Устройство для нагрева нефти в скважинах

 

Полезная модель относится к индукционным нагревательным устройствам и может быть использована для нагревания скважинных жидкостей, в частности, парафинистой нефти и высоковязких смесей непосредственно в скважинах. Заявляемое устройство для нагрева нефти характеризуется тем, что выполнено в виде цилиндрического трубчатого корпуса, ориентированного в направлении протяженности скважины, со съемными крышками на торцевых сторонах. В каждой из крышек установлены уплотнители. В верхней крышке корпуса установлен герметично - разъемный элемент токоввода на соединительный электрический кабель, а на ее внешней поверхности - держатель. Окончание держателя представляет собой муфту насосно-компрессорной трубы (НКТ) на фланце, сквозь который пропущены крепежные болты и выполнены отверстия под токовводы. С нижней стороны корпуса размещена конусная втулка, поджимаемая муфтой НКТ. Внутри корпуса, коаксиально ему, размещен участок трубы подвески НКТ, на внешней поверхности которой вдоль трубы размещены отстоящие друг от друга индукционные цилиндрические катушки, выведенные на соединительный кабель. Размеры трубы в поперечном сечении на участке устройства выполнены с возможностью сопряжения с трубами подвески НКТ для транспорта нефти из скважины за пределами устройства для нагрева.

Полезная модель относится к индукционным нагревательным устройствам и может быть использована для нагревания скважинных жидкостей, в частности, парафинистой нефти и высоковязких смесей непосредственно в скважинах.

Известны устройства для нагрева жидкости индукционно-погружного типа: [RU 2002383; RU 2002384; SU 1811038; SU 4602140; FR 2565059]. Все они характеризуются наличием индукционной обмотки, в полости которой размещен магнитопровод. Все устройства данного типа заключены в корпус, как правило, вертикально вытянутой формы. Он представляет собой вторичную короткозамкнутую обмотку и является греющим элементом.

Известен также «Нагреватель для нефтяной скважины» [патент RU 2249672]. Он содержит источник тока, выполненный в виде источника трехфазного или двухфазного переменного тока, либо источника однофазного переменного тока, или источника постоянного тока, выводящий кабель, а также нагревательный кабель. Т окопроводящие жилы нагревательного кабеля на одном его конце соединены между собой, а другими концами посредством выводящего кабеля подключены к источнику тока.

Однако, использование данного подогревателя неэффективно в использовании, так как осуществляется локальный нагрев трубы в месте контакта кабеля. Кроме того происходят большие потери тепловой мощности на нагрев скважинной жидкости, находящейся в затрубном пространстве между трубой и эксплуатационной колонной скважины.

Наиболее близким аналогом заявляемого устройства является «Скважинный электронагреватель» [авт. свид. SU 1703810]. Он содержит: токоввод с установленным под ним трубчатым корпусом, с размещенным по спирали на его поверхности длинномерным нагревательным элементом с увеличением шага спирали от конца корпуса по направлению к токовводу и отверстия в верхней части корпуса. Скважинный электронагреватель снабжен дроссельной шайбой с отверстиями, насосом с приводом, размещенным внутри корпуса верхней его части, а в нижней части корпуса выполнены дополнительные отверстия, где под которыми жестко установлена дроссельная шайба с отверстиями. Отверстия в верхней части корпуса выполнены у приема насоса.

Задача полезной модели заключается в повышении эффективности устройства для нагрева нефти за счет увеличения площади и равномерности нагрева.

Сущность заявляемой полезной модели. Устройство для нагрева нефти в скважинах характеризуется тем, что оно выполнено в виде цилиндрического трубчатого корпуса, ориентированного в направлении протяженности скважины со съемными крышками на торцевых сторонах, с герметично - разъемным элементом токоввода на соединительный электрический кабель в верхней крышке, уплотнителями в каждой из крышек и держателем, установленным на внешней поверхности верхней крышки, окончание держателя представляет собой муфту насосно-компрессорной трубы (НКТ) на фланце, сквозь который пропущены крепежные болты и выполнены отверстия под токовводы, с нижней стороны корпуса размещена конусная втулка, поджимаемая муфтой НКТ; внутри корпуса, коаксиально ему, размещен участок трубы подвески НКТ, на внешней поверхности которой вдоль трубы размещены отстоящие друг от друга индукционные цилиндрические катушки, выведенные на соединительный кабель, причем размеры трубы в поперечном сечении на участке устройства выполнены с возможностью сопряжения с трубами подвески НКТ для транспорта нефти из скважины за пределами устройства.

