[RU]

Изобретение относится к области добычи нефти, в частности к эксплуатации скважин, осложненных пескопроявлением, и предназначено для очистки пластовой жидкости от песка и механических примесей. Поставленная задача решается тем, что в способе улавливания песка и механических примесей в потоке пластовых флюидов, включающем улавливание из потока пластовых флюидов и накопление песка и механических примесей путем установки устройства с определенными конструкционными параметрами, устройство для оседания песка устанавливают до пункта сбора и подготовки продукции, непосредственно на внутрипромысловом трубопроводе как на линии одной скважины, так и на узлах соединения нескольких скважин, при этом устройство для оседания песка, конструкционные параметры которого обеспечивают наиболее полное улавливание механических примесей, располагают на расстоянии, которое определяют в соответствии с зависимостью

где D - диаметр трубопровода, м, d - диаметр твердой частицы, м, ρ _g , ρ _t - плотность соответственно жидкости и твердой частицы, кг/м ³ , μ _g - динамическая вязкость жидкости, Па ∙с, g - ускорение свободного падения, м/с ² , Q _g - расход жидкости, поступающей в трубопровод, м ³ /с. При этом диаметр твердой частицы d устанавливают в соответствии с проведенным анализом гранулометрического состава пород, а конструкционные параметры устройства для улавливания частицы определенного диаметра d определяют с учетом суточного объема жидкости, проходящего через устройство путем сравнения таких параметров, как время оседания твердых частиц и время прохождения жидкости с твердыми частицами через устройство.

(57) Реферат / Формула:

Изобретение относится к области добычи нефти, в частности к эксплуатации скважин, осложненных пескопроявлением, и предназначено для очистки пластовой жидкости от песка и механических примесей. Поставленная задача решается тем, что в способе улавливания песка и механических примесей в потоке пластовых флюидов, включающем улавливание из потока пластовых флюидов и накопление песка и механических примесей путем установки устройства с определенными конструкционными параметрами, устройство для оседания песка устанавливают до пункта сбора и подготовки продукции, непосредственно на внутрипромысловом трубопроводе как на линии одной скважины, так и на узлах соединения нескольких скважин, при этом устройство для оседания песка, конструкционные параметры которого обеспечивают наиболее полное улавливание механических примесей, располагают на расстоянии, которое определяют в соответствии с зависимостью

где D - диаметр трубопровода, м, d - диаметр твердой частицы, м, ρ _g , ρ _t - плотность соответственно жидкости и твердой частицы, кг/м ³ , μ _g - динамическая вязкость жидкости, Па ∙с, g - ускорение свободного падения, м/с ² , Q _g - расход жидкости, поступающей в трубопровод, м ³ /с. При этом диаметр твердой частицы d устанавливают в соответствии с проведенным анализом гранулометрического состава пород, а конструкционные параметры устройства для улавливания частицы определенного диаметра d определяют с учетом суточного объема жидкости, проходящего через устройство путем сравнения таких параметров, как время оседания твердых частиц и время прохождения жидкости с твердыми частицами через устройство.

