индукционный скважинный электронагреватель

Формула изобретения

1. Индукционный скважинный электронагреватель, включающий корпус, являющийся одновременно магнитным сердечником, нагревательный элемент в виде индукционной катушки, намотанной на наружной поверхности корпуса, контактный узел с токоподводящим кабелем, отличающийся тем, что корпусом, являющимся одновременно магнитным сердечником, служит насосно-компрессорная труба, оснащенная металлическими кольцами с разрезами, через которые проложены провода обмоток индукционной катушки.

2. Индукционный скважинный электронагреватель по п.1, отличающийся тем, что индукционная катушка выполнена двухслойной и имеет три обмотки из проводов с термостойкой изоляцией.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к электронагревателям, применяемым при добыче парафинистых и вязких нефтей.

Известен индукционный нагреватель, состоящий из ферромагнитного корпуса и кожуха, между которыми размещены индукционные катушки (патент США 275739, 1955 г.) В нагревателе поток жидкости омывает как внутреннюю, так и внешнюю поверхности нагревателя за счет имеющегося дополнительного наружного корпуса.

Недостатком нагревателя является невозможность его использования в скважинах с уменьшенным диаметром обсадных колонн.

Известен также индукционный нагреватель, включающий полый корпус, концентрично установленный относительно корпуса кожух, в котором размещены индукционные катушки (патент РФ 2010954, 1994 г.). Такой нагреватель может работать только в скважинах, оснащенных центробежными диафрагменными насосами.

Более близким по технической сущности является индукционный нагреватель (патент РФ 2086759, 1995 г.), состоящий из кожуха, корпуса и трех отдельных индукционных катушек (по одной на каждую фазу) с тремя радиаторами. Полость между корпусом и кожухом заполнена трансформаторным маслом. Наличие радиаторов, по мнению авторов патента, позволяет увеличить передачу тепла от электроизоляционной жидкости к продукции скважины. Недостатком данного нагревателя является сложность конструкции, неэффективный способ преобразования электрической энергии в тепловую за счет вихревых токов и, соответственно, повышенное потребление электроэнергии (до 50 кВт/час).

Решаемая изобретением задача - предотвращение асфальто-смолопарафиновых отложений при добыче нефти с использованием штанговых насосов, когда внутреннее пространство насосно-компрессорных труб (НКТ) перекрыто постоянно движущейся колонной штанг, а также разогрев и очистка прискважинной зоны продуктивного пласта при ремонте скважин старого фонда.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения - повышение температуры извлекаемой нефти за счет преобразования электрической энергии в тепловую и снижение металлоемкости конструкции за счет использования в качестве корпуса насосно-компрессорной трубы.

Поставленная изобретением задача с достижением указанного технического результата в известном индукционном нагревателе, включающем корпус, индукционную катушку, контактный узел с токоподводящим кабелем, согласно изобретению, корпусом и одновременно магнитным сердечником служит насосно-компрессорная труба, оснащенная металлическими кольцами с разрезами, через которые проложены провода обмоток индукционной катушки.

Возможен дополнительный вариант осуществления заявленного устройства, в котором целесообразно, чтобы:

- индукционная катушка имела три обмотки из проводов с термостойкой изоляцией.

Указанные преимущества и особенности настоящего изобретения станут понятными при рассмотрении лучших вариантов его исполнения с прилагаемыми чертежами.

Фиг.1 изображает общий вид индукционного электронагревателя;

фиг.2 - электрическую схему индукционного электронагревателя.

Индукционный скважинный электронагреватель содержит корпус 1, являющийся НКТ, нагревательный элемент 2 в виде трехпроводной двухслойной катушки, которая намотана по наружной поверхности корпуса 1, теплоизолятор 3, контактный узел 4 с токоподводящим кабелем 5. На корпусе 1 установлены металлические кольца 6 с разрезами, через которые проложены провода обмоток индукционной катушки. Корпус электронагревателя (НКТ) 1 одновременно является магнитным сердечником нагревательного элемента 2 и выполнен диаметром 2-2.5", длиной 7-8 м, на котором установлены через 0.8 м и закреплены сваркой металлические кольца 6 наружным диаметром 105 мм и толщиной 10 мм. Металлические кольца предназначены для обеспечения защиты обмоток электронагревателя от механических повреждений при спуске его в скважину. Изоляция проводов катушки выполнена фторопластовой, например, Ф40Ш или Ф40Ш4МБ. Теплоизолятор, выполненный из четырех слоев стеклоткани, например, Ф40Д-Э01 или материала с аналогичными свойствами, снижает рассеяние тепла в окружающую среду и направляет тепловой поток к внутреннему объему электронагревателя.

Контактный узел выполнен из нефтестойкой резины и обеспечивает герметизацию места соединения обмоток нагревателя и токоподводящего кабеля. Токоподводящий кабель представляет собой трехжильный бронированный геофизический кабель, например, КГЗ-60-90 или его аналог.

Электронагреватель спускают в скважину с колонной НКТ и устанавливают непосредственно перед штанговым насосом или выше - перед началом интервала, где прогнозируются отложения парафина и подводят к нему электроэнергию по токоподводящему кабелю 5, который крепится по наружной поверхности спускаемой колонны труб с помощью "клямц". Работает электронагреватель следующим образом.

Переменное электрическое напряжение прикладывается через токоподводящий кабель к началу обмоток А, Б, С. Под действием этого напряжения в обмотках катушки течет переменный электрический ток, который возбуждает в сердечнике переменный магнитный поток. Последний индуцирует в обмотках катушки э.д.с. индукции. Электрический ток в обмотках возрастает, так как создается совместным действием прикладываемого напряжения и э.д.с. индуктируемой магнитным потоком. Возросший ток производит локальный нагрев обмоток катушки и магнитного сердечника нагревателя (трубы НКТ). Подбором величин напряжения на концах обмотки катушки и соответственно электрического тока устанавливается оптимальная температура нагрева проводов, т.е. оптимальное значение температуры теплового равновесия, когда тепло, выделяемое током равно теплу, отдаваемому проводником в окружающую среду. Для обеспечения длительной и надежной работы нагревателя в скважине, значение температуры равновесия для проводов, используемых в нагревателе не должно превышать, с учетом температуры в скважине, +150 - +160^oС. Такой температуры нагревателя при его значительных линейных размерах будет достаточно, чтобы нагреть проходящий через него поток нефти выше температуры, при которой происходит отложение парафина.