RU2802764C1 - Laboratory test bench for reproducing operating conditions inside a tubing string submerged in an oil well during testing various methods to counter corrosion and sedimentation - Google Patents

Laboratory test bench for reproducing operating conditions inside a tubing string submerged in an oil well during testing various methods to counter corrosion and sedimentation Download PDF

Info

Publication number
RU2802764C1
RU2802764C1 RU2022134462A RU2022134462A RU2802764C1 RU 2802764 C1 RU2802764 C1 RU 2802764C1 RU 2022134462 A RU2022134462 A RU 2022134462A RU 2022134462 A RU2022134462 A RU 2022134462A RU 2802764 C1 RU2802764 C1 RU 2802764C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
test
pipe
cooling
tubing
sample
Prior art date
Application number
RU2022134462A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Викторович Максимук
Павел Евгеньевич Юдин
Александр Григорьевич Веревкин
Максим Владимирович Желдак
Максим Валерьевич Богатов
Денис Валентинович Берков
Дарья Александровна Крысина
Денис Сергеевич Вязгин
Алексей Валерьевич Иванов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственный центр "Самара"
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственный центр "Самара" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственный центр "Самара"
Application granted granted Critical
Publication of RU2802764C1 publication Critical patent/RU2802764C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: laboratory test equipment.
SUBSTANCE: invention relates to laboratory test equipment capable of simulating internal conditions inside a section of a tubing string (tubing string) through which hydrocarbons are lifted in an oil well. The laboratory test bench for reproducing the operating conditions inside a tubing string (tubing string) submerged in an oil well when testing various methods of combating corrosion and sedimentation, basically contains a closed hydraulic circuit for heating and circulating a test medium identical to oil-water mixtures produced from oil reservoirs, which includes a test section consisting of four removable vertical parallel coaxial structures of the "pipe in pipe" type, in which the inner pipe is a test sample in the form of a tubing segment, washed from the inside by a circulating medium, and the outer pipe is a cooling jacket and forms an annular gap through which the coolant circulates, cooling the inner walls of the tubing segments and provoking the fallout of asphalt, resin and paraffin deposits (ARPD) from the test medium with the ability to control the temperature conditions of precipitation in real time due to the presence of a through hole coaxially located in each cooling jacket at assembling the sample and the jacket with a blind hole drilled in the sample and the temperature sensors mounted inside the resulting seat. Removable coaxial structures are mutually positioned relative to each other in the test section so that the flows of the test medium flowing through each segment of the tubing cover the same distance from the common entry point into the test section to the common exit point from it, ensuring the uniformity of hydrodynamic conditions in each test branch pipe, in addition, an electromagnetic distribution manifold is included in the system for supplying coolant from the tank with the coolant and the cryostat to the cooling jackets of the test sections, supplying refrigerant to the cooling jacket of each individual branch pipe to ensure equal temperature conditions for cooling the walls, regardless of how the ARPD is deposited in each branch pipe; the collector is controlled remotely and automatically by means of feedback from the signals from the temperature sensors in the wall of each sample, which arrive at the stand control terminal and from there control each solenoid valve of the collector via a wired connection.
EFFECT: increasing the convergence and reproducibility of bench test results for testing existing models for predicting the precipitation of paraffin deposits on different types of surface and the possibility of comparing the results of bench tests with the results of experimental testing and indirect methods for assessing the resistance of surfaces to paraffin deposits.
1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к специализированному лабораторному испытательному оборудованию, способному имитировать внутренние условия внутри участка колонны насосно-компрессорных труб (далее НКТ), по которым происходит подъем углеводородного сырья в нефтяной скважине. Целью подобного моделирования, как правило, является аппробация методов противодействия осложняющим факторам нефтедобычи - коррозии и различным видам отложений, а также набор достаточного массива статистических данных для выявления закономерностей в механизмах этих пагубных процессов. Изобретение может быть использовано в испытательных лабораториях, проводящих эксперименты в интересах нефтегазовых компаний и производителей погружного нефтедобывающего оборудования.The invention relates to specialized laboratory testing equipment capable of simulating internal conditions inside a section of a tubing string through which hydrocarbons are lifted in an oil well. The purpose of such modeling, as a rule, is to test methods for countering the complicating factors of oil production - corrosion and various types of deposits, as well as to collect a sufficient array of statistical data to identify patterns in the mechanisms of these harmful processes. The invention can be used in testing laboratories conducting experiments in the interests of oil and gas companies and manufacturers of submersible oil production equipment.

