RU2642678C1

RU2642678C1 - Well device for dosage supply of reagent

Info

Publication number: RU2642678C1
Application number: RU2017108670A
Authority: RU
Inventors: Юрий Валентинович Данченко; Анатолий Васильевич Сергиенко
Original assignee: Юрий Валентинович Данченко
Priority date: 2017-03-15
Filing date: 2017-03-15
Publication date: 2018-01-25

Abstract

FIELD: mining.

SUBSTANCE: device comprises a container with a breathing hole in which a deformable shell filled with a liquid reagent is placed and a metering peristaltic pump with an elastic tube cooperating with the rotor by means of pressure rollers. The drive of the peristaltic pump is a hydro turbine, the shaft of which is connected through a reducer to the rotor of the peristaltic pump. The hydraulic turbine is covered from below by a sealing element abutting against the wall of the borehole and is brought into rotation by the formation fluid.

EFFECT: reliability of the dispensed feed of the reagent is increased by providing it with an autonomous energy source.

2 dwg

Description

Изобретение относится к нефтепромысловому оборудованию, в частности к внутрискважинным устройствам дозированной подачи реагента на прием погружного насоса с целью защиты от солей, парафинов и коррозии.The invention relates to oilfield equipment, in particular to downhole devices for dosed supply of a reagent to receive a submersible pump in order to protect against salts, paraffins and corrosion.

Известно скважинное устройство для подачи реагента в виде соединенных муфтами цилиндрических корпусов, заполненных реагентом, которые имеют по торцам камеры смещения, отделенные от реагента первичными дозирующими фильтрами и гидравлически соединенные со скважиной через вторичные дозирующие отверстия (патент РФ №2405915, Е21В 37/06, 2010).A well-known downhole device for supplying reagent in the form of cylindrical bodies filled with reagents connected by couplings, which have displacement chambers at the ends, separated from the reagent by primary metering filters and hydraulically connected to the well through secondary metering holes (RF patent No. 2405915, ЕВВ 37/06, 2010 )

Недостаток известного устройства состоит в том, что оно не обеспечивает равномерную подачу реагента в пластовую жидкость и, как следствие, не гарантирует надежную защиту работающего в скважине погружного насосного оборудования от проявляющихся осложнений, например, отложения солей. Это связано с тем, что настройка вторичных дозирующих отверстий производится под параметры добываемой пластовой жидкости (объем, обводненность и химический состав) только перед спуском устройства в скважину, тогда как в процессе эксплуатации эти параметры могут изменяться. Возможно также загрязнение первичных дозирующих фильтров, ухудшающее растворение и вытекание реагента.A disadvantage of the known device is that it does not provide a uniform supply of reagent to the formation fluid and, as a result, does not guarantee reliable protection of the submersible pumping equipment operating in the well from the manifesting complications, for example, salt deposition. This is due to the fact that the secondary metering holes are adjusted to the parameters of the produced formation fluid (volume, water cut and chemical composition) only before the device is lowered into the well, while during operation these parameters can change. It is also possible the contamination of the primary metering filters, impairing the dissolution and leakage of the reagent.

Известно скважинное устройство дозированной подачи реагента, содержащее корпус с дыхательным отверстием, в котором размещен контейнер с реагентом, снабженный неподвижной мембраной и поршнем, сверху корпуса установлены концевая деталь и герметичный модуль с электронным блоком, соединенным нулевым проводом с погружным электродвигателем, а снизу подсоединено основание с радиальным выходным отверстием и управляемым клапаном, соединенным изолированным проводником в герметичной трубке с электронным блоком и имеющим вид штока с поршнем и сообщающимся внутренними каналами с приемным устройством (Пат. на ПМ №115468, G01F 13/00, 2012).A well-known reagent dosing device is known, comprising a housing with a breathing hole, in which a container with a reagent is provided, equipped with a fixed membrane and a piston; an end piece and a sealed module with an electronic unit are installed on the top of the housing, connected by a neutral wire to a submersible motor, and a bottom is connected to the bottom a radial outlet and a controllable valve connected by an insulated conductor in a sealed tube to the electronic unit and having the form of a rod with a piston and communicating internal channels with the receiving device (Pat. On PM No. 115468, G01F 13/00, 2012).

