RU2272893C2 - Устройство для предупреждения образования и ликвидации гидратных и парафиновых образований в подъемных трубах нефтяных и газовых скважин - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к области нефтедобычи. Технической задачей является создание устройства, обладающего при своем использовании высокой универсальностью для предупреждения образования и ликвидации гидратных и парафиновых отложений и пробок в подъемных трубах эксплуатации скважины. Сущность изобретения: устройство содержит размещенный в колонне подъемных труб (НКТ) протяженный тепловой излучатель, связанный с протяженным грузонесущим элементом. Тепловой излучатель и грузонесущий элемент одними концами через герметизатор на устье скважины выведены на дневную поверхность, где тепловой излучатель подключен к источнику тепловой энергии. Грузонесущий элемент подключен к механизму возвратно-поступательного перемещения. Другой свободный конец теплового излучателя соединен с грузонесущим элементом, при этом тепловой излучатель может быть выполнен по длине равным или меньше протяженного грузового элемента. Нижний конец теплового излучателя размещен в НКТ ниже нижнего интервала гидратных и парафиновых отложений. На тепловом излучателе установлены по меньшей мере два механических скребка на расстоянии не менее 0,25 м друг от друга, но не более длины хода теплового излучателя. 13 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к устройствам для предупреждения образования и ликвидации гидратных и парафиновых отложений и пробок в подъемных трубах при эксплуатации фонтанирующих, газлифтных скважин, а также при любом механизированном способе эксплуатации (штанговыми глубинно-насосными установками, электроцентробежными насосами, и т.д.), преимущественно при добыче высоковязкой, высокопарафинистой жидкости, а также жидкости, теряющей текучесть при положительных значениях температуры окружающей среды, в которой транспортируется жидкость.

В настоящее время нашли применение устройства для предупреждения образования и ликвидации гидратных и парафиновых отложений и пробок в скважинах с использованием тепловой энергии. Такие устройства содержат подключенный к источнику тепловой энергии излучатель тепловой энергии, спущенный в колонну подъемных труб или в межтрубное пространство скважины.

Известно, например, устройство для ликвидации парафино-гидратных пробок в насосно-компрессорных трубах (НКТ), в котором излучатель тепловой энергии выполнен в виде заполненного электролитом нагревателя, спускаемого на кабель-тросе в колонну НКТ до контакта с парафиногидратной пробкой. При прохождении электрического тока через электролит происходит выделение тепла в местах контакта устройства с пробкой, что приводит к ее разрушению (см. а.с. СССР №1539310, кл. Е 21 В 36/04, от 1987 г.).

Недостатком устройства является низкая эффективность работы, сложность эксплуатации из-за использования электролита, невозможность ликвидации пробок большой длины (более 90 м) из-за аварийного прихвата кабель-троса и, как следствие, - необходимость подъема колонны НКТ для освобождения кабель-троса и теплового излучателя от гидратопарафиновых отложений. Кроме того, известное устройство нельзя применять при штанговой глубинно-насосной эксплуатации скважин и при использовании винтовых насосов с приводом на дневной поверхности.

Известно другое устройство, в котором в качестве теплового излучателя используют цилиндрический электронагреватель ограниченной длины, спускаемый в колонну подъемных труб на электрическом многожильном кабеле, подключенном к источнику питания. Для исключения аварийного прихвата кабеля при проплавлении пробок большой длины часть жил многожильного кабеля закорочена (см. патент РФ №2003781, кл. Е 21 В 37/02, 1991 г.)

Однако известное устройство имеет низкую эксплуатационную надежность из-за недопустимого чрезмерного разогрева участка кабеля с закороченными жилами, находящегося на барабане лебедки. Как следствие - нарушение изоляции токопроводящих жил и выход кабеля из строя. Кроме того, известное устройство также нельзя использовать при эксплуатации скважин штанговыми глубинно-насосными установками и с использованием винтовых насосов с приводом на дневной поверхности.

