Способ разрушения участка металлической трубы в скважине и устройство для его осуществления

Способ разрушения участка металлической трубы в скважине и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано для разрушения участка металлической трубы в скважине при ее строительстве и проведения ремонтных работ, требующего частичного удаления участков трубы.

Известны [1, 2, 3] способы разрушения участка металлической трубы в скважине путем создания электрохимической ячейки для осуществления процесса электрохимического анодного растворения участка трубы.

В патенте на изобретение 2227201 приведен способ разрушения участка трубы в скважине, включающий подачу на стенку разрушаемой трубы электролита и по кабелю к устройству электрического тока для создания процесса электрохимического анодного растворения участка трубы, причем подачу электролита осуществляют его постоянной прокачкой с поверхности по колонне насосно-компрессорных труб через кольцевое пространство между корпусом и трубчатым кожухом и далее в электрохимическую ячейку - активную зону, при этом параметры процесса поддерживают в следующих пределах:

температуру электролита от 0 до +200°C, давление электролита от 0,1 до 40 МПа, при этом используют импульсный электрический ток при напряжении от 0,1 до 1000 В, а прокачку электролита прекращают при фиксировании прекращения протекания электрического тока, которое прекращается автоматически после полного разрушения участка трубы.

К недостаткам известного способа можно отнести большие потери электроэнергии в кабеле, сложность изготовления и большие трудозатраты.

В патенте на изобретение 2370625 приведен способ разрушения участка трубы в скважине, согласно которому в скважину на глубину расположения разрушаемого участка металлической трубы спускают устройство, составляющее со стенкой разрушаемой трубы электрохимическую ячейку, и в кольцевой зазор между разрушаемым участком металлической трубы, являющимся анодом, и устройством, на котором расположен катод, подают электролит. К аноду и катоду подводят напряжение постоянного или импульсного модулированного электрического тока частотой 10-100 килогерц и проводят электролиз до полного растворения участка трубы. Для уменьшения потерь в подводящем кабеле используются преобразователи DC-DC (преобразователь высокого напряжения постоянного тока в низкое напряжение) Для повышения скорости (растворения) разрушения участка металлической трубы периодически проводится прерывание электрического тока электрохимической ячейки. Для поддержания (эффективности) скорости процесса кислотность электролита рН поддерживают в пределах от 0 до 8, а напряжение в электрохимической ячейке в пределах от 1 до 4 В. При полном разрушении участка трубы соответствующего длине катода, автоматически прекращается протекание электрического тока, что фиксируется устьевым прибором, после чего прекращают подачу электролита в скважину.

К недостаткам известного способа можно отнести наличие кабеля подачи электроэнергии в рабочую зону, большие потери электроэнергии в кабеле, температурным лимитированием функционирования электронного оборудования, сложностью изготовления и эксплуатации, большие трудозатраты.

В патенте на полезную модель 77633 показано устройство для разрушения участка трубы в скважине, состоящее из трубчатой конструкции, составляющее со стенкой разрушаемой трубы электрохимическую ячейку, на которую подается напряжение с преобразователя DC - DC (преобразователь высокого напряжения постоянного тока в низкое напряжение), а в активную зону электрохимической ячейки подают электролит.

К недостаткам рассматриваемого устройства можно отнести наличие кабеля подачи электроэнергии в рабочую зону, невозможность работы при температурах выше 150°C, сложность изготовления и эксплуатации.

Задача, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в том, что для создания электрического тока в электрохимической ячейке при разрушении участка металлической трубы в скважине используются гальванические элементы, расположенные в зоне работы ячейки, что позволяет отказаться от подводящего электроэнергию кабеля и электронного преобразователя. При этом подача электролита осуществляется с поверхности по колонне насосно-компрессорных труб, при этом параметры процесса поддерживаются в следующих пределах:

- температура 20-250°C;

- давление электролита - 2-45 МПа.