Кроме того, труба, в том числе на участке устройства, выполнена из стали.

Заявляется также устройство, в котором цилиндрический трубчатый корпус выполнен из термобаростойкого материала.

Кроме того, устройство для нагрева нефти в скважинах имеет на внешней поверхности корпуса предохранительные ограничители для дополнительного соединительного электрического кабеля.

Технический результат полезной модели заключается в конструктивном приеме - выделении из транспортной трубы участка, на котором формируется нагреватель, способный выполнять роль устройства для нагрева проходящей из скважины жидкости (нефти) и одновременно выполнять роль пропускной транспортной трубы для добываемого продукта. Именно непосредственно на трубе с проходящей из скважины нефтью формируется устройство для ее нагрева в виде расположенных на ней индукционных цилиндрических катушек. Длинномерный участок в виде устройства нагрева представляет собой трубу протяженностью 7-10 метров с достаточной площадью равномерного нагрева со всех сторон трубы. Потери тепла сведены к минимуму, поскольку контакт нагревателя с проходящей жидкостью непосредственный - с внутренней стороны трубы.

Заявляемое устройство для нагрева нефти в скважинах поясняется с помощью фиг.1 и фиг.2, на которых изображено соответственно устройство в общем виде и в виде, установленном в скважине для эксплуатации, где на них позициями 1-12 обозначены элементы заявляемого устройства, позициями 13-16 - устройства и элементы, необходимые для иллюстрации работы заявляемого устройства:

1 - корпус;

2 - участок трубы из подвески НКТ;

3 - индукционные цилиндрические катушки;

4 - разъемный элемент токоввода;

5 - соединительный электрический кабель;

6 - держатель;

7 - муфта НКТ;

8 - крышка;

9 - уплотнитель;

10 - болтовое соединение;

11 - втулка;

12 - конусная втулка;

13 - крепежные хомуты;

14 - станция управления;

15 - погружной насос;

16 - эксплуатационная колонна.

Заявляемое устройство, представленное на фиг.1 и фиг.2, состоит из термобаромаслостойкого металлического корпуса 1. Он предназначен для защиты от механических повреждений, от воздействия окружающей среды, одновременно является внешним магнитопроводом и имеет обтекаемую форму, что позволяет беспрепятственно опускать его в компоновке насосно-компрессорных труб в скважину на нужную глубину. Внутри корпуса 1 коаксиально расположен стальной участок трубы 2 из подвески НКТ, на которую помещены три индуктивные цилиндрические катушки 3 из медного провода прямоугольного сечения со стекловолокнистой изоляцией, расположенные последовательно и отстоящие друг от друга на определенном расстоянии с целью исключения взаимного влияния индукционных цилиндрических катушек 3, подключаемых через расположенный в верхней крышке 8 трехфазный герметизированный разъемный элемент токоввода 4, соединительный электрический кабель 5 (типа КПБП - кабель погружной бронированный плоский) к трехфазной электрической сети. Разъемный элемент токоввода 4 выполнен в герметичном исполнении и позволяет производить быстрое соединение токовых жил нагревателя, которыми заканчиваются индукционные цилиндрические катушки 3, с токовыми жилами соединительного электрического кабеля 5. Корпус нагревателя 1 с торцевых сторон герметично закрыт съемными крышками 8 в виде фланцев, загерметизированными уплотнителями 9 из маслобензостойкой резиновой смеси. На участок трубы 2, коаксиально расположенный корпусу 1, с верхнего конца накручивается держатель 6, который представляет собой муфту 7 на фланце. Со стороны фланца к держателю 6 через крышку 8 и уплотнитель 9 болтовым соединением 10 в втулку 11, которая соединяется с корпусом резьбовым соединением, крепится корпус 1. Уплотнение резинотехнических изделий выполнено путем установки уплотнителей 9 и осуществляется в результате стягивания в нижней и верхней частях подогревателя болтовых соединений 10, расположенных равномерно через 45° по окружности корпуса. С нижнего конца посредством резьбового соединения закрепляется муфта 7. Через конусную втулку 12 муфта 7 поджимает корпус 1. Разборная конструкция

устройства предусматривает быструю замену резино-технических изделий, что позволит многократно использовать данное устройство.