---

(19)
Евразийское
патентное
ведомство
(21) 201700307 (13) A1
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОЙ ЗАЯВКЕ
(43) Дата публикации заявки 2018.10.31
(22) Дата подачи заявки 2017.04.13
(51) Int. Cl. E21B 43/34 (2006.01)
(54)
СПОСОБ УЛАВЛИВАНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ПРИМЕСЕЙ В ПОТОКЕ ПЛАСТОВЫХ ФЛЮИДОВ
(96) (71)
(72)
(74)
2017/011 (AZ) 2017.04.13 Заявитель:
НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
И ПРОЕКТНЫЙ ИНСТИТУТ
НЕФТИ И ГАЗА (НИПИНГ) (AZ) Изобретатель:
Гасанов Фазиль Гурбан оглы, Кязымов Шукюрали Паша оглы, Раджабов Нияз Муса оглы, Абдуллаева Эльмира Сабир кызы
(AZ)
Представитель: Зейналова О.А. (AZ)
(57) Изобретение относится к области добычи нефти, в частности к эксплуатации скважин, осложненных пескопроявлением, и предназначено для очистки пластовой жидкости от песка и механических примесей. Поставленная задача решается тем, что в способе улавливания песка и механических примесей в потоке пластовых флюидов, включающем улавливание из потока пластовых флюидов и накопление песка и механических примесей путем установки устройства с определенными конструкционными параметрами, устройство для оседания песка устанавливают до пункта сбора и подготовки продукции, непосредственно на внутрипромысловом трубопроводе как на линии одной скважины, так и на узлах соединения нескольких скважин, при этом устройство для оседания песка, конструкционные параметры которого обеспечивают наиболее полное улавливание механических примесей, располагают на расстоянии, которое определяют в соответствии с зависимостью
где D - диаметр трубопровода, м, d - диаметр твердой частицы, м, pg, pt - плотность соответственно жидкости и твердой частицы, кг/м3, |ug - динамическая вязкость жидкости, Па-с, g - ускорение свободного падения, м/с2, Qg - расход жидкости, поступающей в трубопровод, м3/с. При этом диаметр твердой частицы d устанавливают в соответствии с проведенным анализом гранулометрического состава пород, а конструкционные параметры устройства для улавливания частицы определенного диаметра d определяют с учетом суточного объема жидкости, проходящего через устройство путем сравнения таких параметров, как время оседания твердых частиц и время прохождения жидкости с твердыми частицами через устройство.
Способ улавливания механических примесей в потоке пластовых флюидов
МПКЕ21В43/38
Изобретение относится к области добычи нефти, в частности к эксплуатации скважин, осложненных пескопроявлением, и предназначено для очистки пластовой жидкости от песка и механических примесей.
Известен способ улавливания песка и механических примесей, описанный в изобретении "Устройство для отделения песка от пластового флюида в скважине при ее эксплуатации" [1]. В этом способе песок собирается в приемную колонну, размещенную под приемом глубинного насоса или лифтовой колонной. Внутри приемной колонны по длине последовательно установлен ряд песочных карманов, в которые под действием сил гравитации и центробежных сил от закручивания потока скапливается песок.
Недостатками изобретения являются сложность конструкции предлагаемого устройства и низкая эффективность.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ улавливания песка и механических примесей в потоке нефти, воды и газа [2]. Этот способ предусматривает, что улавливание из потока нефти, воды и газа и накопление песка и механических примесей в накопителях осуществляется механическим способом за счет понижения давления - потери на удар, основанного на эффекте Борда, усиливаемого использованием эффекта Коанды и предполагающего установку в потоке нефти, воды и газа такую конструкцию устройства, состоящую из накопителя песка и механических примесей и дифференциатора давления, конструкционные параметры которых позволяют обеспечить максимальное проявление этих эффектов, причем устройство может быть размещено в потоке перекачиваемой или движущейся под уже имеющимся собственным давлением, как до, так и после любых перекачивающих механизмов, при этом предусматривается возможность установки одного или нескольких последовательно
установленных устройств для полной очистки потока нефти, воды и газа от песка и механических примесей.
Недостатком этого способа является то, что не определено конкретное место расположения и конструкционные параметры устройства для улавливания песка и механических примесей.
Задачей предлагаемого изобретения является увеличение эффективности процесса улавливания песка и механических примесей, содержащихся в пластовых флюидах, снижение разрушительного воздействия песка и механических примесей на промысловое оборудование и внутрипромысловые трубопроводы.
