Устройство тепловой обработки призабойной зоны скважин - электропарогенератор

Авторы патента:

Маларев Вадим Игоревич (RU)

Загривный Эдуард Анатольевич (RU)

Лакота Ольга Борисовна (RU)

Зырин Вячеслав Олегович (RU)

E21B36/04 - с использованием электронагревателей

Владельцы патента RU 2451158:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В. Плеханова (технический университет)" (RU)

Изобретение относится к горному делу и может применяться для тепловой обработки продуктивного пласта высоковязкой нефти, восстановления гидравлической связи пласта со скважиной, увеличения нефтеотдачи пластов с высоковязкой нефтью и дебита скважин, а также возобновления эксплуатации нерентабельных скважин на нефть, природный газ, на пресные, минеральные и термальные воды. Устройство для тепловой обработки призабойной зоны скважины включает электропарогенератор, являющийся нулевым электродом, заполненный водой, центральный изолированный токовод, помещенный внутрь корпуса и соединенный с установленными на нем по высоте один над другим фазными электродами. При этом каждый фазный электрод выполнен в виде многозаходного винта с углом атаки лопастей 20-40°. Причем на внутренней поверхности корпуса расположены отбойные конденсатосъемники в виде стальных колец. Техническим результатом является повышение эффективности тепловой обработки скважин. 3 ил.

Известен индукционный нагреватель (патент RU №2010954, опубл. 15.04.1994), 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 компрессорной трубы.

Известен скважинный генератор теплоты (авторское свидетельство SU №381736, опубл. 01.01.1973), 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.

Известно устройство тепловой обработки призабойной зоны скважины (патент RU №2368760, опубл. 27.09.2009), включающее герметичный корпус нагревателя, являющийся нулевым электродом, частично заполненный водой, центральный токовод, расположенный внутри корпуса и соединенный с фазным электродом. Фазный электрод выполнен в виде тонкостенной трубы, находящейся внутри трубчатого изолятора корпуса. Недостатком данного устройства является невозможность сепарации получаемого для тепловой обработки скважины пара.

Известен нагреватель для нефтяной скважины (патент RU №2249672, опубл 10.04.2005), включающий источник тока, выводящий кабель, а также нагревательный кабель. Токопроводящие жилы нагревательного кабеля на одном его конце соединены между собой, а другими концами посредством выводящего кабеля подключены к источнику тока. Выводящий кабель проходит через устье в скважину вдоль подъемной трубы и электрически соединен с расположенным в скважине нагревательным кабелем. Недостатком данного нагревателя является то обстоятельство, что он не позволяет осуществлять термогидродинамическое воздействие паром на пласт.

Известно электронагревательное устройство тепловой обработки призабойной зоны скважины (патент RU №2169830, опубл. 27.06.2001), взятое нами за прототип, включающее 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 токопроводе, причем в междисковых интервалах токопровода и корпуса размещены термостойкие изоляторы, а корпус нагревателя заполнен токопроводящей жидкостью до уровня самого верхнего электрода. Такая конструкция позволяет уменьшить тепловые потери и повысить мощность электронагревательных устройств. Недостатком этого устройства является низкая интенсивность конвекции из-за повышенного гидравлического сопротивления, создаваемого электродами, а также пониженная сухость пара за счет отсутствия его сепарации внутри устройства, что снижает эффективность его использования для тепловой обработки скважины.

Техническим результатом является увеличение степени сухости пара на выходе электропарогенератора.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для тепловой обработки призабойной зоны скважины, включающем электропарогенератор, являющийся нулевым электродом, заполненный водой, центральный изолированный токовод, помещенный внутрь корпуса и соединенный с установленными на нем по высоте один над другим фазными электродами, каждый фазный электрод выполнен в виде многозаходного винта с углом атаки лопастей 20-40°, а на внутренней поверхности корпуса расположены отбойные конденсатосъемники в виде стальных колец.

Выполнение фазного электрода в виде многозаходного винта с углом атаки лопастей 20-40° позволяет создавать в восходящем потоке пароводяной смеси циркуляционное движение относительно оси электропарогенератора.

Наличие отбойных конденсатосъемников на внутренней поверхности электропарогенератора позволяет улавливать капли жидкости из потока пара, что в целом приводит к разделению (сепарации) пароводяной смеси по сечению электропарогенератора.

