Устройство для электропрогрева скважин Советский патент 1982 года по МПК E21B43/24 

Изобретение относится к нефтяной промышленности, а именно к технике прогрева нефтяных скважин. Известно устройство для электропрогрева , содержащее кабель ную головку, клеммную камеру, уплот нение кабельного ввода, трубчатые н ревательные элементы и перфорирован ный кожух, установленный между кабельной, головкой и клеммной камерой Недостатком устройства является наличие большого числа соединений. Работа этого устройства под уровнем жидкости в скважине приводит к проникновению жидкости через соедине-. ния в узлах устройства в клеммную KciMepy, что вызывает короткое замыКсШие и выход устройства из строя. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для электропрог рева скважин, содержащее корпус,, во внутренней полости которого размещен кабель-трос и узел его уплот нения, установленный над клеммной пластиной трубчатые нагрев ательные элементы 23. Основными недостатками этого уст ройства являются сложность конструк ции, обусловленная тем, что головная часть и клеммная пластина размещены в отдельных корпусах, что привело к наличию трудноуплотняемых соединений и сложности изготовления и сборки устройства; низкая надежность работы устройства под давлением столба скважинной жидкости и высокой температуры, в результате чего в уплотнякнцих элементах появляются остаточные деформации, а уплотнительные материалы деструктируют, открывая доступ скважинной жидкости к клеммам, что вызывает короткое замыкание и выход устройства из строя. Цель изобретения - повышение надежности его в работе устройства. Поставленная цепь достигается тем, что полость, образованная клеммной пластиной и узлом уплотнения кабель-троса, заполнена минеральным сорбентом, пропитанным органическим сублиматом, а также тем, что в качестве минерального сорбента используют ;гранулированный цеолит или фаянс, а в качестве органического сублимата - камфору, или нафталин, или дифенил. На фиг.1 изображено устройство, общий вид| на фиг.2 - графики, изображающие зависимость упругости паров органических сублиматов от тем« пературы, Кабель-трос 1 соединен с устройством крепления, состоящий из зубчатых плашек 2, вставленных вовнутрь направляющего конуса 3, и нажимной гайки 4,. навернутой на направляющий конус. Крепление кабель-троса соединено сваркой с корпусом 5 головкой части устройства. Над клеммной пластиной 6 внутри встроен узел уплотнения кабель-тро-. са, состоящее из посадочного конуса 7, имеющего наружную резьбу и ввернутого до упора во внутренний бурт корпуса с помещенным на нем уплотнительным кольцом 8, рабочего конуса 9 и цилиндрическим осевым от-; верстием для пропуска кабель-троса, эпоксидной смолы 10 в зазоре между кабель-тросом и поверхностью этого отверстия, и нажимной гайки 11/ соед ненной резьбой по наружной цилиндрической поверхности с корпусом головной части. Трубчатые электронагревательные элементы 12 закреплены по фланце 13у в бурт фланца вставлено уплотнительное кольцо 14. Перфолированный кожух 15 при помощи резьбы соединен с корп сом-головной части. . Полость, образованная корпусом головной части устройства, клеммной пластиной и узлом уплотнения кабельтроса, заполнена минеральным сорбентом 16, пропитанным органическим сублиматом. Зависимость упругости паров органических сублиматов от температуры изображена на фиг.2:17 - для камфоры, 18 - для нафталина, 19 - для дифенила. : Из этих графиков следует, что при повышении температуры возрастает упругость паров органического сублимата, что объясняется испарением его под действием нагрева. Устройство работает следующим образом. После подачи напряжения по кабель тросу 1 температура трубчатых нагревательных элементов 12 резко повышае ся. При этом нижняя часть этих элементов , находящаяся в перфорированном кожухе 15, имеет меньшую температуру чем верхняя, вследствие теплообмена со скважинной жидкостью. Температура же верхней части нагревательных элементов и конусов 7 и 9 и нажимной %айки 11 узла уплотнения кабельтроса, а также внутренних слое.в корпуса 5 и клеммной пластины 6 может достигать 300-700°С, вследствие слабого теплообмена с внешней средой.. Одновременно кондуктивным путем и изучением от указанных деталей разог ревается материал, заполняющий ограниченную ими полость, т.е. минеральный сорбент 16, пропитанный органическим сублиматом. Под действием нагрева органический сублимат, находящийся в порах сорбента, переходит в парообразное состояние и давление в полости растет, следуя графикам на фиг.2. Фазовый переход органического сублимата обратим, т.е. при отключении нагревателя и его остывания сконденсировавшийся сублимат вновь переходит в твердое состояние, т.е. кристаллизуется. Термически обрати1 11й фазовый переход сублимата описывается выражениями: камфара О (тверд.), (пар) ; нафталин 0,дН g( тверд.), qoHg(nap); дифенил (тверд.), .,p(nap), Таким образом, обеспечивается повышение надежности работы устройства за счет предотвращения проникновения скважинной жидкости к клеммной пластине 6} механическое противоздействие паров сублимата подступлению скважинной жидкости к клеммной пластине через неплотности соединений за счет противодавления; понижение проницаемости для воды в зазорах неплотностей вследствие того, что металлы лучше смачиваются органическими веществами, чем водой; при отключении нагревателя и его остывании в среде скважинной жидкости пары органического сублимата конденсируются и кристаллизуются в зазорах и неплотностях, блокируя доступ воды к клемманой пластине. После отключения устройства пары органического сублимата, находящиеся в межгранулярном пространстве, всасываются внутрь гранул сорбента сорбционными силами и кристаллизуется во внутрипаровом пространстве этих гранул. Это исключает затруднения при разборке нагревателя, так как клеммные соединения и жилы кабель-троса остаются свободными. Выбор Конкретного органического сублимата из числа перечисленных производят, исходя из условий работы устройства в скважине, температурного интервала в клеммной камере и высоты столба, скважинной жидкости над нагревателем. Так, если, гидростатическое давление на нагреватель составляет 60 кгс/см, а температура разогрева внутренних деталей головной части составляет 450-550°С, то в качестве органического сублимата можно использовать камфару или нафталин, так как в указанном интервале температур упругость паров этих сублиматов выше 60 кгс-см, что обеспечивает дости- .