Поставленная задача решается тем, что в способе улавливания песка и механических примесей в потоке пластовых флюидов, включающем улавливание из потока пластовых флюидов и накопление песка и механических примесей путем установки устройства с определенными конструкционными параметрами, устройство для оседания песка устанавливают до пункта сбора и подготовки продукции, непосредственно на внутрипромысловом трубопроводе, как на линии одной скважины, так и на узлах соединения нескольких скважин, при этом устройство для оседания песка, конструкционные параметры которого обеспечивают наиболее полное улавливание механических примесей, располагают на расстоянии, которое определяют в соответствии с зависимостью:
' gd2{p-pg)7tD2
где D-диаметр трубопровода, м,
d - диаметр твердой частицы, м,
pg, pt- плотность соответственно жидкости и твердой частицы, кг/м3, Ug - динамическая вязкость жидкости, Па-с, g - ускорение свободного падения, м/с . Qg- расход жидкости, поступающей в трубопровод, м/с
При этом диаметр твердой частицы d устанавливают в соответствии с проведенным анализом гранулометрического состава пород, а конструкционные параметры устройства для улавливания частицы определенного диаметра d определяют с учетом суточного объема жидкости, проходящего через устройство, путем сравнения таких параметров, как время оседания твердых частиц и время прохождения жидкости с твердыми частицами через устройство.
Сущность способа заключается в том, что устройство для оседания песка устанавливается до пункта сбора и подготовки продукции непосредственно на внутрипромысловом трубопроводе, как на линии одной скважины, так и на узлах соединения нескольких скважин, при этом установку для оседания песка располагают на расстоянии, которое определяется с помощью предложенной зависимости; также показано определение конструкционных параметров устройства, обеспечивающих наиболее полное улавливание частиц песка и механических примесей, содержащихся в потоке пластовых флюидов, с помощью предложенных формул, с учетом суточного объема жидкости, протекающего через устройство, путем сравнения таких параметров, как время оседания твердых частиц и время прохождения жидкости с твердыми частицами через устройство.
Показан процесс осаждения твердых частиц, содержащихся в потоке пластовых флюидов, при движении по внутрипромысловому трубопроводу, определенный с помощью предложенных формул.
Как известно, одним из основных параметров вышеуказанного процесса является скорость оседания твердых частиц под действием силы гравитации [3]. Скорость оседания частиц подчиняется закону Стокса, из которого следует, что интенсивность процесса оседания зависит от размера частиц и вязкости среды. С увеличением вязкости жидкости и уменьшением размера частиц скорость оседания снижается [3]:
d (p,-pg)g
Где: Ut - скорость оседания твердой частицы, м/с, d - диаметр твердой частицы, м,
pg, pt- плотность соответственно жидкости и твердой частицы, кг/м3, jig- динамическая вязкость жидкости, Па-с, g - ускорение свободного падения, м/с .
Затем определяется вместимость трубопровода по следующей формуле:
Где L-длина трубопровода, м.
Зная скорость оседания частицы в жидкости, можем установить время оседания твердой частицы определенного размера при движении жидкости по трубопроводу:
t=-; (3) или ; (4)
U, ' С/,
Где: D-диаметр трубопровода, м, h=D/2-BbicoTa оседания твердой частицы, м, Ug - скорость оседания твердых частиц, м/с.
Затем определяется время прохождения жидкости по трубопроводу:
Т=-\ (5)
Где: Qg- расход жидкости, поступающей в трубопровод, м /с.
Зная все необходимые параметры, можем определить то расстояние (Lr), начиная с устья скважины, при котором происходит оседание твердой частицы. Для этого воспользуемся условием равенства:
t=-=- =- -; (6)
l\ d2(p-ps)g gd\p-pg)
Здесь T= ; (7). Принимая t = Т, получим
DlSpAQ
nD1 gd\p-Pg)nD2
Таким образом, расстояние, при котором происходит оседание твердой частицы определенного диаметра d, определяется по формуле:
gd2(p-pg)7rD2 ;(9)
Из формулы Стокса следует, что скорость оседания твердой частицы прямо пропорциональна размеру частицы. В связи с этим для определения диаметра твердых частиц и установления объема твердых частиц определенных фракций, которые могут осесть в промысловом трубопроводе, проведен анализ гранулометрического состава пород. Также было принято во внимание, что разрабатываемые объекты нефтяных месторождений сложены породами различного гранулометрического состава. Для исследования были использованы показатели осажденных частиц пород по фракциям объектов месторождения Бузовна-Маштаги. В таблице 1 приведены литологические характеристики объектов месторождения Бузовна-Маштаги.
