RU2694329C1 - Method of complex action for salt formation inhibition on downhole equipment and installation for its implementation - Google Patents
Method of complex action for salt formation inhibition on downhole equipment and installation for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2694329C1 RU2694329C1 RU2018141988A RU2018141988A RU2694329C1 RU 2694329 C1 RU2694329 C1 RU 2694329C1 RU 2018141988 A RU2018141988 A RU 2018141988A RU 2018141988 A RU2018141988 A RU 2018141988A RU 2694329 C1 RU2694329 C1 RU 2694329C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electromagnetic
- output
- input
- radiator
- radiation
- Prior art date
Links
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 title claims abstract description 55
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 43
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 title claims abstract description 7
- 238000009434 installation Methods 0.000 title claims description 27
- 230000009471 action Effects 0.000 title abstract description 4
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 title description 21
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 38
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 37
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 36
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 claims abstract description 29
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 19
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 12
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 claims abstract description 12
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims abstract description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 18
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 claims description 13
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 8
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 4
- 238000004088 simulation Methods 0.000 claims description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 3
- 230000002730 additional effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 claims description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 10
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 abstract description 2
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 abstract description 2
- 239000007779 soft material Substances 0.000 abstract 1
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 14
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 12
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 11
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 10
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 9
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 8
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 6
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 6
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 5
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 5
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 4
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 4
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 3
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 3
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 3
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 3
- 229910021532 Calcite Inorganic materials 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000005288 electromagnetic effect Effects 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 2
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 2
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 description 2
- BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N Calcium cation Chemical compound [Ca+2] BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 230000033558 biomineral tissue development Effects 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001424 calcium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 230000002301 combined effect Effects 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 1
- 238000002050 diffraction method Methods 0.000 description 1
- 230000002500 effect on skin Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 239000008398 formation water Substances 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 150000002484 inorganic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 230000000699 topical effect Effects 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B37/00—Methods or apparatus for cleaning boreholes or wells
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к нефтегазодобывающей области, в частности, к способу и устройству ингибирования образования солеотложений на скважинном оборудовании при добыче углеводородного сырья посредством электропогружных насосов (ЭПН) в условиях высокопроизводительных скважин.The present invention relates to the oil and gas production area, in particular, to a method and device for inhibiting the formation of scaling on downhole equipment during the extraction of hydrocarbon raw materials by means of electric submersible pumps (ESP) under conditions of high-performance wells.
Процесс добычи углеводородного сырья характеризуются наличием в составе скважинного флюида (пластовой жидкости) сложной смеси углеводородов, пластовой воды, газа и твердых включений, физико-химический состав которых зависит от месторождения, технологии добычи и времени. Зачастую в составе флюида присутствуют достаточное количество ингредиентов, обуславливающих солевые, гидратные и гидрато-углеводородные отложения.The process of hydrocarbon production is characterized by the presence in the composition of the well fluid (formation fluid) of a complex mixture of hydrocarbons, formation water, gas and solid inclusions, the physico-chemical composition of which depends on the field, production technology and time. Often, the composition of the fluid contains a sufficient amount of ingredients that cause salt, hydrate and hydrate-hydrocarbon deposits.
Характерный ионный состав водной фазы продукции скважин нефтяных месторождений включает следующие основные ионы: Сl–, НСО3–, SO4–, Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Fe2+, Ba2+, Sr2+. Одновременное присутствие в водной фазе продукции скважин перечисленных анионов и катионов обусловливает возможность образования следующих труднорастворимых соединений (осадков солей, солеотложений): CaCO3, FeCO3, CaSO4, BaSO4, SrSO4, которые, наряду с FeS, являются типичными составляющими минеральных отложений большинства нефтепромысловых систем. Образование минеральных отложений может происходить в любом месте нефтепромысловых систем, где в результате изменения парциального давления РСО2, химического состава воды или температуры, нарушается химическое равновесие. Осаждение солей вызывает серьезные осложнения при добыче нефти: уменьшение внутреннего диаметра насосно-компрессорных труб (НКТ) в результате отложения солей и, как следствие, снижение количества углеводородного сырья, добываемого скважинами; выход из строя глубинных насосов при механизированном способе добычи; выход из строя измерительного оборудования; снижение эффективности работы сепараторов-подогревателей (heatertreater); интенсивная коррозия внутренней поверхности НКТ, трубопроводов СС Н и систем ППД в местах локального отслаивания отложений и под отложениями.The characteristic ionic composition of the aqueous phase of oil field production includes the following main ions: Сl - , НСО 3– , SO 4– , Na + , K + , Ca 2+ , Mg 2+ , Fe 2+ , Ba 2+ , Sr 2+ . The simultaneous presence in the aqueous phase of well production of the listed anions and cations determines the possibility of the formation of the following hardly soluble compounds (precipitation of salts, salt deposits): CaCO 3 , FeCO 3 , CaSO 4 , BaSO 4 , SrSO 4 , which, along with FeS, are typical components of mineral deposits most oilfield systems. The formation of mineral deposits can occur anywhere in oilfield systems, where chemical equilibrium is disturbed as a result of changes in the partial pressure P CO2 , the chemical composition of water or temperature. Salt sedimentation causes serious complications in oil production: a decrease in the internal diameter of tubing pipes as a result of salt deposition and, as a result, a decrease in the amount of hydrocarbons produced by wells; failure of submersible pumps with mechanized method of production; failure of measuring equipment; decrease in the efficiency of separators-heaters (heatertreater); Intensive corrosion of the inner surface of tubing, SS H pipelines and RPM systems in places of local delamination of sediments and under sediments.
В последнее время стало актуальным применение новых методов борьбы с нежелательными отложениями на элементах скважинного оборудования и коррозией погружного оборудования, которые заключаются в использовании электромагнитных и акустических полей. Recently, the application of new methods to combat undesirable deposits on the elements of downhole equipment and corrosion of submersible equipment, which consist in the use of electromagnetic and acoustic fields, has become topical.
Применение ультразвукового воздействие в скважинном пространстве известно, например [URL: cut – servise.ru], его широко используют при добыче нефти для очистки зоны перфорации, обработки высоковязких нефтей. Общепромышленное применение ультразвукового воздействия для форсирования кристаллообразования в растворах солей также известно, например [Пирогов Г.В. Исследование комбинированных химических и акустических методов ограничения накипеобразования в теплообменном оборудовании ТЭС и котельных: Дис.канд.хим.наук, Москва, 2008. – 111с]. Известно, что процессы кристаллообразования под воздействием ультразвука протекают достаточно быстро и лавинообразно. Дальнейшее термодинамическое состояние среды не детерминировано. Образование кристаллов, их форма и поведение в объеме жидкости является случайным процессом, не ингибируется их осаждение на элементах конструкции.The use of ultrasonic action in the well space is known, for example, [URL: cut - servise.ru], it is widely used in oil production to clean the perforation zone, and to treat highly viscous oils. Common industrial application of ultrasonic treatment for forcing crystal formation in salt solutions is also known, for example [G. Pirogov. Investigation of combined chemical and acoustic methods of limiting scale formation in heat exchange equipment of thermal power plants and boiler rooms: Dis. Chemical Sciences, Moscow, 2008. - 111c]. It is known that the processes of crystal formation under the influence of ultrasound occur fairly quickly and avalanche. Further thermodynamic state of the medium is not determined. The formation of crystals, their shape and behavior in the volume of a liquid is a random process, their deposition on structural elements is not inhibited.