Наиболее ответственным элементом скважинного погружного оборудования является колонна НКТ, задачей которой является непосредственный подъем сырья на поверхность и ряд других функций. Работа НКТ часто осложнена как минимум одним из осложняющих промысловых факторов - коррозионной агрессивностью перекачиваемой среды или выпадением на стенках трубы твердых асфальто-смоло-парафиновых отложений (АСПО) из нефти по мере ее подъема на поверхность. Коррозия приводит к разгерметизации или даже ослаблению сечения металла трубы с последующим обрушением всей колонны. Тяжелые углеводородные компоненты выделяются из поднимаемой нефти по мере снижения давления и температуры в стволе скважины. Они оседают и накапливаются на стенках труб на глубине до 600-800 м, уменьшая проходное сечение НКТ, нарушая работу насосного оборудования, увеличивая энергозатраты на выкачивание пластового флюида, вплоть до полного срыва подачи нефти На практике свойства добываемой из скважины продукции хорошо известны, поэтому работа скважины просто останавливается с частотой до одного раза в сутки для очистки внутренней поверхности НКТ от АСПО.The most important element of downhole submersible equipment is the tubing string, the task of which is to directly lift raw materials to the surface and a number of other functions. Tubing operation is often complicated by at least one of the complicating field factors - the corrosive aggressiveness of the pumped medium or the precipitation of solid asphalt-resin-paraffin deposits (ARPD) from the oil on the pipe walls as it rises to the surface. Corrosion leads to depressurization or even weakening of the pipe metal section, followed by the collapse of the entire column. Heavy hydrocarbon components are released from the recovered oil as pressure and temperature in the wellbore decrease. They settle and accumulate on the walls of pipes at a depth of up to 600-800 m, reducing the flow area of the tubing, disrupting the operation of pumping equipment, increasing energy costs for pumping out formation fluid, up to a complete interruption of oil supply. In practice, the properties of the products extracted from the well are well known, so the work the well is simply stopped up to once a day to clean the inner surface of the tubing from paraffin.

Интенсивность коррозии и отложений зависит как от химического и фракционного состава пластового флюида, так и от условий эксплуатации скважины - температуры нефти и затрубного пространства у поверхности, давления, скорости и режима течения потока. Наиболее перспективным методом противодействия коррозии и АСПО является применение внутритрубных покрытий, изолирующих металл от агрессивной среды и противодействующих закреплению и нарастанию отложений на стенках труб. Кроме этого, для минимизации фактора коррозии и АСПО на практике применяется также ингибирование пластовой жидкости различными реагентами.The intensity of corrosion and deposits depends both on the chemical and fractional composition of the formation fluid, and on the operating conditions of the well - the temperature of the oil and the annulus at the surface, pressure, speed and flow regime. The most promising method of counteracting corrosion and ARPD is the use of in-pipe coatings that isolate the metal from an aggressive environment and prevent the fixation and growth of deposits on the pipe walls. In addition, to minimize the corrosion factor and ARPD, inhibition of formation fluid with various reagents is also used in practice.

Даже в пределах одного месторождения состав пластовой продукции и физические условия добычи могут сильно изменяться от скважины к скважине. Таким образом существует необходимость подбора ингибитора, покрытия или сплава, наиболее эффективно противодействующего осложняющим факторам в определенных условиях. Наибольшая практическая и научная отдача от подобных экспериментов в том случае, если они проводятся в лабораторных условиях с возможностью наблюдения результатов на разных стадиях процесса и быстрого набора необходимого массива статистических данных для выявления закономерностей развития коррозии и выпадения АСПО в разных условиях.Even within the same field, the composition of reservoir products and physical production conditions can vary greatly from well to well. Thus, there is a need to select an inhibitor, coating or alloy that most effectively counteracts the complicating factors under certain conditions. The greatest practical and scientific return from such experiments is if they are carried out in laboratory conditions with the ability to observe the results at different stages of the process and quickly collect the necessary array of statistical data to identify patterns of corrosion development and deposition of paraffin in different conditions.

Для решения этой задачи в мировой практике широко проводятся натурные эксперименты на специальных лабораторных циркуляционных стендах, имитирующих движение нефтяного потока на участке горизонтального трубопровода или в колонне НКТ. Ввиду необходимости набора большого количества статистических данных по таким испытаниям, неоднозначности и противоречивости получаемых результатов и отсутствия полного понимания механизмов прежде всего образования и отложения АСПО, простого воспроизведения физических условий на таких стендах недостаточно.To solve this problem, in world practice, full-scale experiments are widely carried out on special laboratory circulation stands that simulate the movement of an oil flow in a section of a horizontal pipeline or in a tubing string. Due to the need to collect a large amount of statistical data on such tests, the ambiguity and inconsistency of the results obtained, and the lack of a complete understanding of the mechanisms primarily of the formation and deposition of paraffin, simply reproducing the physical conditions at such stands is not enough.

