способ ликвидации и предотвращения асфальтопарафиновых пробок в нефтегазовых скважинах и установка для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ для ликвидации и предотвращения асфальтопарафиновых пробок и отложений в нефтегазовых скважинах, предусматривающий введение в зону асфальтопарафинообразования нагревателя, нагревание его с регулированием тепловыделения, отличающийся тем, что тепловыделение по длине нагревателя формируют таким образом, что в первой зоне тепловыделение равномерно распределено по всей длине нагревателя, а во второй зоне в нижней части нагревателя удельная мощность тепловыделения на единицу длины выше, чем в первой зоне.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что ток в токопроводящих жилах нагревателя задают на трех уровнях - максимальном I _max, минимальном I_min и равном нулю, причем ток задают равным максимальному при температуре токопроводящих жил нагревателя меньшей или равной заданного минимального значения, ток задают равным минимальному значению при температуре токопроводящих жил нагревателя больше заданной и ток задают равным нулю при ухудшении эксплуатационных характеристик нагревателя ниже заданного уровня.

3. Установка для предотвращения и ликвидации асфальтопарафиновых пробок и отложений в нефтегазовых скважинах, содержащая нагреватель, спускаемый в скважину, станцию управления нагревом кабеля, силовой вход которого соединен с трехфазной сетью, а силовой выход соединен с выводом нагревателя, отличающаяся тем, что станция управления содержит регулируемый источник тока, вход которого соединен с трехфазной сетью, а выход соединен с выводами нагревателя, датчик тока нагревателя, датчик напряжения нагревателя, блок контроля изоляции нагревателя, входы которого соединены с выводами нагревателя, контроллер, имеющий входы задания эксплуатационных параметров нефтегазовой скважины и нагревателя, входы приема контролируемых параметров скважины и нагревателя, входы и выходы сигналов управления, первый вход управления контроллера соединен с выходом датчика тока, второй вход управления контроллера соединен с выходом датчика напряжения, третий вход управления контроллера соединен с выходом блока контроля изоляции, выход управления контроллера соединен с входом задания тока регулируемого источника, причем контроллер управления реализует следующую зависимость выходного от входных сигналов:

I_зад=I_max при T T_min,

I_зад =I_min при T>T _max,

где I_зад=0 при А>А _n,

где I_зад - сигнал задания тока;

I_max и I_min - максимальная и минимальная уставки задания тока;

Т - средняя по длине температура токопроводящих жил нагревателя;

Т_max и T_min - максимальная и минимальная уставки задания температуры токопроводящих жил нагревателя;

Т_о, r _о - температура и сопротивление одного метра токопроводящей жилы нагревателя в условиях заводских испытаний;

- постоянный коэффициент;

L - длина нагревателя;

I, U - ток и напряжение нагревателя;

А - текущее значение сигнала на выходе блока контроля изоляции нагревателя;

A_n - предельно допустимый сигнал на выходе блока контроля изоляции нагревателя.

4. Установка по п.3, отличающаяся тем, что нагреватель выполнен в виде кабеля, содержащего первую и вторую токопроводящие жилы, которые в нижней части кабеля соединены между собой токопроводящей жилой повышенного сопротивления.

5. Установка по п.3, отличающаяся тем, что нагреватель выполнен в виде кабеля, содержащего первую и вторую токопроводящие жилы, которые в нижней части замкнуты накоротко, нагревательный элемент, вторую и третью токопроводящие жилы, нижние концы которых подключены к нагревательному элементу, а верхние концы соединены соответственно с верхними концами первой и второй токопроводящих жил.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области нефтедобывающего оборудования и может быть использовано в способах ликвидации и предотвращения асфальтопарафиновых пробок в нефтегазовых скважинах.

Наиболее близким к данному изобретению является способ ликвидации и предотвращения асфальтопарафиновых пробок в нефтегазовых скважинах и установки для его осуществления [Патент РФ № RU 2166615, опубликован 05.10.2001 г.].

Недостатком известного способа ликвидации и предотвращения асфальтопарафиновых пробок в нефтегазовых скважинах и установки для его осуществления является невозможность его реализации при наличии в нефтегазовых скважинах сплошной асфальтопарафиновой пробки, препятствующей введению нагревателя на заданную глубину, а также отсутствие возможности реализации оптимальных режимов тепловыделения в зависимости от условий эксплуатации.

Задачей изобретения является создание способа и установки для его осуществления, позволяющих ликвидировать и предотвращать возникновение асфальтопарафиновых отложений при наличии сплошных асфальтопарафиновых пробок, а также позволяющих оптимизировать режимы тепловыделения в зависимости от условий эксплуатации.

Указанный технический результат достигается следующим:

Тепловыделение по длине нагревателя формируют таким образом, что в первой зоне тепловыделение равномерно распределено по всей длине нагревателя, а во второй зоне в нижней части нагревателя удельная мощность тепловыделения на единицу длины выше, чем в первой зоне.

Ток, в токопроводящих жилах нагревателя, задается на трех уровнях - максимальном I _max, минимальном I_min и равном нулю, причем ток задается равным максимальному при температуре токопроводящих жил нагревателя, меньшей или равной заданному минимальному значению, ток задается равным минимальному значению при температуре токопроводящих жил нагревателя больше заданной и ток задается равным нулю при ухудшении эксплуатационных характеристик нагревателя ниже заданного уровня.

