Способ ликвидации и предотвращения асфальтопарафиновых пробок в нефтегазовых скважинах и установка для его осуществления

Группа изобретений относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использована в установках для ликвидации и предотвращения асфальтопарафиновых пробок. Способ включает введение в зону асфальтосмолообразования нагревателя и формирование тепловыделения по его длине таким образом, что в первой зоне тепловыделение равномерно распределено по всей длине нагревателя, а во второй зоне в нижней части нагревателя удельная мощность тепловыделения на единицу длины выше, чем в первой зоне. Установка содержит нагреватель, станцию управления нагревом, силовой вход которой соединен с трехфазной сетью, а силовой выход с выводом нагревателя. Станция содержит регулируемый источник тока, вход которого соединен с трехфазной сетью, а выход соединен с выводами нагревателя, датчик тока нагревателя, датчик напряжения нагревателя, блок контроля изоляции нагревателя, входы которого соединены с выводами нагревателя, контроллер, имеющий входы задания эксплуатационных параметров скважины и нагревателя, входы приема контролируемых параметров скважины и нагревателя, входы и выходы сигналов управления. Первый вход управления контроллера соединен с выходом датчика тока. Второй вход соединен с выходом датчика напряжения. Третий вход соединен с выходом блока контроля изоляции. Выход соединен со входом задания тока регулируемого источника. Контроллер реализует зависимость выходного от входных сигналов. Достигается оптимизация режима тепловыделения, повышается эффективность ликвидации асфальтопарафиновых пробок. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к области нефтедобывающего оборудования и может быть использовано в способах ликвидации и предотвращения асфальтопарафиновых пробок в нефтегазовых скважинах.

Наиболее близким к данному изобретению является способ ликвидации и предотвращения асфальтопарафиновых пробок в нефтегазовых скважинах и установки для его осуществления [Патент РФ № RU 2166615, опубликован 05.10.2001 г.].

Недостатком известного способа ликвидации и предотвращения асфальтопарафиновых пробок в нефтегазовых скважинах и установки для его осуществления является невозможность его реализации при наличии в нефтегазовых скважинах сплошной асфальтопарафиновой пробки, препятствующей введению нагревателя на заданную глубину, а также отсутствие возможности реализации оптимальных режимов тепловыделения в зависимости от условий эксплуатации.

Задачей изобретения является создание способа и установки для его осуществления, позволяющих ликвидировать и предотвращать возникновение асфальтопарафиновых отложений при наличии сплошных асфальтопарафиновых пробок, а также позволяющих оптимизировать режимы тепловыделения в зависимости от условий эксплуатации.

Указанный технический результат достигается следующим:

Тепловыделение по длине нагревателя формируют таким образом, что в первой зоне тепловыделение равномерно распределено по всей длине нагревателя, а во второй зоне в нижней части нагревателя удельная мощность тепловыделения на единицу длины выше, чем в первой зоне.

Ток, в токопроводящих жилах нагревателя, задается на трех уровнях - максимальном I_max, минимальном I_min и равном нулю, причем ток задается равным максимальному при температуре токопроводящих жил нагревателя, меньшей или равной заданному минимальному значению, ток задается равным минимальному значению при температуре токопроводящих жил нагревателя больше заданной и ток задается равным нулю при ухудшении эксплуатационных характеристик нагревателя ниже заданного уровня.

Нагреватель выполнен в виде кабеля, содержащего первую и вторую токопроводящие жилы, которые в нижней части кабеля соединены между собой токопроводящей жилой повышенного сопротивления.

Нагреватель выполнен в виде кабеля, содержащего первую и вторую токопроводящие жилы, которые в нижней части замкнуты накоротко, нагревательный элемент, вторую и третью токопроводящие жилы, нижние концы которых подключены к нагревательному элементу, а верхние концы соединены соответственно с верхними концами первой и второй токопроводящими жилами.

Проведенный анализ уровня техники показал, что заявленная совокупность существенных признаков, изложенная в формуле изобретения, неизвестна. Это позволяет сделать вывод о ее соответствии критерию «новизна».

Сущность изобретения поясняется чертежами и описанием принципа работы.