Известно также скважинное устройство дозированной подачи реагента, содержащее контейнер с реагентом, с одной стороны контейнера установлен герметичный модуль, включающий фланец с датчиком температуры погружного электродвигателя, ниппель с двумя каналами, оснащенными датчиками температуры и давления, и корпус с интеллектуальным блоком, который соединен с датчиками и с обмоткой погружного электродвигателя нулевым проводом, с другой стороны контейнера установлено основание с камерой смешивания, входным каналом, выходным каналом и управляемым клапаном, соединенным изолированным электрическим проводником в герметичной трубке с интеллектуальным блоком (Пат. на ПМ №164749, Е21В 37/06, 2016).Also known is a downhole reagent metering device containing a container with a reagent, a sealed module is installed on one side of the container, including a flange with a temperature sensor for the submersible motor, a nipple with two channels equipped with temperature and pressure sensors, and a housing with an intelligent unit that is connected to the sensors and with the winding of the submersible motor with a neutral wire, on the other side of the container there is a base with a mixing chamber, an input channel, an output channel and a control a flap valve connected by an insulated electric conductor in a sealed tube with an intelligent unit (Pat. at PM No. 164749, ЕВВ 37/06, 2016).

К недостатку описанных устройств следует отнести необходимость подвода электрического питания к электронному блоку управления и клапану, посредством которого осуществляется дозирование реагента, что усложняет и снижает надежность устройства.The disadvantage of the described devices is the need to supply electrical power to the electronic control unit and the valve, through which the dosing of the reagent is carried out, which complicates and reduces the reliability of the device.

Наиболее близким к заявляемому является скважинное устройство дозированной подачи реагента, содержащее контейнер с дыхательным отверстием и деформируемой оболочкой, заполненной реагентом, дозирующий насос, электромагнитный привод, гальванические элементы в герметичном модуле, блок управления и гравитационный сепаратор внизу (Пат. №2446272, Е21В 37/06, 2012).Closest to the claimed is a downhole reagent metering device containing a container with a breathing hole and a deformable shell filled with reagent, a metering pump, an electromagnetic drive, galvanic cells in a sealed module, a control unit and a gravity separator at the bottom (Pat. No. 2446272, Е21В 37 / 06, 2012).

Недостатком принятого за прототип скважинного устройства дозированной подачи реагента является низкая надежность, которая обусловлена возможностью быстрого разряжения гальванических элементов, обеспечивающих питание привода и блока управления, и, как следствие, - прекращение работы насоса-дозатора.The disadvantage of the dosed supply of the reagent taken as a prototype of the downhole device is its low reliability, which is caused by the possibility of a quick discharge of the galvanic cells supplying the drive and the control unit, and, as a consequence, the shutdown of the metering pump.

Задачей настоящего изобретения является повышение надежности скважинного устройства дозированной подачи реагента за счет обеспечения его автономным источником энергии для функционирования насоса-дозатора.The objective of the present invention is to increase the reliability of the downhole device for the dosed supply of the reagent by providing it with an autonomous energy source for the functioning of the metering pump.

Поставленная цель достигается тем, что в скважинном устройстве дозированной подачи реагента, содержащем контейнер с дыхательным отверстием, деформируемую оболочку внутри контейнера, заполненную реагентом, дозирующий насос и привод, согласно изобретению приводом служит гидротурбина, вал которой соединен через редуктор с ротором дозирующего насоса, при этом в качестве дозирующего насоса применен перистальтический насос, а гидротурбина охвачена снизу уплотнительным элементом.This goal is achieved by the fact that in the borehole dosed supply of the reagent, containing a container with a breathing hole, a deformable shell inside the container filled with reagent, a dosing pump and a drive, according to the invention, the drive is a hydraulic turbine, the shaft of which is connected through a gearbox to the rotor of the metering pump, while A peristaltic pump was used as the metering pump, and a hydraulic turbine was covered by a sealing element from below.

На фиг. 1 изображено заявляемое скважинное устройство дозированной подачи реагента, продольное сечение, на фиг. 2 - поперечное сечение А-А фиг. 1.In FIG. 1 shows the inventive downhole device for the dosed supply of the reagent, a longitudinal section, FIG. 2 is a cross section AA of FIG. one.