Таблица 1
Литологические характеристики объектов месторождения Бузовны-Маштаги
Было принято во внимание, что скважины указанного месторождения характеризуются высоким пескопроявлением, и процесс оседания механических примесей в системе сбора и транспортировки нефти достиг критической точки.
Проведен расчет для твердой частицы диаметром d=0,05-10" м. Диаметр твердой частицы был определен в результате проведенного анализа гранулометрического состава пород.
При проведении расчетов использовались определенные конкретные показатели одного отдельно взятого промысла. Так, длина коммуникации промысла принималась равной 4500м, расход жидкости при этом составлял 0,0104 м3/с, а диаметр трубопровода принимался равным 0,102м.
Вначале по формуле Стокса были проведены соответствующие расчеты для определения скорости оседания твердой частицы шарообразной формы указанного диаметра d=0,05-10"3M при значениях плотности частицы pt=2700 кг/м , плотности жидкости pg=850 кг/м и g=9,81 м/с , в зависимости от различных показателей вязкости жидкости.
Подставляя численные значения в формулу Стокса, получим:
(0,00005)2 (2700 - 850)9,8 = 0,0000453
18x0,0032 ~ 0,0576
= 0,000787 м/с
Таким образом, скорость оседания твердой частицы диаметром 0,05-10"3м составила Ut =0,000787 м/с = 0,787-10"3 м/с. Вместимость трубопровода составила:
3,14х(0,102)2
4500=36,75 м3
Время оседания твердой частицы составит:
Время прохождения жидкости по трубопроводу:
Расстояние, при котором происходит оседание твердой частицы, составит:
L =
=165,14 м
Как показывает приведенный расчет, твердая частица диаметром
0,05-10 м со скоростью оседания Ut=0,787-10" м/с осядет в трубопроводе
длиной 4500м на расстоянии 165,14м. При этом время оседания данной частицы составляет 129,6 с, что меньше времени прохождения жидкости по трубопроводу (3533,6 с). Это означает, что частица данного диаметра, осядет в трубопроводе через 129,6с, преодолев расстояние 165,14м.
Для определения указанных выше параметров процесса оседания были проведены расчеты для размеров твердых частиц соответствующих диапазонов фракций. При этом общая длина промыслового трубопровода принималась равной 18000м, участок коммуникации одного промысла-4500м, расходами жидкости 0,0417 м/с и 0,0104 м/с соответственно, при следующих значениях диаметра трубопровода: D=0,063M; 0,102М; 0,152м и 0,203м.
Наиболее значимые результаты, полученные в ходе проведенных исследований приведены в табл. 2.
Как видно из таблицы, по сравнению с частицами других диаметров
3 3
твердые частицы диаметром в интервале 0,1-10" м-0,01-10" м гранулометрического состава пород составляют большую часть, то есть твердые частицы указанного интервала в среднем составляют 50% от общего числа частиц, осевших в промысловом трубопроводе. Таким образом, твердые частицы пород мелкого и среднего размера составляют основную часть механических примесей, извлекаемых на поверхность вместе с пластовыми флюидами.
Полученные результаты показывают, что процесс оседания механических примесей при течении пластовой жидкости по внутрипромысловому трубопроводу практически неизбежен. При этом
большая часть твердых частиц остается в трубопроводе, не доходя до пункта сбора и подготовки добываемой продукции. Только частицы мелких фракций (d <0,01- 10"3м) доходят до пункта сбора скважинной продукции.
Таким образом, используя предложенные формулы можно определить, на каком расстоянии, и через какое время осядет твердая частица определенного размера, движущаяся в потоке пластовой жидкости по внутрипромысловому трубопроводу определенной длины.
