Электронагревательное устройство тепловой обработки призабойной зоны скважин

Электронагревательное устройство тепловой обработки призабойной зоны скважин

Реферат

 

Изобретение предназначено для тепловой обработки продуктивного пласта высоковязкой нефти. Электронагревательное устройство тепловой обработки призобойной зоны скважин содержит 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 токопровод, причем в междисковых интервалах токопровода и корпуса размещены термостойкие изоляторы, а корпус нагревателя заполнен токопроводящей жидкостью до уровня самого верхнего диска-электрода. Изобретение позволяет уменьшить тепловые потери и повысить мощность электронагревательных устройств для теплового воздействия. 2 ил.

Изобретение относится к горному делу и может применяться для тепловой обработки продуктивного пласта высоковязкой нефти.

Известен способ увеличения степени извлечения нефти, газа и других полезных ископаемых из земных недр (Линецкий А.П. Патент N 2104393, кл. E 21 B 34/24, 43/25), при котором для передачи энергии в призабойную зону или внутрипластовое пространство на поверхности устанавливают мощные лазеры.

Однако использование оптоволоконного и лазерного оборудования требует высококвалифицированной эксплуатации, а также значительных капитальных вложений.

Известен индукционный нагреватель (Фролов К.С., Соколов В.М., Богачев А. А., Логинов Н.Л., Рамазанов P.P. Патент N 2010954, кл. E 21 B 43/24), 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 насосно-компрессорной трубы.

Известен скважинный генератор тепла (Портнов В.И., Юнусов Ф.Х., Ягудин М. С. , Сафиуллин Р.X., Воронков В.Н., Фазлутдинов К.С., Тухватулин З.Р. Авторское свидетельство N 381726, кл. E 21 B 43/24), принятый за прототип, 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.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков, а именно уменьшение тепловых потерь и повышение мощности электронагревательных устройств для теплового воздействия.

Задача решается тем, что в электронагревательном устройстве тепловой обработки призабойной зоны скважин, содержащем корпус нагревателя, силовой кабель питания, диски-электроды, установленные на токопроводе, токопровод размещен по оси корпуса, а диски-электроды выполнены с перфорацией и собраны в чередующиеся пары, где верхние диски-электроды соединены с корпусом, а нижние закреплены на токопровод, причем в междисковых интервалах токопровода и корпуса размещены термостойкие изоляторы, а корпус нагревателя заполнен токопроводящей жидкостью до уровня самого верхнего электрода.

Устройство тепловой обработки призабойной зоны скважин поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен продольный разрез устройства; на фиг. 2 - расчетная схема устройства.

Устройство тепловой обработки призабойной зоны скважин закреплено в скважине на конце колонны насосно-компрессорных труб (НКТ) (или на грузонесущем кабеле). Оно состоит из герметичного металлического корпуса 2, выполненного в форме цилиндра, верхняя часть которого оборудована контактным зажимом 3, соединенным с корпусом для подключения токоведущей жилы 4 высоковольтного силового кабеля 5. Токопроводе 6 закреплен в верхней части корпуса через проходной изолятор 7 с контактным зажимом 8, для подключения токоведущей жилы силового кабеля, размещается по оси корпуса. В нижней части корпуса на токопроводе 6 нанизаны собранные в чередующиеся пары диски-электроды. С токопроводом 6 соединены размещенные через интервалы с термостойкими изоляторами 9 и заполненные токопроводящей жидкостью 10 нижние металлические диски-электроды 11, выполненные с перфорацией 12. Между дисками-электродами 11 размещены верхние, также металлические, перфорированные, выполненные с большим центральным отверстием диски-электроды 13, которые соединены с корпусом 2 устройства.

Междисковое расстояние определяется мощностью устройства, питающим напряжением, поверхностной плотностью тока и удельным сопротивлением токопроводящей жидкости.

Причем фарфоровые или фторопластовые изоляторы 9 проходят через центральные отверстия верхних дисков-электродов 13, а на внутренней поверхности корпуса 2 между дисками-электродами размещены цилиндрические термостойкие изоляторы 14. Верхняя часть корпуса, свободная от дисков-электродов, образует паровую зону 15 электронагревателя.

Электронагревательное устройство тепловой обработки призабойной зоны скважин работает следующим образом. По силовому кабелю 5 на диски-электроды 11, 13 устройства, заполненного токопроводящей жидкостью 10, подают напряжение, после чего от дисков-электродов 11 через жидкость к дискам-электродам 13 потечет ток (стрелки на фиг. 1 показывают направление тока), вызывая нагрев, кипение и образование пара, что в свою очередь приведет к теплообмену между стенкой корпуса 2 и внутрискважинной жидкостью, производя в дальнейшем тепловую обработку призабойной зоны. При работе происходит рост давления внутри корпуса нагревателя, жидкость 10 превращается в пар и происходит снижение ее уровня с освобождением верхней пары дисков-электродов, уменьшением тока устройства, что косвенно определяет соотношение объемов вода-пар и позволяет судить о параметрах термодинамического процесса. При остывании и конденсации пара уровень жидкости в корпусе восстанавливается, сопротивление скважинного электронагревателя принимает первоначальное значение. Схема электропитания устройства подобна схеме питания электробура с глухозаземленной нейтралью.

По расчетной схеме фиг. 2 для примера реализации предлагаемого устройства, где приняты следующие исходные данные для расчета: напряжение питания U_пит = 3 кВ, площадь дисков-электродов S_д = 50 см², мощность нагревателя P_н = 300 кВт, внешний диаметр корпуса d_к = 110 мм², длина корпуса нагревателя l = 5 м, поверхностная плотность тока J = 0,3 А/см², удельное сопротивление токопроводящей жидкости _в = 750 Ом/см, количество междисковых интервалов n = 6, тогда ток ток межэлектродный , сопротивление пары дисков-электродов расстояние между электродами составит (поверхностная плотность и удельное сопротивление воды приняты согласно [Корсак С.П. Электрические водонагреватели и паровые котлы. М: Изд. Госэнерго, 1954, с. 45, 58]).

Примерный расчет мощности скважинного электронагревателя позволяет сделать вывод о возможности получения требуемых параметров тепловой обработки путем увеличения высоты нагревателя и количества дисков-электродов.

Формула изобретения

Электронагревательное устройство тепловой обработки призабойной зоны скважин, содержащее корпус нагревателя, силовой кабель питания, диски-электроды, установленные на токопроводе, отличающееся тем, что токопровод размещен по оси корпуса, а диски-электроды выполнены с перфорацией и собраны в чередующиеся пары, где верхние диски-электроды соединены с корпусом, а нижние закреплены на токопровод, причем в междисковых интервалах токопровода и корпуса размещены термостойкие изоляторы, а корпус нагревателя заполнен токопроводящей жидкостью до уровня самого верхнего диска-электрода.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2