Скважинное устройство дозированной подачи реагента содержит контейнер 1, в котором размещена деформируемая оболочка 2, перекрытая снизу ниппелем 3, на котором смонтирован перистальтический насос 4 (фиг. 1). Деформируемая оболочка 2 выполнена из термостойкого эластомера, снабжена каркасом 5 для придания жесткости в продольном направлении и заполнена жидким реагентом 6. В стенке контейнера 1 выше перистальтического насоса 4 выполнено дыхательное отверстие 7, сообщающее зазор 8 между контейнером 1 и деформируемой оболочкой 2 со скважиной, а ниже насоса 4 - выпускное отверстие 9, через которое происходит вынос реагента в скважину.The downhole reagent dosing device comprises a container 1, in which a deformable shell 2 is placed, which is blocked from below by a nipple 3, on which a peristaltic pump 4 is mounted (Fig. 1). The deformable shell 2 is made of a heat-resistant elastomer, provided with a frame 5 for stiffening in the longitudinal direction and is filled with a liquid reagent 6. In the wall of the container 1 above the peristaltic pump 4 there is a breathing hole 7 communicating the gap 8 between the container 1 and the deformable shell 2 with the well, and below the pump 4 is an outlet 9 through which the reagent is carried into the well.

Перистальтический насос 4 содержит корпус 10, ротор 11 с прижимными роликами 12 и эластичную трубку 13, выполненную, например, из фторопласта (фиг. 1, 2). Один конец эластичной трубки 13, пропущенный через корпус 10 и ниппель 3, сообщен с полостью деформируемой оболочки 2, а другой конец выведен в полость 14 контейнера 1 ниже перистальтического насоса 4. На основании контейнера 1 смонтирован редуктор 16, выходной вал 15 которого соединен с ротором 11 перистальтического насоса 4, а входной вал 17 соединен с валом 18 гидротурбины 19.The peristaltic pump 4 comprises a housing 10, a rotor 11 with pressure rollers 12 and an elastic tube 13 made, for example, of fluoroplastic (Fig. 1, 2). One end of the elastic tube 13, passed through the housing 10 and the nipple 3, is in communication with the cavity of the deformable shell 2, and the other end is brought into the cavity 14 of the container 1 below the peristaltic pump 4. A gearbox 16 is mounted on the base of the container 1, the output shaft 15 of which is connected to the rotor 11 of the peristaltic pump 4, and the input shaft 17 is connected to the shaft 18 of the turbine 19.

Гидротурбина 19 состоит из корпуса 20 с торцовыми крышками 21, в которых имеются впускные 22 и выпускные 23 отверстия и установлены подшипники 24, в которых уложен вал 18 с лопастью 25. Гидротурбина 19 охвачена снизу уплотнительным элементом 26, упирающимся в стенку скважины 27.The hydraulic turbine 19 consists of a housing 20 with end caps 21, in which there are inlet 22 and outlet 23 openings and bearings 24 are installed, in which the shaft 18 with the blade 25 is laid. The hydraulic turbine 19 is covered from below by a sealing element 26 abutting against the wall of the well 27.

С целью предотвращения абразивного износа лопасти 25 перед гидротурбиной 19 может быть установлен скважинный фильтр или сепаратор гравитационного или гидроциклонного типа (не показано) для отделения частиц из пластовой жидкости.In order to prevent abrasive wear of the blade 25, a downhole filter or a gravity or hydrocyclone type separator (not shown) can be installed in front of the hydraulic turbine 19 to separate particles from the formation fluid.

Заявляемое скважинное устройство дозированной подачи реагента работает следующим образом.The inventive downhole device for the dosed supply of the reagent operates as follows.