Известно также устройство для предупреждения образования гидратных и парафиновых отложений в подъемных трубах скважины, в котором в качестве теплового излучателя используют размещенный в колонне НКТ линейный нагреватель в виде электрического нагревательного кабеля, жилы которого на концевом участке соединены между собой и изолированы, а другой конец кабеля подключен к источнику питания (см. патент РФ №2186943, кл. Е 21 В 36/04, от 2000 г.).

Однако такое устройство работает неэффективно при ликвидации гидратных и парафиновых пробок, т.к. тепловой мощности может быть не достаточно для концентрированного воздействия на пробку и интенсификации процесса плавления пробки.

Для очистки подъемных труб от гидратных и парафиновых отложений также нашли широкое применение механические скребки различной конструкции, спускаемые в подъемные трубы на тяговом органе. Например, известно устройство для механического удаления гидратопарафиновых образований со стенок подъемных труб, имеющее скребки в виде проволочных скоб, установленных с определенным шагом на корпусе (см. патент РФ №2175375, кл. Е 21 В 37/02, опубл.2001 г.) При спуске вниз и подъеме вверх скребка происходит срезание отложений и вынос их вместе с добываемым пластовым флюидом.

Однако применение механических скребков для предупреждения и ликвидации гидратопарафиновых отложений в подъемных трубах не обеспечивает эффективную работу устройства в скважинах с высоковязкой, высокопарафинистой жидкостью из-за невозможности спуска скребков до нижнего интервала гидратопарафиновых отложений в высоковязкой жидкости, т.к. удельный вес скребка значительно меньше удельного веса вязкой жидкости.

Известно устройство для предупреждения образования и ликвидации гидратных и парафиновых образований в подъемных трубах нефтяных и газовых скважин, с использованием теплового и механического воздействия, описанное при реализации способа в патенте РФ №2138619, кл. Е 21 В 37/02, от 1998 г.

Известное устройство содержит размещенный в колонне подъемных труб тепловой излучатель в виде цилиндрического электронагревателя ограниченной длины, источник питания и электрический токоподводящий кабель, на котором электронагреватель спускают в подъемные трубы. Над электронагревателем установлен механический скребок (тарельчатого или ершового типа в виде стержня с радиально выступающими упругими элементами). Диаметр скребка составляет 1,12-1,28 от диаметра электронагревателя, а минимальный диаметр электронагревателя составляет 0,28-0,48 от внутреннего диаметра очищаемой подъемной трубы (см. патент РФ №2138619, кл. Е 21 В 37/02, от 1998 г.)

Электронагреватель на токоподводящем кабеле опускают в колонну подъемных труб до места расположения гидратопарафиновых отложений или пробки, включают источник питания. Электронагреватель выделяет тепловую энергию и расплавляет гидратные и парафиновые отложения либо пробку, и по мере их проплавления электронагреватель продвигают вниз по колонне подъемных труб. При подъеме электронагревателя расположенным над ним скребком удаляют проплавленный парафин и пробки. При необходимости электронагреватель (следовательно, и скребок) заменяют на другой типоразмер: диаметр нагревателя увеличивают до 0,57-0,87 от внутреннего диаметра очищаемой трубы.

Хотя известное устройство обеспечивает ликвидацию гидратных и парафиновых образований за счет теплового, а затем механического воздействия на образования в скважине, однако оно имеет низкую эффективность работы при эксплуатации скважин, добывающих высоковязкие, высокопарафинистые жидкости из-за недостаточной тепловой мощности теплового излучателя, поскольку электронагреватель имеет ограниченную длину, а также из-за того, что механический скребок работает только при подъеме устройства вверх. Указанный недостаток особенно проявляется при подъеме жидкости, теряющей текучесть при положительных значениях температуры среды и наличии гидратных и парафиновых отложений на внутренней поверхности колонны подъемных труб из-за вязкого трения между жидкостью и наружной поверхностью токоподводящего кабеля. Существенным недостатком известного устройства является невозможность его использования в скважинах, оборудованных штанговыми глубинно-насосными установками и винтовыми насосами с приводом на дневной поверхности.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является устройство для удаления гидратопарафиновых образований в нефтяной и газовой скважине, содержащее размещенный в колонне подъемных труб нагревательный элемент, корпус разных форм для передачи тепла и воздействия на образования, головку для соединения устройства с кабелем, подключенным к источнику тепловой энергии, и связанный с нагревательным элементом подогреваемый скребок, выполненный с возможностью увеличения диаметра при подъеме устройства и уменьшения диаметра при спуске устройства в скважину (см. Свидетельство на полезную модель №21413, кл. Е 21 В 37/00, от 2001 г.)

