Устройство для ликвидации парафиногидратных образований в скважинных трубах

 

Использование: ликвидация парафиногидратных образований в скважинных трубах линейным нагревателем. Сущность изобретения: устройство содержит источник питания и подключенный к нему кабель в виде двухслойной брони из спирально навитых на подушку металлических проволок и жилы сердечника, соединенных накоротко. Число проволок во внешнем слое брони концевого участка длиной не более 1,5 м меньше числа проволок во внешнем слое брони основного участка. Общее электрическое сопротивление брони концевого участка не менее чем в 4 раза превышает электрическое сопротивление жилы сердечника. 3 ил.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано для ликвидации парафиногидратных пробок в нефтяных и газовых скважинах.

Известно устройство для ликвидации парафиногидратных пробок в насосно-компрессорных трубах (НКТ) нефтяных скважин, состоящее из нагревателя, заполненного электролитом и спускаемого на кабель-тросе в НКТ нефтяной скважины [1] . При прохождении электрического тока через электролит происходит выделение тепла в местах контакта нагревателя с парафиногидратной пробкой, что приводит к ее разрушению.

К недостаткам устройства относится необходимость создания специального устройства, наличие электролита и подъем этого устройства из скважины для освобождения ствола.

Известно устройство для предупреждения гидратопарафинообразования в скважинных трубах с помощью электрообогрева нефти, содержащее линейный нагреватель, электрический кабель и трехфазный источник электрического напряжения [2].

Однако это устройство не обеспечивает ликвидации гидратопарафиновых пробок, так как тепловая мощность рассеяния не может концентрированно оказать воздействие на ликвидацию образовавшейся гидропарафиновой пробки.

Целью изобретения является повышение выделяемой мощности и увеличение температуры на конечном участке кабеля.

Для этого на конечном участке кабеля двухслойная броня выполнена с таким количеством металлических проволок, при котором электрическое сопротивление брони на указанном участке имеет величину, превышающую более чем в 4 раза величину электрического сопротивления жилы.

На фиг. 1 схематически изображена установка для ликвидации парафиногидратных образований в скважинных трубах; на фиг. 2 - устройство для ликвидации парафиногидратных образований; на фиг. 3 - то же, поперечное сечение.

Установка для ликвидации парафиногидратных образований (фиг. 1) содержит нагревательный кабель 1, источник питания 4, в качестве которого используется однофазный трансформатор с регулируемым напряжением или тиристорный регулятор тока. В нижней части кабеля расположено устройство 5 для ликвидации парафиногидратных образований. Жила кабеля 2 и бронепокров 3 из металлических проволок, находящиеся в устройств 5 и опускаемые в скважинные трубы 6, соединены накоротко при помощи специальной муфты 8, а у устья скважины они подключены к источнику питания 4. При этом броня кабеля соединена с нулем трансформатора, для заземления которого использована обсадная колонна 7 нефтяной скважины.

Устройство для ликвидации парафиногидратных образований в скважинных трубах (фиг. 2) является концевым отрезком нагревательного кабеля 1 с покрытием 10 и примерной длиной 0,5-1,5 м. Устройство содержит жилу 11 с изоляцией и оболочкой 12, двухслойную броню из металлической проволоки: нижний слой 13 сохраняется полностью, а верхний слой 14 частично удаляется, при этом общее электрическое сопротивление верхнего и нижнего слоев концевого участка не менее чем в 4 раза превышает величину электрического сопротивления жилы 11.

Броня устройства для ликвидации парафиногидратных образований изолируется слоем ленты ЛЭТСАР, липкой лентой 15 из фторопласта и термоусаживаемой трубкой 16. Жила 11 замкнута накоротко с броней, с помощью соединительной муфты 17.

На фиг. 3 приведен разрез устройства для ликвидации парафиногидратных образований, где наглядно показано уменьшенное количество металлических проволок в наружном слое 2 брони.

Устройство работает следующим образом.

На нагревательном кабеле 1 устройство 5 спускается в скважинные трубы 6 до места образовавшейся парафиногидратной пробки. К верхнему концу кабеля подается напряжение от регулируемого трансформатора с таким расчетом, чтобы температура устройства в режиме спуска достигала не более 80^оС. При этом трансформатор имеет заземление на обсадные колонны 7. Такая температура устройства 5 позволяет при определенной скорости опускать кабель в скважину, ликвидируя парафиногидратные образования. Температура внешней оболочки кабеля 1 при этом не превышает 45^оС, что позволяет провести опускание кабеля с барабана на всю глубину парафиногидратообразования без недопустимого перегрева кабеля.

