устройство для ликвидации асфальто-смолистых и гидратно- парафиновых образований в нефтяных и газовых скважинах

Формула изобретения

1. Устройство для ликвидации асфальто-смолистых и гидратно-парафиновых образований (АСиГПО) в нефтяных и газовых скважинах, содержащее корпус в виде трубы с закрепленным в нем электрическим нагревателем с нагревательным элементом внутри, мост, головку с геофизическим кабелем, теплопередающую насадку на нижнем конце корпуса и теплоноситель в корпусе, отличающееся тем, что внутри корпуса на нагревателе установлена труба с образованием внутренней нагревательной камеры в объеме между электрическим нагревателем и трубой и наружной охладительной комеры в объеме между трубой и корпусом, при этом корпус и труба на их нижних концах герметично соединены с теплопередающей насадкой, имеющей проходные каналы для подвода теплоносителя из скважины во внутреннюю нагревательную камеру и для отвода нагретого теплоносителя из наружной охладительной камеры в скважину, а на верхнем конце трубы выполнены каналы для соединения внутренней нагревательной и наружной охладительной камер.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что подводящие и отводящие проходные каналы в насадке выполнены параллельно оси, под углом к ней и радиально.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что радиальные проходные каналы, подводящие теплоноситель во внутреннюю нагревательную камеру, соединены на поверхности насадки кольцевой проточкой.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на поверхности корпуса выполнены канавки в виде спирали.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что канавки в виде спирали на поверхности корпуса подведены к кольцевой проточке насадки.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в мосту выполнены охлаждающие отверстия, соединенные с внутрискважинным пространством.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что электрический нагреватель выполнен выступающим относительно насадки с расположением его носовой части в фокусе каналов.

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что электрический нагреватель изолирован от корпуса втулками из электроизоляционного материала, установленными в мосту и насадке.

9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что подвод и отвод электрического тока осуществляется через провода геофизического кабеля.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, а более конкретно к технике ликвидации асфальто-смолистых и гидратно-парафиновых образований (АСиГПО) в нефтяных и газовых скважинах.

Известны следующие устройства для ликвидации АСиГПО:

- тепловые устройства, спускаемые в скважину на насосно-компрессорных трубах (НКТ) и на кабеле; в наилучшем устройстве подача воды или пара осуществляется по специально спускаемым в скважину трубам;

- устройства для химического воздействия на образования различными разупрочняющими и разлагающими реагентами [1].

Недостатками известных устройств являются сложность оборудования, высокая трудоемкость и стоимость работ по борьбе с АСиГПО.

Наиболее близким аналогом, принятым за прототип, является известное устройство для ликвидации АСиГПО в нефтяных и газовых скважинах, содержащее корпус в виде трубы с закрепленным в нем электрическим нагревателем с расположенными внутри нагревательным элементом, мостом, головкой с геофизическим кабелем, теплопередающей насадкой на нижнем конце корпуса, а также теплоноситель в корпусе [2].

Недостатками прототипа являются:

- передача основного количества тепла на боковые стенки нагревателя, в то время как его носовая часть нагревается недостаточно, хотя греть следует именно ее;

- невозможность разогрева пробок с большим количеством песка, глины и т. п., так как эти материалы осаждаются на дно прогреваемого канала и препятствуют контакту нагревателя с АСиГПО, что повышает опасность работ.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков и создание устройства, в котором жидкая фаза АСиГПО, становясь теплоносителем, концентрирует тепло в носовой части нагревателя и осуществляет гидроразмыв пробок с включениями песка, глины и пр.

Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве для ликвидации АСиГПО в нефтяных и газовых скважинах, содержащем корпус в виде трубы с закрепленным в нем электрическим нагревателем с нагревательным элементом внутри, мост, головку с геофизическим кабелем, теплопередающую насадку на нижнем конце корпуса и теплоноситель в корпусе, согласно изобретению внутри корпуса на нагревателе установлена труба с образованием внутренней нагревательной камеры в объеме между электрическим нагревателем и трубой и наружной охладительной камеры в объеме между трубой и корпусом, при этом корпус и труба на их нижних концах герметично соединены с теплопередающей насадкой, имеющей проходные каналы для подвода теплоносителя из скважины во внутреннюю нагревательную камеру и для отвода нагретого теплоносителя из наружной охладительной камеры в скважину, а на верхнем конце трубы выполнены каналы для соединения внутренней нагревательной и наружной охладительной камер; подводящие и отводящие проходные каналы в насадке выполнены параллельно оси, под углом к ней и радиально; радиальные проходные каналы, подводящие теплоноситель во внутреннюю нагревательную камеру, соединены на поверхности насадки кольцевой проточкой; на поверхности корпуса выполнены канавки в виде спирали; канавки в виде спирали на поверхности корпуса подведены к кольцевой проточке насадки; в мосту выполнены охлаждающие отверстия, соединенные с внутрискважинным пространством; электрический нагреватель выполнен выступающим относительно насадки с расположением его носовой части в фокусе каналов; электрический нагреватель изолирован от корпуса втулками из электроизоляционного материала, установленными в мосту и насадке; подвод и отвод электрического тока осуществляется через провода геофизического кабеля.