Известен способ обработки вещества магнитным полем и устройство для его осуществления [пат. РФ 2155081 МПК C02F1/48, опубл.27.08.2000г.]. Способ заключается в воздействии на жидкость переменным магнитным полем посредством излучателя, содержащего установленные в корпусе соосно электромагнитную катушку и постоянные магниты. Электромагнитная катушка расположена между магнитами и подключена к генератору, который генерирует модулированные сигналы с частотой 1-200 кГц и несущей частотой 100-2000 кГц, подвергнутые девиации с частотой 1 Гц. Недостатком способа является то, что обрабатывается ограниченный объем жидкости, находящейся в статическом положении, в специальном резервуаре. К недостаткам устройства следует отнести использование излучателя довольно сложной конструкции при локальном характере его воздействия.A known method of treating a substance with a magnetic field and a device for its implementation [US Pat. RF 2155081 IPC C02F1 / 48, publ.27.08.2000.]. The method involves exposing the fluid to an alternating magnetic field by means of an emitter containing coaxially mounted electromagnetic coil and permanent magnets installed in the housing. The electromagnetic coil is located between the magnets and connected to a generator, which generates modulated signals with a frequency of 1-200 kHz and a carrier frequency of 100-2000 kHz, subjected to deviation with a frequency of 1 Hz. The disadvantage of this method is that it processes a limited amount of liquid that is in a static position in a special tank. The disadvantages of the device include the use of the emitter of a rather complex structure with the local nature of its impact.
Известно устройство для ингибирования образования отложений на скважинном оборудовании [патент RU 2570870, МПК Е21В37/00, Е21В41/02, опубл.10.12.2015]. Устройство включает электромагнитный излучатель, двухканальный генератор, электронный блок управления, имеющий выход, подключенный к входу генератора, блок сопряжения с погружным электродвигателем, датчики параметров скважинной среды, подключенные к блоку управления. Излучатель содержит сердечник из магнитомягкого высокочастотного материала на скважинном оборудовании с пазами, в которых размещены витки аксиальной обмотки, ортогональную обмотку, витки которой расположены перпендикулярно оси скважинного оборудования. Генератор подключен одним управляющим выходом к аксиальной обмотке, вторым управляющим выходом к ортогональной обмотке. Достоинством настоящего изобретения является то, что излучатель представляет единый конструктив с двумя обмотками, что позволяет упростить конструкцию, т.к. защита излучателя от воздействия внешней среды является сложной задачей. Недостатком – наличие двух обмоток на одном сердечнике, даже при ортогональности магнитных потоков внутри сердечника, приводит к взаимному влиянию этих потоков (магнитомодуляционный эффект) и, соответственно, к взаимному влиянию параметров излучения что усложняет и затрудняет стабилизацию и регулировку этих параметров.A device for inhibiting the formation of deposits on downhole equipment [patent RU 2570870, IPC Е21В37 / 00, Е21В41 / 02, publ.10.12.2015] is known. The device includes an electromagnetic emitter, a two-channel generator, an electronic control unit having an output connected to the input of the generator, an interface unit with a submersible electric motor, and sensors for the parameters of the downhole medium connected to the control unit. The emitter contains a core of magnetically soft high-frequency material on the borehole equipment with grooves in which axial winding turns are placed, orthogonal winding, the turns of which are located perpendicular to the axis of the downhole equipment. The generator is connected by one control output to the axial winding, the second control output to the orthogonal winding. The advantage of the present invention is that the emitter is a single construct with two windings, which allows to simplify the design, because Protecting the emitter from the external environment is a difficult task. The disadvantage is the presence of two windings on the same core, even when the magnetic fluxes inside the core are orthogonal, leads to the mutual influence of these flows (magnetic modulation effect) and, accordingly, to the mutual influence of the radiation parameters, which complicates and complicates the stabilization and adjustment of these parameters.
Известен способ ингибирования отложений на скважинном оборудовании [патент RU 2570870, МПК Е21В37/00, Е21В41/02, опубл.10.12.2015], заключающийся в том, что подают на аксиальную и ортогональную обмотки переменные электрические сигналы с соответствующих двух управляющих выходов двухканального генератора, и формируют электромагнитное поле в непосредственной близости от системы электропогружного насоса, причем посредством аксиальной обмотки формируют электродвижущую силу, результирующий вектор которой направлен вдоль оси скважинного оборудования, а посредством ортогональной обмотки формируют магнитодвижущую силу, результирующий вектор которой направлен вдоль оси скважинного оборудования, осуществляют первоначальное формирование закона изменения выходных сигналов двухканального генератора на основе априорных данных или стохастических зависимостей, варьируют пространственную ориентацию формируемого электромагнитного поля с получением многомодового электромагнитного поля, регулируют величину напряженности электромагнитного поля в объеме скважинного пространства в непосредственной близости от системы электропогружного насоса путем изменения величин магнитодвижущих сил излучателя в соответствии с заданным диапазоном значений напряженности электромагнитного поля в зависимости от параметров скважинного флюида, посредством чего ингибируют образование гидратных и гидратно-углеводных отложений на скважинном оборудовании. Достоинством способа является его эффективность и экологичнось. Недостатком – перекрестное влияние на флюид практически в одной и той же зоне скважинного пространства, что может привести к нежелательным эффектам, например, в условиях высокой обводненности флюида, содержащего высокоминерализованную пластовую воду, ортогональная обмотка гальванизирует (существенно повышает электропроводность) прилегающую к излучателю жидкость и тем самым шунтирует аксиальную обмотку (цепь тока замыкается в ограниченной зоне излучателя), и эдс обмотки практически отсутствует вдоль скважинной компоновки, тем самым ограничивая воздействие на флюид.There is a method of inhibiting deposits on downhole equipment [patent RU 2570870, IPC E21V37 / 00, EV21B41 / 02, publ.12.12.2015], which consists in supplying variable electric signals from the corresponding two control outputs of a two-channel generator to the axial and orthogonal windings, and form an electromagnetic field in the immediate vicinity of the electric submersible pump system, and through the axial winding form an electromotive force, the resulting vector of which is directed along the axis of the downhole equipment, and using an orthogonal winding, they form a magnetomotive force, the resulting vector of which is directed along the axis of the downhole equipment, initially form the law of changing the output signals of a two-channel generator based on a priori data or stochastic dependencies, vary the spatial orientation of the generated electromagnetic field to produce a multimode electromagnetic field, regulate the magnitude of the electromagnetic field in the volume of well space in a dstvennoy vicinity of the submersible pump system by changing the values of magnetomotive force transducer in accordance with the electromagnetic field of a predetermined range of intensity values as a function of well fluid parameters, thereby to inhibit formation of hydrate and hydrate-carbohydrate deposition in downhole equipment. The advantage of this method is its efficiency and environmental friendliness. The disadvantage is the cross effect on the fluid in practically the same zone of the well space, which can lead to undesirable effects, for example, in conditions of high water content of the fluid containing highly mineralized reservoir water, the orthogonal winding galvanizes (significantly increases the electrical conductivity) the fluid adjacent to the radiator and itself bypasses the axial winding (the current circuit closes in a restricted area of the radiator), and the winding emf is practically absent along the wellbore layout, thereby limiting effects on fluid.
