устройство для теплового воздействия на нефтяной пласт (варианты)

Формула изобретения

1. Устройство для теплового воздействия на нефтяной пласт, состоящее из источника питания и помещенных в скважину напорной трубы и электрических нагревателей, отличающееся тем, что устройство снабжено тремя идентичными напорными трубами, каждая труба состоит из двух частей, при этом нижняя часть, расположенная в призабойной зоне скважины, выполнена из сплава с высоким удельным сопротивлением, верхняя часть выполнена из металла или сплава с малым удельным сопротивлением, вблизи устья каждая труба снабжена проходным изолятором и контактным узлом, к которому подведена фаза от трехфазного источника питания, внешняя поверхность каждой трубы электроизолирована, в призабойной части скважины три трубы объединены коллектором, снабженным выходным патрубком, герметично проходящим через затвор в забой.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что источник питания включает повышающий трансформатор.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что нижняя часть трубы выполнена из нержавеющей стали.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что верхняя часть трубы выполнена из меди или ее сплавов.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что внешняя поверхность нижней части трубы теплоизолирована.

6. Устройство для теплового воздействия на нефтяной пласт, состоящее из источника питания и помещенных в скважину напорной трубы и электрических нагревателей, отличающееся тем, что устройство снабжено двумя идентичными напорными трубами, каждая труба состоит из двух частей, при этом нижняя часть, расположенная в призабойной зоне скважины, выполнена из сплава с высоким удельным сопротивлением, а верхняя часть выполнена из металла или сплава с малым удельным сопротивлением, вблизи устья каждая труба снабжена проходным изолятором и контактным узлом, через контактные узлы трубы соединены с источником постоянного тока, внешняя поверхность каждой трубы электроизолирована, в призабойной части скважины две трубы объединены коллектором, снабженным выходным патрубком, герметично проходящим через затвор в забой.

7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что источник питания включает выпрямитель.

8. Устройство по п.6, отличающееся тем, что нижняя часть трубы выполнена из нержавеющей стали.

9. Устройство по п.6, отличающееся тем, что верхняя часть трубы выполнена из меди или ее сплавов.

10. Устройство по п.6, отличающееся тем, что внешняя поверхность нижней части трубы теплоизолирована.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и предназначено для добычи высоковязкой нефти посредством теплового воздействия на нефтяные пласты при подаче в них рабочего вещества.

Известен паросиловой способ добычи тяжелой нефти из скважин напорным и заборным трубопроводами, в котором на входе в напорный трубопровод к нефтеносному слою подают под давлением рабочее вещество - водяной пар и извлекают из заборного трубопровода нефть (патент РФ № 2117756, 1998 г.).

Недостатком способа является снижение темпа нагнетания пара при его закачке в нагнетательные скважины, заметная продолжительность периода закачки пара, в течение которого отбор нефти из пласта не ведут. Снижение темпа нагнетания пара приводит к снижению темпа прогрева нефтяных пластов и, соответственно, к увеличению сроков его разработки. Генерация пара на поверхности земли приводит к значительной конденсации его по длине напорного трубопровода, по крайней мере, на начальном этапе его подачи, к снижению интенсивности разогрева нефтяных пластов.

Известен "Гравитационный паросиловой способ добычи нефти" с использованием напорного и заборного трубопровода, при котором по напорному трубопроводу в нефтеносный слой вводят рабочее вещество под давлением, выше давления в нефтеносном слое, и через заборный трубопровод извлекают на поверхность нефть (патент РФ № 2245999, 1998 г.). Способ может быть использован для добычи высоковязкой нефти.

Важным признаком данного способа является то, что кипение рабочего вещества происходит па выходе из напорного трубопровода. Однако для этого в качестве рабочего вещества используется легкокипящая жидкость, в частности, аммиак, что приводит к экологическим проблемам и проблемам обеспечения техники безопасности, а также к существенному усложнению технологического процесса. Этих недостатков можно избежать, если в качестве напорной жидкости использовать горячую воду.

Известен способ нагрева нагнетательной жидкости в стволе скважины для вытеснения нефти из пласта (патент РФ № 2450121, 2010 г.). Согласно этому способу в скважине расположен напорный трубопровод. На внешней поверхности этого трубопровода герметично расположены кольцевые электрические нагреватели. Вода из трубопровода затекает в нагреватель, нагревается и вытекает обратно в трубопровод. Таким образом осуществляется последовательный нагрев воды до заданной температуры на выходе из напорного трубопровода в призабойпой зоне. Затем горячая вода поступает в нефтяной пласт через перфорационные отверстия, где нагревает нефть, снижая ее вязкость.