Однако известное устройство имеет недостаточную эффективность при ликвидации гидратных и парафиновых образований, при подъеме высоковязкой, высокопарафинистой жидкости из-за ограниченной длины нагревательного элемента, а также из-за работы скребка только при подъеме устройства на устье. К тому же данное устройство не обладает универсальностью, т.к. его вообще нельзя применять в скважинах, оборудованных штанговыми глубинно-насосными установками и винтовыми насосами с приводом на дневной поверхности.

Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является создание устройства, обладающего при своем использовании высокой универсальностью для предупреждения образования и ликвидации гидратных и парафиновых отложений и пробок в подъемных трубах при любом способе эксплуатации скважины: фонтанном, газлифтном, любом механизированном - с использованием электроцентробежных насосов, штанговых глубинно-насосных установок, винтовых насосов с приводом на дневной поверхности и т.д., а также при подъеме жидкости любой вязкости, в том числе, высоковязкой, высокопарафинистой, или жидкости, теряющей текучесть при положительных значениях температуры среды транспортирования жидкости, повышение при этом эксплуатационной надежности и эффективности работы устройства.

Дополнительно решается задача увеличения производительности отбора скважинного продукта.

Поставленная техническая задача решается тем, что в известном устройстве для предупреждения образования и ликвидации гидратных и парафиновых образований в подъемных трубах нефтяных и газовых скважин, содержащем размещенный в колонне подъемных труб тепловой излучатель, подключенный на дневной поверхности к источнику тепловой энергии, и установленный на тепловом излучателе подогреваемый скребок, новым является то, что тепловой излучатель выполнен протяженным и снабжен протяженным грузонесущим элементом, тепловой излучатель и грузонесущий элемент выведены на дневную поверхность через герметизатор на устье скважины для подключения, соответственно, к источнику тепловой энергии и к механизму возвратно-поступательного перемещения теплового излучателя, а свободный конец теплового излучателя соединен с грузонесущим элементом, при этом на тепловом излучателе установлены по меньшей мере два подогреваемых скребка на расстоянии не менее 0,25 м друг от друга, но не более длины хода теплового излучателя.

В качестве протяженного теплового излучателя может быть использован электрический нагревательный кабель или гибкий трубопровод, заполненный или перегретым паром, или горячей нефтью, или горячей водой.

Протяженный тепловой излучатель может быть выполнен в форме петли, оба конца ветвей которой на дневной поверхности подключены к источнику тепловой энергии.

В качестве протяженного грузонесущего элемента может служить бронированная оболочка электрического нагревательного кабеля, или грузонесущий трос, или гибкий трубопровод, или колонна насосных штанг.

Скребки выполнены с каналами для прохождения жидкости и режущими элементами, ориентированными на срезание гидратных и парафиновых образований как при ходе устройства вниз, так и при ходе вверх.

Скребки и теплопередающая поверхность теплового излучателя выполнены из теплопроводного материала.

Скребки могут быть выполнены с встроенными металлическими стержнями, обращенными в сторону внутренней поверхности подъемных труб.

Скребки могут быть выполнены с возможностью изменять объем в зависимости от температуры нагрева теплового излучателя.

Источник тепловой энергии выполнен регулируемым.

Тепловой излучатель может быть выполнен по длине с отличающимися участками излучения тепловой мощности.

Устройство имеет регулируемое число двойных ходов теплового излучателя со скребками.

