УСТАНОВКА ДЛЯ ДЕПАРАФИНИЗАЦИИ НЕФТЯНЫХ СКВАЖИН

Настоящая полезная модель относится к нефтяной промышленности и может быть использовано для оборудования нефтегазодобывающих скважин и ликвидации парафиновых пробок.
Для проведения работ по ликвидации парафиновых пробок нефтяных скважин используют передвижные парогенераторные установки для депарафинизации (US №4572299, 1986), которые содержат транспортное средство с размещенной на нем установкой, вырабатывающей пар, который по трубопроводу направляется в скважину для ее депарафинизации.
Недостатком данной установки является необходимость практически после очистки каждой скважины заправлять установку водой, отсутствие гарантии 100% очистки скважины, продолжительность работы установки ограничена объемом воды и пара.
В настоящее время известен, например, из RU опубл. заявка №97119587, Е 21 В 37/00, Е 21 В 36/04, опубл. 1999.08.10, способ предотвращения образования и ликвидации парафиновых пробок в нефтегазовых скважинах, включающий опускание линейного нагревательного кабеля, его нагрев с регулированием температуры, которую поддерживают на 5-30% выше температуры плавления парафина, и контролируют режим работы скважины по дебиту и температуре выходящего потока продукта.
Для реализации такого способа депарафинизации используют передвижную установку, содержащая транспортное средство с размещенной на нем установкой для нагрева нагревательного элемента, помещаемого в скважину, при этом нагревательный элемент выполнен в виде электронагревательного линейного кабеля, размещенного на управляемой лебедке и подсоединенного к регулируемому источнику электропитания, а установка для нагрева выполнена в виде двигателя внутреннего сгорания с электрогенератором, связанным с регулируемым источником электропитания, при этом электронагревательный кабель пропущен по меньшей мере через два направляющих элемента, один из которых предназначен для направленного опускания кабеля через сальниковое
устройство в скважину (RU №2182959, Е 21 В 37/00, Е 21 В 36/04, опубл. 2002.05.27).
Недостатком данной установки является то, что она выполнена в виде передвижной самоходной установки двигатель-генераторного типа и не предусматривает использование стационарно подведенных к скважине линий электроснабжении от системы общего электроснабжения или уже имеющихся на скважине дизель-генераторных установок. Если на скважине имеется стационарная дизель-генераторная установка, то использование самоходной автономной установки приводит к необоснованным затратам и снижает в экономическом плане эффективность проведения технологической операции по депарафинизации скважины.
В основу настоящего изобретения положена задача разработки электрокабельной установки для депарафинизации нефтяной скважины, обеспечивающей за счет выбора источника создания нагрева нагревательного элемента и условий его нагрева повышение эффективности депарафинизации полностью запарафиненных недействующих скважин.
Достигаемый при этом технический результат заключается в повышении эффективности проведения повторяющихся технологических операций по ликвидации парафиновых пробок в скважине за счет использования различного вида источников электроснабжения.
Указанный технический результат достигается тем, что для реализации способа депарафинизации нефтяных скважин с использованием электронагревательного линейного кабеля, опускаемого в скважину на глубину возможного парафинообразования, используют установку для депарафинизации нефтяных скважин, содержащую платформу с размещенным на ней нагревательным элементом в виде помещаемого в скважину электронагревательного линейного кабеля, размещенного на управляемой лебедке и подсоединенного к блоку регулирования электропитания, при этом свободный конец электронагревательного кабеля пропущен по меньшей мере через два направляющих элемента, один из которых предназначен для направленного опускания кабеля через сальниковое устройство в скважину, а также автономное генераторное устройство в виде двигателя внутреннего
сгорания с электрогенератором, причем указанный генератор связан с блоком регулирования нагрева кабеля, который через коммутационный блок соединен с отдельными входами подключения к внешнему автономному источнику питания при отключенном автономном генераторном устройстве.
Таким образом поставленная задача решается возможностью нагрева электронагревательного кабеля до температуры, превышающей температуру плавления парафина, и опускания его в скважину по мере расплавления парафина.
Электронагревательный линейный кабель может содержать по меньшей мере два нагревательных элемента, изолированных друг от друга, расположенных в изоляционной оболочке и подключенных одними своими концами к источнику питания, при этом другие концы нагревательных элементов соединены между собой и изолированы, а отношение электрических сопротивлений нагревательных элементов выбрано в пределах от 1,0 до 10,0.