Недостатки устройства следующие:

- относительно невысокая конечная температура нагретой воды (согласно описанию вода нагревается на 75 град);

- неэффективность нагрева воды кольцевым нагревателем вследствие малой поверхности взаимодействия с водой;

- использование только одной фазы трехфазной сети вызывает нежелательный перекос фаз;

- технические трудности при увеличении количества кольцевых нагревателей и их суммарной мощности.

Целью настоящего изобретения является упрощение конструкции и оборудования напорной скважины, повышение надежности и уменьшение затрат на ее обустройство.

Эта цель достигается применением нового технического решения, согласно которому каждая труба напорного тракта выполняет одновременно три функции - напорного трубопровода, нагревателя воды и токоподвода к нагревателю.

Технический результат заключается в том, что напорная труба является одновременно токоподводом к электронагревателю, что увеличивает КПД нагрева, так как выделяющаяся в стенке трубы теплота отводится протекающей по трубе водой.

Устройство согласно изобретению выполнено в двух вариантах.

По первому варианту устройство для теплового воздействия на нефтяной пласт состоит из трех идентичных напорных труб, проходящих в скважине по всей ее глубине, коллектора, затвора, выходного патрубка и источника переменного трехфазного тока. Каждая труба снабжена проходным электрическим изолятором и контактным узлом, расположенными вблизи устья скважины. К контактным узлам подсоединены три фазы источника электропитания. Каждая напорная труба состоит из двух частей. Одна часть, расположенная в призабойной зоне скважины (труба-нагреватель), выполнена из сплава с высоким удельным сопротивлением. Другая часть трубы (труба-токоподвод) выполнена из металла или сплава с малым удельным сопротивлением. Внешняя поверхность каждой трубы электроизолирована. Обе части трубы соединяются между собой способом, обеспечивающим хороший электрический контакт. В призабойной зоне все три трубы объединены общим коллектором с выходным патрубком, герметично проходящим через затвор в забой.

Назначение затвора заключается в том, чтобы обеспечить герметичность призабойной зоны по отношению к скважине, в противном случае будет происходить утечка воды или пара из призабойной зоны через ствол скважины и ее устье в атмосферу.

В устройстве по второму варианту вместо трех труб в скважину помещают две трубы, присоединенные к плюсовому и минусовому контактам источника постоянного тока.

При этом каждая труба выполнена таким же образом и снабжена такими же элементами, что и труба по первому варианту изобретения: каждая труба состоит из двух частей, при этом нижняя ее часть, расположенная в призабойной зоне скважины, выполнена из сплава с высоким удельным сопротивлением, а верхняя часть выполнена из металла или сплава с малым удельным сопротивлением, вблизи устья каждая труба снабжена проходным изолятором и контактным узлом, внешняя поверхность каждой трубы электроизолирована, в призабойной части скважины две трубы объединены коллектором, снабженным выходным патрубком, герметично проходящим через затвор в забой.

Верхняя часть каждой трубы может быть выполнена из меди или ее сплавов, а нижняя - из нержавеющей стали, при этом ее внешняя поверхность может быть теплоизолирована.

Устройство по первому варианту может содержать повышающий трансформатор.

В источник питания по второму варианту может входить выпрямитель.

На фиг.1 показана схема устройства по первому варианту изобретения, на фиг.2 - по второму варианту.

Устройство содержит: насос 1, проходной изолятор 2, труба-токоподвод 3, контактный узел 4, обсадная труба 5, труба-нагреватель 6, затвор 7, патрубок 8, отверстия 9 в обсадной трубе, коллектор 10, источник электропитания 11, повышающий трансформатор 12.

Устройство по первому варианту работает следующим образом. Воду насосом через проходные изоляторы подают в три напорных трубы, соединенных с источником электропитания. Использование повышающего трансформатора позволяет уменьшить величину тока в трубопроводе при той же вкладываемой мощности и тем самым уменьшить сечение трубы и ее вес. Поскольку три трубы объединены общим коллектором, электрической схемой соединения труб является "звезда" с нулевой точкой на коллекторе.

При прохождении верхней части трубы вода нагревается слабо из-за малого выделения мощности в этой части трубы вследствие ее малого сопротивления. Основной нагрев воды происходит в нижней, призабойной части трубы. Для увеличения эффективности процесса нагрева эта часть трубы может быть теплоизолирована.

Нагретая вода из трех труб поступает в коллектор и далее через патрубок выходит в забой.

Аналогичным образом работает устройство по второму варианту.

Использование источника постоянного тока во втором варианте устройства приводит к снижению затрат за счет уменьшения количества используемых труб.

Проведенные расчеты подтвердили возможность создания предлагаемых вариантов устройства.