Способ ликвидации гидратных и парафиновых пробок в скважинах и устройство для его осуществления

 

Использование: при эксплуатации нефтяных скважин для ликвидации в них гидратных и парафиновых пробок Сущность изобретения, электронагреватель спускают в скважину на многожильном кабеле Часть жил многожильного кабеля закорачивают и самостоятельно подключают к источнику литания Материал пробки поддерживают в расплавленном состоянии дополнительным прогревом закороченным многожильным кабелем. Электронагреватель и многожильный кабель работают с возможностью разделительного или совместного подключения к источнику питания 1 ил.

2003781

Изобретение относится к эксплуатации нефтяных скважин и может быть использовано:для ликвидации в них гидратных или парафиновых пробок.

Известен способ ликвидации гидратных и парафиновых пробок, предусматривающий плавление их спускаемым нв злектрокабеле в скважину электрическим нагревателем j1,2)."

Основной недостаток этого способа эа- 10 ключается в .гом, что он йе обеспечивает возможности ликвидации пробок большой протяженности. Расчеты показывают, что в. стандартных эксплуатационных скважинах, не опасаясь прихвата кабеля, можно про- 15 плавлять пробки протяженностью не более

90 м, тогда как на месторождениях Западной Сибири (Варьеганском, Таллинском и др.) есть скважины, в которых образуются пробки протяженностью до нескольких сот 20 метров и уже случались прихваты «абеля электронагревателя. Для ликвидации таких аварийных прихватов требуются значительные затраты материальных и трудовых ресурсов.

Иевестен способ предупреждения об-. разования парафиновых и гидратцых отложений в скважинах, предусматривающий подключение к источнику питания установленного в скважине кабеля с закороченны- 30 ми жилами (3), Нагреватель обеспечивает прогрев по всей зоне образования парафи.ногидратных отложений, что исключает et0 прихват в скважине, но этот нагреватель (как и способ, реализуемый с его примене- 35 .нием) не может быть использован для ликвидации отложений пробкового типа, так как при перекрытии ствола скважины пробкой его невозможно спустить в скважину, Известны электронагревательные уст- 40 ройства для ликвидации гидратопарафиновых пробок в скважинах f1,2 и 4), содержащие электронагреватель, источник питания и электрический кабель, на кото.ром злектронагреватель спускают в скважи- 45. нY и которым он подключен к источнику питания.

Целью изобретения является исключение аварийных прихватов кабеля при ликвидации пробок большой протяженности. 50

Поставленная цель достигается тем, что при ликвидации гидратных и парафиновых пробок в скважинах путем плавления их электронагревателем, спускаемым в скважину на кабеле, часть его закороченных жйл 55 подключают к источнику питания, а дополнительное тепло, выделяющееся при этом на нем, отводят в расплавленное вещество над пробкой, поддерживая его температуру выше температуры кристаллизации. с

Предложенный способ соответствует критерию "существенные отличия", так как в известных материалах научно-технической информации отсутствуют сведения о технических решениях, содержащих признаки, сходные с отличительными признаками заявляемого способа и проявляющие аналогичные свойства.

Известное устройство (4) после соответствующей модернизации может быть использовано для реализации предложенного способа, Для этого в электронагревательном устройстве, содержащем источник питания и подключенный к нему многожильным кабелем электронагреватель, часть жил кабеля закорочена и подключена к источнику питания.

На чертеже дана схема электронагревательного устройства для реализации способа.

Электронагревательное устройство содержит установленный на поверхности источник питания 1; подключенный к нему через переключатель 2 множительный кабель в бронирующей металлической оболочке 3, и электрический нагреватель 4. Жилы 5 и 6 кабеля эакорочены, а к свободной жиле

7 подключен центральный электрод 8 электродного нагревателя 4, корпус которого

{второй электрод) подключен к оболочке (броне кабеля) 3.

Предложенный способ реализуют сле- . дующим образом.

Электронагреватель 4 на кабеле, часть жил 5 и 6 которого эакорочены, спускают в скважину до верхней границы гидратопарафиновой пробки и включают в работу подачей к нему питания по жиле 7 и оболочке 3, выполняющей функцию нулевой жилы. По мере плавления пробки нагреватель 4 спу» скают в скважину еще на 80-90 м и подключают к источнику питания закороченные жилы 5 и 6, тепло, дополнительно выделяющееся при этом на кабеле, отводится в расплавленное вещество над пробкой, поддерживая его температуру выше температуры кристаллизации, Глубина, на которой целесообразно подключение закороченных жил легко определяется экспериментально для любого месторождения. Для этого при ликвидации нескольких первых пробок злектронагреватель спускают до момента прихвата кабеля, Затем его отключают, но подключают закороченные жилы и вновь расплавляют вещество над пробкой, после чего включают

Ълектронагреватель и проплавляют пробку окончательно. Временный прихват кабеля не опасен, так как он устраняется без привлечения дополнительных средств и, следовательно, не создает аварийной ситуации.

