Спосіб ліквідації асфальтосмолопарафінових, гідратних відкладень і пробок у трубах нафтогазовидобувних свердловин та пристрій для його здійснення

1 Спосіб ліквідації асфальтос мол о парафінових, гідратних відкладень і пробок у трубах нафтогазовидобувних свердловин електричним нагрівачем, який складається з корпусу у вигляді зовнішнього електрода, частково заповненого соляним розчином, і рухомого внутрішнього електрода, що включає операції періодичного введення і виводу з труби електричного нагрівача, закріпленого на кабелі, з'єднання з джерелом напруги, його нагрівання, регулювання температури нагрівання і занурення у відкладення з заданою швидкістю, який відрізняється тим, що перед кожним введенням електричного нагрівача в трубу змінюють концентрацію соляного розчину, відстань між електродами і масу електричного нагрівача, задають граничне значення температури нагрівання електричного нагрівача у відкладеннях, вимірюють величину фактичної швидкості занурення електричного нагрівача, при цьому регулювання температури нагрівання електричного нагрівача здійснюють як функцію фактичної швидкості занурення шляхом зміни напруги, подаваної на електричний нагрівач, а вивід нагрівача зі свердловини здійснюють при досягненні електричним нагрівачем заданого граничного значення температури нагрівання і фактичної швидкості його занурення нижче заданої, причому концентрацію соляного розчину змінюють у межах (1 - 3)% 2 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що масу електричного нагрівача змінюють шляхом розміщення над електричним нагрівачем вантажів, зафіксованих на кабелі 3 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що як сіль для одержання соляного розчину використовують дрібнодисперсну кухонну сіль 4 Пристрій для ліквідації асфальтосмолопарафінових, гідратних відкладень і пробок у трубах нафтогазовидобувних свердловин, який містить електричний нагрівач, що складається з корпусу у вигляді зовнішнього електрода із соляним розчином і внутрішнього, рухомого в осьовому напрямку, електрода, і кабель, підключений до джерела живлення через регулятор напруги, який відрізняється тим, що він містить підвищувальний трансформатор, датчик фактичної температури нагрівання, встановлений усередині електричного нагрівача, датчик фактичної швидкості занурення електричного нагрівача у відкладення, блок задання граничного значення температури нагрівання електричного нагрівача, блок задания швидкості занурення електричного нагрівача у відкладення і два елементи порівняння, виходи яких з'єднані з входом регулятора напруги, підключеного до електричного нагрівача і до джерела живлення через підвищувальний трансформатор, при цьому один з елементів порівняння першим входом з'єднаний з виходом датчика фактичної швидкості занурення електричного нагрівача у відкладення, другим - із блоком задания швидкості занурення електричного нагрівача у відкладення, а інший елемент порівняння першим входом з'єднаний з виходом датчика фактичної температури нагрівання електричного нагрівача, другим - із блоком задания граничного значення температури нагрівання електричного нагрівача Винахід відноситься до області нафтогазовидобувної промисловості і може бути використаний для прогріву асфальтосмолопарафінових, гідратних відкладень і пробок у трубах нафтогазовидобувних свердловин Відомий спосіб ліквідації асфальтосмолопарафінових і гідратних відкладень і пробок у трубах нафтогазовидобувних свердловин електричним нагрівачем, шляхом періодичного введення і виводу з труби електричного нагрівача, закріпленого (21)2002076352 1 О ю ю 52507 на кабелі, з'єднаного з джерелом напруги, його нагріву і занурення у відкладення з заданою швидкістю (див патент Роси № 2138619, МПК 6 Е21В 37/02, Е21В 36/04, опубл 1999 09 27 ) У наведеному способі розігрів і плавлення гідратних і парафінових відкладень і пробок роблять при послідовному опусканні і ПІДЙОМІ спочатку першого, потім наступного, але не менш чим двох електронагрівників Очистку свердловин від розплавлених відкладень і пробок проводять установленим над електронагрівником шкребком при ПІДНЯТТІ електронагрівника зі свердловини Недоліком даного способу є низька ефективність і трудомісткість процесу очистки й обумовлена тим, що доочищення свердловин від відкладень здійснюють механічним на них впливом, за допомогою шкребка, що у процесі роботи обволікається асфальтосмоляними відкладеннями, і стає непридатним для подальшого використання Відомий спосіб депарафінізації