Наиболее близким к заявляемым техническим решениям является «Установка и способ ингибирования коррозии и образование отложений на скважинном оборудовании» [пат.РФ №2634147 МПК Е21В 37/00, опубл.24.10.2017г.] Это изобретение обеспечивает повышение эффективности защиты элементов скважинного пространства и погружного оборудования непосредственно в зоне этого оборудования от солей, естественных гидратных и гидрато-углеводородных отложений при добыче углеводородного сырья путем генерации электромагнитного поля в разных точках скважинного пространства с регулируемыми параметрами, адаптированными к условиям эксплуатации, формируемого непосредственно в зоне установки в скважине ЭПН без усложнения конструкции колонны насосно-компрессорных труб. Известная установка содержит электромагнитные излучатели, размещенные вдоль продольной оси скважинной компоновки на определенном расстоянии друг от друга, блок сопряжения с погружным электродвигателем, установленный в отдельном корпусе, в котором размещен также электронный блок управления, соединенный с блоком сопряжения входом-выходом, и генераторы возбуждения по количеству электромагнитных излучателей, входы которых соединены с выходами электронного блока управления, а выходы соединены с обмотками возбуждения соответствующих электромагнитных излучателей, датчики параметров, установленные в скважинном пространстве и подключенные к электронному блоку управления. Каждый электромагнитный излучатель содержит цилиндрический сердечник из магнитомягкого материала с аксиальной или ортогональной обмоткой, витки которой расположены соответственно аксиально или перпендикулярно оси скважинной компоновки. Установка содержит блок электропитания, включенный в состав блока сопряжения и связанный с обмоткой погружного электродвигателя установки электропогружного насоса для отбора электроэнергии и питания блоков установки для ингибирования образования отложений. Блок управления установки связан каналом связи с аппаратурой мониторинга и управления, размещенной на земной поверхности. Также установка содержит датчики для измерения параметров среды - давления, температуры, обводненности, расхода, а также параметров работы излучателей. Известный способ ингибирования образования отложений на скважинном оборудовании включает размещение на скважинной компоновке электромагнитных излучателей с образованием зон воздействия посредством аксиальной или ортогональной обмотки возбуждения на сердечнике каждого излучателя. Посредством аксиальной обмотки на сердечнике одного излучателя формируют электродвижущую силу, результирующий вектор которой направлен вдоль оси скважинной компоновки, а посредством ортогональной обмотки на сердечнике другого излучателя формируют магнитодвижущую силу, результирующий вектор которой направлен вдоль оси скважинной компоновки. Воздействие осуществляют электромагнитными полями, разнесенными на определенное расстояние излучателями со своими обмотками вдоль продольной оси скважинной компоновки. Формирование электромагнитных полей в зонах воздействия осуществляют синхронно, либо асинхронно. Недостатки известного устройства и способа обусловлены тем, что при работе ЭПН в режиме высокой производительности скорость протекания флюида высока и, соответственно, при невысокой скорости объемного гомогенного кристаллообразования в нем эффективность электромагнитного воздействия невелика, т.к. в ЭПН поступает флюид с высоким уровнем насыщения раствора и происходит быстрое гетерогенное осаждение отложений на элементах конструкции ЭПН, что является серьезным недостатком.Closest to the claimed technical solution is "Installation and method of inhibiting corrosion and the formation of deposits on downhole equipment" [pat.РФ №2634147 IPC Е21В 37/00, publ.24.10.2017] This invention provides increased efficiency of protection of the elements of the borehole space and submersible equipment directly in the area of this equipment from salts, natural hydrate and hydrate-hydrocarbon deposits in the extraction of hydrocarbon raw materials by generating an electromagnetic field at different points in the well nstva with adjustable parameters adapted to the operating conditions, formed directly in the installation downhole ESP zone without complicating the structure of the column of tubing. Known installation contains electromagnetic emitters placed along the longitudinal axis of the borehole layout at a certain distance from each other, the interface unit with a submersible electric motor, installed in a separate housing, which also houses an electronic control unit connected to the interface unit input-output, and excitation generators the number of electromagnetic emitters, the inputs of which are connected to the outputs of the electronic control unit, and the outputs are connected to the excitation windings of the corresponding ektromagnitnyh emitters parameter sensors installed in a downhole space and connected to the electronic control unit. Each electromagnetic emitter contains a cylindrical core of magnetic material with an axial or orthogonal winding, the coils of which are located respectively axially or perpendicular to the axis of the borehole layout. The installation contains a power supply unit included in the interface unit and connected with the winding of the submersible electric motor of the installation of an electric submersible pump for the selection of electric power and power supply of the installation units for inhibiting the formation of deposits. The unit control unit is connected by a communication channel with the monitoring and control equipment located on the earth's surface. The installation also contains sensors for measuring environmental parameters - pressure, temperature, water-cut, flow rate, as well as operating parameters of the emitters. A known method of inhibiting the formation of deposits on downhole equipment includes placing on the borehole layout of electromagnetic emitters with the formation of impact zones by means of an axial or orthogonal excitation winding on the core of each emitter. Through the axial winding on the core of a single emitter, an electromotive force is formed, the resulting vector of which is directed along the axis of the borehole layout, and by orthogonal winding on the core of another emitter, a magnetomotive force is formed, the resulting vector of which is directed along the axis of the borehole layout. The impact is carried out by electromagnetic fields, separated by a certain distance by emitters with their windings along the longitudinal axis of the borehole layout. The formation of electromagnetic fields in the impact zones is carried out synchronously or asynchronously. The disadvantages of the known device and method are due to the fact that when an EPN is operating in a high performance mode, the flow rate of the fluid is high and, accordingly, with a low volumetric homogeneous crystal formation rate in it, the efficiency of the electromagnetic effect is small, since the ESP enters the fluid with a high level of saturation of the solution and there is a rapid heterogeneous sedimentation of sediments on the elements of the ESP design, which is a serious drawback.
Задачей предложенного изобретения является создание комплексного способа воздействия для ингибирования образования солеотложений на скважинном оборудовании и установки его осуществляющего при добыче углеводородного сырья в условиях высокой производительности скважины, непосредственно в зоне установки в скважине ЭПН без существенного усложнения конструкции скважинной компоновки.The objective of the proposed invention is the creation of an integrated impact method for inhibiting the formation of scaling on the well equipment and installing it during the extraction of hydrocarbon raw materials under conditions of high productivity of the well, directly in the installation zone in the ESP well without significantly complicating the design of the well layout.
