способ депарафинизации нефтяной скважины и передвижная электрокабельная установка для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ депарафинизации нефтяных скважин с использованием электронагревательного линейного кабеля, опускаемого в скважину на глубину возможного парафинообразования, отличающийся тем, что электронагревательный кабель предварительно нагревают до температуры, превышающей температуру плавления парафина, и опускают в скважину по мере расплавления парафина.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что нагрев кабеля осуществляют так, что конец кабеля, контактирующий с парафином, нагревают до температуры, близкой к температуре допустимого нагрева материала изоляции кабеля.

3. Передвижная установка для депарафинизации нефтяных скважин, содержащая транспортное средство с размещенной на нем установкой для нагрева нагревательного элемента, помещаемого в скважину, отличающаяся тем, что нагревательный элемент выполнен в виде электронагревательного линейного кабеля, размещенного на управляемой лебедке и подсоединенного к регулируемому источнику электропитания, а установка для нагрева выполнена в виде двигателя внутреннего сгорания с электрогенератором, связанным с регулируемым источником электропитания, при этом электронагревательный кабель пропущен по меньшей мере через два направляющих элемента, один из которых предназначен для направленного опускания кабеля через сальниковое устройство в скважину.

4. Установка по п. 3, отличающаяся тем, что электронагревательный линейный кабель содержит по меньшей мере два нагревательных элемента, изолированных друг от друга, расположенных в изоляционной оболочке и подключенных одними своими концами к источнику питания, при этом другие концы нагревательных элементов соединены между собой и изолированы, а отношение электрических сопротивлений нагревательных элементов выбрано в пределах 1,0 - 10,0.

5. Установка по любому из пп. 3-4, отличающаяся тем, что электронагревательный линейный кабель выполнен с переменным по всей его длине электрическим сопротивлением, при этом его противоположные концевые участки имеют минимальное и максимальное электрическое сопротивления.

6. Установка по любому из пп. 3-5, отличающаяся тем, что по меньшей мере один нагревательный элемент выполнен многожильным.

7. Установка по любому из пп. 3-6, отличающаяся тем, что нагревательные элементы выполнены из одного и того же материала.

8. Установка по любому из пп. 3-7, отличающаяся тем, что нагревательные элементы выполнены из разных материалов, имеющих близкие по значению коэффициенты теплового расширения.

9. Установка по любому из пп. 3-8, отличающаяся тем, что дополнительно содержит по меньшей мере один заключенный в изоляционную оболочку электрически нейтральный трос из стальных жил, при этом нагревательные элементы выполнены из другого материала.

10. Установка по любому из пп. 3-9, отличающаяся тем, что нагревательные элементы расположены друг относительно друга симметрично.

11. Установка по любому из пп. 3-9, отличающаяся тем, что нагревательные элементы расположены друг относительно друга коаксиально.

12. Установка по любому из пп. 3-11, отличающаяся тем, что общее электрическое сопротивление нагревательных элементов составляет менее 20 Ом.

13. Установка по любому из пп. 3-4, отличающаяся тем, что нагревательные элементы выполнены из стали, при этом они расположены равномерно в непосредственной близости от наружной поверхности изоляционной оболочки.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано для оборудования нефтегазодобывающих скважин и ликвидации парафиновых пробок.

Известен способ предотвращения образования и ликвидации парафиновых пробок в нефтегазовых скважинах (Заявка РФ 97119587/03 от 14.11.97, опубл. 10.08.89 г. , Б.И. 22), включающий опускание линейного нагревательного кабеля, его нагрев с регулированием температуры, которую поддерживают на 5-30% выше температуры плавления парафина, и контролируют режим работы скважины по дебиту и температуре выходящего потока продукта.

Недостатком известного способа является возможность его эффективного использования только в действующих скважинах.

Известна передвижная парогенераторная установка для депарафинизации нефтяных скважин (US, A, 4572299, 1986 г.), содержащая транспортное средство с размещенной на нем установкой, вырабатывающей пар, который по трубопроводу направляется в скважину для ее депарафинизации.

Недостатком данной установки является необходимость практически после очистки каждой скважины заправлять установку водой, отсутствие гарантии 100% очистки скважины, продолжительность работы установки ограничена объемом воды и пара.

В основу настоящего изобретения положена задача разработки способа депарафинизации нефтяной скважины и передвижной электрокабельной установки, обеспечивающих за счет выбора нагревательного элемента и условий его нагрева повышение эффективности депарафинизации полностью запарафиненных недействующих скважин.