нафтогазової свердловини і прийомного трубопроводу, обраний як прототип способу, що заявляється, включає операції введення і виводу з трубопроводу електричного нагрівача, закріпленого на кабелі, з'єднаного з джерелом напруги, його нагрів з регулюванням температури нагрівання і занурення у відкладення з заданою швидкістю (см патент Россі № 2000110271, МПК 7 Е21В 37/00, Е21В 36/04, 2002 02 10) Тепловий режим змінюють, шляхом підвищення температури нагрівання кабелю від нижнього до верхнього його КІНЦІВ При цьому поступово збільшують електричний опір і температуру вихідного зі свердловини продукту, не нижче 50°С, що потім направляють у прийомний трубопровід і використовують для його нагрівання Відомий пристрій для депарафінізації нафтогазової свердловини і прийомного трубопроводу, утримуючий розташований в парафінових утвореннях електричного нагрівача і електрично з'єднану з ним систему керування (див патент Россі № 2000110271, МПК Е21В 37/00, Е21В 36/04, 2002 02 10) Відомий пристрій для ліквідації асфальтосмолопарафінових і гідратних відкладень і пробок у трубах нафтогазовидобувних свердловин, обраний як прототип устрою, що заявляється, містить електричний нагрівач, який складається з корпусу, у вигляді зовнішнього електрода із соляним розчином і внутрішнього, рухомого в осьовому напрямку електрода, і кабель підключений до джерела живлення через регулятор напруги (див а с СРСР № 576393, МПК 2 Е21В 43/24 1973 03 28 Б В № 38) Загальні недоліки відомого способу і пристрою полягають в тому, що інтенсивність тепловиділення, а ІНОДІ і працездатність нагрівача, істотно залежить від електропровідності соляного розчину і швидкості занурення нагрівача у відкладення При роботі вищенаведених нагрівачів температуру нагрівання збільшують, шляхом підвищення напруги, незалежно від швидкості його занурення Так, як в електродних нагрівачах при підвищенні напруги наступає момент, коли подавану на нього напругу збільшують, а температура нагрівання залишається на колишньому рівні, тобто стабілізується, при цьому швидкість занурення нижче за даної, коефіцієнт тепловіддачі знижується, виникають передумови для аварійної ситуації Нагрівач при цьому виходить з строю, виникає небезпека запалення навколишньої вибухонебезпечного середовища, зокрема нафти або газу В основу винаходу поставлено задачу, удосконалити спосіб і пристрій для ліквідації асфальтосмолопарафінових і гідратних відкладень і пробок у трубах нафтогазовидобувних свердловин, шляхом регулювання температури нагрівання електричного нагрівача у функції швидкості його занурення у відкладення і, за рахунок цього, запобігти аварійній ситуації, підвищити безпеку й ефективність способу, а також поліпшити експлуатаційні властивості пристрою Задача вирішена тим, що в способі ліквідації асфальтосмолопарафінових і гідратних відкладень і пробок у трубах нафтогазовидобувних свердловин електричним нагрівачем в вигляді корпуса, що складається з зовнішнього електрода, частково заповненого соляним розчином і рухомим внутрішнім електродом, що включає операції періодичного введення і виводу з труби електричного нагрівача, закріпленого на кабелі, з'єднання з джерелом напруги, його нагрівання, регулювання температури нагрівання і занурення у відкладення з заданою швидкістю, згідно винаходу, перед кожним введенням електричного нагрівача в трубу, змінюють концентрацію соляного розчину, відстань між електродами і масу електричного нагрівача, задають граничне значення температури нагрівання електричного нагрівача у відкладеннях, вимірюють величину фактичної швидкості його занурення у відкладення, регулювання температури нагрівання згаданого нагрівача здійснюють у функції зміни його фактичної швидкості занурення, шляхом зміни подаваного на нього напруги, а його вивід зі свердловини здійснюють при досягненні електричним нагрівачем заданого граничного значення температури нагрівання і фактичної швидкості занурення у відкладеннях нижче заданої, при цьому концентрацію соляного розчину змінюють у межах (1 - 3)% Масу електричного нагрівача змінюють, шляхом розміщення над електричним нагрівачем вантажів, зафіксованих на кабелі У якості солі, для одержання соляного розчину використовують дрібнодисперсну поварену сіль, що попередньо розчиняють у воді Задача вирішена тим, що пристрій для ліквідації асфальтосмолопарафінових і гідратних відкладень і пробок у трубах нафтогазовидобувних свердловин, що містить електричний нагрівач, що складається з корпуса, у вигляді зовнішнього