Техническим результатом изобретения является повышение эффективности защиты элементов скважинного пространства и погружного оборудования непосредственно в зоне этого оборудования от солей, а также естественных гидратных и гидрато-углеводородных отложений при добыче углеводородного сырья путем ультразвукового воздействия и генерации электромагнитного поля в разных точках скважинного пространства.The technical result of the invention is to increase the efficiency of protection of elements of the well space and submersible equipment directly in the area of this equipment from salts, as well as natural hydrate and hydrate-hydrocarbon deposits in the extraction of hydrocarbon raw materials by ultrasound and the generation of electromagnetic fields at different points in the well space.
Поставленная задача решается способом комплексного воздействия для ингибирования образования солеотложений на скважинном оборудовании, заключающийся в том, что на поток скважинного флюида, движущийся к насосному агрегату, первоначально воздействуют ультразвуковым излучением в диапазоне частот от 15 кГц до 50 кГц, которым форсируют образование зародышей кристаллов и кристаллообразование в объеме флюида. При этом осуществляют дополнительное воздействие на флюид электромагнитными полями для управления кристаллообразованием в качестве, обеспечивающем ингибирование солеотложения на скважинном оборудовании, причем оба воздействия осуществляют синхронно и взаимосвязано, либо независимо и асинхронно. Алгоритм и параметры воздействия оптимизируют на основании априорных исследований.The task is solved by the method of complex effects to inhibit the formation of scaling on the well equipment, which consists in the fact that the flow of well fluid moving to the pumping unit is initially affected by ultrasonic radiation in the frequency range from 15 kHz to 50 kHz, which is forced by the formation of nuclei of crystals and crystal formation in the volume of fluid. At the same time, an additional effect on the fluid is carried out by electromagnetic fields to control crystal formation in quality, which provides inhibition of scaling on the well equipment, both of which are carried out synchronously and interconnected, or independently and asynchronously. The algorithm and impact parameters are optimized based on a priori studies.
Согласно изобретению априорные исследования заключаются в моделирование на стендовом оборудовании, в ходе которого на модели или образце флюида и подложке, являющейся аналогом поверхности оборудования, определяют оптимальные параметры воздействий, при которых отложения минимальны. According to the invention, a priori studies consist in modeling on bench equipment, during which on a model or sample of fluid and a substrate, which is analogous to the surface of the equipment, determine the optimal parameters of the effects at which the deposits are minimal.
Согласно изобретению для воздействия на флюид электромагнитными полями размещают на скважинной компоновке электромагнитные излучатели с образованием зон воздействия посредством аксиальной или ортогональной обмотки возбуждения на сердечнике каждого излучателя, причем посредством аксиальной обмотки на сердечнике одного излучателя формируют электродвижущую силу, результирующий вектор которой направлен вдоль оси скважинной компоновки, а посредством ортогональной обмотки на сердечнике другого излучателя формируют магнитодвижущую силу, результирующий вектор которой направлен вдоль оси скважинной компоновки, причем воздействие осуществляют электромагнитными полями, разнесенными на определенное расстояние излучателями со своими обмотками вдоль продольной оси скважинной компоновки для обеспечения:According to the invention, to exert fluid on electromagnetic fields, electromagnetic emitters are placed on the borehole layout to form impact zones by means of an axial or orthogonal excitation winding on the core of each radiator, and an electromotive force is formed by the axial winding on the core of one radiator, the resulting vector of which is directed along the axis of the borehole layout and by means of an orthogonal winding on the core of another radiator, a magnetomotive is formed force, the resulting vector of which is directed along the axis of the borehole layout, and the effect is carried out by electromagnetic fields separated by emitters at a certain distance with their windings along the longitudinal axis of the borehole layout to ensure:
- заданных диапазонов излучения от 10 кГц до 1МГц по аксиальному излучателю и от 0 до 1МГц по ортогональному излучателю;- given radiation ranges from 10 kHz to 1 MHz for an axial emitter and from 0 to 1 MHz for an orthogonal emitter;
- независимости воздействия на скважинный флюид по каждому излучателю;- independence of impact on the well fluid for each radiator;
- взаимной инвариантности при выборе и регулировании параметров по каждому излучателю;- mutual invariance in the selection and regulation of parameters for each radiator;
- расширения области электромагнитного воздействия для интенсификации процессов при значительной протяженности скважинной компоновки;- expansion of the electromagnetic field for the intensification of processes with a significant length of the borehole layout;
- стабильности параметров по каждому излучателю;- stability of parameters for each radiator;
- максимального согласования выходного импеданса по каждому излучателю со средой излучения для эффективной передачи электромагнитной энергии.- maximum matching of the output impedance for each radiator with the radiation medium for the effective transfer of electromagnetic energy.
Согласно изобретению формирование электромагнитных полей в зонах воздействия осуществляют синхронно, либо асинхронно.According to the invention, the formation of electromagnetic fields in impact zones is carried out synchronously or asynchronously.
Согласно изобретению результаты моделирования помещают в базу данных для последующего обобщения и использования.According to the invention, the simulation results are placed in a database for further generalization and use.
Поставленная задача решается установкой для ингибирования образования отложений на скважинном оборудовании, входящем в состав скважинной компоновки, содержащая, по крайней мере, два электромагнитных излучателя, размещенные вдоль продольной оси скважинной компоновки на определенном расстоянии друг от друга, блок сопряжения с погружным электродвигателем, с которым он соединен первым входом-выходом, установленный в отдельном корпусе, в котором размещен также электронный блок управления электромагнитным излучением, соединенный первым входом-выходом со вторым входом-выходом блока сопряжения, и генераторы электромагнитных излучателей по количеству электромагнитных излучателей. Входы генераторов электромагнитных излучателей соединены с соответствующими выходами электронного блока управления, а выходы соединены с обмотками возбуждения соответствующих электромагнитных излучателей, измерительные преобразователи, установленные в скважинном пространстве и подключенные к электронному блоку управления электромагнитным излучением, причем каждый электромагнитный излучатель содержит цилиндрический сердечник из магнитомягкого материала с аксиальной или ортогональной обмоткой, витки которой расположены соответственно аксиально или перпендикулярно оси скважинной компоновки. В отличие от прототипа дополнительно в состав скважинной компоновки включены размещенные также в отдельном корпусе излучатель акустический, генератор акустического излучателя и блок управления акустическим излучением. Причем первый вход излучателя акустического соединен с выходом генератора акустического излучателя, вход которого подключен к первому выходу блока управления акустическим излучением, второй вход-выход которого соединен с третьим входом-выходом блока сопряжения, а третий выход которого соединен со вторым входом излучателя акустического, выход которого соединен с третьим входом блока управления акустическим излучением, четвертый вход-выход которого подключен ко второму входу-выходу блока управления электромагнитным излучением.The task is solved by the installation for inhibiting the formation of deposits on the downhole equipment, part of the borehole layout, containing at least two electromagnetic emitter, placed along the longitudinal axis of the borehole layout at a certain distance from each other, the interface unit with a submersible motor, with which connected by the first input-output, installed in a separate case, which also houses the electronic control unit for electromagnetic radiation, connected by the first input-output with the second input-output of the interface unit, and electromagnetic emitters by the number of electromagnetic emitters. The inputs of the electromagnetic emitter generators are connected to the corresponding outputs of the electronic control unit, and the outputs are connected to the excitation windings of the corresponding electromagnetic emitters, measuring transducers installed in the borehole space and connected to the electronic control unit of electromagnetic radiation, each electromagnetic emitter containing a cylindrical core of magnetic material with axial or orthogonal winding, the coils of which are located according to -retarded axially or perpendicular to the borehole axis arrangement. In contrast to the prototype, an acoustic emitter, an acoustic emitter generator and an acoustic radiation control unit are also included in the separate package. Moreover, the first input of the acoustic emitter is connected to the output of the acoustic emitter generator, the input of which is connected to the first output of the acoustic radiation control unit, the second input-output of which is connected to the third input-output of the interface unit, and the third output of which is connected to the second input of the acoustic emitter, whose output connected to the third input of the acoustic radiation control unit, the fourth input-output of which is connected to the second input-output of the electromagnetic radiation control unit.
