Скважинный жидкостный нагреватель

 

СКВАЖИННЫЙ ЖИДКОСТНЫЙ НАГРЕВАТЕЛЬ , содержащий расположенные коаксиально наружный и внутренний электроды и токоподводящий кабель, отличающийся тем, что, с целью повышения мощности нагревателя, он снабжен вспомогательным цилиндрическим электродом, который установлен коаксиально относительно наружного электрода и изолирован от наружного и внутреннего электродов, причем вспомогательный и внутренний электроды выполнены в виде изолированных секций.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (д) Е 21 В 43/24

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

%""".- .

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 13, Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3542093/22-03 (22) 14. 01. 83 (46) 23.09,84. Вюл. 11 35 (72) А.Е. Баршак, В.И. Максименко, С.М. Мильман, О.М. Айзнкович и Ф.Г. Аржанов (71) Особое конструкторское бюро

Института высоких температур

АН СССР (53) 622.245.5(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 659729, кл. E 21 В 43/24, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 38 1736, кл. Е 21 В 43/24, 1972 (прототип).

„„SU„„1114i82 A (54) (57) СКВАЖИННЫЙ ЖИДКОСТНЫЙ НАГРЕВАТЕЛЬ, содержащий расположенные коаксиально наружный и внутренний электроды и токоподводящий кабель, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения мощности нагревателя, он снабжен вспомогательным цилиндрическим электродом, который установлен коаксиально относительно наружного электрода и изолирован от наружного и внутреннего электродов, причем вспомогательный и внутренний электроды выполнены в виде изолированных секций.

1114

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к устройствам для добычи нефти с применением тепла, и может быть использовано для нагрева жидкости, нагнетае-5 мой в скважину для повышения нефтеотдачи пластов.

Известен нагреватель, предназначенный для инициирования внутрипластоного горения в нефтяных пластах, в ip котором используются трубчатые электронагревательные элементы (ТЭНы) (1).

Недостатком указанной конструкции нагревателя является нозможность работы ее только с низковольтным источ-iS ником питания. При этом увеличение мощности нагревателя происходит за счет увеличения пропускаемого тока, что влечет sa собой увеличение габаритов (веса) подводящего кабеля и потери мощности по длине кабеля. Кроме того, подобные конструкции ненадежны из-за возможности перегорания

ТЭНа при изменении условий тепло— передачи, например при вскипании 25 жидкости.

Наиболее близким к изобретению является скнажинный жидкостный нагреватель, содержащий расположенные коаксиально наружный и внутренний электроды и токоподводящий кабель. При протекании электрического тока между электродами при заполнении нагревателя жидкостью происходит нагрев жидкости 21.

Недостатком известного нагревате- З5 ля является невозможность обеспечения необходимых в настоящее время больших темпов ввода тепла в скважину, а также невысокая мощность при работе с высоковольтным источником питания. Например, при диаметре нагревателя 150 мм (максимальный размер обсадной трубы) и при использовании в качестве электропроводящей жидкости речной воды при условии ее 45 нагрева до 100 (/=500 Ом.см) подаваемое напряжение может быть не более 1250 В из-за возможности образования гремучей смеси и пробоя между электродами. При использовании нагревателя мощностью 1000 кВт и при подаче этой мощности через стандартный кабель КТШЭ 2х50 потери по длине кабеля на длине в 2000 м составляют

ЗОЖ, что приводит, помимо уменьшения

КНД установки, к нагреву скважинного оборудования. При нагреве до 200 (250 Ом см) напряжение не более

78? ла н скважину порядка сотен и даже тысяч киловатт с температурой теплоносителя до 374 С при возможности подвести напряжение порядка 6000 В благодаря уменьшению пробойного напряжения на каждом рабочем промежутке.

За счет этого повышается КПД использования электрической энергии до

0,98-0,999. Например, скважинный нагреватель напряжения 3000 В, 500 кВт с глубиной погружения 1500 м, обеспечивающий нагрев воды до 340 С, имеет следующие геометрические размеры (2 варианта).

Вариант 1.

Наружный диаметр внутреннего электрода, мм 40

Внутренний диаметр наружного электрода, мм 110

Число рабочих секций

Длина рабочих секций, мм 133

Вариант 2.

