Электрический нагреватель для разрушения гидрато-парафиновых отложений в добывающих скважинах

Полезная модель относится к нефтяной промышленности, и может быть использована, для очистки внутренней поверхности труб, нефтяных скважин от асфальтосмоляных и парафиновых отложений, в частности при добыче нефти из скважин, разбуренных в зоне вечной мерзлоты. Электрический нагреватель содержит корпус с приборной головкой в его верхней части, электрод и бескорпусный электронагревательный элемент, выполненный из карбидо-кремниевого материала, помещенные в корпусе заполненным корундом, материалом обладающим высокими теплопроводящим и электроизолирующим свойствами. Этим достигается интенсивное разрушение асфальтосмолистых и гидратно-парафиновых отложений в добывающих скважинах.

Полезная модель относится к технике интенсификации добычи нефти путем разрушения асфальтосмолистых, гидрато-парафиновых (АСГП) отложений в добывающих скважинах.

Формирование парафино-гидратных отложений на стенках лифтовых труб приводит к увеличению гидравлического сопротивления, падению дебита и еще большему уменьшению температуры в скважине из-за снижения ее прогрева восходящим потоком. Создаются еще более благоприятные условия для образования парафиногидратов. По истечении определенного промежутка времени на том участке, где имеет место наиболее интенсивное формирование отложений, происходит полное перекрытие сечения труб. Возникает первый сплошной слой гидратной пробки. Скважина останавливается, и начинается процесс гравитационного расслоения газированной нефтеводяной эмульсии на всем протяжении труб, как над пробкой так и под ней, при еще более глубоком снижении температуры.

В этот период происходит более интенсивное формирование гидратов с возможным образованием сплошных массивов на участках труб, расположенных ниже первого сплошного слоя, потому что по мере увеличения давления под ним вследствие либо накопления газа, либо работы ЭЦН возрастает температура гидратообразования. При гравитационном расслоении эмульсии образуются скопления как капель воды (наиболее плотной фазы), так и пузырьков газа (наименее плотной фазы) из-за различной скорости их осаждения и подъема в присутствии нефти. В результате этого гравитационного перераспределения пузырьки газа и скопления капель воды контактируют между собой и интенсифицируют гидратообразовательный процесс.

Известные устройства для разрушения АСГП отложений содержат энергоноситель и средства его доставки к твердым отложениям. В качестве энергоносителя используются пар, вода, химические реагенты, электрический ток, механические инструменты и т.п.; в качестве средств доставки энергоносителя используются насосно-компрессорные трубы (НКТ), трубы другого сортамента, шланги, геофизический кабель и т.п. (см. например, Хорошилов В.., Малышев А.Г. Предупреждение и ликвидация гидратных отложений при добыче нефти. -М: ВНИИОЭНГ, 1986. Обзорная информация нефтяной промышленности. Серия "Нефтепромысловое дело". Выпуск 15/122).

Наиболее приемлемым нагревателем для разрушения АСГП отложений является электрический нагреватель, в котором энергоносителем служит электрический ток. Электрический нагреватель, принятый за прототип полезной модели, содержит корпус с приборной головкой в его верхней части, электрод, электронагревательный элемент состоящий из каркаса, выполненного из огнеупорного материала с намотанной на нем спиралью, помещенный в металлический корпус с высокотемпературным мелкозернистым заполнителем, помещенные в корпусе (см., патент 2124624, МПК E21B 36/04. 1997).

Недостатками этого нагревателя является быстрый выход из строя электронагревательного элемента, недостаточная температура нагрева корпуса нагревателя. Причина этого заключена в конструкции и материале электронагревательного элемента, а также низкой теплопередачи электронагревательного элемента из-за наличия защитного корпуса нагревателя и высоких требований к его прочности, что снижает его эффективность, в условиях отложений большой протяженности и больших глубин.

Целью полезной модели является создание электрического нагревателя, лишенного указанных недостатков, имеющего минимальные теплопотери, высокий КПД и высоконадежную конструкцию.

Технический результат достигается тем, что в известном электрическом нагревателе, содержащем внешний корпус с приборной головкой, электрод и электронагревательный элемент, помещенные во внешний корпусе и заполненный теплопроводным материалом, согласно полезной модели, в качестве теплоэлектрического нагревателя использован бескорпусный корундо - кремниевый нагреватель, а в качестве теплопроводного материала - корунд (окись алюминия) в виде порошка по всему объему корпуса.

Карбидкремниевые нагревательные элементы (КЭНы) обычно используются для печей при температуре от 600°С до 1600°С, имеют высокие окислительное сопротивление и коррозионную стойкость, низкий коэффициент распространения, стабильный химический состав, имеют длительный срок службы, мало деформируются, легко устанавливаются и обслуживаются.

В качестве теплопроводного материала использован корунд (окись алюминия), обладающий высокими электроизолирующими свойствами.

Достижение технического результата в предложенной полезной модели обеспечено тем, что электронагревательный элемент выполнен без корпуса и из материала с большим удельным тепловыделением, а корпус заполнен теплопроводным материалом с высокими электроизоляционными свойствами.

На фиг.1 представлен продольные разрез электрического нагревателя для разрушения АСГП отложений в добывающих и нагнетательных скважинах.

Электрический нагреватель содержит корпус 1, верхней частью соединенный с приборной головкой 2. В корпусе 1 расположен электрод 3. Между корпусом 1 и электродом 3 установлен бескорпусный карбидо -кремниевый нагревательный элемент 4 в держателях 5 и 6. В качестве теплопроводного и одновременно, электроизоляционного материала применен корунд (порошок) 7.

Нагреватель работает следующим образом. Закрепленный с помощью приборной головки 2 на геофизическом кабеле электрический нагреватель опускают в скважину. Включают подачу постоянного электрического тока, положительный полюс которого который проходит через электрод 3 на электронагревательный элемент 4. Тепло от последнего через теплопроводный и электроизолирующий материал-корунд 6 передается корпусу 1.

Промышленными испытаниями заявляемого устройства установлено:

- производительность очистки скважины данным прибором повышается в 2 раза по сравнению с устройством-прототипом;

- исключены трудоемкие операции по извлечению устройства из скважины, что обеспечивает оптимальный режим очистки;

- обеспечивается эффективный и надежный вывод осложненных скважин из бездействующего фонда.

Литература.

1. Хорошилов В.., Малышев А.Г. Предупреждение и ликвидация гидратных отложений при добыче нефти. -М.: ВНИИОЭНГ, 1986. Обзорная информация нефтяной промышленности. Серия "Нефтепромысловое дело". Выпуск 15/122).

2. Патент РФ 2124624, МПК 21В 36/04. 1997.

Электрический нагреватель для разрушения гидрато-парафиновых отложений в добывающих скважинах, содержащий корпус с приборной головкой, электрод и теплоэлектрический нагреватель, помещенные в корпусе, заполненном теплопроводным материалом, отличающийся тем, что в качестве теплоэлектрического нагревателя использован бескорпусный корундо-кремниевый нагреватель, а в качестве теплопроводного материала - корунд (окись алюминия) в виде порошка по всему объему корпуса с высокими электроизолирующими свойствами.