2003781

Поскольку конструкции обычных эксплуатационных скважин и физико-химические свойства пробок в различных скважинах существенно не отличаются, то дополнительное подключение к источнику 5 питания закороченных жил на отметке 80 м (длинв расплавленного только электронагревателем участка пробки) практически всегда обеспечивает ликвидацию пробки, что подтверждается расчетами. 10

Время, в течение которого температура в скважине понижается от значения 11 (температура нагрева расплава нагревателем) до температуры начала затвердевания парафина tn> описывается уравнением 15 МС Í, „

К tcn ta где М вЂ” масса единицы длины трубы, кг;

С вЂ” удельная теплоемкость трубы, кДж/кг К;

С вЂ” удельная теплоемкость парафина; р- плотность парафина;

R — радиус скважины, м;

t0 — температура окружающих пород, К;

К вЂ” линейный коэффициент теплопере- 25 дачи отстенок скважины в окружающие породы, Вт/м К.

Расчет показывает, что при начальной температуре расплавленного парафина (после прохода электронагревателя) т1 = 150 С и К = 1 Вт/м.К время остывания до температуры затвердевания 60 С составляет 2,5 ч.

Время, в течение которого весь расплав парафина переходит в твердое состояние, можно определить по уравнению

\ HrtIt г

T$ где AHnn — теплота плавления парафина, кДж/кг.

Расчет по этому уравнению показывает, что полное отвердевание парафина осуществляется в течение 2 ч.

Таким образом, время втечениехоторо- 45

ro происходит полный "прихват" кабеля повторно образовавшейся пробкой составит.

4,5 ч, Если принять, что скорость проплавления парафиновой пробки точечным нагрева- 50 телем равна 20 м/и, то глубина плавления без "прихвата" кабеля составляет не более

90 м.

Для реализации предложенного спосо6а могут быть использованы кабели КГЗ-70- 55

180 или КГ7-70-180 и электродный нагреватель по авт. св. СССР М 1539310.

Кабель К ГЗ-70-180 имеет «ри жилы. Две жилы кабеля закорачивают, а к третьей и броне подключают электронагреватель по . схеме, показанной на черте. е.

При работе только электронагревателя часть мощности выделяется в виде тепла на кабеле

1/к = 1к R» — = — —

2.

4К» где W» — мощность на питающей жиле кабе.ля;

1» — ток, идущий по нагревателю и кабелю;

R» — сопротивление жилы кабеля;

Оф — фазное питающее напряжение, При дополнительности подключении двух закороченных жил общая мощность íà кабеле увеличивается на. величину мощности, выделяющейся на этих жилах

Wa.к. = з.к 2R» = — - - —, нк где М/з.к. — мощность на закороченных жилах кабеля; з,к. — ток, идущий через закорочение жилы.

Общая мощность равна

7 U

W = W» +.И/з.к =

4 к

При включении закороченных жил мощность, а следовательно, и количество тепла, выделяющееся на нем, увеличиваются в 7 раз, что вполне обеспечивает поддержание температуры расплавленного вещества над пробкой выше температуры его повторной кристаллизации. .Способ обеспечивает плавки пробок любой протяженности и, кроме того, исключает аварийный прихват электронагревателя при прекращении спуска его в скважину, например при отключении электроэнергии. (56) 1.. Авторское свидетельство СССР

М 1114782, кл. Е 21 Ь 43/24, 1984, 2. Авторское свидетельство СССР

N. 122113, кл. E-21 В 43/24, 1959.

3. Технология предупреждения гидратообразования в насосно-компрессорных трубах нефтяных скважин эпектроподогревом. РД 39-0148070-043 ВНИИ-86. Тюмень.

Ротапринт СибНИИНП, 1986, z,4.

4. Авторское свидетельство СССР

ЬЬ 1539310, кл. Е 2. В 43/24, 1990.

2003781

Формула изобретения

50:

Составитель . Ю. Белянский

Редактор M. Стрельникова Техред М. Моргентал Корректор M. Демчик

Гираж . Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

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

Заказ 3313

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул.Гагарина, 101

1. Способ ликвидации гидратных и парафиновых flp000K в скважинах, включающий спуск в скважину до верхнеА границы пробки .электронагревателя на многожильном кабеле; подключенном к источнику питания, перевод материала пробки в расплавленное состояние включением электронагревателя и продвижение его по мере плавления материала пробки, отличающийся тем, что, с целью исключения аварий при ликвидации пробок, материал пробки в расплавленном состоянии в зоне расположения многожильного кабеля дополнительно прогревают равномерно . вдоль всей длины многожильного кабеля

Ф для предотвращения затвердевания материала пробки.

2. Устройство для ликвидации гидратных и парафиновых пробок, содержащее . источник питания и связанный с ним многожильный кабель с электронагревателем, отличающееся тем, что, с целью исключения аварий при ликвидации пробок, много10 жильный кабель . связан с электронагревателем одной частью жил, другая часть жил многожильного кабеля закорочена и самостоятельно соединена с источником питания с возможностью раз15 дельного или одновременного включения электронагревателя и закороченных жил многожильного кабеля,