Устройство для нагрева нефтедобывающей скважины

Полезная модель относится к нефтяной промышленности и может быть использована для оборудования нефтегазодобывающих скважин для предотвращения асфальтосмолопарафиновых отложений. Технической задачей изобретения является упрощение конструкции устройства для нагрева нефтедобывающей скважины. Техническая задача решается за счет устройства, которое содержит нагревательный кабель, насосное и наземное оборудование, согласно полезной модели, насосное оборудование, предназначенное для подъема пластовой жидкости, содержит погружной насос с электродвигателем, а наземное оборудование содержит трансформатор, питающий электродвигатель погружного насоса через нагревательный кабель, который одним концом соединен с электродвигателем погружного насоса, а другим концом с трансформатором наземного оборудования. Техническим результатом является упрощение конструкции устройства для нагрева нефтедобывающей скважины, за счет применения одного кабеля в качестве нагревательного элемента и силового кабеля, питающего электродвигатель. Преимущество заявленного устройства заключается в снижении затрат на приобретение оборудования скважин сокращения времени на спуско-подъемных операций.

Полезная модель относится к нефтяной промышленности и может быть использована для оборудования нефтегазодобывающих скважин для предотвращения асфальтосмолопарафиновых отложений.

Практика эксплуатации нефтяных скважин показала, что основной причиной асфальтосмолопарафиновых отложений в нефтяных и газовых скважинах является путевое охлаждение добываемой жидкости. Из всех видов борьбы с указанными осложнениями наиболее универсальным и эффективным средством на сегодня является компенсация тепловых потерь в скважине путем применения в скважинах устройства с нагревательными элементами.

Известно «Устройство для предупреждения образования и ликвидации гидратных и парафиновых образований в подъемных трубах нефтяных и газовых скважин» (RU, патент №2272893). Устройство содержит тепловой излучатель, подключенный к источнику тепловой энергии, излучатель имеет грузонесущий элемент, герметизатор и механизм возвратно-поступательного перемещения теплового излучателя, на тепловом излучателе установлены подогреваемые скребки. Недостатком аналога является сложная конструкция устройства.

Известно изобретение (US, A, №4716960) "Method and system for introducing electric current into a well", заключающееся в том, что используется штанговый насос, при этом для доставки электричества используется часть штанги с продольным отверстием внутри, в

котором проведена полированная электрическая жила для подачи электроэнергии на нагревательные элементы, установленные в верхней части штангового насоса. Недостатком аналога является сложность конструкции.

Известно изобретение (SU, A1, №1627671) «Скваженный электронагреватель», который содержит токоотвод с установленным под ним трубчатым корпусом с размещенным по спирали на его поверхности длинномерным нагревательным элементом, который размещен по длине корпуса неравномерно с увеличением шага спирали от конца корпуса по направлению к токоотводу. Недостатком является сложность конструкции электронагревателя.

Известно изобретение (RU, C2, №2246606) «Установка для депарафинизации нефтедобывающих скважин», содержащая нагревательный кабель, и соединенную с ним систему управления его нагревом, снабженную двухприводным транспортером. Недостатком этого аналога является также сложность конструкции.

Известно «Устройство для предупреждения образования и ликвидации гидратных и парафиновых образований в подъемных трубах нефтяных и газовых скважин» (RU, C2, №2272893), содержащее размещенный в колонне подъемных труб тепловой излучатель, подключенный к источнику тепловой энергии, который снабжен грузонесущим элементом, выведенным на поверхность через герметизатор на устье скважины для подключения к источнику тепловой энергии и к механизму возвратно-поступательного перемещения теплового излучателя, а свободный нижний конец теплового излучателя соединен с грузонесущим элементом, при этом на тепловом излучателе установлены, по меньшей мере, два подогреваемых скребка. В качестве протяженного теплового излучателя использован электрический нагревательный кабель или гибкий трубопровод, заполненный или

перегретым паром, или горячей нефтью, или горячей водой. Недостатком известного аналога является сложность конструкции устройства.