Устройство тепловой обработки поясняется чертежами. Разрез скважинного электропарогенератора - ЭПГ приведен на фиг.1. Конструктивные размеры одного звена ЭПГ, содержащего фазный электрод, приведены на фиг.2. Вид корпуса ЭПГ по линии разреза А-А и вид Б корпуса ЭПГ сбоку приведены на фиг.3.

На чертеже 1 - металлический корпус ЭПГ (нулевой электрод); 2 - термостойкая изоляционная оболочка; 3 - центральный токовод; 4 - зона нагрева подающей жидкости; 5 - фазный электрод (его лопасть); 6 - боковая стенка фторопластового керамического стакана; 7 - токопроводящие окна; 8 - внутрискважинная жидкость; 9 - направление конвективного потока рабочей жидкости; 10 - эксплуатационная колонна; 11 - направление движения пара; 12 - конденсатосъемник; 13 - стекающий конденсат; 14 - паровая зона; 15 - паровыводящий канал; 16 - клапан; 17 - колонна насосно-компрессорных труб; 18 - проходной изолятор.

Конструкция устройства тепловой обработки призабойной зоны скважин, размещенного в зоне продуктивного пласта внутри эксплуатационной колонны 10, включает в себя скважинный электропарогенератор, который закреплен на конце колонны насосно-компрессорных труб (НКТ) 17. Электропарогенератор состоит из металлического корпуса 1, выполненного в форме цилиндра и являющегося нулевым электродом. Центральный токовод 3, имеющий термостойкую изоляционную оболочку 2, закреплен в верхней части корпуса 1 через проходной изолятор 18, на внутренней поверхности корпуса 1 расположены в виде стальных колец отбойные конденсатосъемники 12. Внутри корпуса 1 на тоководе 3 через равные промежутки, разделенные трубчатыми термостойкими изоляторами 2, установлены по высоте один над другим фазные электроды 5, каждый фазный электрод выполнен в виде многозаходного винта с углом атаки лопастей 20-40°, применяемых для закручивания потока вокруг оси с целью получения тангенциальной составляющей скорости и сепарации пара. Межэлектродное расстояние определяется мощностью устройства, питающим напряжением, поверхностной плотностью тока и удельным сопротивлением токопроводящей жидкости. Каждый фазный электрод помещен во фторопластовый керамический стакан, имеющий боковую стенку 6 и токопроводящие окна 7. Верхняя часть корпуса 1, свободная от фазных электродов и образующая паровую зону 14 электронагревателя, содержит паровыводящий канал 15 с клапаном 16.

Устройство тепловой обработки работает следующим образом. После сборки устройства и постановки его в область продуктивного пласта, через центральный токовод 3, изолированный пакером, по высоковольтному силовому кабелю питания на фазные электроды 5 (фиг.1), выполненные в виде многозаходного винта с углом атаки лопастей 20-40° устройства, заполненного токопроводящей жидкостью 4, подают напряжение 3-6 кВ, частотой 50 Гц, после чего от фазных электродов 5, через жидкость 4 и токопроводящие окна 7, площадь которых S равна площади поверхности фазных электродов 5, к металлическому корпусу 1, являющемуся нулевым электродом, потечет электрический ток (стрелки на фиг.2 показывают направление тока), вызывая интенсивный нагрев жидкости 4, кипение и образование пара 11, который в процессе движения в вертикальном направлении приобретает тангенциальную составляющую скорости, что приводит к закручиванию пароводяной смеси с помощью фазных электродов 6 вокруг центральной оси электропарогенератора, сепарации пара и его выбросу через паровыводящие каналы 15 с клапаном 16 в зону 8, заполненную внутрискважинной жидкостью, при этом конденсат 13, возникающий в результате конденсации и сепарации паровоздушной смеси, оседающий на внутренней поверхности корпуса 1 электропарогенератора, задерживается конденсатосъемниками 12 и стекает обратно в зону кипения. Кипение и образование пара приводит к теплообмену между стенкой корпуса 1 предложенного устройства и внутрискважинной жидкостью 8, при этом осуществляется подпитка котловой жидкостью через центральный токовод 3.

Устройство термического воздействия на призабойную зону скважин основано на нагреве жидкости в изолированном продуктивном участке скважины на уровне продуктивного пласта с удельной мощностью 3-9 МВт/м³.