Согласно изобретению установка содержит блок электропитания, включенный в состав блока сопряжения и связанный с обмоткой погружного электродвигателя установки электропогружного насоса для отбора электроэнергии и питания блоков установки для ингибирования образования отложений.According to the invention, the installation comprises a power supply unit included in the interface unit and connected to the winding of the submersible electric motor of the installation of an electric submersible pump for selecting electricity and powering the installation units for inhibiting the formation of deposits.
Согласно изобретению блоки управления электромагнитным и акустическим излучением установки связаны каналом связи с аппаратурой мониторинга и управления, размещенной на земной поверхности.According to the invention, the control units for electromagnetic and acoustic radiation of the installation are connected by a communication channel with the monitoring and control equipment located on the earth's surface.
Согласно изобретению акустический излучатель установки реализуется на магнитострикционных или пьезокерамических преобразователях.According to the invention, the acoustic emitter of the installation is implemented on magnetostrictive or piezoceramic transducers.
Согласно изобретению установка содержит измерительные преобразователи для измерения параметров среды - давления, температуры, обводненности, расхода, а также параметров работы излучателей.According to the invention, the installation contains measuring transducers for measuring the parameters of the medium — pressure, temperature, water-cut, flow rate, as well as operating parameters of the emitters.
Технический результат изобретения достигается благодаря следующему. На поток скважинного флюида, движущийся с достаточно высокой скоростью к насосному агрегату, первоначально воздействует ультразвуковой излучатель, который форсирует образование зародышей кристаллов и кристаллообразование в объеме флюида (как было отмечено ранее). Составной частью процесса является осуществление воздействия на флюид электромагнитным полем, причем оба воздействия (последовательно по потоку) осуществляют синхронно и взаимозависимо, либо независимо и асинхронно (в зависимости от получаемого результата). Алгоритм и параметры воздействия оптимизируют на основании априорных исследований. В результате этого понижается концентрация растворенных в водных растворах солей и улучшается структура кристаллов их твердой фазы, содержащихся в объеме флюида. Кроме того, электромагнитное поле, формируемое аксиальным излучателем, ингибирует образование отложения кристаллов солей на элементах конструкции, расположенных далее по потоку флюида.The technical result of the invention is achieved by the following. The flow of well fluid moving at a high enough speed to the pumping unit is initially affected by an ultrasonic emitter, which forces the formation of crystal nuclei and crystal formation in the fluid volume (as noted earlier). An integral part of the process is the implementation of exposure to a fluid by an electromagnetic field, both of which (sequentially downstream) are carried out synchronously and interdependently, or independently and asynchronously (depending on the result). The algorithm and impact parameters are optimized based on a priori studies. As a result, the concentration of salts dissolved in aqueous solutions decreases and the structure of the crystals of their solid phase contained in the fluid volume improves. In addition, the electromagnetic field generated by the axial emitter inhibits the formation of salt crystals on the structural elements further downstream of the fluid.
Данное обстоятельство обусловлено следующим. Известно [URL: ceberieninka.ru], что ультразвук в зависимости от режима ультразвуковой обработки, степени перенасыщения раствора, температурного фактора и т.д. может значительно ускорить процесс кристаллизации неорганических соединений. Процесс зарождения кристаллизационных центров становится лавинообразным. Ускорение процесса происходит не в отдельных точках, а по всему объему. Однако форсирование процесса кристаллобразования может иметь негативные последствия, т.к., как правило, скорость процесса кристаллообразования в объеме жидкости (гомогенный процесс) ниже гетерогенного процесса на поверхностях оборудования на несколько порядков. При этом процесс кристаллообразования соответствует принципу структурно-геометрического подобия, согласно которому гетерогенная (инородная) поверхность (подложка) служит матрицей при совпадении сингоний (конфигурации элементарной ячейки) веществ и отличии параметров их кристаллических решёток не более, чем на 20% [В.А. Присяжнюк, Физико-химические основы предотвращения кристаллизации солей на теплообменных поверхностяx С.О.К. №10/2003г.]. Соответственно процесс кристаллообразования должен быть управляем для увеличения доли кристаллов, имеющих соответствующий вид сингоний. Другим механизмом, ингибирующим образование солеотложений, является формирование высокочастотного электромагнитного поля вдоль скважинной компоновки посредством аксиального электромагнитного излучателя [пат.РФ №2634147 МПК Е21В 37/00, опубл.24.10.2017г.]. Аксиальный излучатель генерирует электромагнитное поле с результирующей электродвижущей силой, направленной вдоль оси скважинной компоновки, соответственно, результирующий вектор магнитодвижущей силы магнитного поля направлен поперечно, и возникающая вторичная электродвижущая сила смещает электроны в металле трубы к ее поверхности (скин-эффект), сообщая слабый положительный заряд внутренней поверхности. Как уже упоминалось, ионы солей (Са, Мg и другие) имеют тоже положительный заряд и, соответственно, перемещаются (отталкиваются) от этой поверхности, препятствуя гетерогенному кристаллобразованию.This circumstance is due to the following. It is known [URL: ceberieninka.ru] that ultrasound depends on the mode of ultrasonic treatment, the degree of supersaturation of the solution, the temperature factor, etc. can significantly accelerate the crystallization process of inorganic compounds. The process of nucleation of crystallization centers becomes avalanche-like. Acceleration of the process does not occur at individual points, but throughout the volume. However, speeding up the process of crystal formation can have negative consequences, since, as a rule, the speed of the process of crystal formation in the liquid volume (homogeneous process) is lower than the heterogeneous process on the surfaces of the equipment by several orders of magnitude. At the same time, the process of crystal formation corresponds to the principle of structural and geometric similarity, according to which the heterogeneous (foreign) surface (substrate) serves as a matrix when the syngonies (unit cell configuration) of substances coincide and the parameters of their crystal lattices differ by no more than 20% [V.A. Prisyazhnyuk, Physico-chemical basis for preventing salt crystallization on heat exchange surfaces С.О.К. No. 10/2003.]. Accordingly, the process of crystal formation must be controlled in order to increase the proportion of crystals having the appropriate form of syngonies. Another mechanism that inhibits the formation of scaling is the formation of a high-frequency electromagnetic field along the borehole layout by means of an axial electromagnetic emitter [RFR №2634147 IPC Е21В 37/00, publ.24.10.2017]. An axial emitter generates an electromagnetic field with a resulting electromotive force directed along the axis of the borehole layout, respectively, the resulting vector of the magnetomotive force of the magnetic field is transversely directed, and the resulting secondary electromotive force displaces electrons in the metal of the pipe to its surface (skin effect), imparting a weak positive charge inner surface. As already mentioned, the ions of salts (Ca, Mg and others) also have a positive charge and, accordingly, move (repel) from this surface, preventing heterogeneous crystal formation.
