RU199201U1 - Установка омического обогрева скважин - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области оборудования для нефтедобычи. Предлагается установка омического обогрева скважин, содержащая кабель, имеющий металлическую оболочку (2001), выполненную из никель- и хромсодержащей нержавеющей стали, токопроводящую жилу (2003), размещенную внутри оболочки (2001), высокотемпературный изоляционный наполнитель (2002), размещенный между оболочкой (2001) и жилой (2003).

Description

Полезная модель относится к области оборудования для нефтедобычи.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

При подъеме сырой нефти и разгазировании флюида, по насосно-компрессорной трубе (НКТ), нефть теряет способность растворять содержащейся в ней парафин и смолы. Это приводит к образованию на внутренних стенках трубы НКТ отложений парафина и смол (асфальтосмолопарафиновых отложений - АСПО).

Интенсивность образования АСПО увеличивается при:

- высокой концентрации парафинов и смол в нефти,

- изменении температуры в стволе скважины,

- изменение количества, растворенного в нефти сопутствующего газа. АСПО сужают поперечное сечение НКТ (вплоть до полной закупорки),

- увеличивают гидравлическое сопротивление, нагрузку на насос.

В конечном итоге образование (АСПО) приводит к:

- сокращению скорости и объемов добычи нефти,

- преждевременному выходу оборудования из строя,

- сокращению межремонтных интервалов скважины.

Из перечисленных выше факторов образования АСПО наиболее легко поддается управлению температура в стволе скважины, в то время как управление содержанием компонентов в нефти либо слишком проблематично с технической точки зрения, либо неэффективно с точки зрения расхода материальных ресурсов и энергии.

Из патента РФ на изобретение №2510601 известна стреньга для нагревания подземного пласта переменным током, содержащая три кабеля, каждый из которых содержит токопроводящую жилу, заключенную в оболочку из коррозионностойкой ферромагнитной стали, а между оболочкой и жилой имеется электроизоляция на основе оксида магния, при этом кабели подключены к источнику трехфазного напряжения по схеме «звезда».

Нагрев кабеля осуществляется за счет скин-эффекта, что подразумевает использование сложного электротехнического оборудования, повышенный расход электроэнергии и значительную толщину оболочки из ферромагнитной стали, значительный диаметр самого кабеля, что повышает материалоемкость и ухудшает гибкость кабеля.

РАСКРЫТИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ

Задачей настоящей полезной модели является создание установки, обладающей совокупностью следующих качеств:

1) обеспечение чистоты внутренних стенок нефтедобывающей скважины, фонтанной арматуры и прилегающих к ним трубопроводов от образования АСПО.

2) увеличение срока службы насоса, за счет снижения вязкости жидкости в НКТ,

3) снижение количества внутрисменных простоев, повышение наработки на отказ нефтедобывающей скважины,

4) исключение мер по депарафинизации нефти в нефтедобывающей скважине,

5) экологическая безопасность для территории вблизи скважины,

6) увеличение срока службы оборудования в оптимальном режиме работы скважины,

7) возможность обогрева продукта до+500°С,

8) снижение потребляемой мощности, при нагреве нефтедобьюающей скважины, за счет конструкции греющей части установки,

9) высокая теплоотдача греющей части установки

10) устойчивость к коррозии, под нагрузкой в хлоридной, кислотной, соленой и

щелочной средах.

Технический результат, обеспечиваемый при использовании полезной модели состоит в том, что указанные задачи успешно решены при создании установки для обогрева скважин за счет применения нагревостойкого кабеля с минеральной изоляцией в металлической оболочке, в котором нагрев осуществляется за счет омического сопротивления токопроводящего материала, а не скин-эффекта, при этом стало возможно использовать металлическую оболочку меньшей толщины, не ферромагнитной, с меньшей материалоемкостью и более высокой гибкостью, а диаметр самого кабеля может быть уменьшен.

Вышеуказанная задача решена благодаря тому, что предлагаемая установка для омического обогрева скважин содержит кабель, характеризующийся тем, что он имеет:

металлическую оболочку (2001), выполненную из никель- и хромсодержащей нержавеющей стали,

токопроводящую жилу (2003), размещенную внутри оболочки (2001),

высокотемпературный изоляционный наполнитель (2002), размещенный между оболочкой (2001) и жилой (2003),

концевую муфту (1001), выполненную с возможностью фиксации кабеля при его погружении в скважину, установленную на его забойном конце,

муфту крепления (1003), выполненную с возможностью герметичного ввода кабеля через сальниковое устройство фонтанной арматуры скважины (3005), установленную на устьевом конце кабеля.

Вышеупомянутая оболочка (2001), - в одной из частных форм выполнения вышеописанного кабеля, - выполнена из стали в соответствии с ГОСТ 5949-75.

Вышеупомянутая жила (2003) - в одной из частных форм выполнения вышеописанного кабеля, - может быть выполнена из нихрома или меди, или никель-хром-кобальтового сплава, или никель-медного сплава, или никеля, или константана. Указанные материалы были испытаны и показали свою пригодность для осуществления омического нагрева.

