скважинный электродный нагреватель

Формула изобретения

Скважинный электродный нагреватель, содержащий электрод, выполненный в виде трубчатого корпуса, частично заполненного электролитом, установленный соосно в корпусе второй электрод, нижний конец которого размещен в электролите и снабжен насадкой, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде единой герметичной камеры, второй электрод представляет собой металлический стержень, насадка которого выполнена из диэлектрического материала и вставлена в центрирующий паз корпуса, при этом необходимое рабочее давление в камере определяется расчетным соотношением высоты насадки, объема электролита, максимального объема камеры и прочностных характеристик корпуса.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к добыче высоковязких парафинистых нефтей.

Известен применяемый для разрушения гидратных пробок, парафинов и застывшей нефти скважинный электродный нагреватель, содержащий корпус, выполняющий роль электрода, электрод, размещенный внутри корпуса, разделитель, установленный над электролитом с возможностью осевого перемещения и образующий герметичную камеру, частично заполненную электролитом (см. а.с. 1613588, кл. E 21 B 43/24).

Недостатками указанного нагревателя являются низкая скорость разрушения гидратных пробок, парафинов и застывшей нефти в верхних слоях скважин и ненадежность работы. Причиной этого является негерметичность корпуса, вследствие чего в герметичной камере повышается давление и температура кипения электролита при увеличении глубины погружения нагревателя в скважину. Данный напряженный тепловой режим требуется для работы нагревателя в верхних слоях скважин, а не в нижних. Кроме того, в полость корпуса попадает нефть, содержащая различные отложения, которые затрудняют перемещение разделителя поршня и снижают надежность работы нагревателя.

Известен также скважинный электродный нагреватель, содержащий электрод, выполненный в виде корпуса, частично заполненного электролитом, установленный в корпусе второй электрод, верхняя часть которого выполнена в виде пружины, и поршень, установленный над электролитом с возможностью осевого перемещения, разделяющий корпус на две герметичные камеры (см. патент 2023144, кл. E 21 B 43/24).

Недостатком указанного нагревателя является невозможность обеспечить подвижное и одновременно герметичное соединение поршня с рабочей частью корпуса в условиях эксплуатации, характеризующихся высоким давлением и температурой пара, что снижает надежность работы. Следующим недостатком является нерациональное использование рабочей камеры нагревателя. Корпус разделен на две герметичные камеры, одна из которых занята пружиной, и только объем второй камеры используется для рабочего процесса, что значительно снижает мощность нагревателя в момент закипания электролита в результате малого количества раствора (электролита).

Преимуществами заявляемого устройства является повышение надежности работы за счет упрощения конструкции с одновременным повышением его мощности.

Указанные преимущества достигаются за счет того, что в заявляемом устройстве, содержащем электрод, выполненный в виде трубчатого корпуса, частично заполненного электролитом, и установленный соосно в корпусе второй электрод, нижний конец которого размещен в электролите и снабжен насадкой, корпус выполнен в виде единой герметичной камеры, второй электрод представляет собой металлический стержень, насадка которого выполнена из диэлектрического материала и вставлена в центрирующий паз корпуса. Необходимое рабочее давление в камере определяется расчетным соотношением высоты насадки, объема электролита, максимального объема камеры и прочностных характеристик корпуса.

На чертеже представлена схема выполнения устройства.

Скважинный электродный нагреватель содержит герметичный корпус 1, который выполняет также роль электрода, и электрод 2, выполненный в виде металлического стержня, установленный в корпусе 1. Конец электрода 2 выполнен из диэлектрического материала в виде насадки 3 и вставлен в центрирующий паз 4 корпуса 1. Корпус 1 частично заполнен электролитом 5.

Электродный нагреватель работает следующим образом.

При подаче напряжения на электроды 1 и 2 электролит 5 нагревается и закипает. Температура кипения электролита зависит от давления паров раствора в корпусе нагревателя, а давление повышается за счет герметичности корпуса. С ростом температуры электролит 5 закипает, переходит в парообразное состояние. Уровень электролита 5 понижается, давление в камере корпуса 1 увеличивается, площадь соприкосновения электрода 2 с электролитом 5 уменьшается.

В момент, когда уровень электролита 5 понижается до верхней кромки насадки 3, электрическая цепь прерывается, нагрев электролита 5 прекращается, давление пара падает. Пар частично конденсируется, в результате чего уровень электролита 5 повышается и вновь достигает рабочей (проводящей) части электрода 2. Электрическая цепь замыкается, возобновляется нагрев электролита 5. Цикл повторяется. Давление паров и температура нагревателя стабилизируются на рабочей величине.

Технико-экономическим преимуществом предлагаемого скважинного электродного нагревателя является упрощение конструкции путем сокращения количества деталей, а также увеличение надежности и срока работы за счет исключения подвижных и одновременно герметизирующих узлов. Надежность устройства повышается также благодаря креплению нижней части электрода за счет помещения насадки в паз, что позволяет избежать применения центрирующих шайб, испытывающих нагрузки давлением пара. Максимальный объем рабочей камеры позволяет использовать большее количество электролита, что увеличивает мощность нагревателя в момент закипания электролита. Расчетным соотношением высоты насадки, объема электролита и максимального объема камеры с учетом прочностных характеристик корпуса определяется необходимое рабочее давление в камере. Герметичность корпуса позволяет поддерживать одинаковую температуру независимо от глубины спуска нагревателя. Испытания заявленного устройства показали его эффективность и работоспособность при добыче высоковязких парафинистых нефтей в скважине до 1200 метров.

Нагреватель прост и безопасен в эксплуатации, т.к. расчетная высота насадки обеспечивает автоматическое выключение нагревателя при аварийном малом теплоотводе в момент, когда в камере образуется давление, не превышающее допустимое прочностными характеристиками корпуса. Отключение происходит за счет прерывания электрической цепи, когда уровень электролита понижается до верхней кромки насадки.