RU2630018C1 - Method for elimination, prevention of sediments formation and intensification of oil production in oil and gas wells and device for its implementation - Google Patents
Method for elimination, prevention of sediments formation and intensification of oil production in oil and gas wells and device for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2630018C1 RU2630018C1 RU2016126065A RU2016126065A RU2630018C1 RU 2630018 C1 RU2630018 C1 RU 2630018C1 RU 2016126065 A RU2016126065 A RU 2016126065A RU 2016126065 A RU2016126065 A RU 2016126065A RU 2630018 C1 RU2630018 C1 RU 2630018C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heating element
- linear heating
- well
- frequency
- metal conductor
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 title claims abstract description 12
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 230000008030 elimination Effects 0.000 title abstract description 4
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 title abstract description 4
- 239000013049 sediment Substances 0.000 title abstract 4
- 230000002265 prevention Effects 0.000 title abstract 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 139
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 47
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 39
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 39
- 238000013021 overheating Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims description 8
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 claims description 7
- 210000003298 dental enamel Anatomy 0.000 claims description 5
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 claims description 5
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 claims description 4
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 abstract description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 abstract description 3
- 239000010426 asphalt Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 description 7
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 4
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 4
- 239000003302 ferromagnetic material Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 2
- 241000613130 Tima Species 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B36/00—Heating, cooling or insulating arrangements for boreholes or wells, e.g. for use in permafrost zones
- E21B36/04—Heating, cooling or insulating arrangements for boreholes or wells, e.g. for use in permafrost zones using electrical heaters
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/16—Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons
- E21B43/24—Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons using heat, e.g. steam injection
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- General Induction Heating (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к оборудованию нефтегазодобывающих скважин, и может быть использовано для ликвидации парафиногидратных пробок и поддержания в скважинах оптимального теплового режима в целях предупреждения и ликвидации парафиногидратных и асфальтосмолистых отложений на внутренней поверхности насосно-компрессорной трубы (НКТ). The invention relates to the oil and gas industry, in particular to equipment for oil and gas wells, and can be used to eliminate paraffin hydrate plugs and maintain optimal thermal conditions in wells in order to prevent and eliminate paraffin hydrate and asphalt tar deposits on the inner surface of a tubing (tubing).
Известен способ теплового воздействия [RU, патент №2248442 от 10.09.2003], при котором с целью предупреждения образования асфальтосмолопарафиновых отложений в скважине на глубине образования отложений в скважину погружают нагревательную систему, состоящую из линейного нагревательного элемента в виде металлического проводника, питающей жилы и замыкателя тока между ними в головной части. Замыкатель представляет собой локальный нагреватель, при помощи которого осуществляют нагрев при погружении нагревательной системы в скважину, что позволяет проходить пробки, образованные отложениями. После погружения осуществляют преимущественно попутный нагрев путем замыкания цепи тока, образованной металлическим проводником и питающей жилой, для этого замыкающий элемент имеет падающую зависимость сопротивления от роста температуры. Устройство, реализующее способ, содержит нагревательную систему, состоящую из питающей жилы, выполненной из скрученных и изолированных проводников, линейного нагревательного элемента в виде голого металлического проводника и замыкателя, состоящего из корпуса, ферритового сердечника и обмотки. Особенностью замыкателя является то, что ферритовый сердечник при нагреве до точки Кюри теряет свои магнитные свойства и сопротивление замыкателя падает. A known method of thermal exposure [RU, patent No. 2248442 dated 09/10/2003], in which, in order to prevent the formation of asphalt-resin-paraffin deposits in the well at the depth of formation of deposits, a heating system is immersed in the well, consisting of a linear heating element in the form of a metal conductor that feeds the core and contactor current between them in the head part. The contactor is a local heater, by means of which heating is carried out when the heating system is immersed in the well, which allows the passage of plugs formed by deposits. After immersion, predominantly heating is carried out by closing the current circuit formed by the metal conductor and supplying the core, for this the closing element has a decreasing dependence of the resistance on the temperature increase. A device that implements the method comprises a heating system consisting of a supply core made of twisted and insulated conductors, a linear heating element in the form of a bare metal conductor and a contactor consisting of a housing, a ferrite core and a winding. A feature of the contactor is that when the ferrite core is heated to the Curie point, it loses its magnetic properties and the resistance of the contactor drops.
