Нагреватель электрический для удаления гидрато-парафиновых образований

 

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, а более конкретно к технике удаления гидрато-парафиновых образований (ГПО) из нефтяных и газовых скважин. Нагреватель имеет корпус, залитый в корпус теплопроводный материал, находящийся при работе в жидкой фазе. Внутри корпуса расположен теплоэлектрический нагреватель (ТЭН). Теплопроводный материал выбран из условия непревышения температуры, его плавления над температурой ТЭН в рабочем режиме. Масса теплопроводного материала рассчитана из условия его расплавления поступающим от ТЭН теплом и перехода в жидкое состояние для обеспечения конвекционного движения вдоль ТЭН вверх, вдоль внутренней стенки корпуса - вниз. В качестве теплопроводного материала использован мягкий легкоплавкий металл. Возрастает скорость передачи тепла и увеличивается производительность работы нагревателя. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, а более конкретно к технике удаления гидрато-парафиновых образований (ГПО) из нефтяных и газовых скважин.

Известны нагреватели различного типа, в том числе и электрические, содержащие корпус и нагревательный элемент, используемые для удаления ГПО из насосно-компрессорных труб нефтяных и газовых скважин (Хорошилов В. А. , Малышеев А. Г. Предупреждение и ликвидация гидратных отложений при добыче нефти. М. , ВНИИОЭНГ, 1986. Обзорная информация нефтяной промышленности. Серия "Нефтепромысловое дело", выпуск 15/122. Девликанов В. В. и др. Борьба с гидратами при эксплуатации газлифтных скважин. Уфа, 1984; а. с. 1703810, кл. Е 21 В 43/24, 1992, 4 л. ).

Недостатком известных нагревателей является сравнительно низкая температура корпуса, так как тепло от нагревательных элементов теряется в зазорах и стенках корпуса.

Этот недостаток устранен в другом известном нагревателе, принятом за прототип (патент 2006571, кл. Е 21 В 36/04, 1994, 4 л. ). Нагреватель электрический для удаления ГПО из нефтяных и газовых скважин содержит корпус, ТЭН внутри корпуса, залитый в корпус высокотеплопроводный материал. Высокотеплопроводный материал заполняет все зазоры корпуса и с большой скоростью передает тепло стенкам корпуса, которые специально для этого выполнены тонкими.

Однако скорость передачи тепла даже в теплопроводном материале ограничена значением его теплопроводности.

Задачей предложенного изобретения является устранение указанного недостатка.

Техническим результатом, достигаемым при использовании предложенного изобретения, является увеличение скорости передачи тепла через теплопроводный материал свыше скорости его естественной теплопередачи.

Указанный технический результат достигается тем, что в нагревателе электрическом для удаления гидрато-парафиновых образований из нефтяных и газовых скважин, содержащем корпус с залитым в него теплопроводным материалом и ТЭН внутри корпуса, согласно изобретению теплопроводный материал выбран из условия непревышения температуры его плавления над температурой ТЭН в рабочем режиме, масса теплопроводного материала рассчитана из условия его расплавления поступающим от ТЭН количеством тепла, в качестве теплопроводного материала использованы мягкие металлы (по таблице Менделеева).

Выбор теплопроводного материала, способного под действием тепла ТЭН полностью перейти в жидкое состояние, обеспечивает наличие жидкой фазы материала в процессе работы нагревателя. Примером таких легкоплавких материалов могут быть висмут, олово, свинец, алюминий, цинк и их сплавы.

Наличие жидкой фазы теплопроводного материала при работе нагревателя обеспечивает его конвекционное движение: вдоль ТЭН жидкий материал поднимается вверх, а вдоль внутренних стенок корпуса он охлаждается и опускается вниз, затем снова поднимается вдоль ТЭН и т. д. Происходит тепломассоперенос, который транспортирует и передает тепла в несколько раз больше, чем естественный процесс теплопередачи. Таким образом, скорость передачи тепла от ТЭН к стенкам корпуса увеличивается в несколько раз, обеспечивая повышение производительности нагревателя. В таком случае даже обычные теплопроводные материалы в жидкой фазе имеют преимущество перед естественной теплопроводностью высокотеплопроводных материалов в их нежидкой фазе.

Предложенный нагреватель представлен на чертеже, где изображен его продольный разрез.

Нагреватель содержит корпус 1, ТЭН 2 внутри корпуса 1, теплопроводный материал 3. Позицией 4 обозначено направление конвекционного потока расплавленного теплопроводного материала 3.

Нагреватель работает следующим образом. С помощью кабеля нагреватель спускают в скважину в рабочую зону. Включают трансформатор на поверхности скважины и по кабелю подают ток на ТЭН 2. ТЭН 2 нагревается и расплавляет весь объем залитого теплопроводного материала 3. Так как наступает значительный перепад температур (ТЭН 2 постоянно нагрет в работе, а корпус 1 постоянно охлаждается), образуется конвекционный поток жидкого металла: вдоль ТЭН 2 он поднимается вверх, а вдоль стенки корпуса 1 опускается вниз, где разворачивается и снова поднимается вдоль ТЭН 2. Такой конвекционный поток имеет место непрерывно в процессе работы нагревателя.

Также постоянно в процессе работы обеспечивается высокая скорость передачи тепла от ТЭН 2 к корпусу 1 и постоянно высокая производительность нагревателя по растеплению ГПО.

Формула изобретения

1. Нагреватель электрический для удаления гидрато-парафиновых образований из нефтяной или газовой скважины, содержащий корпус с залитым в него теплопроводным материалом и теплоэлектрический нагреватель (ТЭН) внутри корпуса, отличающийся тем, что теплопроводный материал выбран из условия непревышения температуры его плавления над температурой ТЭН в рабочем режиме, масса теплопроводного материала рассчитана из условия его расплавления поступающим от ТЭН теплом и перехода в жидкое состояние для обеспечения конвекционного движения вдоль ТЭН - вверх, вдоль внутренней стенки корпуса - вниз, а в качестве теплопроводного материала использован мягкий легкоплавкий металл.

2. Нагреватель электрический по п. 1, отличающийся тем, что в качестве теплопроводного материала использован висмут, или олово, или свинец, или алюминий, или цинк, либо их сплавы.

РИСУНКИ

Рисунок 1