RU99059U1

RU99059U1 - DEVICE FOR THERMOCHEMICAL TREATMENT OF WELLS

Info

Publication number: RU99059U1
Application number: RU2010127034/03U
Authority: RU
Inventors: Владимир Павлович Ульянов; Владимир Александрович Беляев; Юрий Александрович Беляев; Валерий Андреевич Миняев
Original assignee: Владимир Павлович Ульянов
Priority date: 2010-07-01
Filing date: 2010-07-01
Publication date: 2010-11-10

Abstract

1. Устройство для термохимической обработки скважин, включающее металлический корпус, заполненный химически активным веществом, отличающееся тем, что корпус, выполненный в виде двух концентрически расположенных тонкостенных алюминиевых трубок, заполнен химически активным веществом в виде полых цилиндров, спрессованных из крупки кальция или смеси крупки кальция и алюминиевых опилок, нанизанных на внутреннюю и помещенных в наружную перфорированные трубки, стянутые торцевыми крышками, головной и хвостовой, с резьбой. ! 2. Устройство по п.8, отличающееся тем, что торцевые крышки имеют сквозное центральное отверстие одного диаметра, при этом головная крышка имеет овальную форму, а хвостовая - цилиндрическую. ! 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что торцевые крышки имеют наружную и внутреннюю резьбу для соединения с наружной и внутренней трубками. ! 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на торце хвостовой крышки выполнены отверстия диаметром 2-4 мм, расположенные под углом 15-25° к поверхности крышки. ! 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что площадь перфорации, составляющая от 10 до 30% от площади наружной трубки, увеличивается от хвостовой части к головной. 1. Device for thermochemical treatment of wells, including a metal casing filled with a chemically active substance, characterized in that the casing, made in the form of two concentrically arranged thin-walled aluminum tubes, is filled with a chemically active substance in the form of hollow cylinders pressed from calcium grains or a mixture of calcium grains and aluminum sawdust strung on the inside and placed on the outside of perforated tubes pulled together by end caps, head and tail, with thread. ! 2. The device according to claim 8, characterized in that the end caps have a through central hole of the same diameter, while the head cap is oval and the tail cap is cylindrical. ! 3. The device according to claim 1, characterized in that the end caps have an external and internal thread for connection with the external and internal tubes. ! 4. The device according to claim 1, characterized in that at the end of the tail cover holes are made with a diameter of 2-4 mm, located at an angle of 15-25 ° to the surface of the cover. ! 5. The device according to claim 1, characterized in that the perforation area, comprising from 10 to 30% of the area of the outer tube, increases from the tail to the head.

Description

Полезная модель может быть использована для очистки и предотвращения отложений асфальтеносмолопарафиновых и/или парафиногидратных отложений в нефтяных и газовых скважинах.The utility model can be used to clean and prevent deposits of asphaltene-tar-paraffin and / or paraffin-hydrate deposits in oil and gas wells.

Во время эксплуатации скважин на стенках насосно-компрессорных труб (НКТ) отлагаются высокомолекулярные парафины, асфальтены и смолы, входящие в состав нефти. Со времени эти соединения накапливаются, уменьшая «живое» сечение НКТ, снижая дебит и полностью забивая скважину. В попутном и природном газе, помимо газов парафинового ряда содержится сероводород, диоксид углерода, азот и другие, способствующие образованию гидратов, которые также отлагаются на стенках труб.During well operation, high molecular weight paraffins, asphaltenes, and resins that make up the oil are deposited on the walls of tubing (tubing). Over time, these compounds accumulate, reducing the "live" tubing cross section, reducing flow rate and completely plugging the well. In the associated and natural gas, in addition to the paraffin gas, it contains hydrogen sulfide, carbon dioxide, nitrogen and others, which contribute to the formation of hydrates, which are also deposited on the walls of pipes.

Известно устройство для удаления асфальтеносмолопарафиновых и/или парафиногидратных отложений в скважине, включающее корпус, выполненный из цельного массива щелочного или щелочноземельного металла, а в качестве изолирующей поверхности корпуса служит фольга из алюминия, с нанесенным на ее поверхность слоем битума с утяжелителем (Патент РФ №2122628, опубликован в 1998 г.).A device is known for removing asphaltene-resin-paraffin and / or paraffin hydrate deposits in a well, including a body made of a solid array of alkali or alkaline earth metal, and aluminum foil with a layer of bitumen with a weighting agent deposited on its surface serves as an insulating surface of the body (RF Patent No. 2122628 , published in 1998).