електрода із соляним розчином і внутрішнього, рухомого в осьовому напрямку, електрода і кабель, підключений до джерела живлення через регулятор напруги, згідно винаходу, він містить підвищувальний трансформатор, датчик фактичної температури нагрівання, встановлений усередині електричного нагрівача, датчик фактичної швидкості занурення електричного нагрівача у відкладення, блок завдання граничного значення температури електричного нагрівача, блок завдання швидкості занурення електричного нагрівача у відкладення, і два елементи порівняння, виходи 52507 яких з єднані з входом регулятора напруги, підключеного до електричного нагрівача і до джерела живлення через підвищувальний трансформатор, при цьому один з елементів порівняння першим входом з'єднаний з виходом датчика фактичної швидкості занурення електричного нагрівача у відкладення, другим із блоком завдання швидкості занурення електричного нагрівача у відкладення, а інший елемент порівняння першим входом з'єднаний з виходом датчика фактичної температури нагрівання електричного нагрівача, другим із блоком завдання граничного значення температури нагрівання електричного нагрівача Інформація про фактичні значення температури нагрівання електричного нагрівача і швидкості його занурення у відкладення дозволила регулювати робочі параметри електричного нагрівача в залежності від заданих величин Регулювання робочих параметрів у межах експериментально встановлених заданих величин, з обліком фактичних, дозволило запобігти аварійній ситуації, підвищити безпеку й ефективність способу Це досягається тим, що при наявності сигналу неузгодженості граничного і фактичного значень температури нагрівання електричного нагрівача у відкладеннях, і сигналу неузгодженості величин заданої і фактичної швидкості занурення у відкладення нагрівач виводять із труби і змінюють його робочі параметри Завдяки тому, що пристрій постачений підвищувальним трансформатором, датчиком фактичної температури нагрівання, встановлений усередині електричного нагрівача, датчиком фактичної швидкості занурення електричного нагрівача у відкладення, блоком завдання граничного значення температури електричного нагрівача, блоком завдання швидкості занурення електричного нагрівача у відкладення, і двома елементами порівняння досягнута реалізація способу Взаємозв'язок елементів пристрою з робочими параметрами електричного нагрівача в процесі очистки забезпечила високу надійність устрою при його експлуатації Сутність винаходу пояснюється кресленням, де на фіг 1 - представлений пристрій для ліквідації асфальтосмолопарафінових і гідратних відкладень і пробок у трубах нафтогазовидобувних свердловин, фіг 2 - залежність потужності електричного нагрівача від концентрації соляного розчину, фіг 3 - залежність температури нагрівання електричного нагрівача від концентрації соляного розчину, фіг 4 - залежність заданої швидкості занурення електричного нагрівача від ХІМІЧНОГО складу і характеру відкладень з різною температурою плавлення, фіг 5 - залежність фактичної швидкості занурення електричного нагрівача від його маси, фіг 6 - залежність швидкості нагрівання електричного нагрівача від відстані між електродами Приклад здійснення способу Перед введенням електричного нагрівача в трубу нафтогазовидобувної свердловини здійснюють ряд підготовчих робіт У першу чергу в еле ктричному нагрівачі виставляють його робочі параметри, зокрема відстань між електродами, концентрацію соляного розчину і масу електричного нагрівача Задають граничне значення температури нагрівання нагрівача і швидкість його занурення у відкладення Задані величини про робочі параметри встановлені експериментально (див фіг 2, 3, 4, 5) Як випливає з графіка, наведеного на фіг 2 температура нагрівання нагрівача має граничне значення оптимального режиму його нагрівання при концентрації розчину до 3%, температурі нагрівання 400°С і потужності Юквт При збільшенні напруги U > ЮООв, температура нагрівання нагрівача залишається незмінною Це пояснюється тим, що соляний розчин при досягненні визначеної температури цілком змінює свій агрегатний стан, тобто перетворюється в пару і процес теплообміну при цьому стабілізується, тобто температура нагрівання досягає граничне значення Подальше збільшення напруги подаваного на нагрівач стає безрезультатним, у частині підвищення його потужності, але небезпечним для кабелю, що підводить, (див фігЗ) При концентрації соляного розчину нижче 1%, температура нагрівання електричного нагрівача (100 - 120)°С і потужності Зквт недостатня для плавлення і відпрацьовування відкладень, тому що найнижча температура для їхнього плавлення, зокрема парафіну становить 150°С Тому робочі параметри в електричному нагрівачі перед кожним його уведенням виставляють, починаючи з 1% соляного розчину, при якому досягається потужність нагрівача 4квт, а температура його нагрівання 150°С і збільшують у залежності від величини неузгодженості фактичної і заданої швидкостей його занурення і температур нагрівання (див фіг 4) Перед кожним уведенням нагрівача також змінюють і масу нагрівача ВІДПОВІДНО ДО залежності представленої на фіг 5 Масу електричного нагрівача змінюють, шляхом розміщення над електричним нагрівачем вантажів, зафіксованих на кабелі У якості солі використовують дрібнодисперсну поварену сіль, що попередньо розчиняють у воді З залежності швидкості нагрівання електричного нагрівача від відстані між електродами (див фіг 6) випливає, що чим менше відстань між електродами, тим вище швидкість нагрівання нагрівача Це пояснюється тим, що при зменшенні відстані між електродами інтенсифікується процес агрегатного перетворення соляного розчину, у результаті чого, підвищується шерційність нагрівання самого нагрівача З залежності заданої швидкості занурення електричного нагрівача від ХІМІЧНОГО складу і характеру відкладень у трубі з різною температурою плавлення (див фіг 4) випливає, що режим найвищих температур задається для ліквідації гідратних відкладень і пробок Для них потрібно сукупний вплив на них температурою нагрівача і тиском, створюваним його масою Після виставляння робочих параметрів в електричному нагрівачі, роблять остаточну його облаштованість У нагрівачі встановлюють дистанційний датчик температури, і з'єднують його з кабелем На виході механізму подачі кабелю (на кресленні не показа 52507 но) розміщають датчик швидкості В останню чергу його з'єднують із джерелом живлення, попередньо перевіривши виставлені робочі параметри нагрівача, його монтаж і герметичність Потім, електричний нагрівач вводять у трубу нафтової свердловини Підключення електричного нагрівача до джерела живлення здійснюють після досягнення їм відкладень у трубі нафтогазової свердловини При проходженні струму через соляний розчин, останній нагріваються, асфальтосмолопарафінові відкладення плавляться і, у міру їхнього плавлення, нагрівач занурюється у відкладення При цьому вимірюють фактичну швидкість занурення нагрівача і постійно порівнюють із заданою швидкістю занурення у відкладення і при значенні менше заданої швидкості підвищують напругу, подавану на електроди нагрівача При цьому струм на електродах підвищується, інтенсифікується процес пароутворення соляного розчину, і температура нагрівання приладу збільшується Однак, як було зазначено вище, температура нагрівання може підвищуватися у визначених межах, тому при досягненні граничного значення температури нагрівання, при якій підвищення напруги вже на зміну температури не впливає, збільшувати подавати на нагрівач напругу припиняють Якщо в даний момент швидкість його фактичного занурення у відкладення нижче заданої швидкості, електричний нагрівач виводять зі свердловини Це означає, що нагрівач впровадився у відкладення з ВІДМІННИМ від попереднього ХІМІЧНИМ складом, і температурою плавлення для ліквідації яких потрібен інший режим роботи Зокрема з більш інтенсивним процесом нагрівання, у присутності підвищених температур Переведення нагрівача на інший режим роботи, здійснюють аналогічно вищевикладеному способу Виведеному з труби нафтогазової свердловини електричному нагрівачу дають охолонути Після ЧОГО, нагрівач від'єднують від джерела живлення, відкручують у ньому голівку, витягають з нього електрод і приступають до роботи з виставляння інших робочих параметрів, на підставі експериментальних даних і залежностей, приведених на фіг 2 - 6 Зокрема, збільшують концентрацію соляного розчину, тобто електроліту Відстань між електродами зменшують на одну одиницю диференційованого по ступені нагрівання, що відповідає товщині одного каліброваного кільця Після ЧОГО, у корпус електричного нагрівача вводять електрод, закручують голівку і перевіряють герметичність Масу нагрівача збільшують, шляхом фіксації на кабелі вантажу, на одиницю маси диференційованої по ступеню наростання швидкості занурення У ВІДПОВІДНОСТІ З виставленими робочими параметрами задають граничне значення температури нагрівання електричного нагрівача Задають швидкість занурення у відкладення (див