Далее по мере опускания кабеля в скважину возможно повышение температуры концевой части устройства до 80-100^оС, достаточной для расплавления парафина.

После достижения глубины 800-1200 м устройство закрепляется с помощью специального фланца к арматуре скважинных труб и возобновляется работа системы в режиме нагрева конца кабеля до 100-120^оС, а оболочка кабеля при этом нагревается до 75-80^оС. Мощность кабеля при указанных режимах составляет 40-90 Вт/м, обеспечивая предупреждение парафиногидратообразования по всей глубине скважины.

П р и м е р. Был изготовлен опытный образец предлагаемого устройства. Электрический нагревательный кабель, примененный в этом устройстве, включает медную жилу диаметром 3,57 мм, сечение 10 мм², изолированную модифицированным полиэтиленом радиальной толщиной 1,3 мм, оболочку радиальной толщиной 1,1 мм из полиэтилена низкого давления, первый слой брони из 23 проволок диаметром 1,1 мм, второй слой брони из 24 стальных проволок диаметром 1,3 мм и наружную оболочку из полиэтилена низкого давления радиальной толщиной 2,3 мм. Наружный диаметр кабеля 19 мм. На одном из концов кабеля на участке длиной порядка 1 м были удалены 18 проволок из 24 наружного навива. При испытании образца в воздухе при 21^оС при токе 90 А температура брони концевого участка с шестью проволоками в наружном навиве достигала 140^оС, а на поверхности оболочки, наложенной на этом участке, она равнялась 114^оС. Температура на поверхности оболочки на участке, где сохранились два повива проволочной брони, достигала 73^оС. При этом режиме удельная мощность кабеля составляла 77 Вт/м.

При токе 70 А температура брони концевого участка снизилась до 92^оС, на оболочке этого участка она равнялась 77^оС и на наружной оболочке - 55^оС. Мощность кабеля при этом режиме равна 43 Вт/м.

При условии удаления всех проволок наружного повива и при рабочем токе 70 А температура брони концевого участка стала равной 112^оС, температура оболочки - 88^оС и температура наружной оболочки - 55^оС, а мощность - 43 Вт/м.

При снижении рабочего тока до 60 А температура брони на конце кабеля равна 85^оС, оболочки на этом участке - 70^оС и на наружной оболочке температура снизилась до 45^оС.

При таком режиме возможно сматывание кабеля с барабана и опускание его в скважину на весь участок гидратообразования. По мере дальнейшего опускания мощность кабеля и температурный режим можно постепенно повышать.

При контакте с гидратной пробкой, благодаря высокой температуре конца кабеля (не ниже 80^оС), пробка разрушается. При дальнейшем опускании кабеля в скважину и повышении его мощности происходит ликвидация парафиновой пробки. Результаты испытаний даны в таблице.

Опытный образец предлагаемого устройства с двухслойной броней был испытан на скважине N 5097 Харьягинского месторождения объединения "Коминефть" (длина кабеля 1000 м).

Предлагаемое устройство обеспечило выделение тепловой мощности в НКТ скважине до 70 Вт/м. при этом достигнуто повышение температуры продукта на устье скважины от 6,5 до 29^оС и обеспечена устойчивая работа скважины без использования механических скребков и ингибиторов, применяющихся до внедрения устройства.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЛИКВИДАЦИИ ПАРАФИНОГИДРАТНЫХ ОБРАЗОВАНИЙ В СКВАЖИННЫХ ТРУБАХ, содержащее источник питания и подключенный к нему кабель в виде двухслойной брони из спирально навитых на подушку металлических проволок и жилы сердечника, соединенной накоротко в нижней части кабеля, отличающееся тем, что, с целью повышения выделяемой мощности и увеличения температуры, в нижней части кабель имеет основной и концевой участки, при этом концевой участок имеет длину не более 1,5 м, число проволок во внешнем слое брони концевого участка меньше числа проволок во внешнем слое брони основного участка, а общее электрическое сопротивление брони концевого участка не менее чем в четыре раза превышает электрическое сопротивление жилы сердечника.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4