Сущность решения поставленной задачи (разрушение участка металлической трубы в скважине) осуществляется путем создания электрохимической ячейки, анодом которой является участок разрушаемой трубы, а катодом - трубчатая конструкция, установленная напротив места разрушения. С этой целью на стенку разрушаемой трубы с поверхности по колонне насосно-компрессорных труб подается электролит. Проходя через активную зону электрохимической ячейки - кольцевое пространство между разрушаемым участком металлической трубы и трубчатым катодом, при одновременной подаче электрического напряжения на электроды электрохимической ячейки происходит процесс электрохимического анодного растворения участка трубы. Процесс осуществляется с использованием двух или более электрохимических ячеек, причем часть из них, одна или несколько, используются для разрушения участка или участков трубы, а другую часть, одну или несколько, используют в качестве гальванических элементов для получения электрического напряжения питания. Гальванические элементы, создающие необходимый электрический ток, максимально приближены к зоне растворяемого участка, что уменьшает потери в соединительных проводах. Гальванический элемент образуется парой металлов, например алюминий - медь, и протекающего через них электролита, например водного раствора NaCl.

Сущность изобретения поясняется чертежами (фиг.1, 2, 3)

Устройство разрушения участка металлической трубы в скважине (фиг.1) состоит из разрушаемой трубы 1, являющейся анодом, и трубчатой конструкции 4, являющейся катодом, которые составляют электрохимическую ячейку, сквозь рабочее пространство которой протекает электролит, подаваемый по НКТ 2. Рядом с электрохимической ячейкой находятся гальванические элементы 3. Один из таких элементов представлен на фиг.2 и состоит из кожуха 5, двух активных металлических элементов 6 и 7, изолятора 8 и протекающего электролита 9.

Гальванические элементы соединяются между собой, как показано на фиг.3. В гальванических элементах 10 соединение происходит с помощью специальных вставок 11, позволяющих соединять катод первого гальванического элемента с анодом второго гальванического элемента.

Работа устройства осуществляется следующим образом. Электролит подается насосом по НКТ через гальванические элементы в активную зону электрохимической ячейки, где происходит растворение металлической трубы. Гальванические элементы вырабатывают напряжение и создают ток, достаточный для работы электрохимической ячейки.

Предлагаемое изобретение предполагает решение поставленной задачи разрушения участка металлической трубы в скважине без подачи по кабелю электроэнергии к электрохимической ячейке.

Источники информации

1.МПК E21B 29/02 RU 2227201 C2 СПОСОБ РАЗРУШЕНИЯ УЧАСТКА ТРУБЫ В СКВАЖИНЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Опубликовано 20.04.2004.

2. МПК E21B 29/02 RU 2370625 C1 СПОСОБ РАЗРУШЕНИЯ УЧАСТКА ТРУБЫ В СКВАЖИНЕ (ВАРИАНТЫ) Опубликовано 20.10.2008.

3. МПК E21B 29/02 RU 77633 U1 УСТРОЙСТВО ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО РАЗРУШЕНИЯ УЧАСТКА ТРУБЫ В СКВАЖИНЕ Опубликовано 27.10.2008.

1. Способ разрушения участка металлической трубы в скважине путем создания электрохимической ячейки, анодом которой является участок разрушаемой трубы, а катодом - трубчатая конструкция, установленная напротив места разрушения, путем подачи на стенку разрушаемой трубы электролита, осуществляемого его постоянной прокачкой с поверхности по колонне насосно-компрессорных труб через активную зону электрохимической ячейки - кольцевое пространство между разрушаемым участком металлической трубы и трубчатым катодом, и электрического напряжения для создания процесса электрохимического анодного растворения участка трубы, отличающийся тем, что процесс осуществляют с использованием двух или более электрохимических ячеек, причем часть из них, одна или несколько, используются для разрушения участка или участков трубы, а другую часть из них, одну или несколько, используют для получения электрического напряжения питания для создания электрического тока в виде максимально приближенных к зоне растворяемого участка гальванических элементов, образованных парой металлов, например алюминий - медь, и протекающего через них электролита, например водного раствора NaCl.

2. Устройство для разрушения участка трубы в скважине по способу 1, состоящее из двух или более электрохимических ячеек, отличающееся тем, что часть из них, одна или несколько, осуществляют процесс электрохимического анодного разрушения участка трубы при подаче электролита, а другая их часть - одна или несколько - используются как гальванические элементы для создания электрического тока в электрохимической ячейке разрушения участка трубы.