Успешно зарекомендовал себя опыт с целью упрощения нагревательного устройства применение для нагрева нефтедобывающей скважины в качестве нагревательного элемента - нагревательного кабеля, который способствует прогреву жидкости по стволу добывающих и нагнетательных скважин.

Известно изобретение «Способ и устройство для нагрева нефтедобывающей скважины с штанговым глубинным насосом» (RU, C1, №2280153). Аналог содержит гибкий изолированный нагревательный кабель, источник питания, к которому через станцию управления нагревом кабеля подсоединен этот кабель, который помещен в колонну полых насосных штанг глубинного штангового насоса, совершающих возвратно-поступательные движения внутри колонны насосно-компрессорных труб. Этот аналог является наиболее близким к заявляемому техническому решению по технической сущности и достигаемому эффекту, поэтому взят за прототип заявленного изобретения. Недостатком прототипа является сложность конструкции.

Технической задачей изобретения является упрощение конструкции устройства для нагрева нефтедобывающей скважины.

Техническая задача решается за счет известного устройства для нагрева нефтедобывающей скважины, содержащего нагревательный кабель, насосное и наземное оборудование, согласно заявленной полезной модели, насосное оборудование, предназначенное для подъема пластовой жидкости, содержит погружной насос с электродвигателем, а наземное оборудование содержит трансформатор, питающий электродвигатель погружного насоса через нагревательный кабель, который одним концом соединен с электродвигателем погружного насоса, а другим концом с трансформатором наземного оборудования, при этом нагревательный кабель может

быть выполнен как минимум, из трех многопроволочных биметаллических жил, или как вариант, из двух последовательно соединенных участков с разным удельным сопротивлением или из трех последовательно соединенных участков с равным удельным сопротивлением, при этом одна из трех жил каждого участка имеет меньшее сопротивление.

Сущность полезной модели поясняется чертежами:

на фиг.1 изображено наземное оборудование устройства для нагрева нефтедобывающей скважины;

на фиг.2 изображен нагревательный кабель с насосным оборудованием;

на фиг.3 изображен нагревательный кабель, состоящий из трех биметаллических жил;

на фиг.4 изображен поперечный разрез нагревательного кабеля;

На фиг.5 изображен нагревательный кабель, состоящий из двух последовательно соединенных участков с разным удельным сопротивлением;

На фиг.6 изображен нагревательный кабель, состоящий из трех последовательно соединенных участков с равным удельным сопротивлением.

Заявленное «Устройство для нагрева нефтедобывающей скважины» содержит наземное оборудование фиг.1, которое состоит из трансформаторного оборудования 1, и пункта подключения кабеля с оборудованием устья скважины (на фиг. не обозначено). Также устройство содержит насосное оборудование, предназначенное для подъема пластовой жидкости, фиг.1, 2, которое состоит из насосно-компрессорных труб 2, погружного насоса с электродвигателем 3, соединенного с трансформатором наземного оборудования нагревательным кабелем 4, который предназначен для питания электродвигателя и одновременно путевого электропрогрева

высоковязкой нефтегазовой смеси скважин. Нагревательный кабель прикреплен к насосно-компрессорной трубе 2. В зависимости от требуемой мощности нагревательный кабель может быть выполнен как минимум, из трех многопроволочных жил 5, 6, 7 фиг.3, как вариант, выполненных в виде биметаллических проводников 8, 9 фиг.3, 4 из металла с разной удельной проводимостью, равномерно свитые между собой по всей длине и расположенные внутри изоляционной оболочки 10. Жилы нагревательного кабеля соединены между собой по всей длине непрерывно формообразующей броней 11 фиг.4, уложенной на подушку (на фиг. не обозначено). Нагревательный кабель, как варианты, может быть выполнен из двух последовательно соединенных участков Б и В с разным сопротивлением фиг.5 или из трех последовательно соединенных участков Г, Д и Е с равным сопротивлением, причем одна из жил каждого участка имеет меньшее сопротивление фиг.6.

