УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ ПАРАФИНОГИДРАТООБРАЗОВАНИЙ В СКВАЖИННЫХ ТРУБАХ Советский патент 1996 года по МПК E21B37/00 E21B36/04 

Изобретение относится к нефтяной промышленности.

Цель изобретения повышение выделяемой мощности.

Для достижения этой цели устройство для предупреждения парафиногидратообразования в трубах нефтяных и газовых скважин, содержащее кабель, включающий сердечник, подушку под броню, броню из стальных проволок и подключенный к нему источник питания, кабель дополнительно содержит наложенную двухслойной поверх брони кабеля полимерную оболочку, подушка под броню выполнена в виде полимерной оболочки, а сердечник в виде одной изолированной жилы, отношение электрического сопротивления которой к электрическому сопротивлению брони составляет 1:(2-4), жилы сердечника с броней на одном из концов кабеля соединены накоротко и на другом конце подключены к источнику питания.

На фиг.1 представлена принципиальная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 поперечное сечение электрического кабеля, применяемого в данном устройстве.

Устройство для предупреждения парафиногидратообразования в скважинных трубах содержит кабель 1 и однофазный источник питания 2, в качестве которого используют однофазный трансформатор с заземленной нейтралью или тиристорный регулятор.

Жила 3 сердечника кабеля и броня 4 на конце 5 кабеля, находящемся в скважинной трубе 6, соединены накоротко, а на противоположном конце кабеля они подключены к источнику питания 2, при этом броня кабеля соединена с нулем трансформатора, для заземления которого использована обсадная колонна 7 нефтяной скважины.

Кабель 1 (см. фиг.2) включает сердечник в виде одной медной жилы 3, изолированной полимерным материалом 8. На изоляцию наложены подушки 9 под броню, выполненная в виде полимерной оболочки, броня 4 из стальных круглых проволок и внешняя полимерная оболочка 10.

Для эффективной работы устройства отношение электрических сопротивлений жилы сердечника кабеля и его брони выбрано в пределах от 1:2 до 1:4.

Изоляция 8 может быть выполнена из модифицированного полиэтилена, фторопласта марок Ф-40Ш или Ф-4МБ, полипропилена, наложенных методом экструзии. Подушка 9 под броню и внешняя оболочка 10 имеет выполнение из вышеуказанных материалов, а также из полиэтилена низкого давления. Если температура брони превышает 110^оС, кабель дополнительно содержит ленту 11 из фторопласта 4, наложенную продольно поверх брони под оболочкой 10.

Кабель подключают к однофазному источнику питания однофазному трансформатору переменного тока или тиристорному регулятору.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Переменное напряжение от однофазной сети подают к жиле сердечника и броне кабеля, опущенного в скважинные трубы на глубину, которая должна обеспечить предупреждение отложений парафина и гидратообразование.

Учитывая, что температура гидратообразования, как правило, ниже температуры начала выпадения парафина, глубину опускания кабеля в скважину выбирают по максимальной глубине парафинообразования (до 1000 м).

Так как электрическое сопротивление брони в 2-4 раза больше электрического сопротивления жилы сердечника, преобладаемая часть тепловой энергии выделяется броней, а не жилой сердечника, что позволяет значительно повысить мощность, выделяемую устройством. Через внешнюю оболочку кабеля тепловая энергия, выделяемая броней, поступает во внутреннее пространство скважинных труб, заполненное пластовой жидкостью, обеспечивая эффективное предупреждение парафиногидратообразования по всей глубине скважины.

Электрический кабель, применяемый в этом устройстве, включает сердечник из одной медной жилы диаметром 3,57 мм и сечением 10 мм² или диаметром 4,45 мм и сечением 16 мм², изолированной слоем толщиной 2,0 мм из модифицированного полиэтилена по ТУ 6.05-042-731-87 или темплена по ТУ 6-05-051-637-80, подушку под броню в виде оболочки толщиной 1,3 мм из полиэтилена низкого давления, первый слой брони из стальных проволок диаметром 1,1 мм для сечения 10 мм² или 1,3 мм для сечения 16 мм², второй слой брони из стальных проволок диаметром 1,3 мм для сечения 10 мм² и 1,1 мм для сечения 16 мм² и внешнюю оболочку толщиной 2,3 мм из полиэтилена низкого давления или темплена по ТУ 6-05-041-637-80. Номинальный наружный диаметр кабеля 19,57 мм для сечения 10 мм² и 20,5 мм для сечения 16 мм².

Для сечения кабеля 10 мм² электрическое сопротивление брони в 2,13 раза выше электрического сопротивления жилы сердечника, а для кабеля 16 мм² сопротивление брони в 3,97 раза превышает электрическое сопротивление жилы сердечника.

Заявителем был проведен расчет номинальной мощности, выделяемой устройством-прототипом с кабелем марки К17-70-180 и предлагаемым устройством с кабелем сечением 10 и 16 мм².

Для устройства-прототипа выделяемая мощность составляет 37,2 Вт/м, а для предлагаемого устройства 70 Вт/м. При расчете допустимая температура на жиле сердечника принята равной 100^оС.

Опытный образец предлагаемого устройства с кабелем сечением 10 мм² был испытан на скважине N 46 Ярегского месторождения ПО "Коминефть".

При испытаниях установлено, что опытный образец, благодаря конструктивному и схематическому решению нагревательной системы, обеспечивает превышение фактически выделяемой мощности по сравнению с расчетной в два раза.

Расчет показывает, что при отношении электрического сопротивления жилы сердечника к электрическому сопротивлению брони, меньшем 1:2, мощность, выделяемая жилой сердечника, соизмерима с мощностью, выделяемой броней, что вызывает перегрев изоляции и снижает срок службы кабеля и устройства в целом.

При указанном соотношении, большем 1:4, для сохранения требуемой выделяемой мощности необходимо значительно увеличить наружный диаметр кабеля, при этом он превышает допустимый по условиям эксплуатации скважины. Повышение электрического сопротивления брони приводит к необходимости уменьшения сечения проволок брони или количества проволок, что снижает разрывную прочность кабеля и ограничивает глубину его погружения в скважину.

Для увеличения срока службы устройства предпочтительно применение кабеля сечением 16 мм², так как при этом плотность тока в жиле сердечника значительно снижается и снижается температура на жиле сердечника.

Использование: в нефтяной промышленности для предупреждения парафиногидратообразования. Сущность изобретения: устройство содержит источник питания и подключенный к нему кабель. Кабель выполнен в виде сердечника, охваченного подушкой под броню и двухслойной брони из стальных круглых проволок. Жила сердечника соединена с броней накоротко в нижнем конце кабеля. Электрическое сопротивление брони больше электрического сопротивления жилы сердечника в 2 - 4 раза. 2 ил.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ ПАРАФИНОГИДРАТООБРАЗОВАНИЙ В СКВАЖИННЫХ ТРУБАХ, содержащее источник питания и подключенный к нему кабель в виде сердечника, охваченного подушкой под броню, брони, выполненной из стальных круглых проволок, отличающееся тем, что, с целью повышения выделяемой мощности, оно снабжено полимерной оболочкой, наложенной поверх двухслойной брони кабеля, при этом сердечник выполнен в виде одной изолированной жилы, электрическое сопротивление брони больше электрического сопротивления жилы сердечника в 2 4 раза, а жила сердечника соединена с броней накоротко в нижнем конце кабеля.