RU90840U1 - Электроустановка для воздействия на продуктивные пласты полезных ископаемых через скважины - Google Patents

Abstract

1. Электроустановка для воздействия на продуктивные пласты полезных ископаемых через скважины, включающая электроды и систему формирования электрических импульсов для передачи электрической энергии к продуктивным пластам ископаемых, отличающаяся тем, что система содержит подсоединенный к трехфазному источнику питания силовой блок для регулируемого преобразования переменного тока в разнонаправленный (биполярный) импульсный ток и блок управления преобразованием, выходом связанный с силовым блоком, при этом выход силового блока является управляющим входом на электроды, формирующим воздействие на продуктивные пласты, а на токоведущем кабеле одного из электродов установлен силовой шунт, параллельно подсоединенный контрольным кабелем к входу блока управления. ! 2. Электроустановка для воздействия на продуктивные пласты ископаемых через скважины по п.1, отличающаяся тем, что силовой блок выполнен в виде по меньшей мере двух блоков на частотных тиристорах. ! 3. Электроустановка для воздействия на продуктивные пласты ископаемых через скважины по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно снабжена блоком сигнализации отсутствия напряжения, перегрева силового блока и выхода из строя по меньшей мере одного из частотных тиристоров, подсоединенным к силовому блоку. ! 4. Электроустановка для воздействия на продуктивные пласты ископаемых через скважины по п.1, отличающаяся тем, что содержит блок автономного питания блока управления, подсоединенный к блоку управления посредством кабеля.

Description

Полезная модель относится к добыче полезных ископаемых, заключенных в пласте горной породы, которые фильтруются в микронеоднородной среде к забоям скважин, таких как нефть, вода и др.

Полезная модель может быть использовано в водо-, нефтегазо- и горонодобывающей промышленности для интенсификации добычи полезных ископаемых.

Известно устройство для интенсификации добычи углеводородов (патент RU 36856, 2003 г.), путем воздействия на призабойную зону скважины однонаправленными импульсами электрического тока. Устройство содержит электроды, размещенные в прифильтровых зонах, по меньшей мере, двух расположенных на продуктивном пласте скважин, и систему формирования импульсов электростимуляции скважины.

Устройство снабжено также источником хладагента и блоком управления инжекцией хладагента.

Система формирования импульсов электростимуляции скважины включает последовательно включенные генератор переменного тока, регулируемый преобразователь переменного тока в постоянный, зарядный блок и блок накопления электрической энергии, формирователь импульсов электростимуляции скважины, а также модуль управления зарядным током, и, кроме того, последовательно включенные узел контроля амплитуды и формы импульсов электростимуляции скважины и блок формирования оптимальных электрических параметров импульсов электростимуляции скважины.

В ходе работы устройства на прифильтровую зону скважины через электрод подается обычный однонаправленный импульсный ток, полученный путем вырезания из амплитуды напряжения (силы тока) постоянного тока участков определенной длительности. Получается кратковременно действующий постоянный ток, который может вызывать электрохимические реакции, приводящие к локальным повреждениям фильтров обсадных колон, если они используются в качестве электродов.

Известно устройство для интенсификации добычи нефти (патент RU 2199659, 2003 г), содержащее конденсаторное разрядное устройство с искровым разрядником, введенными в скважину через обсадную трубу. В ходе работы устройства в жидкости призабойной зоны скважины высоковольтными импульсными разрядами генерируют электрогидравлическую ударную волну. Недостатками известного устройства являются большие энергетические затраты на создание электрогидродинамических возмущений и доставку их в пласт.

Устройство имеет малый радиус воздействия на продуктивный пласт в силу больших гидравлический сопротивлений распространения ударной волны в нем и невозможностью равномерно воздействовать по всей мощности пласта.

В основу полезной модели положена задача создания электроустановки для воздействия на продуктивные пласты ископаемых через скважины, позволяющей снизить энергетические затраты и риск возникновения коррозии на обсадных колонах.

Поставленная задача решается тем, что в электроустановке для воздействия на продуктивные пласты полезных ископаемых через скважины, включающей электроды и систему формирования электрических импульсов для передачи электрической энергии к продуктивным пластам ископаемых, система содержит подсоединенный к трехфазному источнику питания силовой блок для регулируемого преобразования переменного тока в разнонаправленный (биполярный) импульсный ток, блок управления преобразованием, выходом связанный с силовым блоком, и силовой шунт, установленный на токоведущем кабеле одного из электродов и параллельно подсоединенный контрольным кабелем к входу блока управления, при этом выход силового блока является управляющим входом на электроды формирующим воздействие на продуктивные пласты.