Вышеупомянутый наполнитель (2002) - в одной из частных форм выполнения вышеописанного кабеля, - представляет собой электротехнический периклаз в соответствии с ГОСТ 24523.0-80. Периклаз в условиях скважины обеспечивает достаточную изоляцию, выдерживает эксплуатационные температуры в течение всего срока службы и обладает удовлетворительными механическими свойствами, которые не ухудшаются с течением времени.

Диаметр вышеописанного кабеля, - в одной из частных форм его выполнения, - сос тавляет от 4 до 9 мм.

Три отрезка вышеописанного кабеля, - в одной из частных форм его выполнения, - механически соединены между собой по длине в стреньгу.

Отрезки вышеописанного кабеля, - в одной из частных форм выполнения, - механически соединены между собой по длине посредством свивки. Свивка обеспечивает прочное механическое соединение отдельных кабелей между собой.

Ширина вышеупомянутой стреньги, - в одной из частных форм выполнения вышеописанного кабеля, -составляет 10-20 мм.

Жилы отрезков на одном из концов вышеописанного кабеля), - в одной из частных форм его выполнения, - электрически соединены между собой по схеме «ЗВЕЗДА», а на другом из концов - выполнены с возможностью подключения к источнику трехфазного напряжения. Данная электрическая схема является оптимальной при использовании трехфазной сети переменного тока.

Забойный конец вышеописанного кабеля, предназначенный для погружения в скважину, - в одной из частных форм выполнения вышеописанного кабеля, - снабжен выполнена из нержавеющей стали.

Вышеупомянутая муфта крепления (1003), - в одной из частных форм выполнения вышеописанного кабеля, - выполнена из нержавеющей стали.

Вышеупомянутая муфта крепления (1003), - в одной из частных форм выполнения вышеописанного кабеля, - выполнена с возможностью присоединения съемной монтажной вилки (1004), выполненной с возможностью крепления к подъемному оборудованию. Это позволяет проводить быстрый подъем и спуск кабеля, осуществлять его замену.

Вышеописанный кабель может применяться в установке обогрева скважин (3004) с насосно-компрессорной трубой (3003) и сальниковым устройством фонтанной арматуры, характеризующаяся тем, что она содержащей в себе:

систему управления нагревом (3006),

термодатчики, подключенные к системе (3006),

кабель по любому из пп. 1-14, с установленной на нем концевой (1001) и соединительной (1003) муфтами, и размещенный внутри упомянутой трубы (3003),

питающий кабель (1006),

при этом жилы упомянутого кабеля на устьевом конце подключены к системе (3006) посредством питающего кабеля (1006).

Вышеописанная установка, - в одной из частных форм ее выполнения, -может дополнительно содержать в себе:

систему управления насосно-компрессорной установкой,

бронированный плоский погружной кабель (3002),

центробежный насос (3001), подключенный к упомянутой системе управления насосно-компрессорной установкой посредством кабеля (3002).

Вышеупомянутая система (3006), - в одной из частных форм выполнения вышеописанной установки, - может быть размещена внутри шкафа (3007).

Установка особенно хорошо подходит для обогрева скважин с высокопарафинистой нефтью, обеспечивает компенсацию тепловых потерь в стволе скважины с целью предотвращения образования АСПО, приводящих к застыванию нефти в НКТ.

Необходимо понимать, что в настоящем тексте устройство охарактеризовано голь ко такими признаками, которые достаточны для решения поставленной задачи, реализации назначения и достижения выбранного технического результата; специального упоминания всех без исключения признаков и утилитарных характеристик устройства не требуется, если специалистам должно быть известно, что устройства того же рода обладают такими признаками и утилитарными характеристиками и без них не реализуется основное назначение; тем более не требуется ограничивать обобщенные признаки какими-либо конкретными вариантами, если таковые должны быть известны специалистам и (или) могут быть подобраны по известным правилам.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На фиг, 1 схематично изображена схема установки нагрева скважин к полезной модели.

На фиг. 2 схематически изображено поперечное сечение кабеля с фиг. 1.

На фиг. 3 изображена принципиальная схема установки по полезной модели с фиг. 1

На фигурах приняты следующие обозначения:

1001 - концевая муфта,

1002 - греющая часть (2) установки обогрева,

1003 - герметичная муфта крепления,

1004 - съемная монтажная вилка,

1005 - амортизирующая пружина,

1006 - питающий кабель

2001 - металлическая оболочка,

2002 - высокотемпературный изоляционный наполнитель,

2003 - токопроводящая жила (например, выполненная из бескислородной электротехнической меди ГОСТ 10988-2016),

3001 - электрическая установка центробежного насоса,

3002 - бронированный плоский погружной кабель,

3003 - насосно-компрессорная труба,

3004 - установка нагрева скважин,

3005 - сальниковое устройство фонтанной арматуры скважины,

3006 - система управления нагревом (включающая 2 термодатчика, и контроллер управления),

3007 - шкаф управления нагревом.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ

Греющую часть установки обогрева, опускают непосредственно в НКТ (насосно-компрессионную трубу), через устьевую арматуру скважины.

