Устройство для нагрева скважины

 

Изобретение относится к оборудованию нефтяных скважин и может быть использовано для поддержания в них оптимального теплового режима в целях предупреждения и ликвидации парафиногидратных образований. Устройство содержит расположенный в насосно-компрессорной трубе первый нагревательный элемент в виде кабеля. На конце кабеля выполнен неизолированный участок с токопроводящими грузами, обеспечивающими электрическое соединение одной или нескольких жил кабеля с насосно-компрессорной трубой. Насосно-компрессоная труба является вторым нагревательным элементом. Кабель подключен к положительному выводу источника питания. Насосно-компрессорная труба подключена к отрицательному выводу источника питания. Изобретение позволяет осуществлять нагрев путем пропускания тока не только по кабелю, но и по самой насосно-компрессорной трубе. 4 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к оборудованию нефтяных скважин и может быть использовано для поддержания в них оптимального теплового режима в целях предупреждения и ликвидации парафиногидратных образований.

Известно устройство для нагрева скважины и поддержания ее теплового режима, содержащее источник питания и электронагреватель, выполненный в виде металлического цилиндра, размещенного в скважинной трубе (патент РФ N 2029069, МПК E 21 B 37/00, опубл. 20.02.95). Известен также электронагреватель, выполненный в виде кабеля, токоведущие жилы которого с одного конца подключены к выводам источника питания, а с другого, соединены между собой (заявка PCT 92/08036, МПК E 21 B 37/00, 1992 г.). К недостаткам данных устройств относится то, что среда около нагревателя всегда имеет существенно большую температуру, чем у стенок трубы.

Задачей изобретения является повышение эффективности процесса нагрева скважины.

Поставленная задача решается путем того, что в устройстве для нагрева скважины, содержащем расположенный в насосно-компрессорной трубе первый нагревательный элемент в виде кабеля, согласно изобретению на конце последнего выполнен неизолированный участок с токопроводящими грузами, обеспечивающими электрическое соединение одной или нескольких параллельно соединенных жил кабеля, через которые пропускается ток, с насосно-компрессорной трубой, являющейся вторым нагревательным элементом. Это позволяет осуществлять нагрев путем пропускания тока не только кабеля, но и самой насосно-компрессорной трубы.

Из условия равномерного прогрева содержимого насосно-компрессорной трубы, мощности, отдаваемые потоку жидкости стенками трубы и кабелем, должны быть пропорциональны квадратам их диаметров. Однако учитывая, что труба может касаться металлических предметов и интенсивно отдает тепло наружу, желательно все же сосредоточить большую мощность в кабеле. С учетом этого целесообразно, чтобы мощность второго нагревательного элемента (трубы) составляла 0,5-0,05 от мощности первого нагревательного элемента (кабеля). Это обеспечивается за счет того, что жилы кабеля, через которые пропускается ток, имеют сопротивление, большее сопротивления стенок насосно-компрессорной трубы.

На практике неизолированный участок кабеля может иметь длину 2-10 м, а токопроводящие грузы могут быть выполнены в виде металлических шайб с наружным диаметром, равным 1,1-1,3 диаметра кабеля по изоляции, и толщиной 20-60 мм. Шайбы расположены на неизолированном участке кабеля на расстоянии 0,3-0,6 м друг от друга.

Для неравномерного нагрева различных участков скважины кабель может иметь переменное по длине сопротивление.

Для контроля температуры на различных участках кабель может быть снабжен заделанными в него датчиками температуры и контрольными жилами для их подключения к измерительному устройству.

На чертеже изображено предлагаемое устройство.

Устройство содержит расположенный в насосно-компрессорной трубе 1 кабель 2. Жилы 3 кабеля, через которые пропускается ток при нагреве, с одной стороны подключены к положительному выводу источника питания 4, а с другой оголены, приварены друг к другу и связаны бандажом 5, образуя таким образом неизолированный участок 6 кабеля 2. На данном участке закреплены (например, приварены к жилам 3) токопроводящие грузы 7, выполненные в виде металлических шайб, соприкасающихся с внутренней стенкой насосно-компрессорной трубы 1, подключенной к отрицательному выводу источника питания.

В кабель заделаны датчики температуры 8, подключенные через контрольные жилы 9 к измерительному устройству 10.

В предлагаемом устройстве может быть использован серийно выпускаемый геофизический кабель с оболочкой из термостойкого полимера (например, типа КННГС 3х0.75-100-120).

Устройство для нагрева скважины работает следующим образом.

При включении источника питания 4 ток протекает через параллельно соединенные жилы 3, токопроводящие грузы 7 и насосно-компрессорную трубу 1. При этом тепло, выделяемое в кабеле 2 и стенках трубы 1, нагревает находящуюся внутри скважины среду. Контроль температуры различных участков кабеля осуществляется с помощью измерительного устройства 10.

Формула изобретения

1. Устройство для нагрева скважины, содержащее расположенный в насосно-компрессорной трубе первый нагревательный элемент в виде кабеля, подключенного к источнику питания, отличающееся тем, что на конце кабеля выполнен неизолированный участок с токопроводящими грузами, обеспечивающими электрическое соединение одной или нескольких параллельно соединенных жил кабеля, через которые пропускается ток, с насосно-компрессорной трубой, являющееся вторым нагревательным элементом, при этом кабель подключен к положительному выводу источника питания, а насосно-компрессорная труба - к отрицательному.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что мощность второго нагревательного элемента составляет 0,5-0,05 от мощности первого нагревательного элемента.

3. Устройство по любому из пп.1 и 2, отличающееся тем, что неизолированный участок кабеля имеет длину 2-10 м, а токопроводящие грузы выполнены в виде металлических шайб с наружным диаметром, равным 1,1-1,3 диаметра кабеля по изоляции, и толщиной 20-60 мм, расположенных на неизолированном участке на расстоянии 0,3-0,6 м друг от друга.

4. Устройство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что кабель имеет переменное по длине сопротивление.

5. Устройство по любому из пп.1 - 4, отличающееся тем, что кабель снабжен заделанными в него датчиками температуры и контрольными жилами для их подключения к измерительному устройству.

РИСУНКИ

Рисунок 1