Недостатками данного способа и устройства для его реализации являются отсутствие контроля температуры в процессе работы индукционной системы и, как следствие, возможный перегрев замыкателя и жилы линейного нагревательного элемента, ее дальнейший электрический пробой и выход из строя нагревательной системы, т.е. снижение надежности работы нагревательной системы в целом.The disadvantages of this method and device for its implementation are the lack of temperature control during the operation of the induction system and, as a consequence, the possible overheating of the contactor and the core of the linear heating element, its further electrical breakdown and failure of the heating system, i.e. reduced reliability of the heating system as a whole.
Описанный выше недостаток устранен в прототипе [RU, патент № 2569102 от 20.11.2015]. В скважину погружают нагревательную систему, состоящую из линейного нагревательного элемента в виде металлического проводника, питающей жилы и замыкателя тока между ними в головной части. Замыкатель выполняют на ферромагнитном сердечнике, температура замыкающего элемента и окружающей его среды контролируется при помощи датчика температуры, части нагревательной системы, и регулируется системой управления в необходимом диапазоне при спуске нагревательной системы в скважину, затем, после полного погружения нагревательной системы в скважину, система управления нагревом вводит ферромагнитный сердечник в насыщение, и тепловыделение происходит преимущественно по длине линейного нагревательного элемента, поскольку замыкающий элемент имеет падающую зависимость сопротивления от насыщения его ферромагнитного сердечника. Устройство, реализующее способ, содержит нагревательную систему, состоящую из питающей жилы, выполненной из скрученных и изолированных проводников, линейного нагревательного элемента в виде голого металлического проводника и замыкателя, выполненного в виде обмотки из высокочастотного провода, намотанной на сердечник и помещенной внутрь металлической оболочки, сердечник торцевыми частями замкнут на эту оболочку, а в головной части нагревательной системы располагается датчик температуры, при помощи которого контролируется температура замыкателя при спуске нагревательной системы в скважину, в качестве сердечника используется ферромагнитный материал, вводимый в насыщение системой управления нагревом, когда нагревательная система полностью погружена в скважину. Причем в насыщение сердечник замыкателя вводится путем увеличения частоты пропускаемого через его обмотку тока.The disadvantage described above is eliminated in the prototype [RU, patent No. 2569102 from 11/20/2015]. A heating system consisting of a linear heating element in the form of a metal conductor supplying the conductors and a current contactor between them at the head is immersed in the well. The switch is made on the ferromagnetic core, the temperature of the closing element and its environment is controlled by a temperature sensor, part of the heating system, and is controlled by the control system in the required range when the heating system is lowered into the well, then, after the heating system is completely immersed in the well, the heating control system introduces the ferromagnetic core into saturation, and heat dissipation occurs predominantly along the length of the linear heating element, since guide member has a falling resistance versus saturation its ferromagnetic core. A device that implements the method comprises a heating system consisting of a supply core made of twisted and insulated conductors, a linear heating element in the form of a bare metal conductor and a contactor made in the form of a winding of a high-frequency wire wound around the core and placed inside the metal shell, the core end parts closed to this shell, and in the head of the heating system is a temperature sensor, with which the temperature is controlled a contactor during the descent of the heating system into the wellbore, is used as the core ferromagnetic material introduced into saturation the heat control system when the heating system is fully immersed in the well. Moreover, the core of the contactor is introduced into saturation by increasing the frequency of the current passed through its winding.