Известно, что транспортировка жидкости с высоким содержанием песка и механических примесей по наземному промысловому трубопроводу сопровождается рядом проблем. В частности, песок и механические примеси, содержащиеся в потоке скважиной продукции, перекачиваемой по внутрипромысловому трубопроводу, способствуют образованию коррозионно-эрозионного износа внутренней поверхности труб, приводят к значительному засорению и преждевременному выходу из строя промыслового оборудования, что в результате сопровождается большими потерями нефти.
В целях предотвращения негативного, разрушительного воздействия частиц песка и механических примесей, содержащихся в потоке пластовой жидкости, транспортируемой по внутрипромысловому трубопроводу, непосредственно на внутрипромысловом трубопроводе до пункта сбора и подготовки продукции устанавливается устройство для оседания песка, конструкционные параметры которого обеспечивают наиболее полное улавливание механических примесей, находящихся в составе скважинной продукции. Устройство для оседания песка может быть установлено, как на линии одной скважины, так и на узлах соединения нескольких скважин.
Однако необходимо принять во внимание, что эффективная работа устройства для оседания песка, предназначенного для улавливания механических примесей, находящихся в составе пластовой жидкости невозможна без определения основных параметров устройства. Как известно, размеры устройства для оседания песка должны быть подобраны таким
образом, чтобы было обеспечено улавливание большей части механических примесей, содержащихся в скважинной продукции. Вместе с тем устройство для оседания песка должно быть достаточно компактным, чтобы обеспечить, как непрерывную очистку добываемой жидкости от частиц песка и механических примесей, так и полную транспортировку добываемой жидкости.
Основным фактором при определении конструкционных параметров устройства для оседания песка является пропускная способность устройства суточного объема (расхода) жидкости. При этом основными показателями, с помощью которых можно определить возможность оседания частиц в устройстве для оседания песка являются такие параметры, как время прохождения жидкости, содержащей твердые частицы через устройство и время оседания твердых частиц в устройстве. Сравнивая эти два показателя с помощью предложенных формул можно определить способность устройства улавливать частицы определенного диаметра при прохождении через устройство определенного суточного объема жидкости.
С целью определения основных конструкционных параметров устройства для оседания песка были проведены многочисленные расчеты для конкретных значений диаметров твердых частиц крупных и средних фракций. Результаты расчетов представлены в табл. 3.
Как видно из таблицы, устройство для оседания песка длиной в интервале 1-2м, высотой 0,2-0,Зм при прохождении через него суточного объема жидкости 0,17Т0'3м3/с, способно уловить твердые частицы размерами 0,02-10"3м; 0,05-10"3м; 0,15-10"3м; 0,2-10"3м; 0,3-10"3м, так как время оседания твердых частиц указанных диаметров через устройство меньше времени прохождения этих частиц через устройство.
Таблица 3
Литература
LRU2232881, Е21В43/38, 2004.
2. RU 2540131, E21B43/38, 2014.
3. Сваровская H.A. Подготовка транспорт и хранение скважинной продукции. Учебное пособие, Томск 2004. 268 с.
Б.Сулейманов
Формула изобретения
Способ улавливания песка и механических примесей в потоке пластовых флюидов, включающий улавливание из потока пластовых флюидов и накопление песка и механических примесей путем установки устройства с определенными конструкционными параметрами, отличающийся тем, что устройство для оседания песка устанавливают до пункта сбора и подготовки продукции, непосредственно на внутрипромысловом трубопроводе, как на линии одной скважины, так и на узлах соединения нескольких скважин, при этом устройство для оседания песка, конструкционные параметры которого обеспечивают наиболее полное улавливание механических примесей, располагают на расстоянии, которое определяют в соответствии с зависимостью:
l Ј> 18//g4g ' gd\p-pg)nD2
где D-диаметр трубопровода, м,
d - диаметр твердой частицы, м,
pg, pt - плотность соответственно жидкости и твердой частицы, кг/м3,
(xg- динамическая вязкость жидкости, Па-с,
g - ускорение свободного падения, м/с .
