RU225394U1

RU225394U1 - WELL HEATER

Info

Publication number: RU225394U1
Application number: RU2023126201U
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Евгеньевич Тронин; Ренат Мазгутович Валеев; Марат Зайтунович Гуссамов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Новые технологии"
Filing date: 2023-10-12
Publication date: 2024-04-18

Abstract

Полезная модель относится к нефтяной промышленности и предназначена для теплового воздействия на призабойную зону и нефтяной пласт для предупреждения образования парафиногидратных отложений и повышения нефтеотдачи. Скважинный нагреватель включает цилиндрический корпус с нагревательными элементами, токовводом в верхней части и торцевыми крышками. Нагревательные элементы размещены во внутреннем воздушном пространстве герметичного корпуса. Герметичное соединение корпуса с торцевой крышкой и токовводом обеспечивается сварочными швами, герметичное место ввода питающего провода в токоввод обеспечивается с помощью термостойкого химически стойкого компаунда. Техническим результатом осуществления настоящей полезной модели является уменьшение массы нагревателя. The utility model relates to the oil industry and is intended for thermal impact on the bottom-hole zone and oil reservoir to prevent the formation of paraffin hydrate deposits and increase oil recovery. The downhole heater includes a cylindrical body with heating elements, a current lead in the upper part and end covers. The heating elements are located in the internal air space of the sealed housing. The sealed connection of the housing with the end cover and the current lead is ensured by welding seams; the sealed entry point of the supply wire into the current lead is ensured using a heat-resistant, chemically resistant compound. The technical result of the implementation of this utility model is a reduction in the mass of the heater.

Description

Полезная модель относится к нефтяной промышленности и предназначена для теплового воздействия на призабойную зону и нефтяной пласт для предупреждения образования парафиногидратных отложений и повышения нефтеотдачи.The utility model relates to the oil industry and is intended for thermal impact on the bottom-hole zone and oil reservoir to prevent the formation of paraffin hydrate deposits and increase oil recovery.

Скважинный нагреватель, содержащий элементы нагрева, выполненные в виде трубчатых электронагревателей, расположенных внутри защитного кожуха (пат. RU 188157, опубл. 01.04.2019). По известному решению, нагреватель дополнительно содержит центрирующие шайбы, установленные внутри кожуха перпендикулярно его осевой линии, каждая шайба выполнена с отверстиями, расположенными концентрично по окружности между центральным отверстием шайбы и ее наружной образующей, и жестко связана с защитным кожухом. В защитном кожухе напротив каждого трубчатого электронагревателя выполнены продольные пазы с перемычками. При эксплуатации каждый трубчатый электронагреватель омывается потоком скважинной жидкости.A downhole heater containing heating elements made in the form of tubular electric heaters located inside a protective casing (patent RU 188157, published 04/01/2019). According to a known solution, the heater additionally contains centering washers installed inside the casing perpendicular to its axial line, each washer is made with holes located concentrically along the circumference between the central hole of the washer and its outer generatrix, and is rigidly connected to the protective casing. In the protective casing opposite each tubular electric heater there are longitudinal grooves with jumpers. During operation, each tubular electric heater is washed by a flow of well fluid.

К недостаткам известного решения относится повышенная трудоемкость его изготовления, связанная с необходимостью фрезеровки в защитном кожухе пазов с перемычками. The disadvantages of the known solution include the increased labor intensity of its manufacture, associated with the need to mill grooves with jumpers in the protective casing.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков – прототипом заявляемой полезной модели – является скважинный нагреватель, включающий цилиндрический или трубчатый корпус с нагревательными элементами, токовводом в верхней части и деталью, установленной в нижней части с целью герметизации внутреннего пространства (пат. RU 2563510, опубл. 20.09.2015. Бюл. № 26). По известному решению, в нагревательные элементы омываются жидким теплоносителем, предварительно залитым в корпус. По внутреннему несущему элементу проходит скважинная жидкость. Деталь, установленную в нижней части с целью герметизации внутреннего пространства и выполняющую функцию торцевой крышки, авторы известного решения называют втулкой. Между нею и корпусом установлены уплотнительные элементы. The closest in terms of the set of essential features - the prototype of the claimed utility model - is a well heater, including a cylindrical or tubular body with heating elements, a current lead in the upper part and a part installed in the lower part for the purpose of sealing the internal space (patent RU 2563510, publ. 20.09 .2015. No. 26). According to a well-known solution, the heating elements are washed with liquid coolant, previously poured into the housing. Well fluid passes through the internal bearing element. The part installed in the lower part for the purpose of sealing the internal space and performing the function of the end cover is called a bushing by the authors of the known solution. Sealing elements are installed between it and the body.