Необходимость проведения множества экспериментов и статистической обработки их результатов, что особенно касается изучения проблемы отложений, обуславливает потребность обеспечить максимальную сходимость и воспроизводимость количества и скорости выпадения АСПО в одинаковых условиях. Достигается это прежде всего единообразием термобарических и гидравлических условий прохождения потока через несколько секций выпадения АСПО в рамках одного испытательного цикла.The need to conduct many experiments and statistically process their results, which especially concerns the study of the problem of sedimentation, determines the need to ensure maximum convergence and reproducibility of the amount and rate of paraffin deposition under the same conditions. This is achieved primarily by the uniformity of thermobaric and hydraulic conditions for the passage of flow through several sections of paraffin deposition within the framework of one test cycle.

Из уровня техники известно, что большинство конструкций, существующих на сегодняшний день лабораторных гидравлических стендов с замкнутым контуром для изучения выпадения АСПО на стенках труб, не имеют подобной проблемы по причине наличия лишь одной тестовой секции коаксиального типа «труба в трубе», в которой при движении хладагента по межтрубному пространству и достигается выпадение АСПО. Такой подход не позволяет масштабировать проведение экспериментов по осаждению и учитывая, что время проведения одного цикла испытаний составляет до нескольких суток, приводит к чрезмерным временным затратам на все необходимые испытания. Также при этом невозможны сравнительные испытания нескольких тестовых образцов в условиях одного испытательного цикла.It is known from the prior art that most of the designs that currently exist for laboratory hydraulic benches with a closed loop for studying the fallout of paraffin on pipe walls do not have a similar problem due to the presence of only one test section of the coaxial “pipe-in-pipe” type, in which when moving refrigerant through the inter-tube space and precipitation of paraffin is achieved. This approach does not allow scaling up deposition experiments and, given that the time required to conduct one test cycle is up to several days, it leads to excessive time expenditure for all necessary tests. Also, comparative testing of several test samples under the conditions of one test cycle is not possible.

Из уровня техники наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является лабораторно-исследовательский циркуляционный стенд для испытаний методов противодействия процессам седиментации и коррозии в колонне насосно-компрессорных труб (Патент на полезную модель RU 202556 U1). Этот стенд был спроектирован, изготовлен, протестирован и запатентован авторами настоящего патента. Стенд состоит из замкнутого контура для нагрева и циркуляции испытательной среды, имитирующей пластовую жидкость, с включенной в него тестовой секцией из четырех параллельных испытательных патрубков - реальных сегментов НКТ, через которые прокачивается испытательная среда. Поверх каждого испытательного патрубка коаксиально «надета» охлаждающая рубашка, создающая герметичный зазор для циркуляции хладагента в межтрубном пространстве для охлаждения образцов при экспериментах по выпадению АСПО. Контроль температурных условий осаждения обеспечивается посредством температурных датчиков, каждый из которых через сквозное отверстие охлаждающей рубашки размещен в предварительно высверленном в испытательном образце глухом посадочном месте. Это позволяет напрямую контролировать в режиме реального времени температуру границы раздела между испытательной средой и охлажденной стенкой на протяжении всего процесса осаждения АСПО.From the prior art, the closest technical solution adopted as a prototype is a laboratory research circulation stand for testing methods to counteract sedimentation and corrosion processes in a tubing string (Utility model patent RU 202556 U1). This stand was designed, manufactured, tested and patented by the authors of this patent. The stand consists of a closed loop for heating and circulating a test medium simulating formation fluid, with a test section included in it consisting of four parallel test nozzles - real tubing segments through which the test medium is pumped. A cooling jacket is coaxially “put on” over each test pipe, creating a sealed gap for the circulation of refrigerant in the interpipe space for cooling the samples during experiments on paraffin deposits. Control of the temperature conditions of deposition is ensured by means of temperature sensors, each of which is placed through a through hole in the cooling jacket in a blind seat pre-drilled in the test sample. This allows direct, real-time monitoring of the interface temperature between the test medium and the cooled wall throughout the entire paraffin deposition process.

Недостатком такой конструкции стенда, выявленным при проведении исследований на нем, являлось отсутствие единообразия гидравлических и термических условий для каждой испытательной секции.The disadvantage of this stand design, identified during research on it, was the lack of uniformity of hydraulic and thermal conditions for each test section.