Таким образом, устройство тепловой обработки призабойной зоны скважины обеспечивает увеличение сухости пара на выходе электропарогенератора.

Устройство для тепловой обработки призабойной зоны скважины, включающее электропарогенератор, являющийся нулевым электродом, заполненный водой, центральный изолированный токовод, помещенный внутрь корпуса и соединенный с установленными на нем по высоте один над другим фазными электродами, отличающееся тем, что каждый фазный электрод выполнен в виде многозаходного винта с углом атаки лопастей 20-40°, а на внутренней поверхности корпуса расположены отбойные конденсатосъемники в виде стальных колец.

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к повышению нефтеотдачи пластов. .

Способ стабилизации тепловых режимов работы нефтяных скважин и нефтепроводов // 2449112

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано для создания оптимального теплового режима в добывающих нефтяных скважинах и нефтепроводах для предотвращения асфальтосмолопарафиновых отложений в насосно-компрессорных трубах (НКТ) нефтяных скважин и нефтепроводах.

Скважинный нагреватель для инициирования термогазохимических реакций в скважинах сложного профиля // 2447260

Изобретение относится к нефте- и газодобывающей промышленности, и может быть использовано для активизации и возобновления притоков в нефтяных и газовых скважинах. .

Коррекция композиций сплавов для достижения выбранных свойств в нагревателях с ограничением температуры // 2441138

Установка для питания погружного электродвигателя и/или нагрева скважинной жидкости // 2435022

Изобретение относится к области нефтедобычи, в частности к конструкции многофункциональной установки для одновременного питания погружного электродвигателя и обогрева скважинной жидкости, или раздельного выполнения указанных действий.

Электротермический комплекс для увеличения нефтеотдачи продуктивного пласта // 2405928

Изобретение относится к горному делу и может применяться для тепловой обработки продуктивного пласта (ПП) высоковязкой нефти, восстановления гидравлической связи пласта со скважиной, увеличения нефтеотдачи ПП и дебита скважин, а также возобновления эксплуатации нерентабельных скважин на нефть, природный газ, на пресные, минеральные и термальные воды.

Система и способ для измерения скважинных тепловых параметров углеводородосодержащей формации // 2391501

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для определения тепловых параметров подземных структур на основе скважинных динамических тепловых измерений.

Устройство для теплового воздействия на пласт с тяжелыми нефтями или битумами // 2383726

Изобретение относится к нефтяной промышленности и предназначено для теплового воздействия на призабойную зону и пласт с тяжелыми нефтями или битумами, в том числе для предупреждения или разогрева парафино-гидратных отложений.

Обогреватель затрубной линии нефтяной скважины // 2382874

Изобретение относится к нефтяной отрасли, в частности к фонтанной арматуре, и предназначено для предотвращения замерзания пластового флюида (смесь нефти, воды, газа, механических примесей) при добыче из скважины.

Способ теплового воздействия на нефтяной пласт и устройство для его осуществления // 2379495

Изобретение относится к нефтяной промышленности и предназначено для теплового воздействия на призабойную зону и нефтяной пласт, в том числе для предупреждения или разогрева парафино-гидратных отложений.

Способ нагрева потока жидкости в нефтегазовой скважине и установка для его осуществления // 2455461

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано при добыче высоковязкой нефти, а также в скважинах, эксплуатируемых длительный период времени с высокой вероятностью образования гидратно-парафиновых пробок

Способ термической обработки in situ с использованием нагревательной системы с замкнутым контуром // 2460871

Способ и устройство для добычи в естественном залегании битумов или особо тяжелой нефти // 2465441

Изобретение относится к способу добычи в естественном залегании битумов или особо тяжелой нефти из близких к поверхности месторождений нефтеносного песка, в котором для уменьшения вязкости битума или особо тяжелой нефти в месторождение вводят тепловую энергию, при этом применяют, по меньшей мере, одну транспортировочную трубу для транспортировки сжиженного битума или особо тяжелой нефти и, по меньшей мере, одну трубу для ввода тепловой энергии, которые проходят обе параллельно

Система, способ и устройство создания тлеющего электрического разряда // 2481463

Устройство теплообменника для удаления парафина и смол из нефти перед ее транспортировкой // 2501936