На фиг.1 представлена функциональная схема установки для ликвидации и предотвращения асфальтопарафиновых пробок в нефтегазовых скважинах.

Установка для предотвращения и ликвидации асфальтопарафиновых пробок и отложений в нефтегазовых скважинах содержит нагреватель 1, спускаемый в скважину, станцию управления 2 нагревом кабеля, силовой вход которой соединен с трехфазной сетью, а силовой выход соединен с выводами нагревателя 1. Станция 2 управления содержит регулируемый источник 3 тока, вход которого соединен с трехфазной сетью, а выход соединен с выводами нагревателя 1, датчик 4 тока нагревателя 1, датчик 5 напряжения нагревателя 1, блок 6 контроля изоляции нагревателя 1, входы которого соединены с выводами нагревателя 1. Контроллер 7 имеет входы управления задания эксплуатационных параметров нефтегазовой скважины, входы приема контролируемых параметров скважины и нагревателя, входы и выходы сигналов управления. Первый вход управления контроллера 7 соединен с выходом датчика 4 тока, второй вход управления контроллера 7 соединен с выходом датчика 5 напряжения, третий вход управления контроллера 8 соединен с выходом блока 6 контроля изоляции, первый выход управления контроллера 7 соединен с входом задания тока регулируемого источника 3. Контроллер 7 реализует следующую зависимость выходного от входных сигналов:

I_зад=I_max при T≤T_min

I_зад=I_minпри T>T_max

I_зад=0 при А>А_n,

где I_зад - сигнал задания тока;

I_max и I_min - максимальная и минимальная уставки задания тока;

Т - средняя по длине температура токопроводящих жил нагревателя;

Т_max и T_min - максимальная и минимальная уставки задания температуры токопроводящих жил нагревателя;

Т_о, r_о - температура и сопротивление одного метра токопроводящей жилы нагревателя;

α - постоянный коэффициент;

L - длина нагревателя;

I, U - ток и напряжение нагревателя;

А - текущее значение сигнала на выходе блока 6 контроля изоляции нагревателя;

A_n - предельно допустимый сигнал на выходе блока 6 контроля изоляции нагревателя.

На фиг.2 приведен вариант выполнения установки, в котором нагреватель выполнен в виде кабеля, содержащего первую и вторую токопроводящие жилы 8, которые в нижней части кабеля соединены между собой токопроводящей жилой 9 повышенного сопротивления.

На фиг.3 приведен вариант выполнения установки, в котором нагреватель выполнен в виде кабеля, содержащего первую и вторую токопроводящие жилы 10, которые в нижней части замкнуты накоротко, нагревательный элемент 11, вторую и третью токопроводящие жилы 12, нижние концы которых подключены к нагревательному элементу 11, а верхние концы соединены соответственно с верхними концами соответственно первой и второй токопроводящими жилами 10.

Установка работает следующим образом. Перед началом работы установки через входы задания эксплуатационных параметров нефтегазовой скважины и нагревателя в память контроллера записываются: геотерма и другие параметры нефтегазовой скважины, параметры нагревателя, параметры, характеризующие ухудшение эксплуатационных характеристик нагревателя (сопротивление изоляции, ток утечки, сопротивление токопроводящих жил).

В процессе работы в нагреватель подается электрическая энергия таким образом, чтобы обеспечить оптимальный режим тепловыделения таким образом, чтобы ликвидировать или исключить асфальтопарафиновые отложения и пробки. Это достигается тем, что по электрическим параметрам вычисляется средняя температура токопроводящих жил нагревателя. Эта температура регулируется таким образом, чтобы обеспечить оптимальное тепловыделение с учетом параметров нефтегазовой скважины и нагревателя.

При наличии сплошной асфальтопарафиновой пробки нижняя часть нагревателя, имеющая повышенную мощность тепловыделения, расплавляет содержимое пробки и проходит через пробку. Остальная часть нагревателя обеспечивает ликвидацию асфальтопарафиновой пробки и других асфальтопарафиновых отложений по всей длине нефтегазовой скважины.