Нижний конец протяженного теплового излучателя может быть размещен в подъемных трубах ниже нижнего интервала гидратных и парафиновых образований.

Грузонесущий элемент на свободном конце может иметь утяжелитель.

Тепловой излучатель в сечении может иметь овал, эллипс, круг, прямоугольник, ромб с закругленными углами.

Благодаря тому что тепловой излучатель выполнен протяженным, появилась возможность разместить его в подъемных трубах в работающей скважине и осуществлять постоянный прогрев поднимаемой жидкости с целью предупреждения образования и/или ликвидации гидратных и парафиновых отложений при необходимости от забоя до устья скважины. Такое тепловое воздействие на добываемую жидкость важно при подъеме высоковязких, высокопарафинистых жидкостей и особенно при подъеме жидкости, которая теряет текучесть при положительных значениях температуры среды транспортирования.

Благодаря тому что протяженный тепловой излучатель снабжен протяженным грузонесущим элементом, обеспечивается, во-первых, надежный спуск протяженного теплового излучателя на любую глубину, ниже нижнего интервала возможного гидратопарафинообразования либо интервала, где жидкость теряет текучесть при положительных значениях температуры из-за влияния среды транспортирования. Во-вторых, протяженный грузонесущий элемент, связанный с тепловым излучателем со скребками и с механизмом возвратно-поступательного перемещения, обеспечивает надежное возвратно-поступательное перемещение протяженного теплового излучателя со скребками в колонне подъемных труб. Установка на поверхности протяженного теплового излучателя подогреваемых скребков позволила, наряду со срезанием отложений как при ходе теплового излучателя вниз, так и вверх, осуществлять прогрев поднимаемой жидкости, при этом осуществлять перемещение нагретых слоев из зоны, прилегающей к протяженному тепловому излучателю на периферию и тем самым приблизить более нагретые слои к внутренней поверхности подъемных труб. Как следствие - происходит предупреждение образования отложений на стенках подъемных труб либо происходит размягчение уже образовавшихся отложений. Установка подогреваемых скребков на протяженном тепловом излучателе на предлагаемом расстоянии друг от друга гарантирует эффективное предупреждение образования и ликвидацию гидратопарафиновых образований в работающей скважине как при ходе вниз теплового излучателя, так и при ходе вверх.

Предложенное конструктивное выполнение устройства обеспечивает эффективную работу при любом способе эксплуатации скважины: фонтанном, газлифтном, любом механизированном, и делает его универсальным при использовании. Выполнение теплового излучателя гибким (в виде электрического нагревательного кабеля, или гибкого трубопровода с горячим рабочим агентом) позволяет производить любое совмещение его с предложенными вариантами выполнения грузонесущего элемента и тем самым обеспечить работу скважины по подъему жидкости на поверхность при любом способе эксплуатации скважины, а также восстановить ее работоспособность при любых возникших в процессе эксплуатации ситуациях, связанных, например, с повышением вязкости добываемой жидкости в процессе ее подъема.

Устройство обеспечивает регулирование тепловой энергии за счет использования регулируемого источника тепловой энергии, за счет выполнения различных участков по длине теплового излучателя с различной теплопередачей, за счет конструктивного выполнения подогреваемых скребков, за счет выполнения поверхностей теплового излучателя и скребков из теплопроводного материала, благодаря чему повышается эффективность работы устройства.

Устройство обеспечивает регулирование длины хода теплового излучателя со скребками, а также число двойных ходов (вниз-вверх), что позволяет, в случае необходимости, интенсифицировать процесс перемещения нагретых слоев жидкости в колонне подъемных труб, удаления отложений со стенок подъемных труб.

Конструкция протяженного теплового излучателя со скребками, форма поперечного сечения теплового излучателя, наличие проходных каналов в скребках позволяют осуществлять беспрепятственное возвратно-поступательное перемещение устройства в процессе эксплуатации скважины и отбор скважинного продукта при любых способах эксплуатации скважины.

