УСТРОЙСТВО ТЕПЛОВОЙ ОБРАБОТКИ ПРИЗАБОЙНОЙ ЗОНЫ СКВАЖИНЫ
DEVICE FOR HEAT TREATMENT OF BOTTOMHOLE ZONE

Устройство тепловой обработки призабойной зоны скважины
Изобретение относится к горному делу и может применяться для тепловой обработки продуктивного пласта высоковязкой нефти, восстановления гидравлической связи пласта со скважиной, увеличения нефтеотдачи пластов с высоковязкой нефтью и дебита скважин, а также возобновления эксплуатации нерентабельных скважин на нефть, природный газ, на пресные, минеральные и термальные воды.
Известен индукционный нагреватель (патент РФ №2010954, МПК Е21В 43/24, 1994.04.05), имеющий полый корпус, концентрический кожух, образующий с корпусом кольцевую полость с размещением в ней индукционных катушек. Однако нагреватель не предназначен для теплового воздействия на продуктивный пласт и служит для профилактики налипания асфальто-смоло-парафиновых отложений на стенах компрессорной трубы.
Известен скважинный генератор теплоты (А.С. №381726, МПК Е21В 43/24), включающий коаксиальное расположение электродов, к которым подключается постоянный ток. Однако скважинный генератор тепла не позволяет передать большие мощности для теплового воздействия на призабойную зону продуктивного пласта.
Известно устройство тепловой обработки призабойной зоны скважины (патент РФ №2169830, МПК Е21В 36/04, публ. 2001.06.27), принятое за прототип, включающее корпус нагревателя, силовой кабель питания, диски-электроды, установленные на токопроводе, размещенном по оси корпуса.
Недостатком этого устройства является сложность конструкции и низкая интенсивность конвекции из-за повышенного гидравлического сопротивления, создаваемого электродами.
Техническим результатом изобретения является увеличение удельной мощности скважинных электронагревателей за счет интенсификации теплообмена между водой внутри нагревателя и стенкой корпуса и упрощение конструкции.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для тепловой обработки призабойной зоны скважины, включающем герметичный корпус нагревателя, являющийся нулевым электродом, частично заполненный водой, центральный токовод, расположенный внутри корпуса и соединенный с фазным электродом, трубчатый изолятор, согласно изобретению, фазный электрод выполнен в виде тонкостенной трубы, расположенной внутри трубчатого изолятора диаметром 0,6-0,8 диаметра корпуса, при этом расстояние от основания корпуса до изолятора принимают 0,5-1,5 диаметра корпуса, от верха корпуса - 0,1-0,3 длины корпуса, а в нижней части изолятора установлен обратный клапан.
Данное изобретение поясняется чертежом, где схематически изображен разрез электронагревателя.
Нагреватель состоит из корпуса 1, являющегося нулевым электродом, частично заполненного водой 2. Ток протекает через центральный токовод 3, фазный электрод 4, воду 2 и корпус 1, являющийся нулевым электродом. Трубчатый изолятор 5 между фазным электродом 4 и корпусом 1 разграничивает восходящий и нисходящий потоки воды и увеличивает путь тока. Центральный токовод 3 в термостойкой изоляционной оболочке 6 закреплен в проходном изоляторе 7. В нижней части трубчатого изолятора 5 закреплен обратный клапан 8.
Геометрические размеры изолятора выбираются в соответствии с условием достижения максимального значения теплоотдачи воды стенке корпуса. А именно, диаметр трубчатого изолятора принимают 0,6-0,8 диаметра корпуса из условия меньшей или равной скорости восходящего потока по сравнению с нисходящим, расстояние от основания корпуса до изолятора принимают 0,5-1,5 диаметра корпуса, исходя из наименьшего гидравлического сопротивления при развороте потока, расстояние от верха корпуса до изолятора принимают 0,1-0,3 длины корпуса, оно складывается из длины зоны, занятой сжатым газом и толщины слоя воды, необходимого для циркуляции воды вокруг изолятора.
Технический результат может быть достигнут и в более широком диапазоне геометрических размеров, но принятые цифры соответствуют более интенсивному теплообмену между водой и стенкой корпуса.
Длина фазного электрода рассчитывается из соображения предотвращения электролиза воды, т.е. плотность тока не должна превышать 1,5
Благодаря интенсификации теплообмена в электродном нагревателе за счет создания конвективного контура с малым гидравлическим сопротивлением достигается эффективное преобразование электрической энергии в теплоту.