Греющий кабель для скважин малого диаметра

Полезная модель относится к области нефтяной промышленности, в частности к кабельной технике, и может быть использована в качестве оборудования скважин малого диаметра. Применима для электропрогрева высоковязкой нефтегазовой смеси с целью ликвидации асфальтеносмолопарафинистых отложений (АСПО) в скважинах.
Известен силовой электрический кабель по патенту РФ на изобретение №2493624, H01B 7/18, 2012, содержащий плоские жилы, броню, наложенную методом обмотки, предназначенный для питания двигателей погружных насосов. Недостатком полезной модели является то, что конструкция кабеля не предусматривает плотное прилегание кабеля к трубе. А также кабель является силовым и предназначен для питания двигателя, что исключает возможность использовать его в качестве греющего.
Известна погружная насосная установка по патенту РФ на полезную модель №105379, F04D 13/10, F04D 29/6, 2010. Погружная насосная установка содержит кабель, состоящий из плоских токопроводящих жил, покрытых изоляцией и уложенных параллельно друг другу в броню. Броня выполнена из профилированной в окружном направлении гибкой ленты, имеющей продольные впадины и выступы, разделяющие жилы провода, и из защитных накладок, установленных между выступами. Выступы при креплении брони за счет упругости придают кабелю форму дуги окружности, что гарантирует плотное огибание кабелем насоса независимо от его диаметра и, в конечном итоге, уменьшение радиальных размеров собранной погружной насосной установки. Недостатком является то, что кабель предназначен для питания погружных насосных установок с электродвигателями, предназначенных для откачки нефти из скважины, это исключает возможность использовать его для удаления парафинистых отложений в скважине.
В качестве ближайшего аналога заявляемому техническому решению выбран нагревательный кабель по патенту РФ на полезную модель №16220, H05B3/56, H01B7/18, 2000, содержащий изолированные по меньшей мере одной термоизоляционной диэлектрической оболочкой токопроводящие жилы, подушку под броню и общую броню. Токопроводящие жилы выполнены многопроволочными в виде центральной проволоки и симметрично расположенных относительно нее по меньшей мере двух проволок с зазором между проволоками. Подушка под броню и общая броня уложены на изолированные токопроводящие жилы с образованием либо плоских параллельных поверхностей, причем центры сечений токопроводящих жил расположены на одной прямой, параллельной плоским поверхностям, и смещены в сторону одной из плоскостей, либо выпукло-вогнутых поверхностей, причем центры сечений токопроводящих жил расположены на одной дуге с постоянным радиусом и смещены в сторону вогнутой поверхности, либо цилиндрической поверхности с центрами сечений токопроводящих жил, расположенных на одной окружности. Броня выполнена из профилированной металлической ленты. Полезной моделью осуществляется недостаточно эффективный прогрев скважинного флюида, обусловленный большой толщиной кабеля, наличием внутренних воздушных зазоров между жилами. При использовании нагревательного кабеля с плоскими параллельными внешними поверхностями, кабель недостаточно плотно прилегает к поверхности нагреваемой трубы, что приводит к тепловым потерям и недостаточному прогреву скважинной жидкости. При использовании нагревательного кабеля дугообразной формы образуется воздушный зазор между кабелем и трубой, если диаметр дуги кабеля не совпадает с диаметром трубы, что так же приводит к недостаточному прогреву. Кроме того, из-за большой толщины кабеля является невозможным его размещение в скважинах малого диаметра.
Технической задачей полезной модели является повышение эффективности прогрева скважинной жидкости в скважинах малого диаметра.
Технический результат достигается за счет того, что в греющем кабеле для скважин малого диаметра, содержащем изолированные, токопроводящие жилы, обмотанные металлической лентой с образованием вокруг них брони уплощенной формы, согласно полезной модели, жилы выполнены плоскими, броня выполнена из гибкого материала с возможностью придания ей дугообразной формы, в броне между жилами выполнены верхние и нижние продольные канавки, образующие н-образный профиль поперечного сечения брони на участках между жилами и образующие при этом перемычки между жилами, каждая жила заключена в канал коробчатой формы из материала брони.