фігЗ) Потім нагрівач повторно вводять у трубу нафтогазової свердловини до досягнення відкладення, підключають його до джерела живленню і приступають до контролю і регулювання фактичної температури нагрівання і фактичної швидкості занурення Аналогічно вищевикладеному способу, прилад 8 виводять із труби при досягненні електричним нагрівачем заданого граничного значення температури нагрівання електричного нагрівача, і швидкості нижче заданої Після виводу нагрівача з труби, виставляють ІНШІ робочі параметри і знову вводять у трубу Процес введення і виводу нагрівача з труби і зміна робочих параметрів здійснюють до повної ліквідації відкладень і пробок Даний спосіб був випробуваний у промислових умовах Результати промислових ІСПИТІВ підтвердили ефективність способу для ліквідації асфальтосмолопарафінових відкладень у трубах нафтогазових свердловин Пристрій для ліквідації асфальтосмолопарафінових і гідратних відкладень і пробок у трубах нафтогазовидобувних свердловин (див фіг1) містить електричний нагрівач 1, що складається з корпусу, у вигляді зовнішнього електрода 2 із соляним розчином 3 і внутрішнього, рухомого в осьовому напрямку електрода 4, кабель 5, підключений до регулятора напруги 6, трансформатор 7, блок завдання граничного значення температури нагрівання 8 електричного нагрівача 1, датчик фактичної швидкості занурення 9 електричного нагрівача 1, два елементи порівняння 10, 11 виходи яких, з'єднані з входом регулятора напруги 6, підключеного до джерела живлення 12 через трансформатор 7 Елемент порівняння 10 першим входом з'єднаний з виходом датчика фактичної швидкості занурення 9 електричного нагрівача 1 другим із блоком завдання швидкості занурення у відкладеннях 13 Елемент порівняння 11 першим входом з'єднаний з виходом датчика фактичної температури нагрівання 14 електричного нагрівача 1, другим із блоком завдання граничного значення температури нагрівання 8 електричного нагрівача 1 Датчик фактичної температури нагрівання 14 встановлений усередині зовнішнього електрода 2 електричного нагрівача 1 Кабель 5, пропущений через втулку 15, із зовнішньою навивкою на який нагвинчуються вантажі 16 Внутрішній електрод 4, містить наконечник 17, нагвинчений на електрод через калібровані кільця 18 Пристрій для ліквідації асфальтосмолопарафінових і гідратних відкладень і пробок у трубах нафтогазовидобувних свердловин працює таким чином В електричному нагрівачі 1, згідно способу, попередньо виставляють робочі параметри, зокрема електропровідність, тобто концентрацію соляного розчину, відстань між електродами і масу нагрівача Для установки визначеної відстані між електродами наконечник 17 відкручують і на його стрижень нанизують калібровані кільця 18 Електричний нагрівач 1, у зібраному вигляді, приєднують до кабелю 5 Для зміни маси нагрівача використовують вантажі 16, що накручують на втулку 15 При введенні електричного нагрівача 1 в трубу, вимірюють швидкість занурення нагрівача за допомогою датчика 9, сигнал з якого подають на перший вхід елементу порівняння 10 На другий вхід елементу порівняння 10 із блоку 13 подають сигнал, який дорівнює величині заданої швидкості занурення нагрівача Сигнали, що надійшли на елемент порівняння 10, порівнюються Сигнал 52507 неузгодженості, з виходу елемента порівняння 10 надходить на перший вхід регулятора напруги 6 Одночасно на другий вхід регулятора напруги 6 подають сигнал неузгодженості температур фактичної і граничної При цьому сигнал про величину фактичної температури нагрівання нагрівача подається на перший вхід елементу порівняння з датчика 14, а на другий вхід надходить сигнал ВІДПОВІДНИЙ граничному значенню температури нагрівання з блоку 8 При надходженні позитивного сигналу неузгодженості з елементів порівняння 10, 11 роблять регулювання подаваного на нагрівач 10 величини напруги убік збільшення При досягненні електричним нагрівачем заданого граничного значення температури нагрівання і фактичної швидкості його занурення у відкладеннях нижче заданої швидкості занурення на регулятор напруги надходить негативний сигнал неузгодженості При надходженні такого сигналу нагрівач виводять із свердловини, відключають від джерела живлення, після чого, приступають до виставлення нових параметрів ВІДПОВІДНО ДО вищевикладеного способу ІГ.1 11 Р.кВп^Т, С) 12 52507 Фіг,2 т( с) N C3 o -% I 40 5 г.З V,M/X5 парафін смоіїа Фіг.4 асфальтні т а гідратні Відкладення Хім. склад 52507 ФІГ.6 14 15 52507 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71 16