Недостатком данного способа является то, что в корпусе отсутствует достаточная и регулярная перфорация, следовательно, реакция активного химического элемента будет протекать не равномерно и медленно. Алюминиевая фольга, используемая в качестве изолятора, покрытая битумом и утяжелителем в процессе реакции растворяется не до конца, засоряя скважину. Применение щелочного металла, например, натрия (лития) в процессе реакции с продукцией скважин ведет к созданию пожароопасной ситуации на скважине. Устройство не надежно в эксплуатации.The disadvantage of this method is that in the case there is no sufficient and regular perforation, therefore, the reaction of the active chemical element will not proceed uniformly and slowly. Aluminum foil, used as an insulator, coated with bitumen and weighting agent during the reaction does not dissolve completely, clogging the well. The use of an alkali metal, for example, sodium (lithium) in the reaction with the production of wells leads to the creation of a fire hazard in the well. The device is not reliable.

Известно устройство для разрушения асфальтеносмолопарафиновых и парафиногидратных отложений в скважине, которое включает оболочку, выполненную из алюминиевой фольги и заполненной химически активной массой из щелочных металлов, причем активная масса изолирована снаружи битумом, затем алюминиевой фольгой, на которую нанесен слой парафина и трансформаторного масла, покрытый снаружи алюминиевой пудрой. Химически активная масса представлена в виде двух половинок цилиндра с внутренней выемкой на смежных поверхностях, заполненной утяжелителем (Патент РФ №2105867, опубликован в 1998 г.) Устройство имеет транспортную упаковку.A device for the destruction of asphaltene-resin-paraffin and paraffin hydrate deposits in the well, which includes a shell made of aluminum foil and filled with a chemically active mass of alkali metals, the active mass is insulated externally with bitumen, then aluminum foil, which is coated with a layer of paraffin and transformer oil, coated outside aluminum powder. The chemically active mass is presented in the form of two halves of a cylinder with an internal recess on adjacent surfaces filled with a weighting compound (RF Patent No. 2105867, published in 1998). The device has a transport package.

Недостатком данного устройства является то, что оболочка из алюминия, покрытая с внутренней стороны битумом, а с внешней парафином, не будет растворятся полностью, что ведет к засорению скважины. Вскрытая с торцевых сторон оболочка, будет иметь малый массообмен а, следовательно, небольшую скорость реакции, в следствии чего устройства не могут быть использованы в условиях вечной мерзлоты. При вскрытой поверхности головной части элемента, выделяющийся в процессе реакции газ, будет выталкивать устройство вверх, замедляя и без того низкую скорость движения. Кроме того, в процессе реакции щелочные металлы (например, натрий) образует мелкие шарики расплавленного металла, которые всплывая на поверхность, контактируют с воздухом и дают вспышку, которая может привести к аварии. Кроме того, вскрытая с торцевых поверхностей оболочка без регулярной перфорации, не позволяет протекать реакции интенсивно, что не обеспечивает возможность очистки НКТ в условиях вечной мерзлоты. Все это указывает на несовершенность конструкции.The disadvantage of this device is that the shell of aluminum, coated on the inside with bitumen, and with external paraffin, will not completely dissolve, which leads to blockage of the well. The shell opened from the end sides will have a low mass transfer and, consequently, a low reaction rate, as a result of which the devices cannot be used in permafrost conditions. When the surface of the head of the element is exposed, the gas released during the reaction will push the device up, slowing down the already low speed. In addition, during the reaction, alkali metals (for example, sodium) form small balls of molten metal, which float to the surface, come into contact with air and give a flash, which can lead to an accident. In addition, the shell opened from the end surfaces without regular perforation does not allow the reaction to proceed intensively, which does not provide the possibility of cleaning the tubing in permafrost conditions. All this indicates an imperfect design.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для термохимической обработки скважин, включающее корпус, выполненный в виде полой перфорированной трубки из алюминия, кальция или другого щелочноземельного металла, имеющий замок в виде расширения на одном конце трубки. Концы трубки залиты легкоплавким водоотталкивающим составом, а химически активное вещество представлено смесями отдельных компонентов щелочных и/или щелочноземельных металлов, или отдельными экструзивными элементами, упомянутых металлов или их расплавом. Отверстия перфорации залиты легкоплавким водоотталкивающим составом. (Патент. РФ №2098605, опубликован 1997 г.)Closest to the invention in technical essence is a device for thermochemical treatment of wells, comprising a housing made in the form of a hollow perforated tube of aluminum, calcium or other alkaline earth metal, having a lock in the form of an extension at one end of the tube. The ends of the tube are filled with a fusible water-repellent composition, and the chemically active substance is represented by mixtures of the individual components of alkali and / or alkaline earth metals, or by separate extrusion elements of the aforementioned metals or their melt. Perforation holes are filled with a low-melting water-repellent composition. (Patent of the Russian Federation No. 2098605, published 1997)

