Устройство для предотвращения отложений в подъемных трубах скважин

 

Изобретение относится к нефтяной пром-сти. Цель изобретения - повышение надежности путем поддержания температуры нагрева кабель-троса и предотвращения размораживания скважины. Устройство со+11D стоит из греющего кабель-троса 1, который опущен в колонну подземных труб (ПТ) 2, коаксиально установленную в обсадной колонне (ОК) 3. Кабель 1 закреплен в контактном устройстве 4. С внутренней поверхностью ПТ 2 контактирует датчик 5 т-ры. С внешней поверхностью ОК 3 контактирует датчик 6 т-ры. Узел поддержания т-ры в ПТ 2 состоит из электромашинного генератора, включающего асинхронный двигатель 7 и генератор 8 постоянного тока с обмоткой 9 возбуждения, предварительных усилителей 10, 11, усилителей 12, 13 мощности, тиристорного ключевого блока 14, элемента И 15, триггера Шмидта 16, генератора 17 тактовых импульсов. При снижении т-ры ПТ 2 ниже 25°С электрическое сопротивление датчика 5 возрастает. Это приводит к увеличению тока возбуждения в обмотке 9 и, в конечном счете, к повышению напряжения на выходе генератора 8. Если в результате (Л С

СОЮЗ СОБЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л Е 21 В 47/00

ГОСУДАP CTB E HHbl и КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКР61ТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

О й

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4694064/03 (22) 23.05.89 (46) 30.12.91. Бюл. № 48 (71) Тюменский индустриальный институт им, Ленинского комсомола (72) С. И. Кицис, П. J1, Белоусов, M. В. Ульянов и А. Н, Цехнов (53) 622.241(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 359376, кл, Е 21 В 37/00, 1973.

Авторское свидетельство СССР

¹ 883355, кл. Е 21 В 43/24, 1981. (54)УСТРОЙСТВОДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ

ОТЛОЖЕНИЙ В ПОДЪЕМНЫХ ТРУБАХ

СКВАЖИН (57) Изобретение относится к нефтяной пром-сти. Цель изобретения — повышение надежности путем поддержания температуры, нагрева кабель-троса и предотвращения размораживания скважины. Устройство со„„Я2„„1701898 А1 стоит из греющего кабель-троса 1, который опущен в колонну подземных труб (ПТ) 2, коаксиально установленную в обсадной колонне (ОК) 3, Кабель 1 закреплен в контактном устройстве 4. С внутренней поверхностью ПТ 2 контактирует датчик 5 т-ры. С внешней поверхностью ОК 3 контактирует датчик 6 т-ры. Узел поддержания т-ры в ПТ

2 состоит из электромашинного генератора, включающего асинхронный двигатель 7 и генератор 8 постоянного тока с обмоткой 9 возбуждения, предварительных усилителей

10, 11, усилителей 12, 13 мощности, тиристорного ключевого блока 14, элемента И

15, триггера Шмидта 16, генератора 17 тактовых импульсов, При снижении т-ры ПТ 2 ниже 25 С электрическое сопротивление датчика 5 возрастает. 3TQ приводит к увеличению тока возбуждения в обмотке 9 и, в конечном счете, к повышению напряжения на выходе генератора 8, Если в результате

1701898

45 нагрева повысится т-ра ОК 3 и начнет повышаться т-ра прилегающей к ней вечномерзлой породы при т-ре, равной минус 2ОС, датчик 6 с помощью усилителя 10 вырабатыИзобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано при фонтанном способе добычи газа и нефти, а также при глубинно-насосном способе добычи парафинистых нефтей, в особенности в северных районах вечной мерзлоты, Известно устройство для предотвращения отложений гидратов или парафина в подъемных трубах, состоящее из колонны насосно-компрессорных труб, двух проводников и трубчатых электрических нагревателей, размещенных внутри подъемных труб.

Недостатками этого устройства являются невозможность автоматического поддержания потребного уровня тепловыделения в подъемных трубах для осуществления эффективного предотвращения отложений гидратов (либо парафина), а также отсутствие защиты добывной скважины от размораживания вечномерзлых горизонтов породы вокруг нее.

Наиболее близким по технической сущности K предлагаемому является устройство, содержащее кабель-трос, голсвку ввода, корпус, установленные на корпусе электроды с возможностью их взаимодействия с подъемной колонной насосно-компрессорных труб. Корпус выполнен в виде двух концентрично установленных подпружиненных патрубков, причем электроды установлены на верхнем патрубке с возможностью контакта с подъемной колонной.

Цель изобретения — повышение надежности путем поддержания требуемой температуры нагрева кабель-троса и предотврашения размораживания колонны.

Цель достигается тем, что в верхней (наиболее холодной) части подъемных труб устанавливается датчик температуры, контактирующий с внутренней поверхностью трубы, В шурфе глубиной 3 — 5 м проведенном непосредственно рядом с обсадной колонной сква>кины, у наружной поверхности обсадной колснны устанавливается второй датчик температуры. Датчики температуры соответственно Bl<ëþ .ены в систему поддержания потребно о уровня вает сигнал. Тиристорный ключевой блок 14 отключает питающее напряжение приводного асинхронного двигателя 7. При этом останавливается генератор 8. 2 ил. тепловыделения в подъемных трубах и в систему контроля допустимого уровня температуры мерзлой породы, Такое техническое решение позволяет обеспечить минимально допустимую температуру подъемной трубы, при которой еще не происходит отложения гидратов (25 С) либо парафинов (40 С) и соответственно минимальные затраты энергии, а также обеспечить предотвращение размораживания вечномерзлых пород, через которые проведена скважина, недопущение образования каверн и разрушения скважины.

