RU54086U1

RU54086U1 - CABLE LINE FOR HEATING A FLUID IN A WELL

Info

Publication number: RU54086U1
Application number: RU2006100658/22U
Authority: RU
Inventors: Эдуард Юрьевич Вдовин; Борис Михайлович Власов; Алексей Викторович Хвастов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "ПермНИПИнефть"
Priority date: 2006-01-10
Filing date: 2006-01-10
Publication date: 2006-06-10

Abstract

Полезная модель относится к области нефтедобычи, в частности, к оборудованию для нагрева текучей среды в скважинах с отложениями различного вида, преимущественно, в условиях Крайнего Севера. Технический результат, обеспечиваемый предлагаемой полезной моделью, заключается в повышении эффективности работы, особенно в условиях вечной мерзлоты, за счет исключения растепления мерзлых пород и исключения аварийных ситуаций, при одновременном обеспечении энергосбережения. Сущность: заявляемая кабельная линия КЛ состоит из неразъемно соединенных между собой низкотемпературного НТ 1 и высокотемпературного ВТ 2 участков кабеля. Каждый из участков 1 и 2 кабеля состоит из токопроводящих жил, находящихся в изоляционной оболочке. Указанные участки 1 и 2 спирально навиты на электрически нейтральный сердечник 3, в качестве которого используют, например, грузонесущий кабель. НТ участок 1 КЛ обращен к устью скважины и подключен к источнику питания 4, а ВТ участок 2 КЛ обращен к забою 5 скважины и размещен ниже зоны парафиноотложений 6. Причем токопроводящие жилы ВТ участка 2 соединены между собой, например, в «звезду» 7, с образованием оконцовочного устройства и изолированы. Поверх сердечника 3 со спирально навитым на него кабелем, состоящим из НТ участка 1 и ВТ участка 2, наложен общий защитный слой 8, например, изоляционный слой или гибкая броня.The utility model relates to the field of oil production, in particular, to equipment for heating a fluid in wells with deposits of various kinds, mainly in the Far North. The technical result provided by the proposed utility model is to increase work efficiency, especially in permafrost, by eliminating the thawing of frozen rocks and eliminating emergencies, while ensuring energy conservation. Essence: the inventive cable line KL consists of one-piece interconnected low-temperature NT 1 and high-temperature VT 2 cable sections. Each of sections 1 and 2 of the cable consists of conductive wires in an insulating sheath. The indicated sections 1 and 2 are spirally wound onto an electrically neutral core 3, for which, for example, a load-carrying cable is used. The NT section 1 KL is turned to the wellhead and connected to a power source 4, and the VT section 2 KL is turned to the bottom 5 of the well and placed below the paraffin deposition zone 6. Moreover, the conductive wires of the VT section 2 are interconnected, for example, in a “star” 7, with the formation of the terminal device and isolated. On top of the core 3 with a cable spirally wound on it, consisting of NT section 1 and VT section 2, a common protective layer 8 is applied, for example, an insulating layer or flexible armor.

Description

Полезная модель относится к области нефтедобычи, в частности, к оборудованию для нагрева текучей среды в скважинах с отложениями различного вида, преимущественно, в условиях Крайнего Севера.The utility model relates to the field of oil production, in particular, to equipment for heating a fluid in wells with deposits of various kinds, mainly in the Far North.

Известна кабельная линия для нагрева текучей среды в скважине [1], включающая центральный сердечник, выполненный в виде электрически нейтрального троса и токопроводящую жилу, спирально навитую на сердечник по всей длине, а также общий защитный слой, и дополнительный изоляционный слой, уложенный с чередованием с навивом токопроводящей жилы, причем сердечник и изоляционный слой выполнены из нагревательных нитей.A known cable line for heating a fluid in a well [1], including a central core made in the form of an electrically neutral cable and a conductive core helically wound around the core along its entire length, as well as a common protective layer, and an additional insulation layer laid alternately with coiled wire, and the core and the insulating layer are made of heating filaments.

Данная известная кабельная линия характеризуется высокой удельной тепловой мощностью, а также равными максимальными рабочими температурами токопроводящей жилы и изоляции. Но наряду с этим у нее есть существенный недостаток - при постоянной эксплуатации кабельной линии в режиме максимальных температур она подвержена более быстрому износу. А, кроме того, ее применение в фонтанирующих скважинах, пробуренных в условиях крайнего Севера, может привести к растеплению многолетних мерзлых пород.This well-known cable line is characterized by high specific thermal power, as well as equal maximum operating temperatures of the conductive core and insulation. But along with this, it has a significant drawback - with the constant use of the cable line in the maximum temperature mode, it is subject to faster wear. And, besides, its use in gushing wells drilled in the conditions of the Far North can lead to thawing of permafrost.