Недостатком этого устройства является то, что химически активное вещество представленное смешением отдельных компанентов щелочных и/или щелочноземельных металлов или их экструзивными элементами имеет малый насыпной вес, а следовательно скорость перемещения элемента по скважине будет низка. Кроме того, наличие в составе щелочного металла, например, натрия (лития) в процессе реакции с продукцией скважин ведет к образованию легких шариков расплавленного металла, которые всплывая на поверхность и соединяясь с кислородом воздуха дают вспышку, способствующую созданию на устье скважин пожароопасной обстановки. Соединение концов трубок (без стопора) так же является ненадежным. В процессе работы трубки могут разъединяться и двигаться по скважине самостоятельно, что ухудшает степень обработки скважин.The disadvantage of this device is that the chemically active substance represented by a mixture of individual components of alkali and / or alkaline earth metals or their extrusive elements has a low bulk density, and therefore the speed of movement of the element through the well will be low. In addition, the presence in the composition of an alkali metal, for example, sodium (lithium) during the reaction with the production of wells leads to the formation of light balls of molten metal, which float to the surface and combine with air oxygen give a flash, which contributes to the creation of a fire hazard at the wellhead. The connection of the ends of the tubes (without stopper) is also unreliable. In the process, the tubes can separate and move through the well independently, which affects the degree of processing of the wells.

Перфорированные трубки из кальция трудновыполнимы и не могут быть без изолирующей оболочки, т.к. кальций реагирует с влагой воздуха. Заполнение перфорированных отверстий и торцов легкоплавким водоотталкивающим составом не позволяет применение их в условиях вечной мерзлоты, где в скважинах отрицательная температура.Perforated calcium tubes are difficult to fulfill and cannot be without an insulating sheath, because calcium reacts with air moisture. Filling the perforated holes and ends with a fusible water-repellent composition does not allow their use in permafrost, where the temperature is negative in the wells.

Задачей полезной модели является повышение эффективности работы за счет увеличения тепловой мощности, надежности конструкции, а также безопасности применения.The objective of the utility model is to increase work efficiency by increasing thermal power, reliability of the structure, as well as safety of use.

Данная задача достигается тем, что устройство, включающее корпус, выполненный в виде двух концентрически расположенных тонкостенных алюминиевых трубок, заполнен химически активным веществом в виде полых цилиндров спрессованных из крупки металлического кальция или из смеси крупки кальция и опилок алюминия. Цилиндры нанизаны на внутреннюю трубку и помещены в наружную перфорированную тонкостенную трубку, которая имеет перфорацию с живым сечением от 10 до 30% площади, причем площадь живого сечения увеличивается от хвостовой части к головной. Соотношение Ca:Al в смеси может составлять от 70:30 до 50:50 вес.%, при этом плотность химически активного вещества изменяется от 1,1 до 1,5 г/см3. Вместо внутренней трубки может быть применен алюминиевый шток. Торцевые концы устройства закрыты цилиндрическими крышками, имеющими центральное отверстие с внутренней резьбой по диаметру внутренней трубки (штока) и наружную резьбу по образующей поверхности. Внутренняя трубка (шток) имеет наружную резьбу с обоих концов и выдвинута на 15 мм. со стороны головной крышки, имеющей овальную форму. На торцевой поверхности хвостовой крышке в имеются отверстия диаметром 2-4 мм., выполненные под углом 15-25 градусов к поверхности крышки.This task is achieved in that the device, comprising a housing made in the form of two concentrically arranged thin-walled aluminum tubes, is filled with a chemically active substance in the form of hollow cylinders pressed from calcium metal grains or from a mixture of calcium grains and aluminum sawdust. The cylinders are strung on the inner tube and placed in an outer perforated thin-walled tube, which has perforation with a live section from 10 to 30% of the area, with the living section increasing from the tail to the head. The Ca: Al ratio in the mixture can be from 70:30 to 50:50 wt.%, While the density of the reactive substance varies from 1.1 to 1.5 g / cm3. Instead of an inner tube, an aluminum stem can be used. The end ends of the device are closed by cylindrical covers having a central hole with an internal thread along the diameter of the inner tube (rod) and an external thread along the generatrix surface. The inner tube (rod) has an external thread at both ends and is extended by 15 mm. from the side of the head cover having an oval shape. On the end surface of the tail cover, there are holes with a diameter of 2-4 mm., Made at an angle of 15-25 degrees to the surface of the cover.