Нагреватель может содержать датчики распределения температуры по длине нагревателя, датчик температуры нефти на выходе из скважины и другие датчики, характеризующие параметры нагревателя. Эти датчики по сигнальным проводам нагревателя соединены с входами приема контролируемых параметров скважины и нагревателя.

В зависимости от постоянных эксплуатационных и переменных контролируемых параметров нефтегазовой скважины и нагревателя задаются величины минимальных и максимальных токов задания и температур задания, что обеспечивает повышение эффективности нагрева.

Приведенное выше описание работы заявляемой установки показывает, что данное устройство может быть реализовано на практике. Следовательно, заявленная установка соответствует критерию «промышленная применимость».

1. Способ для ликвидации и предотвращения асфальтопарафиновых пробок и отложений в нефтегазовых скважинах, предусматривающий введение в зону асфальтопарафинообразования нагревателя, нагревание его с регулированием тепловыделения, отличающийся тем, что тепловыделение по длине нагревателя формируют таким образом, что в первой зоне тепловыделение равномерно распределено по всей длине нагревателя, а во второй зоне в нижней части нагревателя удельная мощность тепловыделения на единицу длины выше, чем в первой зоне.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что ток в токопроводящих жилах нагревателя задают на трех уровнях - максимальном I_max, минимальном I_min и равном нулю, причем ток задают равным максимальному при температуре токопроводящих жил нагревателя меньшей или равной заданного минимального значения, ток задают равным минимальному значению при температуре токопроводящих жил нагревателя больше заданной и ток задают равным нулю при ухудшении эксплуатационных характеристик нагревателя ниже заданного уровня.

3. Установка для предотвращения и ликвидации асфальтопарафиновых пробок и отложений в нефтегазовых скважинах, содержащая нагреватель, спускаемый в скважину, станцию управления нагревом кабеля, силовой вход которого соединен с трехфазной сетью, а силовой выход соединен с выводом нагревателя, отличающаяся тем, что станция управления содержит регулируемый источник тока, вход которого соединен с трехфазной сетью, а выход соединен с выводами нагревателя, датчик тока нагревателя, датчик напряжения нагревателя, блок контроля изоляции нагревателя, входы которого соединены с выводами нагревателя, контроллер, имеющий входы задания эксплуатационных параметров нефтегазовой скважины и нагревателя, входы приема контролируемых параметров скважины и нагревателя, входы и выходы сигналов управления, первый вход управления контроллера соединен с выходом датчика тока, второй вход управления контроллера соединен с выходом датчика напряжения, третий вход управления контроллера соединен с выходом блока контроля изоляции, выход управления контроллера соединен с входом задания тока регулируемого источника, причем контроллер управления реализует следующую зависимость выходного от входных сигналов:

I_зад=I_max при T≤T_min,

I_зад=I_minпри T>T_max,

где I_зад=0 при А>А_n,

где I_зад - сигнал задания тока;

I_max и I_min - максимальная и минимальная уставки задания тока;

Т - средняя по длине температура токопроводящих жил нагревателя;

Т_max и T_min - максимальная и минимальная уставки задания температуры токопроводящих жил нагревателя;

Т_о, r_о - температура и сопротивление одного метра токопроводящей жилы нагревателя в условиях заводских испытаний;

α - постоянный коэффициент;

L - длина нагревателя;

I, U - ток и напряжение нагревателя;

А - текущее значение сигнала на выходе блока контроля изоляции нагревателя;

A_n - предельно допустимый сигнал на выходе блока контроля изоляции нагревателя.

4. Установка по п.3, отличающаяся тем, что нагреватель выполнен в виде кабеля, содержащего первую и вторую токопроводящие жилы, которые в нижней части кабеля соединены между собой токопроводящей жилой повышенного сопротивления.

5. Установка по п.3, отличающаяся тем, что нагреватель выполнен в виде кабеля, содержащего первую и вторую токопроводящие жилы, которые в нижней части замкнуты накоротко, нагревательный элемент, вторую и третью токопроводящие жилы, нижние концы которых подключены к нагревательному элементу, а верхние концы соединены соответственно с верхними концами первой и второй токопроводящих жил.