Греющая часть выполнена из стреньги (скрутки) 3-ех однофазных нагревостойких кабелей в металлической оболочке (см. фиг. 2), соединенных между собой по схеме «ЗВЕЗДА».

Концы токопроводящих жил соединения закрывают герметичной концевой муфтой (1001).

Муфта (1001) служит для защиты соединения от внешних воздействий и проникновения влаги.

Муфта (1001) предпочтительно выполнена из нержавеющей стали.

Для фиксации и герметизации греющей зоны на устьевой арматуре скважины, используют герметичную муфту крепления (1003), которая соединяется через устьевой сальник с устьевой арматурой НКТ.

Муфту крепления (1003) предпочтительно выполнять из нержавеющей стали.

Съемную монтажную вилку (1004), закрепляют на герметичной муфте крепления (1003) для выполнения необходимых операций по спуску/подъему греющей части установки непосредственно в скважину.

Амортизирующая пружина (1005) служит для защиты кабеля (2000) от механических повреждений при монтаже/демонтаже установки нагрева.

На питающий кабель (1006) подается 3-ех фазное напряжение.

Для каждой отдельной скважины величина подаваемого напряжения, определяется величиной выдаваемой мощности и необходимой температурой поддержания в трубе НКТ.

После подключения питающего кабеля к источнику питания, по токопроводящим жилам нагревательного кабеля (2000), протекает трехфазный переменный электрический ток. За счет омического сопротивления токопроводящей жилы, потребляемая электрическая энергия преобразуется в тепловую энергию (выдаваемая тепловая мощность нагревательного кабеля зависит от величины омического сопротивления токопроводящей жилы), при этом тепло через минеральную изоляцию передаются на внешнюю металлическую оболочку, а далее - к флюиду в трубе НКТ.

Claims (20)

1. Установка омического обогрева скважин, содержащая кабель, имеющий металлическую оболочку (2001), выполненную из никель- и хромсодержащей нержавеющей стали,

токопроводящую жилу (2003), размещенную внутри оболочки (2001),

высокотемпературный изоляционный наполнитель (2002), размещенный между оболочкой (2001) и жилой (2003),

концевую муфту (1001), выполненную с возможностью фиксации кабеля при его погружении в скважину, установленную на его забойном конце,

муфту крепления (1003), выполненную с возможностью герметичного ввода кабеля через сальниковое устройство фонтанной арматуры скважины (3005), установленную на устьевом конце кабеля.

2. Установка по п. 1, характеризующаяся тем, что в ней упомянутая оболочка (2001) кабеля выполнена из стали в соответствии с ГОСТ 5949-75.

3. Установка по любому из пп. 1 или 2, характеризующаяся тем, что в ней вышеупомянутая жила (2003) кабеля может быть выполнена из нихрома или меди, или никель-хром-кобальтового сплава, или никель-медного сплава, или никеля, или константана.

4. Установка по любому из пп. 1-3, характеризующаяся тем, что в ней вышеупомянутый наполнитель (2002) кабеля представляет собой электротехнический периклаз в соответствии с ГОСТ 24523.0-80.

5. Установка по любому из пп. 1 -4, характеризующаяся тем, что кабель в ней имеет диаметр от 4 до 9 мм.

6. Установка по любому из пп. 1-5, характеризующаяся тем, что в ней три отрезка кабеля механически соединены между собой по длине в стреньгу.

7. Установка по п. 6, характеризующаяся тем, что в ней отрезки кабеля механически соединены между собой по длине посредством свивки.

8. Установка по любому из пп. 6 или 7, характеризующаяся тем, что в ней ширина вышеупомянутой стреньги кабеля составляет 10-20 мм.

9. Установка по любому из пп. 1-8, характеризующаяся тем, что в ней жилы отрезков кабеля на одном из его концов электрически соединены между собой по схеме «ЗВЕЗДА», а на другом из его концов выполнены с возможностью подключения к источнику трехфазного напряжения.

10. Установка по любому из пп. 1 -9, характеризующаяся тем, что в ней концевая муфта (1001) выполнена из нержавеющей стали.

11. Установка по п. 1, характеризующаяся тем, что в ней вышеупомянутая муфта крепления (1003) кабеля выполнена из нержавеющей стали.

12. Установка по п. 1, характеризующаяся тем, что в ней вышеупомянутая муфта крепления (1003) кабеля выполнена с возможностью присоединения съемной монтажной вилки (1004), выполненной с возможностью крепления к подъемному оборудованию.

13. Установка по п. 1, характеризующаяся тем, что содержит в себе насосно-компрессорную трубу (3003),

сальниковое устройство фонтанной арматуры, систему управления нагревом (3006), термодатчики, подключенные к системе (3006),

кабель с установленной на нем концевой (1001) и соединительной (1003) муфтами, размещенный внутри упомянутой трубы (3003), питающий кабель (1006),

при этом жилы упомянутого кабеля на устьевом конце подключены к системе (3006) посредством питающего кабеля (1006).

Images