Qg - расход жидкости, поступающей в трубопровод, м/с
При этом диаметр твердой частицы d устанавливают в соответствии с проведенным анализом гранулометрического состава пород, а конструкционные параметры устройства для улавливания частицы определенного диаметра d определяют с учетом суточного объема (расхода) жидкости, проходящего через устройство, путем сравнения таких параметров, как время оседаниял^ердых частиц и время прохождения жидкости с твердыми частишиИГчерезГуетноиство.
ЕАПВ/ОП-2
ЕВРАЗИЙСКОЕ ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО
ОТЧЕТ О ПАТЕНТНОМ
Номер евразийской заявки:
ПОИСКЕ
201700307
(статья 15(3) ЕАПК и правило 42
Патентной инструкции к ЕАПК)
Дата подачи: 13 апреля 2017 (13.04.2017) Дата испрашиваемого приоритета:
Название изобретения: Способ улавливания механических примесей в потоке пластовых флюидов
Заявитель: НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ И ПРОЕКТНЫЙ ИНСТИТУТ НЕФТИ И ГАЗА (НИПИНГ)
I | Некоторые пункты формулы не подлежат поиску (см. раздел I дополнительного листа)
I I Единство изобретения не соблюдено (см. раздел II дополнительного листа)
А. КЛАССИФИКАЦИЯ ПРЕДМЕТА ИЗОБРЕТЕНИЯ: Е21В43/34 (2006.01)
Согласно Международной патентной классификации (МПК) или национальной классификации и МПК
Б. ОБЛАСТЬ ПОИСКА: ^^^^
Минимум просмотренной документации (система классификации и индексы МПК)
Е21В 43/00, 43/34, 43/36, 43/38, 43/40, 47/00, 47/10, B01D 17/00, 19/00, 21/00, 21/02, 21/30, 21/34
Другая проверенная документация в той мере, в какой она включена в область поиска:
В. ДОКУМЕНТЫ, СЧИТАЮЩИЕСЯ РЕЛЕВАНТНЫМИ
Категория*
Ссылки на документы с указанием, где это возможно, релевантных частей
Относится к пункту N"
RU 2540131 С2 (ШАРИФУЛЛИН АГЗАМНУР МУХАМАТГАЛИЕВИЧ) 10.02.2015
SU 1801547 А1 (ХАРЬКОВСКИЙ ФИЛИАЛ ВСЕСОЮЗНОГО НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОГО ИНСТИТУТА ЛИТЕЙНОГО МАШИНОСТРОЕНИЯ, ЛИТЕЙНОЙ ТЕХНОЛОГИИ, АВТОМАТИЗАЦИИ ЛИТЕЙНОГО ПРОИЗВОДСТВА) 15.03.1993
WO 1999/020873 Al (DENNORSKE STATS ALJESELSKAP A S. et al.) 29.04.1999
последующие документы указаны в продолжении графы В
* Особые категории ссылочных документов: "А" документ, определяющий общий уровень техники Е" более ранний документ, но опубликованный на дату
подачи евразийской заявки или после нее "О" документ, относящийся к устному раскрытию, экспонированию и т.д.
"Р" документ, опубликованный до даты подачи евразийской
заявки, но после даты испрашиваемого приоритета "D" документ, приведенный в евразийской заявке
-ИГ
"X"
данные о патентах-аналогах указаны в приложении более поздний документ, опубликованный после даты приоритета и приведенный для понимания изобретения документ, имеющий наиболее близкое отношение к предмету поиска, порочащий новизну или изобретательский уровень, взятый в отдельности
"L"
документ, имеющий наиболее близкое отношение к предмету
поиска, порочащий изобретательский уровень в сочетании с
другими документами той же категории
документ, являющийся патентом-аналогом
документ, приведенный в других целях
Дата действительного завершения патентного поиска: 13 октября 2017 (13.10.2017)
Наименование и адрес Международного поискового органа: Федеральный институт промышленной собственности
РФ, 125993,Москва, Г-59, ГСП-3, Бережковская наб., д. 30-1.Факс: (499) 243-3337, телетайп: 114818 ПОДАЧА
Л. В. Андреева
Телефон № (499) 240-25 -91
18/.
;(8)