УСТАНОВКА ОМИЧЕСКОГО ОБОГРЕВА СКВАЖИН

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.