Причем в качестве платформы использовано транспортное средство на колесах или гусеницах, или на полозьях,
В дальнейшем настоящая полезная модель поясняется конкретным примером его выполнения, где:
фиг.1 - изображен общий вид электрокабельной установки для депарафинизации нефтяной скважины;
фиг.2 - блок схема блока регулирования электропитания.
Электрокабельная установка для депарафинизации нефтяной скважины монтируется на платформе 1, в качестве которой может высьтупать стационарная платформа или кузов транспортного средства. На платформе размещен электронагревательный кабель 2, намотанный на тяговом механизме, например на управляемой лебедке 3, и подсоединенный к блоку 4 регулирования электропитания посредством подвижного токосъемника 5 и силового кабеля 6. На платформе 1 размещена также установка для создания+ электропитания в виде генераторной установки, представляющей собой двигатель внутреннего сгорания 7 с электрогенератором 8, связанным с блоком 4 регулирования нагрева кабеля,. Кабель 2 пропущен по меньшей мере через направляющий узел 9, опорный ролик 10 и направляющий ролик 11.
Направляющий ролик 11 предназначен для опускания кабеля 2 в скважину по центру сальникового устройства 12. При этом ролик 11 смонтирован на основании 13, которое закреплено на устьевой колонне 14. Электронагревательный линейный кабель 2 включает в себя по меньшей мере два нагревательных элемента 15, которые заключены в изоляционную оболочку 16 и изолированы друг от друга. Количество нагревательных элементов 15 может быть различным и зависит от мощности кабеля, при этом нагревательные элементы 15 могут быть расположены друг относительно друга произвольным образом: симметрично или коаксиально. Нижние концы нагревательных элементов 15 соединены между собой и изолированы, а отношение электрических сопротивлений нагревательных элементов 15 выбрано в пределах от 1,0 до 10,0, причем общее электрическое сопротивление нагревательных элементов 15 составляет менее 20 Ом. Нагревательные элементы 15 могут быть выполнены из одного и того же материала, например из меди или стали, или из разных материалов, имеющих близкие по значению коэффициенты теплового расширения.
Блок 4 регулирования нагрева кабеля связан через коммутационный блок с одной стороны с генераторной установкой, а с другой стороны, с отдельными входами подключения к внешнему автономному источнику питания 17 при отключенном автономном генераторном устройстве.
Блок-схема блока 4 регулирования нагрева кабеля, показана на фиг.2. Схема включает в себя автомат с тепловой защитой от короткого замыкания 18, магнитный пускатель 19, диодный мост 20, амперметр 21, вольтметр 22, предохранитель цепи 23 трансформатора 25, выключатель местного освещения 24, кнопки "пуск-стоп" 26, блок контактов 27, контакты 28 реле переключения автомат-ручной, катушка магнитного пускателя 29, реле (МКУ-48) 30, контакты 31 теплового реле 35, тумблер 32 переключения автомат-ручной, предохранитель 33 регулятора временного и температурного режима 38, термосопротивление 34 температурного датчика 39, шунт 36, реле переключения автомат-ручной 37, лампы освещения 40.
Предлагаемая установка для депарафинизации нефтяной скважины применяется следующим образом.
Электрокабельную установку, размещенную, например, на транспортном средстве, устанавливают на безопасном расстоянии от запарафиненной скважины. После спуска нагревательного кабеля в скважину, свободные концы его подсоединяют через соединительную коробку и силовой кабель подсоединяют к блоку 4 регулирования нагрева кабеля, постоянным или переменным током. При этом в качестве источника электропитания используется либо генераторная установка в виде двигателя внутреннего сгорания с электрогенератором, либо внешний источник электропитания, стационарно располагаемый на скважине, от которого к коммутационному блоку подводится и электрически подсоединяется силовая линия 380 В. Нагревают кабель 2 до температуры, превышающей температуру плавления парафина, и с помощью управляемой лебедки 3 опускают кабель 2 в скважину на глубину возможного парафинообразования. Мощность нагревательного кабеля должна быть достаточной для нагрева кабеля 2 до температуры, превышающей температуру плавления парафина на 5-50°С, но при этом кабель должен быть нагрет до такой степени, чтобы не допустить расплавления изоляционного материала кабеля в скважине в нижней части зоны парафинообразования и зоны парафиноотложения, которая может составлять до 2000 м. Эти параметры позволяют выбрать оптимальный режим работы скважины. Так, например, температура плавления парафина может достигать 60°С, температура кристаллизации парафина встречается от 19°С и выше, а температура плавления изоляционной оболочки нагревательного кабеля, например, из фторопласта составляет 110-120°С. При выборе температуры нагрева кабеля необходимо исходить из следующих предпосылок: исходная температура нижнего конца кабеля на глубине 2000 м (наихудшие условия работы кабеля) составляет 65°С, а температура плавления фторопласта равна 120°С. Чтобы не работать при предельной температуре, выбирают температуру кабеля на 20°С ниже предельной, то есть 90-100°С. Следовательно, необходимо дополнительно повысить, температуру кабеля на 50°С. Верхний конец кабеля на уровне поверхности около устья скважины имеет температуру, равную температуре почвы, например 30°С, поэтому максимальная температура, которую должен иметь кабель при его нагреве, будет равна: 50°C+30°C=80°C.
