекания реагента из отверстия.The flow control unit is made in the form of two counter-directed sets of cylindrical partitions, in which the opposite ends are tightly closed, and the open ends are concentrically placed in each other's annular spaces with the formation of annular gaps between the outer surface of one and the inner surface of the other partitions, and one gap between the open ends of the partitions set and a blank end wall of another set formed zone of the transition of the flow from one annular gap to another, while the zone Navigate to annular flow gaps to form a labyrinth. The ends of the lower cylindrical partitions are mounted in the bottom of the container from the inside around the metering hole, and the opposite ends of the upper cylindrical partitions are mounted on the lid in the form of a disk. The maximum number of partitions is determined by the required length of the maze, it calculates the energy loss of the liquid when it moves to the hole and the corresponding rate of reagent leakage from the hole.

Кроме того, узел регулирования потока может быть дополнительно снабжен пористой цилиндрической вставкой, закрепленной верхним торцом на крышке и размещенной в кольцевом зазоре между цилиндрическими перегородками и/или на внутренней стенке цилиндрической перегородки минимального радиуса.In addition, the flow control unit may be further provided with a porous cylindrical insert fixed with an upper end to the lid and placed in an annular gap between the cylindrical partitions and / or on the inner wall of the cylindrical partition of a minimum radius.

Наличие внутри контейнера узла регулирования потока, на котором происходит потеря энергии потока жидкости до момента вытекания ее наружу, приводит к снижению скорости вытекания, поскольку в этом случае скорость вытекания и будет определяться из соотношения

, где Δр - потери энергии на вязкое обтекание препятствия, ρ - плотность реагента, ρ₀ - плотность вытесняющей жидкости в верхней части емкости. Благодаря этому диаметр дозировочного отверстия может быть увеличен до значений, позволяющих избежать засорения механическими примесями, а расход вытекающего реагента, пропорциональный произведению скорости вытекания на площадь самого отверстия, сохранится малым.The presence of a flow control unit inside the container, on which there is a loss of energy of the fluid flow until it flows out, leads to a decrease in the leak rate, since in this case the leak rate will be determined from the relation

where Δр is the energy loss due to viscous flow around the obstacle, ρ is the density of the reagent, ρ ₀ is the density of the displacing fluid in the upper part of the tank. Due to this, the diameter of the dosing hole can be increased to values that avoid clogging with mechanical impurities, and the flow rate of the outgoing reagent, proportional to the product of the leakage rate by the area of the hole itself, will remain small.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 приведена общая схема предлагаемого устройства с узлом регулирования потока в виде двух встречно направленных комплектов цилиндрических перегородок; на фиг. 2 - устройство с узлом регулирования потока, снабженным пористой вставкой.The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a general diagram of the proposed device with a flow control unit in the form of two counter-directed sets of cylindrical partitions; in FIG. 2 - a device with a flow control unit provided with a porous insert.

Устройство (фиг. 1, 2) содержит емкость 1 с днищем, внутри которой помещен ингибитор 2. В верхней части емкости 1 имеется входное отверстие 3, а в нижней части - выходное дозировочное отверстие 4. Внутри емкости 1 размещена открытая с обоих концов полая трубка 5, вмонтированная одним своим торцом во входное отверстие 3 и соединяющая внутренний объем емкости 1 с затрубным пространством, второй торец трубки расположен под уровнем ингибитора 2, но выше уровня дозировочного отверстия 4. Через трубку 5 происходит выравнивание давления внутри емкости 1 и в затрубном пространстве в процессе вытекания ингибитора 2 из емкости 1. Внутри емкости 1 над дозировочным отверстием 4 размещен узел регулирования потока, который выполнен в виде двух встречно направленных комплектов нижних 6 и верхних 7 цилиндрических перегородок, противоположные концы которых закрыты посредством закрепления на глухих торцовых перегородках: соответственно на днище 8 емкости 1 вокруг дозировочного отверстия 4 и на крышке 9 в форме диска (фиг. 1). Открытые концы перегородок 6 и 7 концентрично размещены в кольцевых пространствах друг друга с образованием между наружной поверхностью одних и внутренней поверхностью других кольцевых зазоров 10, а между открытыми концами перегородок одного комплекта и глухой торцовой перегородкой другого комплекта образованы зоны перехода 11 потока из одного кольцевого зазора 10 в другой, при этом зоны перехода 11 потока с кольцевыми зазорами 10 образуют лабиринт. Высота и количество цилиндрических перегородок 6 и 7, а также расстояние между нижним открытым торцом полой трубки 5 и уровнем отверстия 4 определяют скорость вытекания (дозирования) ингибитора.The device (Fig. 1, 2) contains a container 1 with a bottom inside which an inhibitor 2 is placed. In the upper part of the container 1 there is an inlet 3, and in the lower part there is a dispensing outlet 4. Inside the container 1 there is a hollow tube open at both ends 5, mounted with its one end in the inlet 3 and connecting the internal volume of the tank 1 with the annulus, the second end of the tube is located below the level of the inhibitor 2, but above the level of the metering hole 4. Through the tube 5, the pressure is equalized inside the tank 1 and the annulus during the flow of the inhibitor 2 from the tank 1. Inside the tank 1 above the metering hole 4 there is a flow control unit, which is made in the form of two counter-directed sets of lower 6 and upper 7 cylindrical partitions, the opposite ends of which are closed by fastening to blind end walls: respectively, on the bottom 8 of the container 1 around the metering hole 4 and on the cover 9 in the form of a disk (Fig. one). The open ends of the partitions 6 and 7 are concentrically placed in each other's annular spaces to form between the outer surface of one and the inner surface of the other annular gaps 10, and between the open ends of the partitions of one set and the blind end partition of the other set, transition zones 11 of the flow from one annular gap 10 are formed in another, the transition zones 11 of the flow with annular gaps 10 form a maze. The height and number of cylindrical partitions 6 and 7, as well as the distance between the lower open end of the hollow tube 5 and the level of the hole 4, determine the rate of leakage (dosing) of the inhibitor.