Взаиморасположение испытательных патрубков приводило к различным скоростям потоков в них по причине разной их удаленности от единых точек входа и выхода потока из испытательной секции. В ближайших к выходам из испытательной секции патрубках НКТ поток приводил к преимущественному срыву слоя отложений, тогда как в крайних патрубках образовывались практически застойные зоны. Система подвода и отвода хладагента, состоящая из гибких шлангов, оказалась чувствительной к перегибам - номинально одинаковый расход и скорость потока хладагента из-за изгибов и пережатий подводящих шлангов не обеспечивали равенства интенсивности охлаждения каждого патрубка. Кроме того, температурный градиент между испытательной средой и омываемой ею поверхностью произвольно меняется при нарастании слоя АСПО, являющегося теплоизолятором, и при срыве отложений потоком с локального участка стенки испытательного патрубка. Таким образом, тепловой градиент между испытательной средой и всей омываемой им поверхностью будет отличатся в разных патрубках даже при одной и той же температуре хладагента. Поэтому необходима обратная связь между тепловым датчиком в стенке каждого патрубка и системой охлаждения для регулировки действительного температурного градиента в автоматическом режиме.The relative position of the test nozzles led to different flow rates in them due to their different distances from the single points of entry and exit of the flow from the test section. In the tubing nozzles closest to the exits of the test section, the flow led to a predominant breakdown of the sediment layer, while in the outer nozzles almost stagnant zones were formed. The refrigerant supply and removal system, consisting of flexible hoses, turned out to be sensitive to kinks - the nominally identical flow rate and flow rate of the refrigerant due to bends and pinching of the supply hoses did not ensure equal cooling intensity for each pipe. In addition, the temperature gradient between the test medium and the surface washed by it changes arbitrarily with the growth of the layer of paraffin, which is a heat insulator, and with the removal of deposits by the flow from a local section of the wall of the test pipe. Thus, the thermal gradient between the test medium and the entire surface washed by it will differ in different nozzles even at the same coolant temperature. Therefore, feedback is required between the thermal sensor in the wall of each pipe and the cooling system to automatically adjust the actual temperature gradient.

Техническая задача, решаемая заявляемым изобретением, заключается в обеспечении единообразия термических и гидравлических условий в каждой испытательной секции в рамках одного цикла.The technical problem solved by the claimed invention is to ensure uniformity of thermal and hydraulic conditions in each test section within one cycle.

Достигаемый технический результат - повышение сходимости и воспроизводимости результатов стендовых испытаний в условиях необходимости набора большого количества статистических данных для проверки существующих моделей прогнозирования выпадения АСПО на разных типах поверхности и возможности сопоставления результатов стендовых испытаний с результатами ОПИ и косвенных методов оценки стойкости поверхностей к выпадению АСПО.The achieved technical result is an increase in the convergence and reproducibility of the results of bench tests in the conditions of the need to collect a large amount of statistical data to test existing models for predicting the fallout of paraffin particles on different types of surfaces and the possibility of comparing the results of bench tests with the results of experimental tests and indirect methods for assessing the resistance of surfaces to the fallout of paraffin.