Наружный диаметр внутреннего электрода, мм

Внутренний диаметр наружного электрода, мм 50

Число рабочих секций 10

Длина рабочих секций, мм 265

Выполнение нагревателя по варианту 1 позволяет помещать его внутрь

650 В из-за возможности пробоя, КПД вЂ” 407. При необходимости нагрева воды до 340 С на глубине 1500 м (Рс в =150 кг/см ) KIIJj подобной установки приближается к нулю.

Цель изобретения — повышение мощности скнажинного жидкостного нагревателя. указанная цель достигается тем, что скважинный жидкостный нагреватель, содержащий расположенные коаксиально наружный и внутренний электроды и токоподводящий кабель, снабжен вспомогательным цилиндрическим электродом, который установлен коаксиально относительно наружного электрода и изолирован от наружного и внутреннего электродов, причем вспомогательный и вчутренний электроцы выполнены в виде изолированных секций.

Такое выполнение конструкции позволяет изготовить на=реватель, размещаемый в скважине с диаметром менее

6" и обеспечивающий темп закачки теп1114782

2JrR»3» U

U

3 обсадной трубы. Дл»»на нагревателя составляет 1500 мм. Выполнение нагревателя по варианту 2 позволяет размещать его внутри насосно-компрессорных труб. Длина нагревателя составляет 3500 мм, что позволяет монтировать его стандартным буровым оборудованием. При использовании источника питания с рабочим -- напряже— нием 6000 В и использовании высоковольтного кабеля площадью се чения жилы 50 мм Р»»ор = нм) потери мощности по длине кабеля составляют 1 7.

На чертеже изображен нагреватель,,поперечный разрез.

Нагреватель состоит из внутреннего элек грода 1, наружного электро- 20 да 2,, разделенных диэлектрическим материалом 3. Внутренние электроды 1 отделены друг от друга изоляторами 4.

Внутренняя поверхность вспомогательного электрода 5 разделена изолято- 25 рами 6 на секции. Нагреватель закреплен на нижнем конце насосно-компрессорных труб 7, внутри которых расположен кабель †тр 8. На нижнем конце трубы 7 размещена заглушка 9, з0 которая играет роль дросселя, создающего необходимый перепад между давлением внутри нагревателя и давлением внутри скважины 10. Размеры секций электродов, а также иМ количество определяется исходя из следующих формул длина электрода B пределах 45 рабочей секции; мощно=ть нагревателя; радиус внутреннего электрода; подводимое напряжение; число рабочих секций;

) — допустимая л»!От»»ость тока (выб»»рзется н пределах

0,5-1,5 Л/ск );

R< — внутренний pa»»z»yc наружного электрода;

Π— среднеин-егральное з»»ачез ср ние удельного сопротнвлс— ния воды в диапазоне рабочих температур .

Устройство работает следующим образом.

Электроподводящая жидкость протекает в зазоре между секциями внутреннего 1 и вспомогательного 5 электродов. Положительный потенциал подводится по кабелю 8 к первой секции я»»утреннего электрода 1. Отрицател:»»II»» потенциал подводится по колонне насосно-компрессорных труб 7 к заглушке 9, электрически соединенной с наружным электродом 2. Таким образом, образуется последовательная электрическая цепь, образованная первой секЦией внутреннего электрода, электропроводящей жидкостью, первой секцией вспомогательного электрода, жидкостью во втором рабочем зазоре, второй секцией внутреннего электрода, жидкостью в третьем зазоре, второй секцией вспомогательного электрода 5 и т.д. до заглушки 9. За счет омического сопротивления воды в ней выделяется энергия. Перетечками тока в зазоре между изоляторами и электродами можно пренебречь ввиду большого сопротивления жидкости по этому пути.

На каждом рабочем участке жидкость нагревается на определенную тем ературу, а на последнем рабочем участке нагревается до заданной температуры.

При этом между электродами каждой рабочей секции устанавливается разность потенциалов от 0,3 U до 0,05 U в зависимости от свойств жидкости и геометрических размеров электродов.

Технико-экономическая эффективность достигается за счет сокращения затрат на проведение воздействия и сокращения потерь энергии I линии питания.

1114782

Составитель В. Борискина

Редактор О. Бугир Техред Ж.Кастелевич Корректор И. МУска

Заказ 6748/22 Тираж 564 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4