Поставленная задача решается тем, что в способе депарафинизации нефтяных скважин с использованием электронагревательного линейного кабеля, опускаемого в скважину на глубину возможного парафинообразования, согласно изобретению электронагревательный кабель предварительного нагревают до температуры, превышающей температуру плавления парафина, и опускают в скважину по мере расплавления парафина.

Нагрев кабеля целесообразно осуществлять так, чтобы конец кабеля, контактирующий с парафином, был нагрет до температуры, близкой к температуре допустимого нагрева материала изоляции кабеля.

Поставленная задача решается также тем, что в передвижной установке для депарафинизации нефтяных скважин, содержащей транспортное средство с размещенной на нем установкой для нагрева нагревательного элемента, помещаемого в скважину, согласно изобретению нагревательный элемент выполнен в виде электронагревательного линейного кабеля, размещенного на управляемом механизме его движения и подсоединенного к регулируемому источнику электропитания, а установка для нагрева выполнена в виде двигателя внутреннего сгорания с электрогенератором, связанным с регулируемым источником электропитания, при этом электронагревательный кабель пропущен по меньшей мере через два направляющих элемента, один из которых предназначен для направленного опускания кабеля через сальниковое устройство в скважину.

Электронагревательный линейный кабель содержит по меньшей мере два нагревательных элемента, изолированных друг от друга, расположенных в изоляционной оболочке и подключенных одними своими концами к источнику питания, при этом другие концы нагревательных элементов соединены между собой и изолированы, а отношение электрических сопротивлений нагревательных элементов выбрано в пределах от 1,0 до 10,0.

Использование в нагревательном кабеле различного количества нагревательных элементов и выбор соотношений их электрических сопротивлений позволяет регламентировать мощность кабеля, а следовательно, и количество тепла, передаваемое нагревательным кабелем жидкому или твердому субстрату для расплавления парафиновых пробок.

Целесообразно, чтобы по меньшей мере один нагревательный элемент был бы выполнен с переменным по всей его длине электрическим сопротивлением, при этом его противоположные концевые участки имели бы минимальное и максимальное электрическое сопротивление. Это дает возможность обеспечить неравномерный нагрев кабеля с учетом изменения температуры нагреваемой среды на ее различных участках.

По меньшей мере один нагревательный элемент может быть выполнен многожильным, при этом кабель становится более гибким, эластичным и позволяет варьировать мощностью и температурой.

Нагревательные элементы могут быть выполнены из одного и того же материала или из разных материалов, имеющих близкие по значению коэффициенты теплового расширения, что обеспечивает надежность соединения их нижних концов.

Для обеспечения повышения разрывного усилия с целью исключения обрыва кабеля под собственным весом нагревательный кабель дополнительно содержит изолированный и электрически нейтральный трос из стальных жил, при этом нагревательные элементы выполняют из медных и/или стальных жил.

Для простоты изготовления нагревательного кабеля нагревательные элементы могут быть расположены друг относительно друга либо симметрично, либо коаксиально.

Общее электрическое сопротивление нагревательных элементов составляет менее 20 Ом, благодаря чему обеспечивается безопасность работы.

В случае выполнения нагревательных элементов из стали они располагаются равномерно в непосредственной близости от наружной поверхности изоляционной оболочки.

В дальнейшем предлагаемое изобретение поясняется конкретным примером его выполнения и прилагаемыми чертежами, на которых:

фиг. 1 изображает общий вид передвижной электрокабельной установки для депарафинизации нефтяной скважины;

фиг.2-7 - сечения линейного нагревательного кабеля.

Передвижная электрокабельная установка для депарафинизации нефтяной скважины содержит транспортное средство 1 (фиг.1), например автомобиль или тягач, на котором размещен электронагревательный кабель 2, намотанный на тяговом механизме, например на управляемой лебедке 3, и подсоединенный к регулируемому источнику 4 электропитания посредством подвижного токосъемника 5 и силового кабеля 6. На транспортном средстве 1 размещена также установка для нагрева кабеля 2, представляющая собой двигатель 7 внутреннего сгорания с электрогенератором 8, связанным с источником 4. Кабель 2 пропущен по меньшей мере через направляющий узел 9, опорный ролик 10 и направляющий ролик 11.