Практическому применению предлагаемого способа предшествует априорное моделирование на стендовом оборудовании, в ходе которого на модели или образце флюида и подложке, являющейся аналогом поверхности оборудования, определяют оптимальные параметры воздействия, при которых отложения минимальны. Результаты моделирования помещают в базу данных для последующего обобщения и использования.The practical application of the proposed method is preceded by a priori modeling on bench equipment, during which the optimal impact parameters at which the deposits are minimal are determined on a fluid model or substrate and an analogue of the equipment surface. The simulation results are placed in a database for further synthesis and use.
Вариант структуры установки, осуществляющей предлагаемый способ, представлен на фиг.1. Компоновочная схема оборудования показана на фиг.2. На фиг.1 и фиг.2 обозначено: 1 и 2 - излучатели электромагнитные, 3 – излучатель акустический, 4 и 5 – генераторы электромагнитных излучателей, 6 – генератор акустического излучателя, 7 и 8 – измерительные преобразователи, 9 – блок управления электромагнитным излучением, 10 – блок управления акустическим излучением, 11 – блок сопряжения, 12 – погружной электродвигатель (ПЭД) системы с электропогружным насосом (привод насосного агрегата), 13 – канал связи, наземная система мониторинга, 14 – наземная система мониторинга, 15 – скважинная компоновка, 16 – обсадная труба.A variant of the structure of the installation, carrying out the proposed method is presented in figure 1. The layout of the equipment shown in figure 2. In Fig. 1 and Fig. 2, 1 and 2 are electromagnetic emitters, 3 is an acoustic emitter, 4 and 5 are electromagnetic emitters, 6 is an acoustic emitter generator, 7 and 8 are measuring transducers, 9 is a control unit for electromagnetic radiation, 10 - control unit for acoustic radiation, 11 - interface unit, 12 - submersible electric motor (SEM) system with electric submersible pump (drive of pump unit), 13 - communication channel, ground monitoring system, 14 - ground monitoring system, 15 - well layout, 16casing.
Конструктивно блоки скважинной компоновки 15 размещены в отдельном баростойком корпусе, который механически соединен с основанием ПЭД. Излучатели 1, 2, 3 могут быть пристыкованы к корпусу 15.Structurally, downhole assembly blocks 15 are housed in a separate pressure-resistant housing, which is mechanically connected to the base of the SEM.
Измерительные преобразователи 7,8 установлены в скважинном пространстве и подключены к блоку управления электромагнитным излучением 9.Measuring
Компоновка оборудования 15 (фиг.2) содержит блок электропитания, включенный в состав блока сопряжения 11 и связанный с обмоткой ПЭД 12 электропогружного насоса для осуществления отбора электроэнергии от его обмотки или получения электроэнергии от наземной аппаратуры через эту обмотку для питания блоков компоновки 15.The layout of the equipment 15 (figure 2) contains a power supply unit included in the interface unit 11 and connected to the winding of the
Акустический излучатель 3 устанавливается первым по потоку (фиг.2) и возбуждается генератором акустических излучателей 6, которым управляет блок 10, который может также осуществлять необходимые регулировки излучателя 3 и контролировать его работу.
Блоки управления 9 и 10 связаны через блок сопряжения 11, ПЭД 12 каналом связи 13 с аппаратурой 14 мониторинга и управления, размещенной на земной поверхности.The
Реализация излучателя 3 может быть различной, предпочтительным является использование магнитострикторов и пьезокерамики. Диапазон частот излучателя (10 … 50) кГц.The implementation of the
В качестве измерительных преобразователей 7, 8 используют датчики, измеряющие температуру, обводненность, расход, а также параметров работы излучателей.As measuring
Канал 13 связи обеспечивает двухстороннюю связь между скважинной частью и наземной аппаратурой. Он может быть беспроводным или проводным. В качестве проводного канала целесообразно использовать силовые цепи питания ПЭД 12.The communication channel 13 provides two-way communication between the downhole part and the ground equipment. It can be wireless or wired. As a wired channel, it is advisable to use the power supply circuit of the
Блоки управления 9 и 10 обеспечивает двухстороннюю связь с наземной аппаратурой 14 мониторинга, передавая измерительную и контрольную информацию и принимая внешние команды и уставки.The
Организация электромагнитного излучения в скважинном пространстве достаточно подробно изложена в описании прототипа [пат.РФ №2634147 МПК Е21В 37/00, опубл.24.10.2017г.]. Эта часть оборудования формирует электромагнитные поля в зонах воздействия (синхронно, либо асинхронно), обеспечивая:The organization of electromagnetic radiation in the well space is described in sufficient detail in the description of the prototype [RF Pat. No. 2634147 IPC Е21В 37/00, publ.24.10.2017]. This piece of equipment generates electromagnetic fields in impact zones (synchronous or asynchronous), providing:
▶ широкий диапазон излучения - от 10 кГц до 1МГц по аксиальному излучателю и от 0 до 1Мгц по ортогональному излучателю;▶ a wide range of radiation - from 10 kHz to 1 MHz on an axial radiator and from 0 to 1 MHz on an orthogonal radiator;
▶ независимость воздействия на скважинный флюид по каждому излучателю;▶ independence of impact on the well fluid for each radiator;
▶ взаимную инвариантности при выборе и регулировании параметров по каждому излучателю;▶ mutual invariance when selecting and adjusting parameters for each radiator;
▶ расширение области электромагнитного воздействия для интенсификации процессов при значительной протяженности скважинной компоновки;▶ expansion of the electromagnetic field to intensify processes with a considerable length of the borehole layout;
▶ стабильность параметров по каждому излучателю;▶ stability of parameters for each radiator;
▶ максимальное согласования выходного импеданса по каждому излучателю со средой излучения для эффективной передачи электромагнитной энергии.▶ maximum matching of the output impedance for each radiator with the radiation medium for the effective transfer of electromagnetic energy.