Положительный эффект в предложенном устройстве достигается следующим образом. Жидкость из внутрискважинного пространства по каналам заходит в устройство, проходит вдоль всего электронагревателя по внутренней нагревательной камере, нагревается до высокой температуры, частично или полностью испаряется и выходит через наружную охладительную камеру в носовую часть нагревателя, отдавая ей большое количество тепла, собранного теплоносителем со всего нагревателя, а не только с его носовой части.

Значительный эффект при этом достигается за счет того, что температура кипения жидкостей многократно повышается с возрастанием давления. К примеру, при 50 атм., что соответствует примерно 500 м глубины в скважине, температура кипения воды составляет 262,7^oС (см. Х.Кухлинг. Справочник по физике. Перевод с немецкого. - М.: Мир, с. 467). Это означает, что в скважинных условиях жидкость можно нагреть до высоких температур, а пар - до еще более значительных температур. При этом сконденсированная на внутренних стенках корпуса жидкость, что необходимо для кругооборота жидкости, также имеет температуру, близкую к температуре кипения под давлением, а именно, несколько сот градусов.

Так как жидкость или пар выходят из насадки струями, имеющими к тому же высокую температуру, обеспечивается гидроразмыв пробок с включениями песка, глины и пр. Устройство вследствие этого получает возможность контактировать непосредственно с АСиГПО, успешно осуществляя их растепление в непосредственном контакте. Струйное воздействие теплоносителя на образование дополнительно увеличивает производительность растепления.

Канавки в виде спирали, кольцевая проточка и проходные каналы обеспечивают заправку устройства жидкостью в начальный период работы, когда в скважине жидкости еще нет, а на стенках скважины имеется некоторое количество АСиГПО.

Охлаждающие отверстия обеспечивают охлаждение моста с целью предупреждения перегрева проводов геофизического кабеля.

Электрическая изоляция нагревателей от корпуса, моста и насадки, а также использование проводов геофизического кабеля для подвода и отвода тока взамен использования металлической оплетки геофизического кабеля обеспечивает безопасные условия труда.

На фиг. 1 изображен продольный разрез устройства с одним электрическим нагревателем; на фиг. 2 - продольный разрез устройства с U-образным нагревателем; на фиг. 3 - продольный разрез устройства с тремя нагревателями; на фиг. 4 - разрез А-А устройства с тремя нагревателями.

Устройство содержит корпус 1 с электрическим нагревателем 2, к верхней части корпуса 1 через мост 3 крепится головка 4 с геофизическим кабелем 5, в нижней части корпуса 1 герметично установлена насадка 6. Внутри корпуса 1 помещена труба 7, которая нижним концом герметично соединена с насадкой 6. Таким образом, корпус оказывается разделенным на две камеры - внутреннюю нагревательную 8 и наружную охладительную 9. Для сообщения камер в верхней части трубы 7 имеются каналы 10. Насадка 6 имеет проходные каналы 11 и 12 для подвода теплоносителя из скважины во внутреннюю нагревательную камеру 8 и отвода теплоносителя из наружной охладительной камеры 9 соответственно. При этом проходные каналы 11 и 12 выполнены параллельно продольной оси устройства, под углом к ней и радиально. На поверхности насадки 6 выполнена кольцевая проточка 13, соединяющая радиальные проходные каналы 11. На поверхности корпуса 1 нарезаны спиральные канавки 14, которые подведены к кольцевой проточке 13. Мост 3 имеет охлаждающие отверстия 15. В мосту 3 и насадке 6 установлены втулки из электроизоляционного материала 16 и 17 соответственно, служащие изоляцией для корпуса 1. Провода геофизического кабеля 18 соединены с электрическим нагревателем 2.

Предложенное устройство работает следующим образом. Устройство в сборе спускают на геофизическом кабеле в скважину. При достижении АСиГПО на электрический нагреватель подают ток через провода геофизического кабеля. Насадка, корпус и труба нагреваются и начинают плавить асфальто-смолистую и гидратно-парафиновую пробку. Жидкая фаза АСиГПО поступает по проходным каналам насадки во внутреннюю нагревательную камеру и становится теплоносителем, нагреваясь, поднимаясь вверх и попутно испаряясь. Движущийся теплоноситель в виде жидкости, пара или их смеси через каналы в трубе поступает в наружную охладительную камеру, где охлаждается, соединяется с конденсатом со внутренних стенок корпуса устройства и через проходные каналы насадки струями выходит на АСиГПО.

Таким образом, устройство воздействует на АСиГПО не только выступающим электрическим нагревателем и нагретыми корпусом и насадкой, но и размывающими струями жидкости и пара.

Эксперименты подтвердили работоспособность предложенного устройства.