В результате контакта нагретого конца кабеля с парафином последний начинает плавиться. По мере расплавления парафина кабель 2 постепенно опускают в скважину.
Перед спуском кабеля 2 в скважину на верхний фланец устьевого оборудования устанавливают сальниковое устройство 12 в виде уплотнения, ослабляя его таким образом, чтобы нагревательный кабель 2 свободно проходил через него, не допуская пропуска через сальниковое уплотнение газа, нефти или другой жидкости.
Затем пропускают свободный конец нагревательного кабеля 2 под натяжной ролик и через направляющий ролик и сальниковое уплотнение вручную проталкивают кабель 2 в скважину на глубину 150-200 м, далее кабель начинает опускаться в скважину под собственным весом, а потом метров через 100-150 спуск кабеля 2 осуществляют с торможением лебедки. После спуска кабеля на всю длину устанавливают зажимы над устьевым сальником и после того, как кабель повис на зажимах над устьевым сальником, кабель дополнительно крепят к тормозному валику зажимами (хомутами, стяжками, петлями) и затем затягивают уплотнение устьевого сальника.
Подготовка к работе блока 4 регулирования нагрева кабеля 2 в ручном режиме осуществляется в следующей последовательности: включают вводной автомат 18, а затем там же тумблер ручного управления и кнопку "П" 26.
Подготовка установки к работе в автоматизированном режиме осуществляется в следующей последовательности:
- отключается тумблер ручного управления:
- включается тумблер 32 автоматизированного управления. После подготовки работы блока 4 регулирования электропитания в ручном или автоматизированном режиме на электронном регуляторе 38 временного и температурного режима устанавливают выбранный режим нагрева кабеля 2 и временной режим цикличной работы (интервал времени работы и временная пауза между выключением и новым включением). Устройство автоматизированного регулирования режима нагрева кабеля (фиг.2) обеспечивает управление временными и температурными параметрами работы кабеля 2 в скважине как в ручном, так и автоматизированном режимах.
Ручное управление режимом работы кабеля осуществляется по схеме, которая принципиально не отличается от широко известных и содержит: пульт управления, который включает - магнитный пускатель 29 с контактами 19 и тепловым реле 35; - диодный мост 20; - приборы 21 и 22 для индикации режима работы нагревательного кабеля.
Дополнительно в описанную схему внесено реле 37 перевода работы устройства в автоматизированный режим и регулятор 38 временного и температурного режима нагрева кабеля.
Регулятор 38, содержащий специализированную микроЭВМ с программным управлением выполнения режимных операций, обеспечивает ручной выбор временного и температурного диапазонов работы и пауз, и автоматическое их выполнение в диапазоне установленного временного интервала. Устройство обеспечивает пределы измеряемых температур от 0 до 150°С, а временные пределы от 1 минуты до 24 часов.
Принципиальные изменения, внесенные в схему, дают возможность работать в широких диапазонах временных и температурных режимах, которые позволяют решать основную задачу в нефтедобывающей скважине - исключить возможность образования парафиновых пробок, тем самым обеспечить непрерывную добычу с максимально возможным постоянным дебитом нефти из скважины.
Практическая полезность заявляемого изобретения подтверждена проведенными испытаниями установки. Скважина, ранее полностью закрывавшаяся парафином через 3,5 суток, проработала без остановки для очистки 90 дней с увеличением ежесуточного дебита в 1,5 раза. Преимущества использования данной установки для депарафинизации нефтяной скважины заключаются в простоте решения вопроса, сокращении значительных затрат и обеспечении стопроцентной чистоты скважины и экологии вокруг нее.