Технический результат достигается тем, что лабораторный испытательный стенд для воспроизведения эксплуатационных условий внутри погруженной в нефтяную скважину колонны насосно-компрессорных труб, при испытаниях различных методов противодействия коррозии и седиментации, содержит в своей основе замкнутый гидравлический контур для нагрева и циркуляции идентичной добываемым из нефтяных пластов водонефтяным смесям испытательной среды, в который включена испытательная секция состоящая из четырех съемных вертикальных параллельных коаксиальных конструкций типа «труба в трубе», в которых внутренняя труба является испытательным образцом в виде сегмента НКТ, омываемого изнутри циркулирующей средой, а внешняя труба является охлаждающей рубашкой и образует межтрубный зазор, по которому циркулирует хладагент, охлаждая внутренние стенки сегментов НКТ и провоцируя выпадение АСПО из испытательной среды с возможностью контроля температурных условий выпадения отложений в реальном времени за счет наличия в каждой рубашке охлаждения сквозного отверстия, соосно располагаемого при сборке образца и рубашки с высверленным в образце глухом отверстием и монтажом внутрь получившегося посадочного места термодатчиков, причем съемные коаксиальные конструкции взаиморасположены относительно друг друга в испытательной секции так, что потоки испытательной среды, протекающие через каждый сегмент НКТ, преодолевают одинаковое расстояние от общей точки входа в испытательную секцию до общей точки выхода из нее, обеспечивая единообразие гидродинамических условий в каждом испытательном патрубке, кроме того в систему подвода хладагента от емкости с хладагентом и криостатом к охлаждающим рубашкам испытательных секций включен электромагнитный распределительный коллектор, регулирующий подачу хладагента в охлаждающую рубашку каждого отдельного патрубка для обеспечения равенства температурных условий охлаждения стенок вне зависимости от того как происходит осаждение АСПО в каждом патрубке; управление коллектором осуществляется дистанционно и автоматически посредством обратной связи от сигналов с термодатчиков в стенке каждого образца, поступающих на терминал управления стендом и оттуда по проводной связи управляющими каждым электромагнитным клапаном коллектора.The technical result is achieved by the fact that the laboratory test bench for reproducing the operating conditions inside a tubing string immersed in an oil well, when testing various methods of combating corrosion and sedimentation, is based on a closed hydraulic circuit for heating and circulation identical to the water-oil produced from oil reservoirs mixtures of the test environment, which includes a test section consisting of four removable vertical parallel coaxial structures of the “pipe-in-pipe” type, in which the inner pipe is a test sample in the form of a tubing segment washed from the inside by a circulating medium, and the outer pipe is a cooling jacket and forms an annular the gap through which the coolant circulates, cooling the inner walls of the tubing segments and provoking the fallout of paraffin from the test environment with the ability to control the temperature conditions of deposits in real time due to the presence in each cooling jacket of a through hole, coaxially located during the assembly of the sample and the jacket with the hole drilled in the sample a blind hole and installation inside the resulting seat of temperature sensors, with removable coaxial structures mutually located relative to each other in the test section so that the flows of the test medium flowing through each segment of the tubing cover the same distance from the common entry point into the test section to the common exit point from it , ensuring uniformity of hydrodynamic conditions in each test branch pipe; in addition, the refrigerant supply system from the container with the refrigerant and the cryostat to the cooling jackets of the test sections includes an electromagnetic distribution manifold that regulates the supply of refrigerant to the cooling jacket of each individual branch pipe to ensure equality of temperature conditions for cooling the walls regardless on how paraffin deposits are deposited in each pipe; The manifold is controlled remotely and automatically through feedback from signals from temperature sensors in the wall of each sample, arriving at the stand control terminal and from there, via wired communication, controlling each solenoid valve of the manifold.

Сущность изобретения поясняется следующими чертежами:The essence of the invention is illustrated by the following drawings:

Фиг. 1 - Общий вид лабораторного испытательного стендаFig. 1 - General view of the laboratory test bench

Фиг. 2 - Схема автоматического дистанционного управления потоком хладагента в охлаждающую рубашку на каждом испытательном сегменте НКТ для поддержания равенства температурных условий образования АСПО в них.Fig. 2 - Scheme of automatic remote control of the flow of refrigerant into the cooling jacket on each test segment of the tubing to maintain equality of temperature conditions for the formation of paraffin in them.

Лабораторный испытательный стенд для воспроизведения эксплуатационных условий внутри погруженной в нефтяную скважину колонны насосно-компрессорных труб при испытаниях различных методов противодействия коррозии и седиментации состоит из бака 1, в который перед экспериментом заливается испытательная водонефтяная среда, перекачивающего насоса 2, трубопроводной системы, состоящей из байпасного контура 3, в котором циркулирует и перемешивается среда, в течение некоторого времени, до полного расплавления всех углеводородных составляющих и основного контура 4, включающего испытательную секцию 5 с четырьмя параллельными вертикальными коаксиальными сборками типа «труба в трубе» 6, в виде испытательных сегментов НКТ внутри охлаждающих рубашек. Также в состав стенда входит терминал управления 7, подъемный механизм 8, регулирующий высоту испытательной секции и позволяющий испытывать патрубки НКТ разной длины. Регулировка высоты возможна благодаря гибкому металлорукаву 9 между испытательной секцией и баком для водонефтяной среды. По всей длине снаружи байпасного и основного контура, за исключением испытательной секции, расположены ленточные электронагреватели 10 для подогрева испытательной жидкости в процессе циркуляции.A laboratory test bench for reproducing operating conditions inside a tubing string immersed in an oil well when testing various methods of combating corrosion and sedimentation consists of a tank 1 into which a test oil-water medium is poured before the experiment, a transfer pump 2, a pipeline system consisting of a bypass circuit 3, in which the medium circulates and mixes for some time, until all hydrocarbon components and the main circuit 4 are completely melted, including test section 5 with four parallel vertical coaxial “pipe-in-pipe” assemblies 6, in the form of test tubing segments inside the cooling shirts The stand also includes a control terminal 7, a lifting mechanism 8 that regulates the height of the test section and allows testing tubing nozzles of different lengths. Height adjustment is possible thanks to a flexible metal hose 9 between the test section and the tank for the water-oil medium. Along the entire length outside the bypass and main circuits, with the exception of the test section, there are 10 strip electric heaters for heating the test liquid during circulation.