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к устройствам для удаления парафина и смол из нефти перед ее транспортировкой. Изобретение позволяет сократить материальные затраты на борьбу с парафиносмолистыми отложениями на стенках нефтепроводов. Достижение указанной цели основано на создании условий интенсивного выделения парафиносмолистых фракций из нефти на стенках теплообменника на начальной стадии ее транспортировки по сборному нефтепроводу. Устройство теплообменника для удаления парафина и смол из нефти включает автоматизированную групповую замерную установку, из которой добываемая продукция поступает в нефтесборный коллектор, на выходе автоматизированной групповой замерной установки устанавливают теплообменник, включающий холодильную технологическую емкость, внутри которой размещены охлаждаемые панели со съемными металлическими пластинами, нагревательную технологическую емкость, внутри которой размещен змеевик, и компрессор для осуществления циркуляции хладагента. 3 ил.

Лубрикатор геофизический с защитой от гидратообразования // 2509871

Изобретение относится к устройствам (лубрикаторам), обеспечивающим проведение геофизических исследований и работ в газовых скважинах приборами и инструментами на геофизическом кабеле. Лубрикатор содержит присоединительный фланец, превентор, секционную камеру и уплотнительное устройство. Уплотнительное устройство состоит из герметичного корпуса и уплотнительных элементов, установленных в корпусе. На наружной поверхности корпуса уплотнительного устройства закрепляется взрывозащищенный нагревательный элемент прямого нагрева, изолированный от окружающей среды теплоизоляционной прокладкой и защитным кожухом. Нагревательный элемент подключается к электрической сети промышленной частоты. Технический результат заключается в создании простого, надежного и дешевого устройства. Повышается эффективность работы лубрикатора в условиях возможного образования в его уплотнительном устройстве ледово-гидратных пробок. 1 ил.

Способ электронагрева нефтескважины нефтедобывающего комплекса и устройство для его реализации // 2514332

Изобретение относится к области электротехнологии в нефтедобывающей промышленности, может быть использовано для очистки эксплуатационных колонн, скважин от парафиновых и других отложений. Способ электронагрева нефтескважины нефтедобывающего комплекса заключается в электрической цепи для электронагрева. При этом электрическая цепь образована колоннами насосно-компрессорных труб, погружным контактом, обсадной колонной и электроизоляционными компонентами. Входные зажимы электрической цепи соединены с регулируемым источником электрической мощности, состоящим из полупроводникового преобразователя, системы управления и регулятора тока, соединенных между собой и с датчиком тока полупроводникового преобразователя, подключенного к питающей сети. Дополнительно введен датчик нагрузки электродвигателя насоса, а в регулируемый источник электрической мощности введен релейный элемент с гистерезисной характеристикой, подключенный к входу регулятора тока и входом соединенный с выходом введенного датчика тока электродвигателя насоса. Подключают регулируемый источник электрической мощности к выходным зажимам образованной электрической цепи для электронагрева. При этом регулируемый источник электрической мощности включают при возрастании нагрузки на электродвигатель нефтеоткачивающего насоса выше заданного, например, номинального значения и отключают при ее соответствующем снижении, для чего в регулируемом источнике электрической мощности создают гистерезисную характеристику «вход - выход». Техническим результатом заявленного изобретения является улучшение качества очистки нефтескважины от парафиновых отложений и снижение вязкости нефти при ее откачке из скважины. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Устройство для тепловой обработки газогидратных залежей // 2516303

Изобретение относится к горному делу и может применяться для разработки газогидратных залежей, тепловой обработки призабойной зоны скважины и восстановления гидравлической связи пласта со скважиной. Устройство для тепловой обработки газогидратных залежей содержит два корпуса нагревателя, водоподающую систему, включающую выпускные клапаны во втором корпусе. Устройство дополнительно содержит насосно-компрессорные трубы (НКТ), соединенные с водоподающей трубой с насосом и емкостью с водой, термостойкий пакер, расположенный над корпусами, регулятор напряжения, распределитель, по оси которого установлен узел сопряжения НКТ, с трубчатой диэлектрической вставкой и переходником с отверстием, соосным с отверстием трубчатой вставки. При этом верхняя часть токовода соединена с жилами силового кабеля через переходник. Второй корпус выполнен с выпускными клапанами в его верхней части, заполнен рабочей жидкостью и установлен снаружи первого корпуса, выполненного герметичным. В первом корпусе установлены диски-электроды с перфорацией, а на центральном трубчатом тоководе в межэлектродных интервалах за пределами термостойких изоляторов установлены нулевые электроды. Диски-электроды жестко связаны с центральным тоководом и изолированы термостойкими изоляторами от первого корпуса нагревателя, заполненного токопроводящей жидкостью. Первый корпус дополнительно снабжен датчиками давления и уровня, аварийным клапаном давления, и верхним и нижним проходными изоляторами. При этом термостойкий пакер установлен между распределителем и вторым корпусом, а НКТ соединены с первым корпусом через второй. Техническим результатом является повышение интенсивности тепловой обработки пласта газогидратов, расширение возможностей устройства. 3 ил.