Крайне целесообразно, чтобы силовой блок был выполнен в виде по меньшей мере двух блоков на частотных тиристорах.

Целесообразно, чтобы электроустановка для воздействия на продуктивные пласты ископаемых через скважины была дополнительно снабжена блоком сигнализации отсутствия напряжения, перегрева силового блока и выхода из строя по меньшей мере одного из частотных тиристоров, подсоединенным к силовому блоку.

Целесообразно также, чтобы электроустановка для воздействия на продуктивные пласты ископаемых через скважины содержала блок автономного питания блока управления, подсоединенный к блоку управления посредством кабеля.

Крайне целесообразно, чтобы силовой блок был выполнен в виде по меньшей мере двух блоков на биполярных тиристорах.

В дальнейшем полезная модель поясняется описанием и схемами, где на фиг.1 показана принципиальная схема электроустановки для воздействия на продуктивные пласты ископаемых через скважины (в комплексе), на фиг.2 - принципиальная схема системы формирования электрических импульсов и передачи электрической энергии к продуктивным пластам, на фиг.3 - принципиальная электрическая схема силового блока системы.

Электроустановка для воздействия на продуктивные пласты ископаемых через скважины представляет собой комплекс (фиг.1), включающий систему 4 формирования электрических импульсов и передачи электрической энергии к продуктивным пластам 18 ископаемых через электроды 5.

Электроустановка снабжена понижающим напряжение трехфазным трансформатором 3. Трансформатор 3 через коммутационный шкаф 2 подсоединен к трехфазному источнику 1 переменного тока большой мощности. В зависимости от конкретных технологических, энергетических и горно-геологических условий в качестве источника 1 питания могут выступать как автономно-передвижной дезель-генератор, так и стационарная трансформаторная подстанция или сами линии электропередач с высоковольтным прерывателем.

Система 4 формирования электрических импульсов и передачи электрической энергии к продуктивным пластам ископаемых (фиг.2) содержит подсоединенный к трехфазному источнику питания через силовые шины 10 силовой блок 6 для регулируемого преобразования переменного тока в разнонаправленный (биполярный) импульсный ток и блок 7 управления преобразованием, выходом связанный посредством кабеля 11 с силовым блоком 6. Выход силового блока 6 является управляющим входом на электроды 5 формирующим воздействие на продуктивные пласты.

На токоведущем кабеле 13 одного из электродов 5 установлен силовой шунт 14, параллельно подсоединенный силовым кабелем 15 к входу блока 7 управления.

Блок 7 управления может быть снабжен блоком 8 автономного питания блока управления, подсоединенным к блоку 7 управления посредством кабеля 16.

Электроустановка для воздействия на продуктивные пласты ископаемых через скважины дополнительно снабжена блоком 9 сигнализации отсутствия напряжения, перегрева силового блока и выхода из строя по меньшей мере одного из частотных тиристоров, подсоединенным к силовому блоку 6.

Силовой блок 6 (фиг.3) выполнен в виде двух блоков 18 и 19 на частотных тиристорах 20. Управляющий вход тиристоров 20 подсоединен разъемами 21 и 22 соответственно к блоку 7 управления.

В силовом блоке переменный ток рабочего напряжения превращается в сглаженный биполярный слабопульсирующий ток. Это достигается за счет применения в силовом блоке управляющих тиристорных элементов 20 сосредоточенных в блоках подобно принципиальной элктрической схеме (Фиг.3). Через группу силовых шин 1 со вторичной обмотки трансформатора ток рабочего напряжения подается в тиристорные блоки 18 и 19 одновременно из центра управления от блока управления через входные разъемы 21 и 22 каждому блоку поступает информация о форме и параметрах импульсов, тем самым заставляя тиристорные элементы открываться пропуская ток в одном направлении и закрываться. По такому принципу работают оба тиристорных блока, создающие импульсы тока положительные и отрицательные, т.е. тем самым обеспечивается биполярный режим работы силового блока. После указанных преобразований из силового блока на силовые шины 23 подается биполярный импульсный ток, содержащий требуемую форму импульса, его длительность и паузу. А с силовых шин 23 через кабельные линии импульсный ток поступает на электроды и далее в пласт. За счет применения в схеме двух групп 18 и 19 независимых тиристорных элементов обеспечивается биполярность электрического тока. Как показывает практика, применение постоянных токов провоцирует электрохимическую активность в местах соприкосновения металла с жидкостью, и как следствие вызывает быструю коррозию и истощение его.