Каждое устройство помещается в транспортную упаковку, выполненную из двух «рукавов», и помещенных один в другой. Рукава изготавливаются из плотного полиэтилена, заполняются аргоном с помещенным внутрь устройством и последовательно запаяваются.Each device is placed in a transport package made of two "sleeves", and placed one in the other. Sleeves are made of dense polyethylene, filled with argon with the device placed inside and sequentially sealed.

Конструкция выполнена прочно и надежно. При взаимодействии устройства с продукцией скважин все детали устройства полностью растворяются не засоряя скважину. Продукты реакции во время работы не создают условий пожароопасности. Высокая тепловая мощность устройства (5500 ккал/кг) позволяет очищать «глухие» (полностью забитые) нефтяные и газовые скважины. Единый присоединительный типоразмер позволяет соединять несколько устройств в единую конструкцию, что увеличивает массу, а следовательно и тепловую мощность устройства.The design is solid and reliable. When the device interacts with the production of wells, all parts of the device completely dissolve without clogging the well. Reaction products during operation do not create fire hazard conditions. High thermal power of the device (5500 kcal / kg) allows you to clean the “deaf” (completely clogged) oil and gas wells. A single connecting size allows you to connect multiple devices into a single design, which increases the mass, and therefore the thermal power of the device.

Существенными признаками полезной модели являются:The essential features of a utility model are:

1. металлический корпус, заполненный химически активным веществом.1. a metal body filled with a chemically active substance.

2.. материал корпуса.2 .. case material.

3.. наличие перфорационных отверстий3 .. the presence of perforations

4.. состав химически активного вещества4 .. the composition of the reactive substance

5.. конструкция корпуса.5 .. housing design.

6. соотношение диаметров наружной и внутренней трубок..6. the ratio of the diameters of the outer and inner tubes ..

7. процентное соотношение компанентов в смеси.7. percentage of components in the mixture.

8. конфигурация спрессованных цилиндров активного вещества.8. configuration of compressed cylinders of the active substance.

9. конструкция торцевых крышек.9. The design of the end caps.

10. наличие отверстий на хвостовой крышке устройства..10. the presence of holes on the tail cover of the device ..

11. угол наклона отверстий.11. The angle of inclination of the holes.

12. площадь живого сечения перфорации.12. The area of the live section of the perforation.

13. наличие изменения площади «живого сечения» перфорации по длине трубки.13. the presence of changes in the area of the "living section" of perforation along the length of the tube.

14. конструкция замка соединения крышек с корпусом..14. The design of the lock connecting the covers with the housing ..

15. вид транспортной упаковки.15. Type of transport packaging.

Признаки 1-4 являются общими с прототипом, признаки 4-15 существенными отличительными признаками полезной модели.Signs 1-4 are common with the prototype, signs 4-15 are essential distinguishing features of a utility model.

На чертеже показано устройство с продольным (фиг.1), и поперечным разрезом (фиг.2). Устройство состоит из цилиндров спрессованного химически активного вещества 1, которые нанизаны на внутреннюю трубку 2 помещеную в перфорированный корпус 3, выполненный из алюминиевой трубки. Торцы корпуса закрыты головной крышкой 4, и хвостовой 5, соединенных с корпусом и с внутренней трубкой на резьбе. На чертеже (фиг 3) и (фиг 4) показано устройство с алюминиевым штоком 2 вместо трубки.The drawing shows a device with a longitudinal (figure 1), and a transverse section (figure 2). The device consists of cylinders of a compressed chemically active substance 1, which are strung on an inner tube 2 placed in a perforated body 3 made of an aluminum tube. The ends of the body are closed by a head cover 4, and a tail 5, connected to the body and to the inner tube on the thread. The drawing (FIG. 3) and (FIG. 4) shows a device with an aluminum rod 2 instead of a tube.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Сборка устройства производится в такой последовательности: в головную крышку 4 вкручивается центральная трубка (шток) 2 с заданным наружу «вылетом» и накручивается перфорированный корпус 3. Полученное пространство между трубками заполняется цилиндрами активного вещества 1, с последующей установкой торцевой крышки 5.. Торцевые крышки, головная 4 и хвостовая 5, вращаясь по резьбе трубки (штока) 2 и корпуса 3 стягивают и зажимают цилиндры 1.The device is assembled in the following sequence: the central tube (rod) 2 is screwed into the head cover 2 with the “outset” set out and the perforated housing 3 is screwed. The resulting space between the tubes is filled with active substance cylinders 1, followed by installation of the end cover 5 .. End caps , head 4 and tail 5, rotating along the thread of the tube (rod) 2 and body 3 tighten and clamp the cylinders 1.