Для обеспечения требуемой длины хода теплового излучателя при эксплуатации скважин фонтанным, газлифтным способами, а также с использованием электроцентробежных насосов, поршневых, винтовых насосов с приводом на дневной поверхности на нижнем конце протяженного грузонесущего элемента устанавливают утяжелитель.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 схематически изображено устройство для предупреждения образования и ликвидации гидратных и парафиновых образований в подъемных трубах при фонтанном способе добычи нефти; на фиг.2 - заявляемое устройство в скважине, оборудованной глубинно-насосной штанговой установкой.

Устройство содержит размещенный в колонне подъемных труб - колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) 1 протяженный тепловой излучатель 2, связанный с протяженным грузонесущим элементом 3. Тепловой излучатель 2 и грузонесущий элемент 3 одними концами через герметизатор 4 на устье скважины выведены на дневную поверхность, где тепловой излучатель подключен к источнику 5 тепловой энергии, а грузонесущий элемент 3 подключен к механизму 6 возвратно-поступательного перемещения. В качестве источника 5 тепловой энергии может быть использован, например, генератор напряжения переменного или постоянного тока или теплогенератор для рабочего агента в виде воды, пара, нефти. В качестве механизма 6 возвратно-поступательного перемещения может быть использован, например, станок-качалка, барабан с приводом и т.д.

Другой свободный конец теплового излучателя 2 соединен с грузонесущим элементом 3, при этом протяженный тепловой излучатель 2 может быть выполнен по длине равным или меньше протяженного грузонесущего элемента 3. Нижний конец протяженного теплового излучателя 2 размещен в НКТ 1 ниже нижнего интервала гидратных и парафиновых отложений.

На протяженном тепловом излучателе 2 установлены по меньшей мере два механических скребка 7 на расстоянии не менее 0,25 м друг от друга, но не более длины хода теплового излучателя 2. Количество скребков 7 на тепловом излучателе 2 определяется условиями гидратопарафино-образования в данной скважине, вязкостью добываемой жидкости, температуры среды транспортирования жидкости.

В качестве протяженного теплового излучателя 2 может быть использован электрический нагревательный кабель, одножильный или многожильный, с наружной бронированной оболочкой.

В качестве теплового излучателя 2 может быть использован гибкий трубопровод, заполненный или перегретым паром, или горячей нефтью, или горячей водой. В качестве источника тепловой энергии для такого теплового излучателя служит теплогенератор.

Протяженный грузонесущий элемент 3 может быть выполнен в виде троса, или трубопровода, или колонны насосных штанг, возможно нормальной или укороченной длины.

Для электрического нагревательного кабеля в качестве грузонесущего элемента 3 может быть использована бронированная оболочка кабеля. При этом протяженный грузонесущий элемент 3 может быть совмещен с протяженным тепловым излучателем 2 (бронированный нагревательный кабель, гибкий трубопровод с рабочим агентом) либо сопряжен с ним по наружной поверхности.

Протяженный тепловой излучатель 2 может быть выполнен в форме петли, концы ветвей которой через герметизатор 4 выведены на дневную поверхность и подключены к источнику 5 тепловой энергии, а грузонесущий элемент 3 такого теплового излучателя подключен к механизму 6 возвратно-поступательного перемещения.

Для обеспечения лучшей теплопередачи, а также более обтекаемой формы и лучшего сопряжения с протяженным грузонесущим элементом 3 тепловой излучатель 2 может иметь в сечении форму овала, эллипса, круга, прямоугольника, ромба с закругленными углами.

Скребки 7, установленные на поверхности протяженного теплового излучателя 2, выполнены с каналами для беспрепятственного прохождения добываемой жидкости и срезанных отложений, а режущие кромки скребков 7 ориентированы на срезание гидратных и парафиновых образований как при ходе устройства вверх, так и при ходе его вниз. Скребки 7 и теплопередающая наружная поверхность теплового излучателя 2 выполнены из теплопроводного материала, например полиамида. Для лучшей теплопередачи скребок 7 выполнен с встроенными металлическими стержнями, обращенными в сторону внутренней поверхности подъемных труб 1. Скребок 7 выполнен из материала, например, полиамида, способного изменять объем скребка в зависимости от температуры нагрева теплового излучателя 2.