На фиг, 1 изображена добывная скважина с устройством нагрева, разрез; на фиг. 2 — контактное устройство, Устройство состоит из греющего кабель-троса 1. который опущен в подъемную колонну труб 2, коаксиально установленную в обсадной колонне 3, Кабель 1 закреплен в контактном устройстве 4, С внутренней поверхностью подъемной трубы 2 контактирует датчик 5 температуры, С внешней поверхностью обсадной колонны 3 контактирует датчик 6 температуры, Система поддержания потребного уровня температуры в подъемных трубах 2 состоит из электромашинного генератора, включающего асинхронный двигатель 7, генератор 8 постоянного тока с обмоткой 9 возбуждения, предварительных усилителей

10 и 11, усилителей 12 и 13 мощности, тиристорного ключевого блока 14„элемента И

15, три гера Шмидта 16, генератора 17 тактовых импульсов, Причем первый датчик 6 температуры соединен через первый предварительный усилитель 10 и триггер Шмидта 16 с первым входом элемента И 15, второй вход которого подключен к генератору 17 тактовых импульсов. Выход соединен через первый усилитель 12 мощности с входом -иристорного ключевого блока

14 выход которого соединен с входом электромашинного генератора (асинхронный двигатель 7). Второй датчик 5 температуры подключен через второй предварительный усилитель 11 и второй усилитель 13 мощности к обмотке 9 возбуждения электромашинного генератора.

1701 8" 8

Выход электромашинного генератора (генератора 8 постоянного тока) связан с греющим кабель-тросом 1 и обсадной колонной 2. Греющий кабель-трос 1 закреплен в головке 18 контак ного устройства 4 посредством прижимной втулки 19 и цангового крепления 20, Головка t8 ввода соединена на резьбовом соединении с верхним патрубком 21, на котором закреплены подвижные электроды 22, получающие положительный потенциал по кабелю 1, прикрепленному к корпусу 21. Верхний патрубок подвижно телескопически сочленен с нижним патрубком 23 и предохранен от расчленения втулкой 24. Для обеспечения мягкой подвески и надежности работы патрубки 21 и 23 снабжены пружиной 25, закрепленной на ушках 26 и 27, Устройство работает следующим образом.

В скважину на греющем кабель-тросе 1 спускается контактное устройство 4. При достижении устройством 4 забоя скважины штырь 28 упирается в забой, вес нижнего патрубка 23 перестает действовать на кабель-трос 1 и верхний патрубок 21 за счет своего веса, а также за счет сокращения пружины 25 втягивается в нижний патрубок

23. В то же время нижний патрубок 23, находясь в механическом соединении с электродами 22, раздвигает их в разные стороны и обеспечивает плотный контакт с колонной подъемных труб 2. В результате подготавливается электрическая цепь для протекания тока, нагревающего колонну 2. Силовой ток течет по кабелю 1, через контактное устройство 4, по колонне подъемных труб 2. Выделение джоулевых потерь обеспечивает подогрев подъемных труб 2, Датчик 5 температуры совместно с усилителями 11 и 13 и обмоткой 9 возбуждения обеспечивает потребное напряжение питания в греющей электрической цепи. При снижении температуры подъемной трубы 2 ниже 25 С электрическое сопротивление датчика возрастает. Это приводит к увели„чению тока возбуждения в обмотке 9 и, в конечном счете, к повышению напряжения на выходе генератора 8.

Если в результате нагрева повысится температура обсадной колонны 3 и начнет повышаться температура прилегающей к ней вечномерзлой породы при температуре, равной -2 С, датчик 6 с помощью усилителя

10 вырабатывает сигнал, достаточный для срабатывания триггера Шмидта 16. В результате на выходе триггера 16 появляется логический нуль, что приводит к появлению нулевого сигнала на входе схемы И 15, В результате этого тиристорный ключевой блох 14 отключает питающее напряжение пр".водного асинхронного двигателя 7. При этом останавливается генератор 8 и ток в греющей цепи прекращается.

Использование предлагаемого устройства обеспечивает по сравнению с известными устройствами следующие преимущества: расход электрической энергии на подогрев подъемных труб происходит только при снижении температуры ни:- е

25 С, при которой начинается гидратообразование, или ниже 40 С, при которой происходит парафиноотложение (конкретная настройка схемы определяется назначением скважины); исключается размораживание прилегающей к обсадной колонне породы в результате излишнего нагрева труб; обеспечивается надежность конструкции скважины в условиях вечной мерзлоты.

Формула изобретения

Устройство для предотвращения отложений в подъемных трубах скважин. содержащее электромашинный генератор с обмоткой возбуждения, кабель-трос, контактный блок с электродами, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения надежности путем поддержания требуемой температуры нагрева кабель-троса и предотвращения размораживания колонны, оно снабжено установленным в верхней части подьемных труб первым датчиком температуры, установленным у наружной поверхности обсадной колонны вторым датчиком температуры, первым и вторым предварительными усилителями, первым и вторым усилителями мощности, тиристорным ключевым Gr oêoì, элементом И, триггером

Шмидта и генератором тактовых импульсов, причем первый датчик температуры соединен через первый предварительный усилитель и триггер Шмидта с первым входом элемента И, второй вход которого подключен к генератору тактовых импульсов, выход соединен через первый усилитель мощности с входом тиристорного ключевого блока, выход которого соединен с входом электромагнитного генератора, при этом второй датчик температуры подключен через второй предварительный усилитель и второй усилитель мощности к обмотке возбуждения электромагнитного генератора.

1701898

Составитель Р,Петров

Техред М,Моргентал Корректор Q Öèïëå

Редактор И,Касарда

Производственно-издательский комбинат "Патен1", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 4520 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113Я35, Москва, Ж-35. Раушская наб,, 4/5