Электронагревательное устройство тепловой обработки призабойной зоны скважин

 

Изобретение предназначено для тепловой обработки продуктивного пласта высоковязкой нефти. Электронагревательное устройство тепловой обработки призобойной зоны скважин содержит корпус нагревателя, силовой кабель питания, диски-электроды, установленные на токопроводе, размещенном по оси корпуса. Диски-электроды выполнены с перфорацией и собраны в чередующиеся пары, где верхние диски-электроды соединены с корпусом, а нижние закреплены на токопровод, причем в междисковых интервалах токопровода и корпуса размещены термостойкие изоляторы, а корпус нагревателя заполнен токопроводящей жидкостью до уровня самого верхнего диска-электрода. Изобретение позволяет уменьшить тепловые потери и повысить мощность электронагревательных устройств для теплового воздействия. 2 ил.

Изобретение относится к горному делу и может применяться для тепловой обработки продуктивного пласта высоковязкой нефти.

Известен способ увеличения степени извлечения нефти, газа и других полезных ископаемых из земных недр (Линецкий А.П. Патент N 2104393, кл. E 21 B 34/24, 43/25), при котором для передачи энергии в призабойную зону или внутрипластовое пространство на поверхности устанавливают мощные лазеры.

Однако использование оптоволоконного и лазерного оборудования требует высококвалифицированной эксплуатации, а также значительных капитальных вложений.

Известен индукционный нагреватель (Фролов К.С., Соколов В.М., Богачев А. А., Логинов Н.Л., Рамазанов P.P. Патент N 2010954, кл. E 21 B 43/24), 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 насосно-компрессорной трубы.

Известен скважинный генератор тепла (Портнов В.И., Юнусов Ф.Х., Ягудин М. С. , Сафиуллин Р.X., Воронков В.Н., Фазлутдинов К.С., Тухватулин З.Р. Авторское свидетельство N 381726, кл. E 21 B 43/24), принятый за прототип, 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.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков, а именно уменьшение тепловых потерь и повышение мощности электронагревательных устройств для теплового воздействия.

Задача решается тем, что в электронагревательном устройстве тепловой обработки призабойной зоны скважин, содержащем корпус нагревателя, силовой кабель питания, диски-электроды, установленные на токопроводе, токопровод размещен по оси корпуса, а диски-электроды выполнены с перфорацией и собраны в чередующиеся пары, где верхние диски-электроды соединены с корпусом, а нижние закреплены на токопровод, причем в междисковых интервалах токопровода и корпуса размещены термостойкие изоляторы, а корпус нагревателя заполнен токопроводящей жидкостью до уровня самого верхнего электрода.

Устройство тепловой обработки призабойной зоны скважин поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен продольный разрез устройства; на фиг. 2 - расчетная схема устройства.

Устройство тепловой обработки призабойной зоны скважин закреплено в скважине на конце колонны насосно-компрессорных труб (НКТ) (или на грузонесущем кабеле). Оно состоит из герметичного металлического корпуса 2, выполненного в форме цилиндра, верхняя часть которого оборудована контактным зажимом 3, соединенным с корпусом для подключения токоведущей жилы 4 высоковольтного силового кабеля 5. Токопроводе 6 закреплен в верхней части корпуса через проходной изолятор 7 с контактным зажимом 8, для подключения токоведущей жилы силового кабеля, размещается по оси корпуса. В нижней части корпуса на токопроводе 6 нанизаны собранные в чередующиеся пары диски-электроды. С токопроводом 6 соединены размещенные через интервалы с термостойкими изоляторами 9 и заполненные токопроводящей жидкостью 10 нижние металлические диски-электроды 11, выполненные с перфорацией 12. Между дисками-электродами 11 размещены верхние, также металлические, перфорированные, выполненные с большим центральным отверстием диски-электроды 13, которые соединены с корпусом 2 устройства.

Междисковое расстояние определяется мощностью устройства, питающим напряжением, поверхностной плотностью тока и удельным сопротивлением токопроводящей жидкости.

Причем фарфоровые или фторопластовые изоляторы 9 проходят через центральные отверстия верхних дисков-электродов 13, а на внутренней поверхности корпуса 2 между дисками-электродами размещены цилиндрические термостойкие изоляторы 14. Верхняя часть корпуса, свободная от дисков-электродов, образует паровую зону 15 электронагревателя.

Электронагревательное устройство тепловой обработки призабойной зоны скважин работает следующим образом. По силовому кабелю 5 на диски-электроды 11, 13 устройства, заполненного токопроводящей жидкостью 10, подают напряжение, после чего от дисков-электродов 11 через жидкость к дискам-электродам 13 потечет ток (стрелки на фиг. 1 показывают направление тока), вызывая нагрев, кипение и образование пара, что в свою очередь приведет к теплообмену между стенкой корпуса 2 и внутрискважинной жидкостью, производя в дальнейшем тепловую обработку призабойной зоны. При работе происходит рост давления внутри корпуса нагревателя, жидкость 10 превращается в пар и происходит снижение ее уровня с освобождением верхней пары дисков-электродов, уменьшением тока устройства, что косвенно определяет соотношение объемов вода-пар и позволяет судить о параметрах термодинамического процесса. При остывании и конденсации пара уровень жидкости в корпусе восстанавливается, сопротивление скважинного электронагревателя принимает первоначальное значение. Схема электропитания устройства подобна схеме питания электробура с глухозаземленной нейтралью.

По расчетной схеме фиг. 2 для примера реализации предлагаемого устройства, где приняты следующие исходные данные для расчета: напряжение питания U_пит = 3 кВ, площадь дисков-электродов S_д = 50 см², мощность нагревателя P_н = 300 кВт, внешний диаметр корпуса d_к = 110 мм², длина корпуса нагревателя l = 5 м, поверхностная плотность тока J = 0,3 А/см², удельное сопротивление токопроводящей жидкости ρ_в = 750 Ом/см, количество междисковых интервалов n = 6, тогда ток ток межэлектродный , сопротивление пары дисков-электродов расстояние между электродами составит (поверхностная плотность и удельное сопротивление воды приняты согласно [Корсак С.П. Электрические водонагреватели и паровые котлы. М: Изд. Госэнерго, 1954, с. 45, 58]).

Примерный расчет мощности скважинного электронагревателя позволяет сделать вывод о возможности получения требуемых параметров тепловой обработки путем увеличения высоты нагревателя и количества дисков-электродов.

Формула изобретения

Электронагревательное устройство тепловой обработки призабойной зоны скважин, содержащее корпус нагревателя, силовой кабель питания, диски-электроды, установленные на токопроводе, отличающееся тем, что токопровод размещен по оси корпуса, а диски-электроды выполнены с перфорацией и собраны в чередующиеся пары, где верхние диски-электроды соединены с корпусом, а нижние закреплены на токопровод, причем в междисковых интервалах токопровода и корпуса размещены термостойкие изоляторы, а корпус нагревателя заполнен токопроводящей жидкостью до уровня самого верхнего диска-электрода.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2