Источник 5 тепловой энергии выполнен регулируемым для изменения тепловой мощности в зависимости от условий гидратопарафинообразования в скважине.

Тепловой излучатель 2 по длине может быть выполнен с отличающимися участками излучения тепловой мощности для обеспечения различного выделения тепла по длине подъемных труб в зависимости от расположения интервалов гидратопарафинообразования, или в зависимости от температуры среды, окружающей подъемные трубы скважин, например многолетнемерзлые породы, в которых находится скважина, и т.п. Для этого, например, электрический нагревательный кабель, выполняют из участков с разным электрическим сопротивлением.

Механизм 6 возвратно-поступательного перемещения выполнен регулируемым для обеспечения регулирования длины хода теплового излучателя 2 со скребками 7, а также регулирования числа их двойных ходов (вниз-вверх).

Для обеспечения требуемой длины хода теплового излучателя при эксплуатации скважин фонтанным, газлифтным способами, а также с использованием электроцентробежных насосов, поршневых, винтовых насосов с приводом на дневной поверхности на нижнем конце протяженного грузонесущего элемента устанавливают утяжелитель 8.

Установленный на устье скважины герметизатор 4 содержит размещенный в устьевом сальнике 9, например, полированный шток 10 со сквозным проходным отверстием, через которое выведены концы теплового излучателя 2 и грузонесущего элемента 3 на дневную поверхность, по торцам полированный шток 10 имеет сальниковые уплотнения 11. Устьевой сальник 9 обеспечивает герметизацию внутренней полости НКТ 1 от дневной поверхности при возвратно-поступательном перемещении полированного штока 10, который связан с размещенным в нем грузонесущим элементом 3 и через промежуточную связь связан с механизмом 6 возвратно-поступательного перемещения теплового излучателя 2 со скребками 7 в колонне НКТ 1.

В зависимости от способа добычи жидкости заявляемое устройство обеспечивает предупреждение образования и ликвидацию гидратных и парафиновых образований при любом способе эксплуатации нефтяных и газовых скважин, при этом конструкция грузонесущего элемента выбирается следующая:

- при фонтанном, газлифтном способах эксплуатации может быть использован грузонесущий трос, или непрерывная протяженная однониточная штанга, или колонна насосных штанг, составленная из соединенных между собой насосных штанг нормальной или укороченной длины;

- при механизированном способе добычи с использованием гидропоршневых, электроцентробежных, электровинтовых насосов может быть использован грузонесущий трос, или непрерывная протяженная однониточная штанга, или колонна насосных штанг, составленная из соединенных между собой насосных штанг нормальной или укороченной длины;

- при механизированном способе добычи с использованием винтовых насосов с приводом на дневной поверхности используется непрерывная протяженная однониточная штанга, или колонна насосных штанг, составленная из соединенных между собой насосных штанг нормальной или укороченной длины;

- при механизированном способе добычи с использованием глубинных насосов плунжерного типа с приводом на дневной поверхности используется протяженный грузонесущий трос, или непрерывная протяженная однониточная штанга, или колонна насосных штанг, составленная из соединенных между собой насосных штанг нормальной или укороченной длины.

Работает предлагаемое устройство следующим образом.