К недостаткам известного решения относится увеличенная масса устройства из-за наличия жидкого теплоносителя и, соответственно, повышенная нагрузка на несущую конструкцию оборудования, с которым устройство связано в эксплуатации. Кроме того, наличие жидкого теплоносителя увеличивает сложность конструкции и дополнительные риски в эксплуатации, связанные с его возможной утечкой, например, при повреждении корпуса или уплотнительных элементов. Также, это увеличивает стоимость нагревателя.The disadvantages of the known solution include the increased weight of the device due to the presence of a coolant liquid and, accordingly, an increased load on the supporting structure of the equipment with which the device is connected in operation. In addition, the presence of liquid coolant increases the complexity of the design and additional risks in operation associated with its possible leakage, for example, if the housing or sealing elements are damaged. Also, this increases the cost of the heater.

Технической задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является повышение надежности конструкции скважинного нагревателя.The technical problem to be solved by the proposed utility model is to increase the reliability of the downhole heater design.

Техническим результатом осуществления настоящей полезной модели является уменьшение массы нагревателя.The technical result of the implementation of this utility model is a reduction in the mass of the heater.

Поставленная техническая задача решается за счёт совокупного применения следующих конструктивных мероприятий:The stated technical problem is solved through the combined use of the following constructive measures:

- исключения из конструкции скважинного нагревателя жидкого теплоносителя,- exclusions from the design of the downhole coolant heater,

- размещения нагревательных элементов в воздушном пространстве герметичного корпуса,- placement of heating elements in the air space of a sealed housing,

- герметизации корпуса с помощью сварочных швов и компаунда.- sealing the body using welding seams and compound.

Предлагаемый в качестве настоящей полезной модели скважинный нагреватель поясняется чертежами (фиг. 1, 2, 3). The well heater proposed as this utility model is illustrated by drawings (Fig. 1, 2, 3).

На фиг. 1 схематично изображен продольный разрез предлагаемого скважинного нагревателя.In fig. 1 schematically shows a longitudinal section of the proposed downhole heater.

На фиг. 2 показан пример осуществления предлагаемой полезной моделиIn fig. 2 shows an example of the implementation of the proposed utility model

Позициями обозначено:The positions indicate:

1 - корпус,1 - body,

2 - торцевая крышка,2 - end cover,

3 - нагревательный элемент,3 - heating element,

4 - изолятор,4 - insulator,

5 - токоввод,5 - current lead,

6 - питающий кабель,6 - power cable,

7 - сварочные швы,7 - welding seams,

8 - химически стойкий термостойкий компаунд.8 - chemically resistant heat-resistant compound.

Изображение на фиг. 1 передает основную идею – размещение нагревательных элементов 3 во внутреннем воздушном пространстве герметичного корпуса 1. При этом показанные соединения нагревательных элементов 3 между собой и с питающим проводом 6, а также проход через токоввод 5 не должны пониматься буквально так, как изображено. В действительность они выполнены с помощью способов и средств, известных из уровня техники, и не являются предметом охраны по настоящей заявке. Также, в целях упрощения восприятия, на фиг. 1 не показаны изоляторы 4, расположенные между нагревательными элементами 3. Image in Fig. 1 conveys the main idea - the placement of heating elements 3 in the internal air space of a sealed housing 1. In this case, the shown connections of the heating elements 3 with each other and with the supply wire 6, as well as the passage through the current lead 5 should not be taken literally as shown. In fact, they are made using methods and means known from the prior art, and are not the subject of protection under this application. Also, for ease of understanding, FIG. 1 does not show the insulators 4 located between the heating elements 3.

Корпус 1 выполнен в виде толстостенной трубы из нержавеющей стали. Пространство внутри корпуса 1 герметично закрыто торцевой крышкой 2 в нижней части и токовводом 5 в верхней части. Герметичность соединений торцевой крышки 2 и токоввода 5 с корпусом 1 обеспечивается сварочными швами. Герметичное соединение в месте входа питающего провода 6 в токоввод 5 выполнено с помощью термостойкого химически стойкого компаунда 8. Питание осуществляется по однофазной схеме. Нагревательные элементы 3 жёстко позиционированы относительно корпуса 1. На корпус 1 выведен кабель «ноль-земля» (на фиг. не показан). За счет этого снижается количество питающих проводов необходимых для подключения.Housing 1 is made in the form of a thick-walled stainless steel pipe. The space inside the housing 1 is hermetically sealed with an end cap 2 in the lower part and a current lead 5 in the upper part. The tightness of the connections of the end cover 2 and the current lead 5 with the housing 1 is ensured by welding seams. The sealed connection at the point where the supply wire 6 enters the current lead 5 is made using a heat-resistant, chemically resistant compound 8. Power is supplied according to a single-phase circuit. Heating elements 3 are rigidly positioned relative to housing 1. A “zero-ground” cable is routed to housing 1 (not shown in the figure). Due to this, the number of power wires required for connection is reduced.

Нагревательные элементы 3 представляют собой спираль, изготовленную из стального сплава с высоким электрическим сопротивлением. Марка упомянутого сплава, величина и характер изменения шага навивки спирали, а также количество нагревательных элементов 3 не являются предметом охраны по настоящей заявке.Heating elements 3 are a spiral made of a steel alloy with high electrical resistance. The brand of the mentioned alloy, the magnitude and nature of the change in the pitch of the spiral, as well as the number of heating elements 3 are not the subject of protection under this application.