Направляющий ролик 11 предназначен для опускания кабеля 2 в скважину по центру сальникового устройства 12. При этом ролик 11 смонтирован на основании 13, которое закреплено на устьевой колонне 14. Электронагревательный линейный кабель 2 согласно изобретению содержит по меньшей мере два нагревательных элемента 15 (фиг.2), которые заключены в изоляционную оболочку 16 и изолированы друг от друга. Количество нагревательных элементов 15 может быть различным и зависит от мощности кабеля, при этом нагревательные элементы 15 могут быть расположены друг относительно друга произвольным образом, как показано, например, на фиг.3, или симметрично (фиг.4), или коаксиально (фиг. 5). Нижние концы нагревательных элементов 15 соединены между собой и изолированы, а отношение электрических сопротивлений нагревательных элементов 15 выбрано в пределах от 1,0 до 10,0, причем общее электрическое сопротивление нагревательных элементов 15 составляет менее 20 Ом. Нагревательные элементы 15 могут быть выполнены из одного и того же материала, например из меди или стали, или из разных материалов, имеющих близкие по значению коэффициенты теплового расширения.

По меньшей мере один из нагревательных элементов 15 может быть выполнен многожильным, как показано на фиг.6. Кроме того, нагревательный кабель может содержать заключенный в изоляционную оболочку электрически нейтральный трос 17 из стальных жил, обеспечивающий исключение обрыва кабеля под собственным весом при использовании его в вертикальном положении. Нагревательные элементы 15 при этом выполняют из другого материала, например меди. Нагревательные элементы 18 (фиг.7) могут быть выполнены из стали, при этом они расположены равномерно в непосредственной близости от наружной поверхности изоляционной оболочки 16.

По меньшей мере один из нагревательных элементов 15 выполняют с переменным по всей его длине электрическим сопротивлением. Один из концов элемента имеет минимальное сопротивление R₁, а другой его конец имеет максимальное сопротивление R₂, причем соотношение сопротивлений составляет 10R₂: R₁1. Это достигается за счет изменения поперечного сечения нагревательного элемента по его длине и дает возможность обеспечить неравномерный нагрев кабеля с учетом изменения температуры нагреваемой среды. Так, например, при использовании нагревательного кабеля для депарафинизации нефтегазовой скважины концевой участок с минимальным сопротивлением R₁ располагают в самой нижней точке скважины, а концевой участок с максимальным сопротивлением R₂ - в устье скважины.

Предлагаемый способ депарафинизации нефтяной скважины осуществляют следующим образом.

Передвижную электрокабельную установку, размещенную на транспортном средстве 1, например на тягаче, устанавливают недалеко от запарафиненной скважины. Свободные концы кабеля подсоединяют к автоматизированному регулируемому источнику 4 электропитания с постоянным током. При этом установка для нагрева выполнена в виде двигателя внутреннего сгорания с электрогенератором, связанным с регулируемым источником электропитания, кроме того, напряжение может регулироваться применением, например, трехфазного повышающего трансформатора. Нагревают кабель 2 до температуры, превышающей температуру плавления парафина, и с помощью управляемой лебедки 3 опускают кабель 2 в скважину на глубину возможного парафинообразования. Мощность нагревательного кабеля должна быть достаточной для нагрева кабеля 2 до температуры, превышающей температуру плавления парафина на 5-50^oС, но при этом кабель должен быть нагрет до такой степени, чтобы не допустить расплавления изоляционного материала кабеля с учетом температуры окружающей среды в скважине в нижней части зоны парафинообразования и зоны парафиноотложения, которая может составлять до 1200 м. Эти параметры позволяют выбрать оптимальный режим работы скважины. Так, например, температура плавления парафина близка к 60^oС, температура плавления изоляционной оболочки нагревательного кабеля, например, из фторопласта составляет 110-120^oС. При выборе температуры нагрева кабеля необходимо исходить из следующих предпосылок: исходная температура нижнего конца кабеля на глубине 1200 м (наихудшие условия работы кабеля) составляет 60^oС, а температура плавления фторопласта равна 120^oС. Чтобы не работать при предельной температуре, выбирают температуру кабеля на 10^oС ниже предельной, то есть 110^oС. Следовательно, необходимо дополнительно повысить, температуру кабеля на 50^oС. Верхний конец кабеля на уровне поверхности около устья скважины имеет температуру, равную температуре почвы, например 30^oС, поэтому максимальная температура, которую должен иметь кабель при его нагреве, будет равна: 50^oС+30^oС=80^oС.

В результате контакта нагретого конца кабеля с парафином последний начинает плавиться. По мере расплавления парафина кабель 2 постепенно опускают в скважину.

Преимущества использования данного способа депарафинизации нефтяной скважины и передвижной электрокабельной установки вместо парогенераторной установки заключаются в простоте решения вопроса, сокращении значительных затрат и обеспечении стопроцентной чистоты скважины и экологии вокруг нее.