Наиболее близкой к заявляемому техническому решению является кабельная линия для нефтегазовой скважины [2], включающая центральный сердечник, выполненный в виде электрически нейтрального троса и спирально навитые на него токопроводящие жилы, каждая из которых, находится в изоляционной оболочке. Указанные жилы Closest to the claimed technical solution is a cable line for an oil and gas well [2], including a central core made in the form of an electrically neutral cable and conductive conductors spirally wound thereon, each of which is in an insulating sheath. Indicated cores

подключены одним своим концом к источнику питания, а другим концом соединены друг с другом и изолированы.connected at one end to a power source, and at the other end connected to each other and isolated.

Недостатком указанной известной кабельной линии является ее высокое энергопотребление, а также низкая эффективность работы в условиях вечной мерзлоты ввиду возможного растепления пород и возникновения в связи с этим аварийных ситуаций.The disadvantage of this known cable line is its high energy consumption, as well as low efficiency in permafrost due to possible thawing of rocks and the occurrence of emergency situations in this regard.

Технический результат, обеспечиваемый предлагаемой полезной моделью, заключается в повышении эффективности работы, особенно в условиях вечной мерзлоты, за счет исключения растепления мерзлых пород и исключения аварийных ситуаций, при одновременном обеспечении энергосбережения.The technical result provided by the proposed utility model is to increase work efficiency, especially in permafrost, by eliminating the thawing of frozen rocks and eliminating emergencies, while ensuring energy conservation.

Указанный технический результат достигается предлагаемой кабельной линией для нагрева текучей среды в скважине, содержащей центральный сердечник, выполненный в виде электрически нейтрального троса, спирально навитые на него токопроводящие жилы в изоляционной оболочке, подключенные одними своими концами к источнику питания, а другими концами, соединенными друг с другом и изолированными при этом новым является то, что нагреватель дополнительно содержит общий защитный слой, размещенный поверх сердечника с навитыми токопроводящими жилами, при этом токопроводящие жилы выполнены в виде двух неразъемно соединенных друг с другом участков с различным удельным сопротивлением - низкотемпературного, размещаемого со стороны устья скважины, и высокотемпературного, обращенного к забою скважины и размещенного ниже зоны парафинообложения.The indicated technical result is achieved by the proposed cable line for heating a fluid in a well containing a central core made in the form of an electrically neutral cable, conductive conductors helically wound thereon in an insulating sheath, connected at one of their ends to a power source, and at the other ends connected to each other another and isolated at the same time new is that the heater additionally contains a common protective layer placed over the core with wound conductive conductors E, wherein the conductive wires are in the form of two permanently interconnected sections of different resistivity - low temperature, hosted by the wellhead and high facing to the bottom of the well and placed below parafinooblozheniya zone.

Электрически нейтральный трос выполнен в виде грузонесущего кабеля.Electrically neutral cable is made in the form of a load-carrying cable.

А в качестве общего защитного слоя кабельная линия содержит общий изоляционный слой или гибкую броню.And as a common protective layer, the cable line contains a common insulating layer or flexible armor.

Благодаря тому, что нагреватель дополнительно содержит общий защитный слой, размещенный поверх сердечника с навитыми токопроводящими жилами, исключается вероятность пробоя кабельной линии и надежность ее работы в жестких скважинных условиях.Due to the fact that the heater additionally contains a common protective layer placed on top of the core with wound conductive conductors, the probability of breakdown of the cable line and its reliability in harsh well conditions is eliminated.

Благодаря тому, что токопроводящие жилы выполнены в виде двух неразъемно соединенных друг с другом участков с различным удельным сопротивлением - низкотемпературного, размещаемого со стороны устья скважины, и высокотемпературного, обращенного к забою скважины и размещенного ниже зоны парафинообложения, то при работе исключается растепление мерзлых пород и перегрев текучей среды в скважине, т.к. мерзлые породы будет находиться в области воздействия низкотемпературного участка, а значит - в области низких температур.Due to the fact that the conductive conductors are made in the form of two sections that are inseparably connected to each other with different resistivity - a low-temperature, placed from the side of the wellhead, and a high-temperature, facing the bottom of the well and located below the paraffin zone, during operation, thawing of frozen rocks and overheating of the fluid in the well, because frozen rocks will be in the area of influence of the low-temperature section, and therefore in the region of low temperatures.