Технический результат обеспечивается тем, что греющий кабель содержит токопроводящие жилы, выполненные в виде плоских лент, это обеспечивает эффективный прогрев скважной жидкости за счет увеличения площади греющей поверхности жил, примыкающей к трубе, кроме того способствует уменьшению общей толщины греющего кабеля, позволяя размещать его в скважинах малого диаметра. Броня выполнена в виде обмотки из металлической ленты, жилы обмотаны металлической лентой брони под углом и с нахлестом. В результате получаются нагреваемые удлиненные и утолщенные места перекрытий в броне, которые повышают нагрев колонны НКТ, увеличивая эффективность прогрева скважной жидкости. Размещение каждой жилы в собственном канале коробчатой формы из брони увеличивает площадь поверхности брони. Каждая жила нагревает свой канал из брони, увеличивая площадь нагрева, поэтому и эффективность нагрева возрастает. Токопроводящие жилы разделены перемычками, образованными верхними и нижними канавками в броне, которые образуют между жилами н-образный профиль поперечного сечения брони. Материал двухслойных перемычек, расположенных между нагревающимися жилами, также нагревается, дополнительно увеличивая площадь обогрева трубы НКТ. За счет увеличения площади и толщины материала брони повышается теплоотдача греющего кабеля и, как следствие, увеличивая эффективность прогрева скважины. Канавки и перемычки увеличивают гибкость греющего кабеля, за счет этого при креплении к колонне НКТ греющий кабель может образовывать форму дуги окружности, что гарантирует плотное огибание трубы НКТ, увеличивает площадь нагрева, сокращает тепловые потери, обеспечивая эффективный прогрев скважин малого диаметра.
На фиг. 1 представлено поперечное сечение греющего кабеля для скважин малого диаметра.
На фиг. 2 представлен общий вид участка трубы с греющим кабелем.
На фиг. 3 представлен поперечный разрез трубы с греющим кабелем.
Греющий кабель для скважин малого диметра состоит из трех плоских токопроводящих жил 1. Каждая жила покрыта изоляцией 2. Жилы укладываются параллельно друг другу в одной плоскости и обматываются защитной лентой, образуя броню 3. Токопроводящие жилы 1 разделены перемычками 5, образованными верхними и нижними канавками 4 в броне 3. Канавки 4 и перемычки 5 образуют Н-образную форму поперечного сечения участка брони между жилами. Жилы 1 греющего кабеля изготавливают из алюминия. В качестве изоляции 2 токопроводящих жил 1 используют полимер. Броню 3 изготавливают из алюминия, она представляет собой ленту, которой обматывают токопроводящие жилы 1, располагая ее под углом к продольной оси кабеля и с нахлестом одного витка на другой. Н-образные канавки 4 выполняют методом прокатки на специальном станке, получая протяженный коробчатый канал 6 для каждой жилы. Канал 6 каждой из жил 1 в сечении имеет форму, близкую к прямоугольнику.
Один конец кабеля подключают к наземному трансформатору, а на другом конце выполняют законцовку кабеля - токопроводящие жилы соединяют «звездой» для создания короткого замыкания. Располагают кабель на поверхности трубы, вдоль ее продольной оси. При этом плотно охватывают поверхность трубы за счет придания гибкому кабелю формы желоба. Форма поперечного сечения кабеля при таком продольном огибании трубы становится дугообразной. Во время работы греющий кабель нагревается до заданной температуры и передает тепловую энергию на стенки колонны НКТ и в околотрубное пространство. Это происходит за счет нагревания поверхности коробчатых каналов 6 из материала брони 3 и за счет нагревания перемычек 5 между жилами 1, которые в свою очередь греют жидкость как снаружи колонны НКТ, так и внутри нее, плотно огибая трубу НКТ. Эффективность прогрева заключается и в повышении температуры нагрева, и в повышении скорости нагрева. Греющий кабель крепят к колонне НКТ клямсами.
Греющий кабель предлагаемой конструкции, в сравнении с используемыми сейчас кабельными изделиями, имеет существенно меньшую толщину и обладает повышенной продольной и поперечной гибкостью, что позволяет размещать его в скважинах малого диаметра.
Таким образом, полезная модель позволяет повысить эффективность прогрева скважной жидкости в скважинах малого диаметра.