Пример 1 (фиг.1). В фонтанную скважину, очищенную от органических и неорганических отложений, колонну прошаблонированных НКТ 1 диаметром 73 мм спускают ниже нижнего интервала гидратопарафинового образования, например, на 50 м протяженный тепловой излучатель 2 длиной 1500 м, выполненный в виде электрического нагревательного кабеля круглого сечения, многожильного, многопроволочного, токопроводящие жилы медные, сечение 6 мм². Токопроводящие жилы на концевом участке соединены между собой в "звезду" и изолированы. Снаружи изолированные токопроводящие жилы по всей длине охвачены бронирующей оболочкой из двухповивной оцинкованной проволоки. Бронированная оболочка кабеля служит грузонесущим элементом 3 для теплового излучателя 2 (при этом учитывается величина удлинения грузонесущего элемента 3 в упругой части его характеристики). На нижнем конце бронированной оболочки кабеля закреплен утяжелитель 8 диаметром 25 мм. На тепловом излучателе 2 закреплены, например, 1501 скребок 7 на расстоянии друг от друга 1 м. Наружный диаметр скребка 7 составляет 60 мм, высота скребка - 100 мм, высота каналов для прохождения жидкости через скребок - 6-7 мм, количество каналов - 5-6.

Электрический кабель в бронированной оболочке выводят через полый полированный шток 10 на дневную поверхность, устанавливают по торцам полированного штока 10 сальниковые уплотнения 11 для отделения внутренней полости полированного штока 10 от внутренней полости НКТ 1 и от дневной поверхности. На дневной поверхности токопроводящие жилы электрического кабеля подключают к регулируемому источнику 5 тепловой энергии - источнику питания переменного или постоянного тока с напряжением до 1000 В. Прикрепленный к полированному штоку 10 грузонесущий элемент 3 - бронированную оболочку кабеля - соединяют с канатной подвеской механизма 6 возвратно-поступательного перемещения, например, кривошипно-шкивного передвижного привода ПКШП-80 с допустимой нагрузкой в точке подвеса полированного штока 4 т.с., длина хода теплового излучателя 2 со скребками 7 отрегулирована на 3 м.

Пример 2. Скважина эксплуатируется механизированным способом с использованием штанговой глубинно-насосной установки (фиг.2).

В качестве протяженного теплового излучателя 2 используется электрический нагревательный кабель длиной 1500 м выпукло-вогнутой формы, многожильный, многопроволочный, токопроводящие жилы медные, сечение 6 мм². Токопроводящие жилы на концевом участке соединены между собой в "звезду" и изолированы. Снаружи изолированные токопроводящие жилы по всей длине охвачены бронирующей оболочкой из двухповивной оцинкованной проволоки. В качестве протяженного грузонесущего элемента 3 используется многоступенчатая колонна насосных штанг длиной 1510 м, составленная из насоных штанг нормальной длины ШН19, ШН16, при этом низ колонны штанг снабжен утяжелителем 8 - тяжелой штангой с условным диаметром 28 мм. Электрический нагревательный кабель закрепляют при помощи скребков - центраторов 7 на колонне насосных штанг, при этом сопрягают вогнутую поверхность кабеля с цилиндрической поверхностью насосных штанг. В местах соединения насосных штанг электрический кабель на поверхности соединительных муфт 12 защищен протекторами 13, которые также выполняют функцию скребков. Поверхность бронированного электрического кабеля, насосные штанги и скребки выполнены из теплопроводного материала.

Тепловой излучатель 2 - электрический нагревательный кабель - выводят на дневную поверхность через полый полированный шток 10 и подключают к регулируемому источнику 5 переменного или постоянного тока напряжением до 1000 В. Полированный шток 10 отделяют сальниковыми уплотнениями 9. Грузонесущий элемент 3 - верх колонны насосных штанг - соединяют с полированным штоком 10, который в свою очередь соединяют с канатной подвеской привода механизма 6 возвратно-поступательного перемещения ПКШП-80 с допустимой нагрузкой в точке подвеса полированного штока 4 т.с. и длиной хода до 3 м.