В одном или нескольких кольцевых зазорах 10 узла регулирования потока может содержаться пористая цилиндрическая вставка 13, закрепленная своим верхним торцом на крышке 9 и примыкающая боковой поверхностью к внутренней стенке верхней цилиндрической перегородки 7 (фиг. 2). Возможно также дополнительное или самостоятельное размещение пористой цилиндрической вставки 13 на внутренней стенке нижней цилиндрической перегородки 8 с минимальным радиусом. В этом случае вставка 13 перекрывает пространство между крышкой 9 и днищем емкости 1, непосредственно над дозировочным отверстием 4. Пористая вкладка 13 может быть изготовлена, например, из пенометалла и предназначена для удлинения пути прохождения ингибитора через узел регулирования потока с целью гашения скорости его движения. Кроме того, наличие вкладки 13 способствует очистке потока от механических примесей.In one or more annular gaps 10 of the flow control unit, a porous cylindrical insert 13 may be provided, fixed with its upper end to the lid 9 and adjacent to the inner wall of the upper cylindrical partition 7 (Fig. 2). It is also possible additional or independent placement of the porous cylindrical insert 13 on the inner wall of the lower cylindrical partition 8 with a minimum radius. In this case, the insert 13 overlaps the space between the cover 9 and the bottom of the container 1, directly above the metering hole 4. The porous tab 13 can be made, for example, of foam metal and is designed to extend the path of the inhibitor through the flow control unit in order to dampen its speed. In addition, the presence of the tab 13 helps to clean the flow of mechanical impurities.

Плотность ингибитора 2 должна быть больше плотности пластовой жидкости 12.The density of the inhibitor 2 should be greater than the density of the reservoir fluid 12.

Устройство для подачи ингибитора работает следующим образом.A device for supplying an inhibitor operates as follows.

При вытекании ингибитора 2 из дозировочного отверстия 4 емкости 1 трубка 5, гидравлически связанная с затрубным пространством, заполняется более легкой пластовой жидкостью 12 при использовании устройства в погружном исполнении, либо воздухом в наземном исполнении. Более легкий компонент 12, попадающий в емкость 1, через нижний торец трубки 5 поднимается вверх и, скапливаясь в верхней части емкости 1, вытесняет ингибитор 2. При вытекании ингибитор 2 движется через узел регулирования потока по извилистой траектории за счет лабиринта, образованного нижними 6 и верхними 7 цилиндрическими перегородками (фиг. 1) и дополнительно за счет лабиринта в структуре пористой вкладки 13, размещенной в одном или нескольких кольцевых зазорах 10 (фиг. 2). В результате происходит потеря энергии потока и замедление скорости вытекания ингибитора при сохранении ее постоянства, а также происходит выпадение механических примесей, что делает возможным увеличение диаметра дозировочного отверстия и обеспечивает незасоряемость и надежность устройства в целом.When the inhibitor 2 flows from the metering hole 4 of the container 1, the tube 5, hydraulically connected to the annulus, is filled with a lighter reservoir fluid 12 when using the device in a submersible design, or with air in a ground version. The lighter component 12, falling into the container 1, rises upward through the lower end of the tube 5 and, accumulating in the upper part of the container 1, displaces the inhibitor 2. When flowing out, the inhibitor 2 moves through the flow control unit along a winding path due to the maze formed by the lower 6 and the upper 7 cylindrical partitions (Fig. 1) and additionally due to the maze in the structure of the porous tab 13, located in one or more annular gaps 10 (Fig. 2). As a result, there is a loss of flow energy and a slowdown in the flow rate of the inhibitor while maintaining its constancy, as well as precipitation of mechanical impurities, which makes it possible to increase the diameter of the dosing hole and ensures non-clogging and reliability of the device as a whole.

Claims

1. Device for supplying an inhibitor containing a container with an inhibitor, a hollow tube, one end of which is immersed in the inhibitor, and the other is mounted in the inlet of the container and is hydraulically connected to the external space, and at least one metering hole made in the lower part containers and allowing the inhibitor to flow out, characterized in that an inhibitor flow control unit is arranged inside the container above the dosing hole, made in the form of two opposite sets of upper and lower cylindrical partitions with tightly closed opposite ends, while their open ends are concentrically placed in the annular spaces of each other, and between the open ends of the partitions of one set and the blind end partition of the other set, flow transition zones from one annular gap to another are formed, the ends of the lower cylindrical partitions are mounted in the bottom of the container from its inner side around the metering hole, and the opposite ends of the upper cylindrical partitions are fixed on and a disk-shaped lid.

2. The device according to claim 1, characterized in that the flow control unit is additionally equipped with at least one porous cylindrical insert fixed with an upper end to the lid and placed in an annular gap between the cylindrical partitions and / or on the inner wall of the cylindrical partition of the minimum radius .