Скважинное устройство дозированной подачи реагента, подвешенное к погружной насосной установке, спускают в скважину, при этом уплотнительный элемент 26 остается выше интервала перфораций 28 (фиг. 1). Состав реагента, заполняющий деформируемую оболочку 2, подбирается под проявляющиеся в скважине осложнения, например, отложение солей. Под действием создаваемого погружным насосом перепада давления весь объем откачиваемой пластовой жидкости поступает через впускные отверстия 22 в гидротурбину 19, поскольку уплотнительный элемент 26 перегораживает кольцевой зазор между гидротурбиной 19 и стенкой скважины 27. При прохождении через гидротурбину 19 пластовая жидкость раскручивает лопасть 25 с валом 18, после чего через выпускные отверстия 23 выходит в межтрубное пространство выше уплотнительного элемента 26 и оказывается на приеме погружного насоса. Вал 18 гидротурбины 19 вращает входной вал 17 редуктора 16, который понижает частоту вращения и увеличивает крутящий момент на выходном валу 15. С частотой вращения выходного вала 15 вращается соединенный с ним ротор 11 перистальтического насоса 4 (фиг. 2). При вращении ротора 11 установленные на нем прижимные ролики 12 периодически придавливают эластичную трубку 13 к корпусу 10 перистальтического насоса 4, вследствие чего в ней возникают циклические деформации. Благодаря им по эластичной трубке 13 осуществляется порционное перекачивание реагента из деформируемой оболочки 2 в полость 14 внизу контейнера 1. В полости 14 реагент смешивается с пластовой жидкостью и через отверстия 9 попадает в межтрубное пространство. При расходовании реагента 6 происходит радиальное сжатие деформируемой оболочки 2, поскольку пластовая жидкость из скважины через дыхательное отверстие 7 попадает в зазор 8 между ней и контейнером 1.A downhole reagent dosing device suspended from a submersible pump installation is lowered into the well, while the sealing element 26 remains above the perforation interval 28 (Fig. 1). The composition of the reagent filling the deformable shell 2, is selected for the complications manifested in the well, for example, salt deposition. Under the influence of the differential pressure created by the submersible pump, the entire volume of pumped formation fluid enters through the inlet openings 22 into the hydraulic turbine 19, since the sealing element 26 blocks the annular gap between the hydraulic turbine 19 and the borehole wall 27. When passing through the hydraulic turbine 19, the formation fluid spins the blade 25 with the shaft 18, then through the outlet 23 enters the annulus above the sealing element 26 and is at the reception of the submersible pump. The shaft 18 of the hydraulic turbine 19 rotates the input shaft 17 of the gearbox 16, which reduces the speed and increases the torque on the output shaft 15. With the speed of the output shaft 15, the rotor 11 of the peristaltic pump 4 connected to it rotates (Fig. 2). When the rotor 11 rotates, the pressure rollers 12 installed on it periodically press the elastic tube 13 against the housing 10 of the peristaltic pump 4, as a result of which cyclic deformations occur in it. Thanks to them, the reagent is pumped portionwise from the deformable shell 2 into the cavity 14 at the bottom of the container 1 through the elastic tube 13. In the cavity 14, the reagent is mixed with the reservoir fluid and through the openings 9 enters the annulus. When reagent 6 is consumed, the deformable shell 2 is radially compressed, since the formation fluid from the well through the breathing hole 7 enters the gap 8 between it and the container 1.

Изменение по каким-либо причинам объема откачиваемой погружным насосом пластовой жидкости приводит к изменению частоты вращения гидротурбины 18 и связанного с ней через редуктор 14 ротора 11 перистальтического насоса 4. В результате увеличивается или уменьшается объем поступающего в пластовую жидкость реагента в единицу времени, то есть изменяется производительность перистальтического насоса 4, при этом удельное количество реагента в единице объема пластовой жидкости остается практически неизменным. За счет применения гидротурбины в качестве автономного источника энергии для функционирования перистальтического насоса повышается надежность скважинного устройства дозированной подачи реагента.A change for some reason in the volume of the formation fluid pumped out by the submersible pump leads to a change in the rotational speed of the hydraulic turbine 18 and the peristaltic pump 4 connected through the gearbox 14 of the rotor 11. As a result, the volume of the reagent entering the formation fluid increases or decreases per unit time, that is, changes the performance of the peristaltic pump 4, while the specific amount of reagent per unit volume of the reservoir fluid remains virtually unchanged. Due to the use of a hydraulic turbine as an autonomous energy source for the functioning of a peristaltic pump, the reliability of a downhole reagent metering device is increased.

Claims

A downhole reagent dosing device comprising a container with breathing and outlet openings, a deformable shell inside the container filled with reagent, a dosing pump and a drive, characterized in that the drive is a hydraulic turbine, the shaft of which is connected through a gearbox to the rotor of the dosing pump, which is used as a peristaltic a pump with an elastic tube interacting with the rotor by means of pressure rollers and communicating the cavity of the deformable shell with the container cavity below the peristal of the pump, while the deformable shell is placed with a gap relative to the container, the outlet is located below the peristaltic pump, and the turbine is covered from below by a sealing element abutting against the well wall.