Стенд и система автоматической регулировки температурного градиента между средой и стенкой испытательного патрубка работают следующим образом:The stand and the system for automatically adjusting the temperature gradient between the medium and the wall of the test pipe operate as follows:

Через верхнюю крышку бака 1 заливается испытательная среда, чей состав зависит от цели проводимого эксперимента. В случае необходимости изучения процессов выпадения АСПО на внутренних стенках испытательных патрубков это сырая нефть с водой в различных пропорциях, насыщенная парафиновыми углеводородами. Под действием насоса 2 водонефтяная смесь начинает циркулировать в байпасном контуре 3, изолированном от основного испытательного контура. Через несколько часов, когда гарантированно произойдет полное расплавление всех углеводородов в испытательной жидкости под действием нагревателей 10 и смесь тщательно перемешается, происходит переключение циркуляции жидкости с байпасного контура на основной контур 4 и в охлаждающие рубашки начинается подача хладагента. При этом начинается отсчет начала испытания.Through the top cover of tank 1, a test medium is poured, the composition of which depends on the purpose of the experiment. If it is necessary to study the processes of paraffin deposits on the inner walls of test pipes, this is crude oil with water in various proportions, saturated with paraffin hydrocarbons. Under the action of pump 2, the water-oil mixture begins to circulate in bypass circuit 3, isolated from the main test circuit. After a few hours, when all hydrocarbons in the test liquid are guaranteed to completely melt under the action of heaters 10 and the mixture is thoroughly mixed, the liquid circulation is switched from the bypass circuit to the main circuit 4 and the supply of refrigerant to the cooling jackets begins. This starts the countdown for the start of the test.

Нагретая водонефтяная смесь попадает в испытательную секцию 5, где движется снизу вверх, после чего происходит разделение потока в месте разветвления секции на четыре направления по количеству коаксиальных сборок 6. Разделенный поток, пройдя сквозь испытательные коаксиальные сборки проходит через металлорукав 9 обратно в бак, циркулируя таким образом по замкнутому контуру до остановки насоса, обеспечивая омывание внутренней поверхности испытательных патрубков с той или иной целью эксперимента. При необходимости съема коаксиальных сборок 6 и замены в них испытательных патрубков на другие, это можно сделать без остановки циркуляции жидкости переключением с основного контура обратно на байпасный. Расстояние L от места разделения общего потока на входе в испытательную секцию 5 до выхода из нее, показанное на фиг. 1, является равным для потоков, проходящих через все испытательные патрубки, в составе коаксиальных сборок 6, что обеспечивает единообразие гидродинамических условий во всех патрубках при проведении эксперимента.The heated water-oil mixture enters test section 5, where it moves from bottom to top, after which the flow is divided at the branching point of the section into four directions according to the number of coaxial assemblies 6. The divided flow, having passed through the test coaxial assemblies, passes through the metal hose 9 back into the tank, circulating in this way in a closed loop until the pump stops, ensuring that the inner surface of the test pipes is washed for one or another purpose of the experiment. If it is necessary to remove the coaxial assemblies 6 and replace the test pipes in them with others, this can be done without stopping the fluid circulation by switching from the main circuit back to the bypass circuit. The distance L from the place of separation of the total flow at the entrance to the test section 5 to the exit from it, shown in Fig. 1 is equal for the flows passing through all test pipes as part of coaxial assemblies 6, which ensures uniform hydrodynamic conditions in all pipes during the experiment.

Температурный градиент между средой и стенкой испытательного патрубка регулируется автоматически и дистанционно согласно схеме, представленной на фиг. 2. Регулировка происходит путем передачи сигнала, пропорционального температуре стенки испытательного патрубка, с термодатчика, смонтированного в каждой коаксиальной сборке, на терминал управления. Передача осуществляется посредством проводной связи. С терминала данные в виде соответствующего уровня напряжения также передаются на электромагнитные катушки распределительного коллектора, смонтированного между емкостью с хладагентом и криостатом и лабораторным стендом.The temperature gradient between the medium and the wall of the test pipe is controlled automatically and remotely according to the diagram presented in Fig. 2. Adjustment occurs by transmitting a signal proportional to the temperature of the test pipe wall from a temperature sensor mounted in each coaxial assembly to the control terminal. The transmission is carried out via wired communication. From the terminal, data in the form of the corresponding voltage level is also transmitted to the electromagnetic coils of the distribution manifold, mounted between the refrigerant container and the cryostat and the laboratory stand.