При включении источника питания токопроводящие жилы кабеля нагреваются до температуры 110°С, температура наружной поверхности нагревательного кабеля составляет 85°С, температура наружной поверхности скребков - 65-75°С. В результате происходит прогрев добываемой жидкости в подъемных трубах по всей длине теплового излучателя, снижается вязкость жидкости, уменьшается вероятность образования гидратных и парафиновых отложений и пробок. Затем запускают механизм 6 возвратно-поступательного перемещения теплового излучателя 2. При многократном циклическом перемещении излучающего тепло протяженного теплового излучателя 2 с закрепленными на нем скребками 7 происходит перемещение нагретой жидкости по всему объему подъемных труб, размягчение и срезание режущими кромками скребков 7 гидратопарафиновых образований в процессе эксплуатации скважины и вынос их вместе с добываемой жидкостью на поверхность. Тепловое воздействие и механическое воздействие на образования можно начинать одновременно. Возможно только тепловое воздействие с последующим тепловым и механическим воздействием. Регулируемый источник 5 тепловой энергии позволяет установить требуемый режим нагрева для снижения вязкости добываемой жидкости, в том числе теряющей текучесть при положительных значениях температуры окружающей среды.

В течение длительной экспериментальной эксплуатации предложенного устройства было установлено, что достигнута высокая универсальность применения его при любом способе эксплуатации скважин, при любой вязкости добываемой жидкости, при любой скорости парафинообразования, при этом достигается высокая эффективность предупреждения образования и ликвидации гидратных и парафиновых отложений и пробок в подъемных трубах в работающей скважине. Благодаря этому повышается отбор нефти и газа не менее, чем на 40-60%. Использование устройства позволило увеличить межремонтный и межочистной периоды работы скважин по причине исключения гидратопарафинообразования и, как следствие, увеличить действующий фонд скважин.

Claims (14)

1. Устройство для предупреждения образования и ликвидации гидратных и парафиновых образований в подъемных трубах нефтяных и газовых скважин, содержащее размещенный в колонне подъемных труб тепловой излучатель, подключенный на дневной поверхности к источнику тепловой энергии, отличающееся тем, что тепловой излучатель выполнен протяженным и снабжен протяженным грузонесущим элементом, тепловой излучатель и грузонесущий элемент выведены на дневную поверхность через герметизатор на устье скважины для подключения, соответственно, к источнику тепловой энергии и к механизму возвратно-поступательного перемещения теплового излучателя, а свободный нижний конец теплового излучателя соединен с грузонесущим элементом, при этом на тепловом излучателе установлены, по меньшей мере, два подогреваемых скребка на расстоянии не менее 0,25 м друг от друга, но не более длины хода теплового излучателя.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве протяженного теплового излучателя использован электрический нагревательный кабель или гибкий трубопровод, заполненный или перегретым паром, или горячей нефтью, или горячей водой.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что протяженный тепловой излучатель выполнен в форме петли, оба конца ветвей которой на дневной поверхности подключены к источнику тепловой энергии.

4. Устройство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что в качестве протяженного грузонесущего элемента служит бронированная оболочка электрического нагревательного кабеля, или грузонесущий трос, или гибкий трубопровод, или колонна насосных штанг.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что скребки выполнены с каналами для прохождения жидкости и режущими элементами, ориентированными на срезание гидратных и парафиновых образований как при ходе устройства вниз, так и при ходе вверх.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что скребки и теплопередающая поверхность теплового излучателя выполнены из теплопроводного материала.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что скребки выполнены с встроенными металлическими стержнями, обращенными в сторону внутренней поверхности подъемных труб.

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что скребки выполнены с возможностью изменять объем в зависимости от температуры нагрева теплового излучателя.

9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что источник тепловой энергии выполнен регулируемым.

10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что тепловой излучатель выполнен по длине с отличающимися участками излучения тепловой мощности.

11. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно имеет регулируемое число двойных ходов теплового излучателя со скребками.

12. Устройство по п.1, отличающееся тем, что нижний конец протяженного теплового излучателя размещен в подъемных трубах ниже нижнего интервала гидратных и парафиновых образований.

13. Устройство по п.1, отличающееся тем, что грузонесущий элемент на свободном конце имеет утяжелитель.

14. Устройство по п.1, отличающееся тем, что тепловой излучатель в сечении имеет овал, эллипс, круг, прямоугольник, ромб с закругленными углами.

Images