Собранное устройство подается в скважину через лубрикатор, куда спустя некоторое заливается соляная кислота. Разрушение асфальтеносмолопарафиновых и парафиногидратных пробок происходит за счет большого количества тепла, выделяющегося в результате термохимической реакции. Устройство растворяется полностью с выделением тепла и образованием жидких водонефтерастворимых соединений, не ухудшающих качество нефти и не влияющих отрицательно на окружающую среду и здоровье человека. Продукты реакции проходя по скважине, покрывают стенки труб оксидной пленкой и уменьшают их коррозиюThe assembled device is fed into the well through a lubricator, where, after some time, hydrochloric acid is poured. The destruction of asphaltene-resin-paraffin and paraffin hydrate plugs occurs due to the large amount of heat released as a result of the thermochemical reaction. The device dissolves completely with the release of heat and the formation of liquid water-insoluble compounds that do not impair the quality of the oil and do not negatively affect the environment and human health. The reaction products passing through the well cover the pipe walls with an oxide film and reduce their corrosion

При добыче нефти, газоконденсата и природного газа происходит отложение асфальтеносмолопарафиновых и парафиногидратных состовляющих, входящих в состав нефти на стенках НКТ, что уменьшает живое сечение и снижает дебет скважины. Данной полезная модель является устройством, которое обладает гораздо большей тепловой мощностью по сравнению с предложенными ранее решениями.During the extraction of oil, gas condensate and natural gas, asphaltene-resin-paraffin and paraffin hydrate components are deposited on the walls of the tubing, which reduces the live section and reduces the debit of the well. This utility model is a device that has much greater thermal power compared to previously proposed solutions.

Для этого цилиндры химически активного вещества получают прессованием, что способствует увеличению массы реагента, и следовательно тепловой мощности. При этом скорость продвижения устройства в скважине возрастает, что ведет к более быстрой и качественной обработке. Наличие резьбовых конца в «голове» устройства и ответного резьбового отверстия в «хвосте» позволяет соединять необходимое количество устройств в единую конструкцию повышая тепловую мощность многократно.For this, the cylinders of the chemically active substance are obtained by compression, which contributes to an increase in the mass of the reagent, and therefore thermal power. At the same time, the speed of advancement of the device in the well increases, which leads to faster and better processing. The presence of a threaded end in the "head" of the device and a reciprocal threaded hole in the "tail" allows you to connect the required number of devices in a single design, increasing thermal power many times.

Головная крышка устройства имеет овальную форму, для того, чтобы уменьшить сопротивление движению нефти. Увеличение живого сечения перфорации в головной части устройства необходимо для того, чтобы в этой области процесс протекал более интенсивно с большим выделением тепла, т.к. эта часть устройства испытывает большее сопротивление плотных отложений нефти. Отверстия выполненные на хвостовой крышке предназначены для того, чтобы интенсивно выделяющаяся в процессе реакции горячая газожидкостная смесь создавала реактивную тягу, толкающее устройство вниз и смывающая центры отложения АСПО.The head cover of the device is oval in order to reduce resistance to oil movement. An increase in the live perforation cross section in the head of the device is necessary so that the process proceeds more intensively in this area with greater heat generation, since this part of the device experiences greater resistance to dense oil deposits. The holes made on the tail cover are designed so that the hot gas-liquid mixture intensively released during the reaction creates a jet thrust that pushes the device down and flushes the sediment deposition centers.

Предлагаемая конструкция позволяет эффективно очищать нефтяные и газовые скважины, как в процессе межремонтной очистки, так и при очистки «глухих» т.е. полностью забитых скважин.The proposed design allows you to effectively clean oil and gas wells, both in the process of overhaul cleaning, and when cleaning the “deaf” i.e. completely clogged wells.

Claims

1. Device for thermochemical treatment of wells, including a metal casing filled with a chemically active substance, characterized in that the casing, made in the form of two concentrically arranged thin-walled aluminum tubes, is filled with a chemically active substance in the form of hollow cylinders pressed from calcium grains or a mixture of calcium grains and aluminum sawdust strung on the inside and placed on the outside of perforated tubes pulled together by end caps, head and tail, with thread.

2. The device according to claim 8, characterized in that the end caps have a through central hole of the same diameter, while the head cap is oval and the tail cap is cylindrical.

3. The device according to claim 1, characterized in that the end caps have an external and internal thread for connection with the external and internal tubes.

4. The device according to claim 1, characterized in that at the end of the tail cover holes are made with a diameter of 2-4 mm, located at an angle of 15-25 ° to the surface of the cover.

5. The device according to claim 1, characterized in that the perforation area, comprising from 10 to 30% of the area of the outer tube, increases from the tail to the head.