Благодаря тому, что высокотемпературный участок кабельной расположен ниже зоны парафиноотложения и зоны многолетних мерзлых пород, обеспечивается обработка нагретой текучей средой всего возможного участка парафиноотложений с последующим ее остыванием при подходе к мерзлым породам.Due to the fact that the high-temperature section of the cable is located below the zone of paraffin deposition and the zone of perennial frozen rocks, the heated fluid is treated with the entire possible section of paraffin deposition with its subsequent cooling when approaching frozen rocks.

Выполнение предлагаемой кабельной линии из двух участков: низкотемпературного и высокотемпературного обеспечивает нагрев текучей среды только в необходимых участках скважины, а значит, обеспечивает энергосберегающую технологию обработки.The implementation of the proposed cable line from two sections: low-temperature and high-temperature provides heating of the fluid only in the necessary sections of the well, and therefore, provides energy-saving processing technology.

Предлагаемая полезная модель иллюстрируется чертежом, на котором показан общий вид заявляемой кабельной линии.The proposed utility model is illustrated in the drawing, which shows a General view of the inventive cable line.

Заявляемая кабельная линия состоит из неразъемно соединенных между собой низкотемпературного 1 и высокотемпературного 2 участков кабеля. Каждый из участков 1 и 2 кабеля состоит из токопроводящих жил, находящихся в изоляционной оболочке. Указанные участки 1 и 2 The inventive cable line consists of permanently interconnected low temperature 1 and high temperature 2 cable sections. Each of sections 1 and 2 of the cable consists of conductive wires in an insulating sheath. The indicated sections 1 and 2

спирально навиты на электрически нейтральный сердечник 3, в качестве которого используют, например, грузонесущий кабель. Низкотемпературный участок 1 кабельной линии обращен к устью скважины и подключен к источнику питания 4, а высокотемпературный участок 2 кабельной линии обращен к забою 5 скважины и размещен ниже зоны парафиноотложений 6. Причем токопроводящие жилы высокотемпературного участка 2 соединены между собой, например, в «звезду» 7, с образованием оконцовочного устройства и изолированы.helically wound onto an electrically neutral core 3, for example, a load-carrying cable is used. The low-temperature section 1 of the cable line faces the wellhead and is connected to a power source 4, and the high-temperature section 2 of the cable line faces the bottom 5 of the well and is located below the paraffin deposition zone 6. Moreover, the conductive wires of the high-temperature section 2 are interconnected, for example, in a “star” 7, with the formation of a terminal device and isolated.

Поверх сердечника 3 со спирально навитым на него кабелем, состоящим из низкотемпературного участка 1 и высокотемпературного участка 2, наложен общий защитный слой 8, например, изоляционный слой или гибкая броня.On top of the core 3 with a cable spirally wound thereon consisting of a low-temperature section 1 and a high-temperature section 2, a common protective layer 8 is applied, for example, an insulating layer or flexible armor.

Работает предлагаемая кабельная линия следующим образом.The proposed cable line operates as follows.

Экспериментальным путем определяют глубину участка образования зоны парафиноотложения 6. Исходя из этих данных, определяют длину кабельной линии с низкотемпературным участком 1 и высокотемпературным участком 2.Experimentally determine the depth of the area of formation of the paraffin deposition zone 6. Based on these data, determine the length of the cable line with a low temperature section 1 and a high temperature section 2.

Для этого в заводских условиях берут трос - сердечник 3, например грузонесущий кабель, и на него спирально навивают низкотемпературный кабель на длину, равную длине размещения низкотемпературного участка 1 в скважине.To do this, in the factory take a cable - core 3, for example, a load-carrying cable, and a low-temperature cable is helically wound onto it for a length equal to the length of the low-temperature section 1 in the well.

Далее соединяют его концы с высокотемпературным кабелем (место соединения 9) и продолжают намотку на трос - сердечник 3 уже высокотемпературного кабеля на необходимую длину. Токопроводящие жилы с другого конца высокотемпературного кабеля соединяют между собой и изолируют, с образованием оконцовочного устройства 7. Затем, поверх всей указанной спиральной конструкции экструдийно накладывают общий изоляционный слой 8, например, из блоксополимера этилена с пропиленом, или навивают стальную броню.Then connect its ends with a high-temperature cable (junction 9) and continue winding on the cable - the core 3 of the already high-temperature cable to the required length. Conductors from the other end of the high-temperature cable are interconnected and insulated, with the formation of a terminal device 7. Then, over the entire indicated spiral structure, a common insulating layer 8 is extruded, for example, from an ethylene block copolymer with propylene, or steel armor is wound.