Нагреватель выполнен в виде кабеля, содержащего первую и вторую токопроводящие жилы, которые в нижней части кабеля соединены между собой токопроводящей жилой повышенного сопротивления.

Нагреватель выполнен в виде кабеля, содержащего первую и вторую токопроводящие жилы, которые в нижней части замкнуты накоротко, нагревательный элемент, вторую и третью токопроводящие жилы, нижние концы которых подключены к нагревательному элементу, а верхние концы соединены соответственно с верхними концами первой и второй токопроводящими жилами.

Проведенный анализ уровня техники показал, что заявленная совокупность существенных признаков, изложенная в формуле изобретения, неизвестна. Это позволяет сделать вывод о ее соответствии критерию «новизна».

Сущность изобретения поясняется чертежами и описанием принципа работы.

На фиг.1 представлена функциональная схема установки для ликвидации и предотвращения асфальтопарафиновых пробок в нефтегазовых скважинах.

Установка для предотвращения и ликвидации асфальтопарафиновых пробок и отложений в нефтегазовых скважинах содержит нагреватель 1, спускаемый в скважину, станцию управления 2 нагревом кабеля, силовой вход которой соединен с трехфазной сетью, а силовой выход соединен с выводами нагревателя 1. Станция 2 управления содержит регулируемый источник 3 тока, вход которого соединен с трехфазной сетью, а выход соединен с выводами нагревателя 1, датчик 4 тока нагревателя 1, датчик 5 напряжения нагревателя 1, блок 6 контроля изоляции нагревателя 1, входы которого соединены с выводами нагревателя 1. Контроллер 7 имеет входы управления задания эксплуатационных параметров нефтегазовой скважины, входы приема контролируемых параметров скважины и нагревателя, входы и выходы сигналов управления. Первый вход управления контроллера 7 соединен с выходом датчика 4 тока, второй вход управления контроллера 7 соединен с выходом датчика 5 напряжения, третий вход управления контроллера 8 соединен с выходом блока 6 контроля изоляции, первый выход управления контроллера 7 соединен с входом задания тока регулируемого источника 3. Контроллер 7 реализует следующую зависимость выходного от входных сигналов:

I_зад=I _max при T T_min

I_зад =I_min при T>T _max

I_зад=0 при А>А _n,

где I_зад - сигнал задания тока;

I_max и I_min - максимальная и минимальная уставки задания тока;

Т - средняя по длине температура токопроводящих жил нагревателя;

Т_max и T_min - максимальная и минимальная уставки задания температуры токопроводящих жил нагревателя;

Т_о, r _о - температура и сопротивление одного метра токопроводящей жилы нагревателя;

- постоянный коэффициент;

L - длина нагревателя;

I, U - ток и напряжение нагревателя;

А - текущее значение сигнала на выходе блока 6 контроля изоляции нагревателя;

A_n - предельно допустимый сигнал на выходе блока 6 контроля изоляции нагревателя.

На фиг.2 приведен вариант выполнения установки, в котором нагреватель выполнен в виде кабеля, содержащего первую и вторую токопроводящие жилы 8, которые в нижней части кабеля соединены между собой токопроводящей жилой 9 повышенного сопротивления.

На фиг.3 приведен вариант выполнения установки, в котором нагреватель выполнен в виде кабеля, содержащего первую и вторую токопроводящие жилы 10, которые в нижней части замкнуты накоротко, нагревательный элемент 11, вторую и третью токопроводящие жилы 12, нижние концы которых подключены к нагревательному элементу 11, а верхние концы соединены соответственно с верхними концами соответственно первой и второй токопроводящими жилами 10.

Установка работает следующим образом. Перед началом работы установки через входы задания эксплуатационных параметров нефтегазовой скважины и нагревателя в память контроллера записываются: геотерма и другие параметры нефтегазовой скважины, параметры нагревателя, параметры, характеризующие ухудшение эксплуатационных характеристик нагревателя (сопротивление изоляции, ток утечки, сопротивление токопроводящих жил).

В процессе работы в нагреватель подается электрическая энергия таким образом, чтобы обеспечить оптимальный режим тепловыделения таким образом, чтобы ликвидировать или исключить асфальтопарафиновые отложения и пробки. Это достигается тем, что по электрическим параметрам вычисляется средняя температура токопроводящих жил нагревателя. Эта температура регулируется таким образом, чтобы обеспечить оптимальное тепловыделение с учетом параметров нефтегазовой скважины и нагревателя.

При наличии сплошной асфальтопарафиновой пробки нижняя часть нагревателя, имеющая повышенную мощность тепловыделения, расплавляет содержимое пробки и проходит через пробку. Остальная часть нагревателя обеспечивает ликвидацию асфальтопарафиновой пробки и других асфальтопарафиновых отложений по всей длине нефтегазовой скважины.

Нагреватель может содержать датчики распределения температуры по длине нагревателя, датчик температуры нефти на выходе из скважины и другие датчики, характеризующие параметры нагревателя. Эти датчики по сигнальным проводам нагревателя соединены с входами приема контролируемых параметров скважины и нагревателя.

В зависимости от постоянных эксплуатационных и переменных контролируемых параметров нефтегазовой скважины и нагревателя задаются величины минимальных и максимальных токов задания и температур задания, что обеспечивает повышение эффективности нагрева.

Приведенное выше описание работы заявляемой установки показывает, что данное устройство может быть реализовано на практике. Следовательно, заявленная установка соответствует критерию «промышленная применимость».