В случае недостатка мощности нагрева можно использовать модульную конструкцию из двух или более заявляемых устройств для нагрева нефти. Вдоль корпуса 1 могут быть предусмотрены защитные ограничители для прокладки в них одного - двух питающих кабелей для питания погружного насоса и, при необходимости, кабелей для расположенного ниже второго подобного заявляемого устройства.

Работа устройства для нагрева нефти обеспечивается с помощью источника питания, находящегося вверху на поверхности, за пределами скважины. При подаче через соединительный электрический кабель 5 и разъемный элемент токоввода 4 переменного напряжения на индукционные цилиндрические катушки 3 в участке 2 из подвески НКТ индуцированными переменными магнитными потоками наводятся токи, которые можно рассматривать как вихревые, или как ток короткого замыкания вторичной обмотки трансформатора, имеющей один виток. Этот ток нагревает участок 2 из подвески НКТ, тепло от которого отводится протекающей нефти, подлежащей нагреву. С помощью наземной станции управления 14 контролируют электрические параметры по каждой фазе устройства, отключают его в случае перегрева, утечки тока короткого замыкания, регистрируют указанные параметры с заданным интервалом времени, а также контролируют температуру нефти на выходе из скважины. Все указанные выше данные могут не только регистрироваться на поверхности Земли, но и, в случае необходимости, передаваться по существующим в настоящее время каналам связи в офис нефтедобывающих предприятий.

Пример.

При изготовлении устройства для нагрева нефти в скважине были использован участок НКТ 73 длиной 7-10 м., с толщиной стенки 5,5 мм. Корпус подогревателя изготовлен из НКТ 114 с толщиной стенки 6 мм. Витки первичной обмотки выполнены из медного прямоугольного провода марки ПСДКТЛ, размером 2,36×5,6 мм. Изготовляемые детали - держатель, конусная втулка, вкручиваемая в корпус втулка, токоввод, крышки, выполнены из стали Х40. Уплотнительные резино-технические изделия - из высокотемпературной, маслобензостойкой резиновой смеси. В качестве изолирующего материала использовано стекловолокно и фторопласт. Управляющим устройством, обеспечивающим заданные рабочие параметры, является контроллер «Электон». Данное устройство для нагрева нефти в скважине показало высокие результаты работы при давлении 12 МПа и проходит апробацию со второй половины 2005 г. на одном из нефтедобывающих предприятий Тюменской области.

1. Устройство для нагрева нефти в скважинах, характеризующееся тем, что оно выполнено в виде цилиндрического трубчатого корпуса, ориентированного в направлении протяженности скважины со съемными крышками на торцевых сторонах, с герметично-разъемным элементом токоввода на соединительный электрический кабель в верхней крышке, уплотнителями в каждой из крышек и держателем, установленным на внешней поверхности верхней крышки, окончание держателя представляет собой муфту насосно-компрессорной трубы (НКТ) на фланце, сквозь который пропущены крепежные болты и выполнены отверстия под токовводы, с нижней стороны корпуса размещена конусная втулка, поджимаемая муфтой НКТ, внутри корпуса, коаксиально ему, размещен участок трубы подвески НКТ, на внешней поверхности которой вдоль трубы размещены отстоящие друг от друга индукционные цилиндрические катушки, выведенные на соединительный кабель, причем размеры трубы в поперечном сечении на участке устройства выполнены с возможностью сопряжения с трубами подвески НКТ для транспорта нефти из скважины за пределами устройства.

2. Устройство для нагрева нефти в скважинах по п.1, характеризующееся тем, что труба, в том числе на участке устройства, выполнена из стали.

3. Устройство для нагрева нефти в скважинах по п.1, характеризующееся тем, что цилиндрический трубчатый корпус выполнен из термобаростойкого материала.

4. Устройство для нагрева нефти в скважинах по п.1, характеризующееся тем, что оно имеет на внешней поверхности корпуса предохранительные ограничители для дополнительного соединительного электрического кабеля.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электротехнике

Изобретение относится к нагревательным приборам и может быть использовано для нагревания различных жидкостей и газов в технологических процессах, в системах горячего водоснабжения, в том числе отопительных, бытовых и производственных помещений и др

Индукционная нагревательная установка относится к электротехнике, и может быть использована для индукционного нагрева металлов. Индукционная нагревательная установка, содержит источник питания, выход которого подключен ко входу формирователя импульсов, индуктор, и блок управления, силовой дроссель, выходной трансформатор, и датчики температуры формирователя импульсов, силового дросселя и выходного трансформатора, выходы которых соединены с соответствующими входами блока управления
Наверх