Устройство для предотвращения отложений в подъемных трубах скважин Советский патент 1991 года по МПК E21B47/00 E21B36/04 E21B37/00 

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано при фонтанном способе добычи газа и нефти, а также при глубинчо-насос- ном способе добычи парафинистых нефтей, в особенности в северных районах вечной мерзлоты.

Известно устройство для предотвращения отложений гидратов или парафина в подъемных трубах, состоящее из колонны насосно-компрессорных труб, двух проводников и трубчатых электрических нагревателей, размещенных внутри подъемных труб. Недостатками этого устройства являются невозможность автоматического поддержания потребного уроцня тепловыделения в подъемных трубах для осуществления эффективного предотвращения отложений гидратов (либо парафина), а также отсутствие защиты добывной скважины от размораживания вечномерзлых горизонтов породы вокруг нее,

Наиболее близким по технической сущности ч предлагаемому является устройство, содержащее кабель-трос, головку ввода, корпус установленные на корпусе электроды с возможностью их взаимодействия с подъемной колонной насосно-компрессорных труб. Корпус выполнен в виде двух концентричио установленных подпружиненных патрубков, причем электродь1 установлены на верхнем патрубке с возможностью контакта с подъемной колонной.

Цель изобретения - повышение надежности путем поддержания требуемой температуры нагрева кабель-троса и предотвращения размораживания колонны.

Цель достигается тем, что в верхней (наиболее холодной) части подъемных труб устанавливается датчик температуры, контактирующий с внутренней поверхностью трубы. В шурфе глубиной 3-5 м проведенном непосредственно рядом с обсадной колонной скважины, у наружной поверхности обсадной колонны устанавливается второй датчик температуры, Датчики температуры соответственно включены в систему поддержания потребною уровня

тепловыделения в подъемных трубах и в систему контроля допустимого уровня температуры мерзлой породы.

Такое техническое решение позволяет

обеспечить минимально допустимую температуру подъемной трубы, при которой еще не происходит отложения гидратов (25°С) либо парафинов (40°С) и соответственно минимальные затраты энергии, а также обеспечить предотвращение размораживания вечномерзлых пород, через которые проведена скважина, недопущение образования каверн и разрушения скважины.

На фиг. 1 изображена добывнаясквэжина с устройством нагрева, разрез; на фиг. 2 - контактное устройство.

Устройство состоит из греющего кабель-троса 1 который опущен в подъемную колонну труб 2, коаксиально установленную

в обсадной колонне 3. Кабель 1 закреплен в контактном устройстве 4. С внутренней по- верхностью подъемной трубы 2 контактирует датчик 5 температуры. С внешней поверхностью обсадной колонны 3 контактирует датчик б температуры.

Система поддержания потребного уровня температуры в подъемных трубах 2 состоит из электромашинного генератора,

включающего асинхронный двигатель 7, генератор 8 постоянного тока с обмоткой 9 возбуждения, предварительных усилителей 10 и 11, усилителей 12 и 13 мощности, тири- сторного ключевого блока 14. элемента И

15. триггера Шмидта 16, генератора 17 тактовых импульсов. Причем первый датчик 6 температуры соединен через первый предварительный усилитель 10 и триггер Шмидта 16 с первым входом элемента И 15,

второй вход которого подключен к генератору 17 тактовых импульсов. Выход соединен через первый усилитель 12 мощности с входом тириг.торного ключевого блока 14 выход которого соединен с входом эпектромашинного генератора (асинхронный двигатель 7). Второй датчик 5 температуры подключен через второй предварительный усилитель 11 и второй усилитель 13 мощности к обмотке 9 возбуждения электромашинного генератора.

В1. од электромашинного генорлор- (генератора 8 постоянного тока) СВРЧГ.Н с греющим кабель-тросом 1 и обгадной коленной 2. Греющий кабель-трсс 1 закреппен в головке 18 контак.ного устройства 4 по- средством прижимной ВТУЛКИ 19 и цангового крепления 20 Головка 18 ввода соединена на резьбовом соединении с верхним патрубком 21 на котором закреплены подвижные электроды 22, получающие по- ложительный потенциал по кабелю I, прикрепленному к корпусу 21. Верхний патрубок подвижно телескопически сочленен с нижним патрубком 23 и предохранен от расчленения втулкой 24. Для обеспече- ния мягкой подвески и надежности работы патрубки 21 и 23 снабжены пружиной 25. закрепленной на ушках 26 и 27.

Устройство работает следующим образом.