В зависимости от напряжения, подаваемого на каждую катушку, происходит открытие или закрытие клапана, через который хладагент подается в каждую испытательную сборку. Таким образом, путем такой постоянной подачи хладагента в импульсном режиме осуществляется поддержание единого для всех образцов температурного градиента вне зависимости от толщины слоя АСПО на стенках, возможного срыва части отложений потоком среды и перегибов/пережатий в системе подачи хладагента в стенд. Точность регулировки его при такой системе составляет 0,3-0,4°С.Depending on the voltage applied to each coil, the valve through which refrigerant is supplied to each test assembly opens or closes. Thus, through such a constant supply of refrigerant in a pulsed mode, a uniform temperature gradient is maintained for all samples, regardless of the thickness of the layer of paraffin on the walls, the possible removal of some deposits by the flow of the medium and kinks/pinches in the refrigerant supply system to the stand. The accuracy of its adjustment with such a system is 0.3-0.4°C.

Claims (1)

Лабораторный испытательный стенд для воспроизведения эксплуатационных условий внутри погруженной в нефтяную скважину колонны насосно-компрессорных труб (НКТ) при испытаниях различных методов противодействия коррозии и седиментации, содержащий в своей основе замкнутый гидравлический контур для нагрева и циркуляции идентичной добываемым из нефтяных пластов водонефтяным смесям испытательной среды, в который включена испытательная секция, состоящая из четырех съемных вертикальных параллельных коаксиальных конструкций типа «труба в трубе», в которых внутренняя труба является испытательным образцом в виде сегмента НКТ, омываемого изнутри циркулирующей средой, а внешняя труба является охлаждающей рубашкой и образует межтрубный зазор, по которому циркулирует хладагент, охлаждая внутренние стенки сегментов НКТ и провоцируя выпадение асфальтосмолопарафиновых отложений (АСПО) из испытательной среды с возможностью контроля температурных условий выпадения отложений в реальном времени за счет наличия в каждой рубашке охлаждения сквозного отверстия, соосно располагаемого при сборке образца и рубашки с высверленным в образце глухим отверстием и монтажом внутрь получившегося посадочного места термодатчиков, отличающийся тем, что съемные коаксиальные конструкции взаиморасположены относительно друг друга в испытательной секции так, что потоки испытательной среды, протекающие через каждый сегмент НКТ, преодолевают одинаковое расстояние от общей точки входа в испытательную секцию до общей точки выхода из нее, обеспечивая единообразие гидродинамических условий в каждом испытательном патрубке, кроме того, в систему подвода хладагента от емкости с хладагентом и криостатом к охлаждающим рубашкам испытательных секций включен электромагнитный распределительный коллектор, регулирующий подачу хладагента в охлаждающую рубашку каждого отдельного патрубка для обеспечения равенства температурных условий охлаждения стенок вне зависимости от того, как происходит осаждение АСПО в каждом патрубке; управление коллектором осуществляется дистанционно и автоматически посредством обратной связи от сигналов с термодатчиков в стенке каждого образца, поступающих на терминал управления стендом и оттуда по проводной связи управляющих каждым электромагнитным клапаном коллектора.A laboratory test bench for reproducing operating conditions inside a tubing string immersed in an oil well when testing various methods of combating corrosion and sedimentation, based on a closed hydraulic circuit for heating and circulating a test medium identical to oil-water mixtures extracted from oil reservoirs, which includes a test section consisting of four removable vertical parallel coaxial structures of the “pipe-in-pipe” type, in which the inner pipe is a test sample in the form of a tubing segment washed from the inside by a circulating medium, and the outer pipe is a cooling jacket and forms an inter-pipe gap, according to in which the refrigerant circulates, cooling the internal walls of the tubing segments and provoking the precipitation of asphalt, resin, paraffin deposits (ARPD) from the test environment with the ability to control the temperature conditions of deposit precipitation in real time due to the presence in each cooling jacket of a through hole, coaxially located during the assembly of the sample and the jacket with a drilled hole in sample with a blind hole and installation inside the resulting seat of temperature sensors, characterized in that the removable coaxial structures are mutually located relative to each other in the test section so that the flows of the test medium flowing through each tubing segment cover the same distance from the common entry point into the test section to the common exit point from it, ensuring uniformity of hydrodynamic conditions in each test branch pipe; in addition, an electromagnetic distribution manifold is included in the refrigerant supply system from the container with the refrigerant and the cryostat to the cooling jackets of the test sections, which regulates the supply of refrigerant to the cooling jacket of each individual branch pipe to ensure equality of temperature wall cooling conditions, regardless of how paraffin deposits are deposited in each nozzle; The manifold is controlled remotely and automatically through feedback from signals from temperature sensors in the wall of each sample, arriving at the stand control terminal and from there controlling each solenoid valve of the manifold via wired communication.
RU2022134462A 2022-12-26 Laboratory test bench for reproducing operating conditions inside a tubing string submerged in an oil well during testing various methods to counter corrosion and sedimentation RU2802764C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2802764C1 true RU2802764C1 (en) 2023-09-01