Рассмотрим конкретный пример по ингибированию отложения карбонатов. Как показывает опыт, доминирующим отложением является солеотложение карбоната кальция. Известны три основных формы кристаллов карбоната кальция: кальцит - относится к тригональной сингонии, тригонально-скаленоэдрический вид симметрии, арагонит - ромбическая сингония - призматические, столбчатые, таблитчатые, игольчатые и копьевидные кристаллы, ватерит - гексагональная сингония - призматические, столбчатые одиночные кристаллы [Трушина Д.Б., Сульянов С.Н., Букреева Т.В., Ковальчук М.В.//Кристаллография. 2015. Т. 60. №4]. Как известно [В.А. Присяжнюк, Физико-химические основы предотвращения кристаллизации солей на теплообменных поверхностяx С.О.К. №10/2003г.], наибольшие проблемы возникают при отложении на поверхностях оборудования кальцитов, которые образуют твердый, трудно разрушаемый механически, осадок. В то же время арагониты и ватериты представляют собой естественные, нестабильные полиморфные формы карбоната кальция, которые обладают низкой адгезией, что позволяет существенно снизить скорость солеобразования на погружном оборудовании.Consider a specific example of inhibition of carbonate deposition. As experience shows, the dominant deposition is calcium carbonate. There are three basic forms of calcium carbonate crystals of calcite - refers to trigonal system, trigonal scalenohedral form symmetry, aragonite - orthorhombic syngony - prismatic, columnar, tabular, acicular and lanceolate crystals WATER - hexagonal syngony - prismatic, columnar single crystals [Trushina D .B., Sul'yanov, SN, Bukreeva, TV, Kovalchuk, MV, // Crystallography. 2015. T. 60. №4]. As is known [V.A. Prisyazhnyuk, Physico-chemical basis for preventing salt crystallization on heat exchange surfaces С.О.К. No. 10/2003.], The greatest problems arise from the deposition of calcites on the surfaces of equipment, which form a solid, hard to break down mechanically sediment. At the same time, aragonites and vaterites are natural, unstable polymorphic forms of calcium carbonate, which have low adhesion, which can significantly reduce the rate of salt formation in submersible equipment.
Авторами был проведен эксперимент с использованием опытного образца предлагаемой установки. В качестве модельной жидкости использовалась модель пластовой воды, характерной для Вынгапурского месторождения в Западной Сибири. Раствор готовился из растворов [CaCl2, MgCl2 · 6H2O] и [NaHCO3, NaCl] и смешивался непосредственно в зоне расположения образца установки, где имитировался перепад температуры и изменение скорости потока (изменение термодинамического состояния жидкостной среды, приводящее к изменению уровня насыщения раствора). Формула взаимодействия:The authors conducted an experiment using a prototype of the proposed installation. As a model fluid, a reservoir water model was used, which is characteristic of the Vyngapurskoye field in Western Siberia. The solution was prepared from solutions of [CaCl 2 , MgCl 2 · 6H 2 O] and [NaHCO 3 , NaCl] and mixed directly in the zone of the sample installation where the temperature drop and the change in the flow rate were simulated (the change in the thermodynamic state of the liquid medium leading to a change in the saturation of the solution). Interaction formula:
Ca2+ + 2HCO3 - → CaCO3↓ + H2O + CO2↑Ca 2+ + 2HCO 3 - → CaCO 3 ↓ + H 2 O + CO 2
Эксперименты проводились на стендовом оборудовании, имитирующем скважинную среду. Объем модельной жидкости 60 л. в каждом опыте, средняя скорость потока жидкости порядка 10 л/мин соответствовал высокопроизводительным скважинам (порядка 200 м3/сут), температура раствора +75°С. Результаты экспериментов приведены в таблицах 1 и 2.The experiments were conducted on bench equipment simulating the well environment. The volume of model liquid is 60 l. in each experiment, the average fluid flow rate of the order of 10 l / min corresponded to high-performance wells (about 200 m 3 / day), solution temperature + 75 ° C. The results of the experiments are shown in tables 1 and 2.
В табл.1 представлены средние удельные количественные соотношения результатов экспериментов при различных воздействиях. Здесь показан сравнительный уровень минерализации растворов после различных воздействий. Как видно из таблицы 1, уровень минерализации только при воздействии электромагнитным полем максимален, т.к. скорость кристаллообразования наименьшая, соответственно, количество ионов кальция уменьшается незначительно. В то же время при совместном воздействии электромагнитным и акустическим полями наблюдается минимальный уровень указанных ионов, что свидетельствует о максимальном кристаллообразовании карбоната кальция с последующим осаждением осадка.Table 1 presents the average specific quantitative ratios of the results of experiments at various exposures. This shows the comparative level of salinity of the solutions after various exposures. As can be seen from table 1, the level of mineralization only when exposed to an electromagnetic field is maximum, because the rate of crystal formation is the smallest, respectively, the amount of calcium ions decreases slightly. At the same time, when combined with electromagnetic and acoustic fields, there is a minimum level of these ions, which indicates the maximum crystal formation of calcium carbonate, followed by sedimentation.
Таблица 1.Table 1.
минерализация раствора карбонатом кальция, %Relative
salinity of the solution with calcium carbonate,%
В табл.2 показаны изменения структуры осадка солей при различных воздействиях (во всех случаях раствор подвергался воздействию магнитного поля Земли). Как видно из представленной таблицы, только воздействие акустическим полем незначительно изменяет структуру осадка, но существенно перестраивает размеры кристаллов в сторону уменьшения размеров и увеличения их количества, в то же время электромагнитное воздействие изменяет структуру осадка, но незначительно влияет на размеры кристаллов.Table 2 shows the changes in the structure of the sediment of salts under various influences (in all cases the solution was exposed to the magnetic field of the Earth). As can be seen from the table, only the impact of the acoustic field slightly changes the structure of the sediment, but significantly rebuilds the size of the crystals in the direction of reducing the size and increase their number, at the same time, the electromagnetic effect changes the structure of the sediment, but slightly affects the size of the crystals.
Таблица 2table 2
геометрия частицChemical compound/
particle geometry
60 20 ... 100
60
54 20 ... 90
54
35 20 ... 70
35
30 20 ... 65
thirty
При совместном воздействии наблюдается положительная интерференция этих воздействий, при этом, помимо эффекта ингибирования образования кальцитов, наблюдается положительная тенденция уменьшения размеров кристаллов и увеличения их количества, что эквивалентно увеличению количества центров гомогенного кристаллообразования (внутри самого флюида) как альтернативы гетерогенному (на поверхностях конструкций) кристаллообразованию.When combined, there is a positive interference of these effects, while, in addition to the effect of inhibiting the formation of calcites, there is a positive tendency to reduce the size of crystals and increase their number, which is equivalent to an increase in the number of homogeneous crystal formation centers (inside the fluid) as an alternative to heterogeneous crystal formation .
Проведенные исследования подтвердили, что при обработке жидкости последовательно, в одном цикле, акустическим и электромагнитным полями, запускается ускоренное кристаллообразование в объеме жидкости, причем увеличивается доля кристаллов, принимающих форму ватерита и арагонита, а также создаются условия для ингибирования солеотложений на элементах скважинной компоновки (погружном насосе, внутренней поверхности насосно-компрессорных труб).Studies have confirmed that the processing of fluid sequentially, in one cycle, acoustic and electromagnetic fields, accelerated crystal formation in the liquid volume is triggered, and the proportion of crystals taking the form of vaterite and aragonite increases, as well as conditions are created to inhibit scaling on the elements of the borehole layout (submersible pump, the internal surface of the tubing).
Авторы полагают, что предложенные способ и установка применимы также для ингибирования естественных гидратных и гидрато-углеводородных отложений при соответствующем выборе параметров воздействия.The authors believe that the proposed method and installation is also applicable for the inhibition of natural hydrate and hydrate-hydrocarbon deposits with an appropriate choice of exposure parameters.