В скважину на греющем кабель-тросе 1 спускается контактное устройство 4, При достижении устройством 4 забоя скважины штырь 28 упирается в забой, вес нижнего патрубка 23 перестает действовать на ка- бель-трос 1 и верхний патрубок 21 за счет своего веса, а также за счет сокращения пружины 25 втягивается в нижний патрубок 23. В то же время нижний патрубок 23. находясь в механическом соединении с элект- родами 22, раздвигает их в разные стороны и обеспечивает плотный кон гэкт г, колонной подъемных труб 2. В результате подготавливается электрическая цепь для протекания тока, нагревающего колонну 2. Силовой ток течет по кабелю 1, через контактное устройство 4, по колонне подъемных труб 2 Выделение джоулевых потерь обеспечивает подогрев подъемных труб 2,

Датчик 5 температуры совместно с уси- лителями 11 и 13 и обмоткой 9 возбуждения обеспечивает потребное напряжение питания в греющей электрической цепи. При снижении температуры подъемной трубы 2 ниже 25°С электрическое сопротивление датчика возрастает. Это приводит к увеличению тока возбуждения в обмотке 9 и, в конечном счете, к повышению напряжения на выходе генератора 8.

Если в результате нагрева повысится температура обсадной колонны 3 и начнет повышаться температура прилегающей к ней зечнсмерзлой породы при температуре, равной -2°С, датчик 5 с помощью усилителя 10 вырабатывает сигнал, достаточный для срабатывания триггера Шмидта 16. В рззуль лте на вмходе триггера 16 чоявляется ЛОН-НРС-ИИ нуль, что приводит к появлению нул- -flnro гигмала на входе схемы И 15 В ре ул таг- этого тиристорный ключевой И отключает питающее напряжение пр.видного асинхронного двигателя 7. При этом остэнявливается генератор 8 и ток в грею 1вй цепи прекращается.

Использование предлагаемого устройства обеспечивает по сравнению с из- веслнь.ми устройствами следующие преимущества: расход электрической энергии на подогрев подъемных труб происходит только при снижении температуры HHV 25°С, при которой начинается гидратообра зовсние, или ниже 40°С, при которой происходит парафиноотложение (конкретная настройка схемы определяется назначением скважины); исключается размораживание прилегающей к обсадной колонне породы г, результате изпкшнего нагрева труб; обеспечивается надежность конструкции скважины в условиях вечной мерзлоты

Формула изобретения Устройство для предотвращения отложений в подъемных трубах скважин содержащее электромаыинный генератор с обмоткой возбуждения, кабель-трос, контактный блок с электродами, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности путем поддержания требуемой температуры нэгрева кабель-троса и предотвращения размораживания колонны, оно снабжено установленным в верхней части подъемных труб первым датчиком температуры, установленным у нарухной поверхности обсадной колонны вторым датчиком температуры, первым и вторым предварительными усилителями, первым и втооым усилителями мощности, тиристорным ключевым блоком, элементом И, триггером Шмидта и генератором тактовых импульсов, причем первый датчик температуры соединен через первый предварительный усилитель и триггер Шмидта с первым входом элемента И, второй вход которого подключен к генератору тактовых импульсов, выход соединен через первый усилитель мощности с входом тиристорного ключевого блока, выход которого соединен с входом электромагнитного генератора, при этом второй датчик температуры подключен через второй предварительный усилитель и второй усилитель мощности к обмотке возбуждения электромагнитного генератора.

Изобретение относится к нефтяной пром-сти. Цель изобретения - повышение надежности путем поддержания температуры нагрева кабель-троса и предотвращения размораживания скважины. Устройство со+11D стоит из греющего кабель-троса 1, который опущен в колонну подземных труб (ПТ) 2, коаксиально установленную в обсадной колонне (ОК) 3. Кабель 1 закреплен в контактном устройстве 4. С внутренней поверхностью ПТ 2 контактирует датчик 5 т-ры. С внешней поверхностью ОК 3 контактирует датчик 6 т-ры. Узел поддержания т-ры в ПТ 2 состоит из электромашинного генератора, включающего асинхронный двигатель 7 и генератор 8 постоянного тока с обмоткой 9 возбуждения, предварительных усилителей 10, 11, усилителей 12, 13 мощности, тири- сторного ключевого блока 14, элемента И 15, триггера Шмидта 16, генератора 17 тактовых импульсов. При снижении т-ры ПТ 2 ниже 25°С электрическое сопротивление датчика 5 возрастает. Это приводит к увеличению тока возбуждения в обмотке 9 и, в конечном счете, к повышению напряжения на выходе генератора 8. Если в результате (Л С

Фиг. 2.