Перед спуском кабельной линии в скважину производят наземные испытания изготовленного оконцовочного устройства на специальном стенде, на котором моделируют скважинные условия, а именно: наличие агрессивной пластовой среды, температура +30÷100°С, давление 20-30 МПа. Время испытаний составляет 18 часов. В случае отсутствия электрического пробоя кабельной линии после испытаний, производят ее спуск в скважину. При этом кабельная линия может быть размещена как в колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) 10, так и снаружи НКТ.Before the cable line is lowered into the well, ground tests of the manufactured terminal device are carried out on a special bench on which well conditions are simulated, namely: the presence of an aggressive formation medium, temperature + 30 ÷ 100 ° C, pressure 20-30 MPa. The test time is 18 hours. In the absence of electric breakdown of the cable line after testing, it is run into the well. In this case, the cable line can be placed both in the string of tubing (tubing) 10, and outside the tubing.

После спуска в скважину всей кабельной линии, свободный конец низкотемпературного участка 1 подключают к источнику питания 4.After descent into the well of the entire cable line, the free end of the low-temperature section 1 is connected to a power source 4.

При подаче тока высокого напряжения происходит нагрев высокотемпературного участка 2 кабельной линии, который в свою очередь изменяет параметры омывающей его текучей среды внутри НКТ 10 и в затрубном пространстве скважины. Учитывая, что высокотемпературный участок 2 кабельной линии размещен ниже зоны парафиноотложения, а значит всегда ниже динамического уровня, то нагретая текучая среда будет полностью омывать указанную зону и обеспечивать гарантированное предотвращение отложений. А далее производится ее охлаждение при прохождении через низкотемпературный участок 1 кабельной линии, т.е. в результате исключается неоправданный расход энергии, исключается перегрев текучей среды, особенно, при наличии газовых шапок, а также исключается растепление мерзлых пород 11.When applying a high voltage current, the high-temperature section 2 of the cable line is heated, which in turn changes the parameters of the fluid washing it inside the tubing 10 and in the annulus of the well. Considering that the high-temperature section 2 of the cable line is located below the paraffin deposition zone, and therefore always below the dynamic level, the heated fluid will completely wash the specified zone and provide guaranteed prevention of deposits. And then it is cooled when passing through the low-temperature section 1 of the cable line, i.e. as a result, unjustified energy consumption is excluded, overheating of the fluid is excluded, especially in the presence of gas caps, and thawing of frozen rocks is also excluded 11.

Преимущество предлагаемой кабельной линии перед известной по прототипу - отсутствие воздействия высоких температур на многолетние мерзлые породы за обсадной колонной скважины, возможность использования при любом способе добычи, а именно при фонтанном способе добычи нефти, а также в скважинах, оборудованных ШГН и ЭЦН.The advantage of the proposed cable line over the well-known prototype is the absence of high temperature effects on perennial frozen rocks behind the casing of the well, the possibility of using it with any production method, namely with the fountain method of oil production, as well as in wells equipped with SHGN and ESP.

Предлагаемая конструкция кабельной линии может найти свое применение в любых условиях эксплуатации и при этом сохраняет высокую эффективность работы и энергосбережение, но особенно актуальна она в условиях вечной мерзлоты.The proposed cable line design can find its application in any operating conditions and at the same time maintains high work efficiency and energy saving, but it is especially relevant in the conditions of permafrost.

Источники информации:Information sources:

1. Патент РФ №2046553, Кл. Н 05 В 3/36, от 1993 г.1. RF patent No. 2046553, Cl. H 05 B 3/36, 1993

2. Заявка №2000110271, Кл. Е 21 В 37/00, от 2000 г.2. Application No. 2000110271, Cl. E 21 B 37/00, 2000

Claims

1. A cable line for heating a fluid in a well, comprising a central core made in the form of an electrically neutral cable, conductive conductors helically wound thereon in an insulating sheath, connected at one end to a power source, and connected at the other ends to each other and isolated the fact that the heater further comprises a common protective layer placed over the core with wound conductive conductors, while the conductive conductors are made in the form of two inextricably connected sections with different resistivities - low-temperature, placed from the side of the wellhead, and high-temperature, facing the bottom of the well and located below the paraffin deposition zone.

2. The cable line according to claim 1, characterized in that the electrically neutral cable is made in the form of a load-carrying cable.

3. The heater according to claim 1, characterized in that as a common protective layer it contains a common insulating layer or flexible armor.