В известных авторам источниках патентной и научно-технической информации не описано подобных комплексных способов ингибирования образования солеотложений на скважинном оборудовании, позволяющих с минимальными временными и энергетическими затратами, не нанося вреда окружающей среде (за счет отказа от применения химических реагентов) осуществить повышение эффективности защиты элементов скважинного пространства и погружного оборудования непосредственно в зоне этого оборудования от солей непосредственно в процессе добычи углеводородного сырья.The sources of patent and scientific and technical information known to the authors do not describe such complex methods of inhibiting the formation of scaling on the well equipment, which allow, with minimal time and energy costs, without harming the environment (by refraining from using chemical reagents) space and submersible equipment directly in the area of this equipment from salts directly in the process of extraction of the hydrocarbon single raw material.
Таким образом, изобретение позволяет повысить эффективность защиты элементов скважинного пространства и погружного оборудования непосредственно в зоне этого оборудования от солей, а также естественных гидратных и гидрато-углеводородных отложений при добыче углеводородного сырья за счет комплексного воздействия ультразвуковым и электромагнитным излучением.Thus, the invention improves the efficiency of protection of elements of the well space and submersible equipment directly in the area of this equipment from salts, as well as natural hydrate and hydrate-hydrocarbon deposits during the extraction of hydrocarbon raw materials due to the combined effect of ultrasonic and electromagnetic radiation.
Claims (16)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018141988A RU2694329C1 (en) | 2018-11-29 | 2018-11-29 | Method of complex action for salt formation inhibition on downhole equipment and installation for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018141988A RU2694329C1 (en) | 2018-11-29 | 2018-11-29 | Method of complex action for salt formation inhibition on downhole equipment and installation for its implementation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2694329C1 true RU2694329C1 (en) | 2019-07-11 |
Family
ID=67309053
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018141988A RU2694329C1 (en) | 2018-11-29 | 2018-11-29 | Method of complex action for salt formation inhibition on downhole equipment and installation for its implementation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2694329C1 (en) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1190157B1 (en) * | 1999-06-22 | 2006-04-12 | Asymptote Limited | Reduction in mineral salt deposition |
| RU2281387C2 (en) * | 2004-11-18 | 2006-08-10 | Валерий Сергеевич Юрданов | Method of action application to oil pool fluid during oil production |
| RU2327855C2 (en) * | 2006-07-27 | 2008-06-27 | Федеральное агентство по образованию Российский Государственный Университет нефти и газа им. И.М. Губкина | Method for preventing generation of hydrate and hydrate hydrocarbon deposits in well |
| RU2503797C1 (en) * | 2012-07-17 | 2014-01-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Газ-Проект Инжиниринг" (ООО "Газ-Проект Инжиниринг") | Method for destroying and preventing deposits and plugs formation in oil and gas wells and device for its implementation |
| RU2529689C2 (en) * | 2012-08-01 | 2014-09-27 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Инновационно-Производственный Центр "Пилот" | Bringing electromagnetic effects on well inner space at production of hydrocarbon stock |
| RU2634147C1 (en) * | 2016-08-17 | 2017-10-24 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Инновационно-Производственный Центр "Пилот" | Plant and method for inhibiting corrosion and formation of sediments on well equipment |
-
2018
- 2018-11-29 RU RU2018141988A patent/RU2694329C1/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1190157B1 (en) * | 1999-06-22 | 2006-04-12 | Asymptote Limited | Reduction in mineral salt deposition |
| RU2281387C2 (en) * | 2004-11-18 | 2006-08-10 | Валерий Сергеевич Юрданов | Method of action application to oil pool fluid during oil production |
| RU2327855C2 (en) * | 2006-07-27 | 2008-06-27 | Федеральное агентство по образованию Российский Государственный Университет нефти и газа им. И.М. Губкина | Method for preventing generation of hydrate and hydrate hydrocarbon deposits in well |
| RU2503797C1 (en) * | 2012-07-17 | 2014-01-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Газ-Проект Инжиниринг" (ООО "Газ-Проект Инжиниринг") | Method for destroying and preventing deposits and plugs formation in oil and gas wells and device for its implementation |
| RU2529689C2 (en) * | 2012-08-01 | 2014-09-27 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Инновационно-Производственный Центр "Пилот" | Bringing electromagnetic effects on well inner space at production of hydrocarbon stock |
| RU2634147C1 (en) * | 2016-08-17 | 2017-10-24 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Инновационно-Производственный Центр "Пилот" | Plant and method for inhibiting corrosion and formation of sediments on well equipment |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Busch et al. | Laborator studies on magnetic water treatment and their relationship to a possible mechanism for scale reduction | |
| EP2054347B1 (en) | Treating liquids in oil extraction | |
| EP1190157B1 (en) | Reduction in mineral salt deposition | |
| Al Helal et al. | Influence of magnetic fields on calcium carbonate scaling in aqueous solutions at 150 C and 1 bar | |
| JP2016515937A (en) | Method and apparatus for liquid magnetic / electrostatic / electromagnetic treatment comprising three steps of spatially and temporally separated processing steps, mixing steps and use steps | |
| RU2529689C2 (en) | Bringing electromagnetic effects on well inner space at production of hydrocarbon stock | |
| US20210002985A1 (en) | Induced cavitation to prevent scaling on wellbore pumps | |
| Ivakhnenko et al. | New method for characterisation of petroleum reservoir fluidmineral deposits using magnetic analysis | |
| RU2694329C1 (en) | Method of complex action for salt formation inhibition on downhole equipment and installation for its implementation | |
| RU2570870C1 (en) | Electromagnetic radiator, inhibition device and method of formation of deposits and corrosion of borehole equipment | |
| RU2634147C1 (en) | Plant and method for inhibiting corrosion and formation of sediments on well equipment | |
| US5783074A (en) | Magnetic fluid conditioner | |
| Mosin et al. | Practical implementation of magnetic water treatment to eliminate scaling salts | |
| Shen et al. | Barite dissolution/precipitation kinetics in porous media and in the presence and absence of a common scale inhibitor | |
| US8268178B1 (en) | Fluid conditioning system and process of conditioning fluid | |
| US7445694B1 (en) | Device for generating magnetic fields for catalysing physico-chemical reactions | |
| Mosin et al. | Construction of Magnetohydrodynamic Cell for Magnetic Treatment of Water | |
| RU85842U1 (en) | DEVICE FOR PREVENTION AND REMOVAL OF SALINING, HYDROCARBONS AND REDUCING METAL CORROSION | |
| Alimbekova | Electromagnetic Device for Preventing and Combating Operational Disturbances at Oil and Gas Fields | |
| RU127065U1 (en) | SALT PREVENTION AND REMOVAL DEVICE | |
| Khamehchi et al. | An experimental investigation of magnetized water effect on formation damage | |
| RU2641137C1 (en) | Device for reagent-free treatment of water | |
| Meng et al. | Research on magnetization and scale inhibition technology of China oilfield wastewater | |
| Todorović et al. | Direct formation of burkeite in the geothermal waters at Vranjska Banja, Serbia | |
| Mirsaetov | Influence of the microcomponent composition of the rock and the properties of injected water on the filtration parameters of the reservoir (Russian) |