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU90567U1 (en) * 2009-09-23 2010-01-10 Федеральное автономное учреждение "25 Государственный научно-исследовательский институт химмотологии Министерства обороны Российской Федерации" INSTALLATION FOR DETERMINING THE INCLINATION OF SHIP DIESEL AND RESIDUAL FUELS TO FORMATION OF HIGH-TEMPERATURE DEPOSITS
RU136187U1 (en) * 2013-07-08 2013-12-27 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский государственный университет нефти и газа имени И.М. Губкина" STAND OF MODELING OF WELL-DOWN AUTOMATED CONTROL SYSTEMS
RU2013153449A (en) * 2013-12-02 2015-06-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" METHOD FOR MONITORING AND REGULATING OIL PIPELINES PARAFFINATION PROCESS
RU202556U1 (en) * 2020-03-23 2021-02-24 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственный центр "Самара" LABORATORY RESEARCH CIRCULATION STAND FOR TESTING METHODS OF ANTI-SEDIMENTATION AND CORROSION IN THE COLUMN OF PUMP AND COMPRESSOR PIPES

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU90567U1 (en) * 2009-09-23 2010-01-10 Федеральное автономное учреждение "25 Государственный научно-исследовательский институт химмотологии Министерства обороны Российской Федерации" INSTALLATION FOR DETERMINING THE INCLINATION OF SHIP DIESEL AND RESIDUAL FUELS TO FORMATION OF HIGH-TEMPERATURE DEPOSITS
RU136187U1 (en) * 2013-07-08 2013-12-27 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский государственный университет нефти и газа имени И.М. Губкина" STAND OF MODELING OF WELL-DOWN AUTOMATED CONTROL SYSTEMS
RU2013153449A (en) * 2013-12-02 2015-06-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" METHOD FOR MONITORING AND REGULATING OIL PIPELINES PARAFFINATION PROCESS
RU202556U1 (en) * 2020-03-23 2021-02-24 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственный центр "Самара" LABORATORY RESEARCH CIRCULATION STAND FOR TESTING METHODS OF ANTI-SEDIMENTATION AND CORROSION IN THE COLUMN OF PUMP AND COMPRESSOR PIPES

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Hunt Jr Laboratory study of paraffin deposition
US7523648B2 (en) Apparatus and methods for solids deposition and analysis
CN106840975B (en) Device and method for monitoring undercurrent exchange flux
CN110208500A (en) A kind of crude oil pipeline wax deposit pigging analogue experiment method
CN109856036A (en) A kind of high temperature and pressure gas, liquid, solid three-phase erosion corrosion test device and method
CN101477027A (en) High-temperature high-flow rate naphthenic acid corrosion testing apparatus and testing method
WO2012131281A1 (en) Test rig and method for simulating and analysing petrochemical fouling
CN110702595A (en) Multifunctional automatic simulation test device for top corrosion of wet gas pipeline
Rashidi et al. A study of a novel inter pipe coating material for paraffin wax deposition control and comparison of the results with current mitigation technique in oil and gas industry
Kasumu An investigation of solids deposition from two-phase wax–solvent–water mixtures
CN110631987A (en) Multifunctional automatic simulation test device for corrosion under sediment
RU2802764C1 (en) Laboratory test bench for reproducing operating conditions inside a tubing string submerged in an oil well during testing various methods to counter corrosion and sedimentation
Vynnykov et al. Use of thermal and magnetic devices for prevention of asphaltene, resin, and wax deposits on oil equipment surfaces
Ilyushin et al. Investigation of rheological properties of oil during the formation of wax deposits
US4612799A (en) Method and apparatus for measuring viscosity
Struchkov et al. Laboratory investigation of organic-scale prevention in a Russian oil field
CN109032104B (en) System and method for testing performance of automatic inflow control device
Addison Paraffin control more cost-effective
KR101217735B1 (en) Apparatus for formation of solid matter from oil
AU2014274938B2 (en) Subsea production cooler
CN110805429A (en) Dynamic fracture self-supporting fracturing process research device and diversion determination method thereof
CN214503262U (en) Test device for testing wax deposition characteristics of wax-containing condensate oil
RU202556U1 (en) LABORATORY RESEARCH CIRCULATION STAND FOR TESTING METHODS OF ANTI-SEDIMENTATION AND CORROSION IN THE COLUMN OF PUMP AND COMPRESSOR PIPES
RU2801782C1 (en) Stand for studying the process of formation of asphalt-resin and paraffin deposits
CN210775164U (en) Multifunctional automatic simulation test device for corrosion under sediment