В последние годы наметились определенные изменения в структуре механизированного способа добычи нефти. Увеличивается число скважин с потенциально высокими дебитами, повышается роль погружных центробежных электронасосов (ЭЦН), которые имеют большие преимущества перед штанговыми насосами. Эти преимущества возрастают с увеличением глубины скважин, с ростом угла наклона ее ствола, а также при эксплуатации скважин в труднодоступных районах с болотистыми и вечномерзлыми грунтами.

Если сравнительно недавно в СССР основной объем механизированной добычи нефти приходился на штанговые насосы, то к настоящему времени почти две трети такой добычи приходится на ЭЦН, а в объединении «Татнефть» их доля достигает 80% [8]. Около 45% парка центробежных электронасосов эксплуатируется на скважинах Ромашкинского, Новоелховского, Бавлинского и

Прикамского месторождений. Поэтому накопленный опыт можно использовать для характеристики эффективности эксплуатации скважин погружными электронасосами, что позволяет судить о техническом и организационном уровне разработки нефтяных и газовых скважин.

Заявленное устройство предназначено для использования его с погружным насосом, например с центробежным, и погружным электродвигателем. В отличие от прототипа, который содержит штанговый насос и гибкий изолированный нагревательный кабель, подсоединенный к источнику питания и помещенный в колонну полых насосных штанг глубинного штангового насоса, совершающих возвратно-поступательные движения внутри колонны насосно-компрессорных труб, и в котором нижние концы жил нагревательного кабеля соединены между собой, в заявленной полезной модели нижние концы нагревательного кабеля соединены с электродвигателем погружного насоса и одновременно питают его.

Техническим результатом является упрощение конструкции устройства для нагрева нефтедобывающей скважины, за счет применения одного кабеля в качестве нагревательного элемента и силового кабеля, питающего электродвигатель.

Перед началом использования заявленного устройства на нефтегазовой скважине производят подготовительные операции, которые включают в себя замеры границ парафинообразования в скважине, температуру в зоне расположения нижнего конца нагревательного кабеля, дебит скважины и температурные параметры до введения в скважину насосного оборудования. Согласно полученным данным определяют вид нагревательного кабеля, мощность нагрева и длину, которые выбирают таким образом, чтобы обеспечивался нагрев всей добываемой нефти и попутной воды и газов до температуры, исключающей парафиноотложения, при этом нагревательный кабель нагревают до такой степени, чтобы не допустить

расплавления изоляционного материала с учетом скважинной температуры в зоне расположения нижнего конца нагревательного кабеля.

В заявленном устройстве мощность нагревательного кабеля выбирают в зависимости от параметров скважины, например, в скважине при глубине отложения парафина 825 м общая длина нагревательного кабеля составляет 1370 м, а длина нагрева на участке Б фиг.5 составляет 605 м при этом потребляемая мощность (без погружного электродвигателя) 27,42 Квт. Перед опусканием в скважину нагревательный кабель крепят хомутами к наружной поверхности к насосно-компрессорным трубам.

Испытания заявленного устройства показали, что в скважинах, где используется заявленное устройство практически полностью исключается отложение парафина на стенках насосно-компрессорных труб.

Преимущество заявленного устройства заключается в том, что предприятию-добытчику небольших по дебиту источников, не нужно содержать на своем балансе достаточно дорогостоящее оборудование, штат для его эксплуатации, проводить обучение сотрудников.

1. Устройство для нагрева нефтедобывающей скважины, содержащее нагревательный кабель, насосное и наземное оборудование, отличающееся тем, что насосное оборудование, предназначенное для подъема пластовой жидкости, содержит погружной насос с электродвигателем, а наземное оборудование содержит трансформатор, подающий напряжение на электродвигатель погружного насоса через нагревательный кабель, который одним концом соединен с электродвигателем погружного насоса, а другим концом с трансформатором наземного оборудования.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что нагревательный кабель состоит, как минимум, из трех многопроволочных биметаллических жил.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что нагревательный кабель выполнен из двух последовательно соединенных участков с разным сопротивлением.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что нагревательный кабель выполнен из трех последовательно соединенных участков с равным сопротивлением, причем одна из жил каждого участка имеет меньшее сопротивление.