Способ освоения и эксплуатации скважины с высоковязкой нефтью // 2550636

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к способам для добычи высоковязкой нефти. Способ освоения и эксплуатации скважины с высоковязкой нефтью включает спуск в скважину колонны насосно-компрессорных труб (НКТ) со скважинным насосом с силовым кабелем и капиллярной трубки, спущенной в скважину параллельно с силовым кабелем и закрепленной на наружной поверхности НКТ клямсами. Добывают нефть или нефтесодержащую пластовую жидкость. Подают химический реагент в скважину из емкости насосом-дозатором через капиллярную трубку. Вводят силовой кабель в скважину через герметичный кабельный ввод. Осуществляют защиту силового кабеля и капиллярной трубки от прямого контакта с внутренней поверхностью скважины протекторами. При этом на устье скважины НКТ снизу вверх оснащают электронагревателем с удлинителем, скважинным насосом с силовым кабелем и муфтой с радиальным отверстием, к которому присоединена капиллярная трубка. Удлинитель электронагревателя соединяют с силовым кабелем скважинного насоса. Спускают НКТ в скважину так, чтобы ее башмак размещался не менее чем на 2 м ниже подошвы пласта с высоковязкой нефтью, а электронагреватель находился напротив интервала перфорации пласта с высоковязкой нефтью. При этом силовой кабель на устье скважины соединяют со станциями управления скважинного насоса и электронагревателя и вводят в скважину через герметичный кабельный ввод. Капиллярную трубку вводят в скважину через герметичный боковой отвод фонтанной арматуры скважины. Запускают в работу электронагреватель и производят технологическую выдержку в течение 8 ч для прогревания призабойной зоны пласта в интервале перфорации и разогревания высоковязкой нефти на приеме скважинного насоса. По окончании времени технологической выдержки одновременно запускают в работу скважинный насос и насос-дозатор, подающий разжижитель высоковязкой нефти по капиллярной трубке через радиальное отверстие в муфте во внутреннее пространство НКТ выше скважинного насоса. Техническим результатом является повышение производительности скважины, снижение нагрузки на скважинный насос. 1 ил.

Способ прогрева призабойной зоны скважины и устройство для его осуществления // 2559975

Группа изобретений относится к нефтегазовой промышленности и предназначено для теплового воздействия на призабойную зону, снижения вязкости скважинной жидкости перед приемом погружного насоса и для предупреждения образования асфальтено-парафино-гидратных отложений. Способ прогрева призабойной зоны скважины характеризуется тем, что в призабойную зону скважины в интервал перфорации на хвостовике из НКТ ниже скважинного погружного оборудования в зависимости от необходимой длины и мощности нагрева опускают один или несколько соединенных между собой скважинных электрических резистивных нагревателей. Производят управляемый прогрев околоскважинного пространства призабойной зоны и поступающей в скважину пластовой жидкости. Устройство для осуществления способа составлено из взаимосвязанных между собой скважинного нагревателя в виде регулируемых с поверхности нагревательных элементов и воздушной компрессионной камеры или узла гидрозащиты, с возможностью компенсации компрессионного воздействия нагретого теплоносителя. В устройство включены также внутренний датчик температуры и регулятор мощности, подаваемой на скважинный нагреватель, выполненный в виде тиристорного выпрямительного блока, управляемого соединенным с ним программируемым контроллером станции управления нагревом с основным показателем в виде температурных характеристик работы устройства. Техническим результатом является повышение эффективности теплового воздействия на околоскважинное пространство в районе установки скважинного нагревателя, увеличения притока жидкости из пласта и снижения вязкости скважинной жидкости перед приемным фильтром скважинного насоса. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 5 ил.