Изолятор 4 выполнен в виде продолговатого элемента, не проводящего электрический ток. Количество изоляторов 4 и их размеры определяются размерами скважинного нагревателя и не являются предметом охраны по настоящей заявке.The insulator 4 is made in the form of an elongated element that does not conduct electric current. The number of insulators 4 and their dimensions are determined by the dimensions of the well heater and are not the subject of protection under this application.

Предлагаемый в качестве настоящей полезной модели скважинный нагреватель работает следующим образом.The borehole heater proposed as this utility model operates as follows.

Нагреватель подключают к источнику питания и опускают в скважину ниже интервала (уровня) перфорации. Нагревательные элементы 3 нагревают воздушное пространство в корпусе 1 и, за счет этого, нагревают стенки корпуса 1 и торцевую крышку 2.The heater is connected to a power source and lowered into the well below the perforation interval (level). Heating elements 3 heat the air space in housing 1 and, due to this, heat the walls of housing 1 and the end cover 2.

В случае разгерметизации корпуса 1 нагреватель отключается.In case of depressurization of housing 1, the heater is switched off.

Пример осуществления полезной модели.An example of the implementation of a utility model.

Были изготовлены скважинные нагреватели, в которых корпус 1 выполнен из нержавеющей стали трубы наружным диаметром 57 мм, с толщиной стенки 3 мм. Длина части скважинного нагревателя, непосредственно оказывающей тепловое воздействие на призабойную зону (так называемая «горячая зона» нагревателя) составляла 2500 мм. Нагревательные элементы навили из нихромовой проволоки (сплав Х20Н80, диаметр проволоки 1,2 мм). Торцевую крышку 2 и токоввод 5 крепили к корпусу 1 сварными швами I класса по ОСТ 4Г 0.005.247-82. Общая длина скважинного нагревателя с учетом деталей электрического подключения составила 4958 мм.Borehole heaters were manufactured in which the housing 1 is made of stainless steel pipe with an outer diameter of 57 mm and a wall thickness of 3 mm. The length of the part of the downhole heater that directly exerts a thermal effect on the bottomhole zone (the so-called “hot zone” of the heater) was 2500 mm. The heating elements were wound from nichrome wire (alloy X20N80, wire diameter 1.2 mm). The end cover 2 and the current lead 5 were attached to the body 1 with class I welds according to OST 4G 0.005.247-82. The total length of the downhole heater, taking into account the electrical connection details, was 4958 mm.

Испытания скважинного нагревателя проводили для повышения нефтеотдачи высоковязкой нефти на двух скважинах месторождения «Камыскуль Южный» ТОО «Эмбаведьойл». Некоторые результаты испытаний приведены в таблице 1.Tests of the downhole heater were carried out to increase oil recovery of high-viscosity oil at two wells of the Kamyskul South field of Embavedoil LLP. Some test results are shown in Table 1.

По результатам испытаний скважинный нагреватель рекомендован для применения на скважинах с высоковязкой нефтью.Based on test results, the downhole heater is recommended for use in wells with high-viscosity oil.

Таблица 1 – Некоторые результаты испытаний скважинного нагревателя Table 1 - Some test results of the well heater

Условия проведения испытанийTest conditions Изменение дебита по нефтеотдачеChange in oil recovery flow rate ОбводненностьWater cut № скважиныWell No. Глубина забоя, мFace depth, m Интервал перфорации, мPerforation interval, m Скважина №57Well No. 57 216216 115-120115-120 +63%+63% -17%-17% Скважина №84Well No. 84 190190 140-143140-143 +262%+262% +1%+1%

Необходимо отметить, что, в случае применения известного решения, принятого в настоящей заявке в качестве наиболее близкого аналога (прототипа), масса скважинного нагревателя была бы увеличена на величину массы заправленного жидкого теплоносителя. Прибавка составила бы не менее 5 кг.It should be noted that, in the case of applying the known solution adopted in this application as the closest analogue (prototype), the mass of the well heater would be increased by the amount of the mass of the charged coolant liquid. The increase would be at least 5 kg.

Таким образом, благодаря предложенной конструкции, достигнут заявленный технический результат при одновременном увеличении дебита скважин по нефтеотдаче.Thus, thanks to the proposed design, the stated technical result was achieved while simultaneously increasing the well flow rate in terms of oil recovery.

Claims

1. Borehole heater, including a sealed housing with heating elements, a current lead in the upper part and an end cover installed in the lower part, characterized in that the heating elements are located in the internal air space of the sealed housing, the sealed connection of the housing with the end cover and the current lead is ensured by welding seams , and the sealed connection at the point where the supply wire enters the current lead is made using a heat-resistant, chemically resistant compound.

2. Borehole heater according to claim 1, characterized in that the sealed housing is cylindrical or tubular.