Силовой блок 6 питается со вторичной обмотки трехфазного трансформатора через силовые шины 10, управляется блоком управления 7 через соединительный кабель 11 и контролируется блоком сигнализации 9. Функциями силового блока являются преобразование переменного синусоидального тока в сглаженный биполярный слабопульсирующий ток с последующей генерацией его на выходе в сильноточный импульсный ток квазипрямоугольной формы разной полярности, который затем по токоведущему кабелю 13 подается на электроды 5.

Блок управления 7 включает в себя таймер и формирователь параметров импульсов тока. Через блок управления осуществляются функции управления силовым блоком 6, формирования формы и полярности импульса и контроля колебаний осредненной силы тока на нагрузке через силовой шунт 14 соединенный контрольным кабелем 15 к блоку.

Блок питания 8 необходим для автономного питания блока управления в различных режимах энергопотребления. Он снабжен понижающим трансформатором и аккумуляторной батареей, и подключается к блоку питания по средствам кабеля 16.

Блок сигнализации 9 осуществляет функции информатора для светового и звукового оповещения операторов работающих на промысле или водозаборном узле об отсутствии напряжения на одной из фаз, перегреве силового блока напряжения и выходе из строя по меньшей мере одного из частотных тиристоров.

В совокупности блоки управления, питания и сигнализации, а также коммутационный шкаф создают центр управления 17, отвечающий за все выше описанные функции блоков в целом.

Электроды 5 могут быть представлены металлической арматурой скважин или геофизическим кабелем с электродами, погруженным в скважины на уровень продуктивного пласта 18.

Работа устройства осуществляется следующим образом: от мощного трехфазного источника питания 1 через коммутационный шкаф 2, переменный электрический ток высокого напряжения поступает на первичную обмотку трехфазного трансформатора 3, где затем преобразуется в переменный ток рабочего напряжения и через вторичную обмотку трансформатора через силовые 10 подается к силовому блоку 6. Затем в силовом блоке переменный ток рабочего напряжения превращается в сглаженный биполярный слабопульсирующий ток. Одновременно в центре управления 17 через блок управления 7 задаются сигналы импульсов, которые через контрольный кабель 11 поступая в силовой блок, задают оптимальную форму и параметры импульсного тока на выходе из силового блока к токоведущему кабелю 13 и далее на электроды 5. Попадая на один из электродов, импульсный ток устремляется через участок пласта к другому электроду. Поэтому обязательным условием применением устройства является непосредственный контакт электродов с породой продуктивного пласта и наличие замкнутого электрического контура через пласт. Проходя через участок пласта импульсный ток порождает ряд физико-химических процессов улучшающих работу скважин и пласта в целом. К таким процессам можно отнести: декольматацию прифильтровой зоны скважины и выброс кольматанта в ствол скважины, изменение поверхностного и межфазного натяжения, локальная гидрофобизация стенок поровых каналов, изменение проницаемости прифильтровой зоны, изменение фазовой проницаемости в сторону продуктивной жидкости и др.

Применение данного устройства позволяет повысить производительность эксплуатационных скважин, через которые производится добыча нефти, газа, воды, минеральных вод и полезных ископаемых, добываемых по средствам подземного фильтрационного выщелачивания, а также позволяет увеличить приемистость нагнетательных скважин, через которые в продуктивный пласт закачивается жидкость, вытесняющая из него полезные ископаемые.

Claims (4)

1. Электроустановка для воздействия на продуктивные пласты полезных ископаемых через скважины, включающая электроды и систему формирования электрических импульсов для передачи электрической энергии к продуктивным пластам ископаемых, отличающаяся тем, что система содержит подсоединенный к трехфазному источнику питания силовой блок для регулируемого преобразования переменного тока в разнонаправленный (биполярный) импульсный ток и блок управления преобразованием, выходом связанный с силовым блоком, при этом выход силового блока является управляющим входом на электроды, формирующим воздействие на продуктивные пласты, а на токоведущем кабеле одного из электродов установлен силовой шунт, параллельно подсоединенный контрольным кабелем к входу блока управления.

2. Электроустановка для воздействия на продуктивные пласты ископаемых через скважины по п.1, отличающаяся тем, что силовой блок выполнен в виде по меньшей мере двух блоков на частотных тиристорах.

3. Электроустановка для воздействия на продуктивные пласты ископаемых через скважины по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно снабжена блоком сигнализации отсутствия напряжения, перегрева силового блока и выхода из строя по меньшей мере одного из частотных тиристоров, подсоединенным к силовому блоку.

4. Электроустановка для воздействия на продуктивные пласты ископаемых через скважины по п.1, отличающаяся тем, что содержит блок автономного питания блока управления, подсоединенный к блоку управления посредством кабеля.