Индукционный скважинный электронагреватель

 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к электронагревателям, применяемым при добыче парафинистых и вязких нефтей. Индукционный нагреватель включает корпус, индукционную катушку, контактный узел с токоподводящим кабелем. Корпусом и одновременно магнитным сердечником служит насосно-компрессорная труба, оснащенная металлическими кольцами с разрезами. Через разрезы проложены провода обмоток индукционной катушки. Катушка намотана на наружной поверхности корпуса. Целесообразно, чтобы индукционная катушка была выполнена двухслойной и имела три обмотки из проводов с термостойкой изоляцией. Технический результат - повышение температуры извлекаемой нефти за счет преобразования электрической энергии в тепловую и снижение металлоемкости конструкции за счет использования в качестве корпуса насосно-компрессорной трубы. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к электронагревателям, применяемым при добыче парафинистых и вязких нефтей.

Известен индукционный нагреватель, состоящий из ферромагнитного корпуса и кожуха, между которыми размещены индукционные катушки (патент США 275739, 1955 г.) В нагревателе поток жидкости омывает как внутреннюю, так и внешнюю поверхности нагревателя за счет имеющегося дополнительного наружного корпуса.

Недостатком нагревателя является невозможность его использования в скважинах с уменьшенным диаметром обсадных колонн.

Известен также индукционный нагреватель, включающий полый корпус, концентрично установленный относительно корпуса кожух, в котором размещены индукционные катушки (патент РФ 2010954, 1994 г.). Такой нагреватель может работать только в скважинах, оснащенных центробежными диафрагменными насосами.

Более близким по технической сущности является индукционный нагреватель (патент РФ 2086759, 1995 г.), состоящий из кожуха, корпуса и трех отдельных индукционных катушек (по одной на каждую фазу) с тремя радиаторами. Полость между корпусом и кожухом заполнена трансформаторным маслом. Наличие радиаторов, по мнению авторов патента, позволяет увеличить передачу тепла от электроизоляционной жидкости к продукции скважины. Недостатком данного нагревателя является сложность конструкции, неэффективный способ преобразования электрической энергии в тепловую за счет вихревых токов и, соответственно, повышенное потребление электроэнергии (до 50 кВт/час).

Решаемая изобретением задача - предотвращение асфальто-смолопарафиновых отложений при добыче нефти с использованием штанговых насосов, когда внутреннее пространство насосно-компрессорных труб (НКТ) перекрыто постоянно движущейся колонной штанг, а также разогрев и очистка прискважинной зоны продуктивного пласта при ремонте скважин старого фонда.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения - повышение температуры извлекаемой нефти за счет преобразования электрической энергии в тепловую и снижение металлоемкости конструкции за счет использования в качестве корпуса насосно-компрессорной трубы.

Поставленная изобретением задача с достижением указанного технического результата в известном индукционном нагревателе, включающем корпус, индукционную катушку, контактный узел с токоподводящим кабелем, согласно изобретению, корпусом и одновременно магнитным сердечником служит насосно-компрессорная труба, оснащенная металлическими кольцами с разрезами, через которые проложены провода обмоток индукционной катушки.

Возможен дополнительный вариант осуществления заявленного устройства, в котором целесообразно, чтобы: - индукционная катушка имела три обмотки из проводов с термостойкой изоляцией.

Указанные преимущества и особенности настоящего изобретения станут понятными при рассмотрении лучших вариантов его исполнения с прилагаемыми чертежами.

Фиг.1 изображает общий вид индукционного электронагревателя; фиг.2 - электрическую схему индукционного электронагревателя.

Индукционный скважинный электронагреватель содержит корпус 1, являющийся НКТ, нагревательный элемент 2 в виде трехпроводной двухслойной катушки, которая намотана по наружной поверхности корпуса 1, теплоизолятор 3, контактный узел 4 с токоподводящим кабелем 5. На корпусе 1 установлены металлические кольца 6 с разрезами, через которые проложены провода обмоток индукционной катушки. Корпус электронагревателя (НКТ) 1 одновременно является магнитным сердечником нагревательного элемента 2 и выполнен диаметром 2-2.5', длиной 7-8 м, на котором установлены через 0.8 м и закреплены сваркой металлические кольца 6 наружным диаметром 105 мм и толщиной 10 мм. Металлические кольца предназначены для обеспечения защиты обмоток электронагревателя от механических повреждений при спуске его в скважину. Изоляция проводов катушки выполнена фторопластовой, например, Ф40Ш или Ф40Ш4МБ. Теплоизолятор, выполненный из четырех слоев стеклоткани, например, Ф40Д-Э01 или материала с аналогичными свойствами, снижает рассеяние тепла в окружающую среду и направляет тепловой поток к внутреннему объему электронагревателя.

Контактный узел выполнен из нефтестойкой резины и обеспечивает герметизацию места соединения обмоток нагревателя и токоподводящего кабеля. Токоподводящий кабель представляет собой трехжильный бронированный геофизический кабель, например, КГЗ-60-90 или его аналог.

Электронагреватель спускают в скважину с колонной НКТ и устанавливают непосредственно перед штанговым насосом или выше - перед началом интервала, где прогнозируются отложения парафина и подводят к нему электроэнергию по токоподводящему кабелю 5, который крепится по наружной поверхности спускаемой колонны труб с помощью "клямц". Работает электронагреватель следующим образом.

Переменное электрическое напряжение прикладывается через токоподводящий кабель к началу обмоток А, Б, С. Под действием этого напряжения в обмотках катушки течет переменный электрический ток, который возбуждает в сердечнике переменный магнитный поток. Последний индуцирует в обмотках катушки э.д.с. индукции. Электрический ток в обмотках возрастает, так как создается совместным действием прикладываемого напряжения и э.д.с. индуктируемой магнитным потоком. Возросший ток производит локальный нагрев обмоток катушки и магнитного сердечника нагревателя (трубы НКТ). Подбором величин напряжения на концах обмотки катушки и соответственно электрического тока устанавливается оптимальная температура нагрева проводов, т.е. оптимальное значение температуры теплового равновесия, когда тепло, выделяемое током равно теплу, отдаваемому проводником в окружающую среду. Для обеспечения длительной и надежной работы нагревателя в скважине, значение температуры равновесия для проводов, используемых в нагревателе не должно превышать, с учетом температуры в скважине, +150 - +160^oС. Такой температуры нагревателя при его значительных линейных размерах будет достаточно, чтобы нагреть проходящий через него поток нефти выше температуры, при которой происходит отложение парафина.

Формула изобретения

1. Индукционный скважинный электронагреватель, включающий корпус, являющийся одновременно магнитным сердечником, нагревательный элемент в виде индукционной катушки, намотанной на наружной поверхности корпуса, контактный узел с токоподводящим кабелем, отличающийся тем, что корпусом, являющимся одновременно магнитным сердечником, служит насосно-компрессорная труба, оснащенная металлическими кольцами с разрезами, через которые проложены провода обмоток индукционной катушки.

2. Индукционный скважинный электронагреватель по п.1, отличающийся тем, что индукционная катушка выполнена двухслойной и имеет три обмотки из проводов с термостойкой изоляцией.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2