Недостатком данного способа и устройства для его реализации является его принципиальная труднореализуемость, поскольку, во-первых, практически невозможно подобрать ферромагнитный материал, который будет насыщаться при увеличении частоты тока, пропускаемого по питающей жиле, во-вторых, при пропускании высокочастотного тока по жиле линейного нагревательного элемента создается сильная электромагнитная помеха, которая будет оказывать значительное влияние на измерительную часть, а именно на провода от датчика температуры, установленного в головной части нагревательной системы, на которых будет наводиться напряжение импульсной помехи, что обязательно приведет к сбою в показаниях температуры и к выходу из строя измерительной системы, т.е. снижается надежность нагревательной системы в целом.The disadvantage of this method and a device for its implementation is its fundamental realizability, because, firstly, it is almost impossible to choose a ferromagnetic material that will saturate with increasing frequency of the current passed through the supply core, and secondly, when passing a high-frequency current through the core of a linear heating element creates a strong electromagnetic interference, which will have a significant impact on the measuring part, namely the wires from the temperature sensor, installed of the head portion of the heating system, which will be induced voltage pulse interference that necessarily lead to failure in the temperature reading and to failure of the measurement system, i.e., the reliability of the heating system as a whole decreases.
Общим недостатком способов и устройств, содержащих такой элемент, как замыкатель, является необходимость постоянной настройки частоты, что сказывается на изменении мощности генератора в процессе работы нагревательной системы, а в худшем случае перегрузки ключевых элементов генератора, приводящих к выходу их из строя, так как имеет место рассогласование работы высокочастотного генератора и его нагрузки (линейного нагревательного элемента). Другим недостатком способов и устройств, содержащих замыкатель, является то, что замыкатель в силу своей конструкции имеет диаметр, близкий к внутреннему диаметру НКТ, поэтому опущенный в НКТ скважины линейный нагревательный элемент с замыкателем на конце будет препятствовать потоку скважинной жидкости при добыче, так как значительно снижается сечение НКТ, в которую помещен замыкатель, и, следовательно, оставлять такую нагревательную систему в НКТ на постоянную работу (то есть не операция разовой обработки скважины для удаления АСПО, а стационарный длительный режим работы нагревательной системы в скважине для повышения интенсификации добычи) не представляется возможным. Таким образом, главные недостатки прототипа – это низкая надежность работы нагревательной системы и невозможность работы нагревательной системы при длительной работе в скважине для повышения интенсификации добычи нефти.A common drawback of methods and devices containing such an element as a contactor is the need to constantly adjust the frequency, which affects the change in the power of the generator during operation of the heating system, and in the worst case, overload of the key elements of the generator, leading to their failure, as it has place the mismatch of the high-frequency generator and its load (linear heating element). Another disadvantage of the methods and devices containing the contactor is that, due to its design, the contactor has a diameter close to the inner diameter of the tubing, so a linear heating element with a closure at the end lowered into the tubing of the well will impede the flow of the wellbore fluid during production, since the cross section of the tubing into which the contactor is placed is reduced, and therefore, leaving such a heating system in the tubing for continuous operation (that is, not a one-time operation of the well to remove the paraffin, tatsionarny prolonged operation of the heating system in the wellbore to enhance stimulation) is not possible. Thus, the main disadvantages of the prototype are the low reliability of the heating system and the inability to operate the heating system during prolonged work in the well to increase the intensification of oil production.
Технической задачей изобретения является повышение надежности работы нагревательной системы и обеспечение возможности длительной работы нагревательной системы в скважине для повышения интенсификации добычи нефти. Поставленная задача решается способом ликвидации, предотвращения образования отложений и интенсификации добычи нефти в нефтегазодобывающих скважинах, при котором осуществляют нагрев на глубину образования отложений с помощью нагревательной системы, содержащей линейный нагревательный элемент в виде металлического проводника, погруженного в скважину, и погруженной в скважину питающей жилы, по которой пропускают электрический ток высокой частоты и воздействуют на металл линейного нагревательного элемента высокочастотным полем питающей жилы, создают индукционные высокочастотные токи в металлическом проводнике, при этом питающую жилу линейного нагревательного элемента электрически изолируют от металлического проводника как по всей длине линейного нагревательного элемента, так и в его головной части, причем длину линейного нагревательного элемента и частоту переменного тока, пропускаемого по питающей жиле выбирают из условия равенства периода переменного тока ¼, ½ или целой длине электромагнитной волны, распространяемой по линейному нагревательному элементу, и не изменяют частоту тока в процессе работы нагревательной системы, а с целью исключения перегрева металлического проводника и питающей жилы контролируют среднюю температуру линейного нагревательного элемента путем измерения его добротности, и в случае достижения добротности линейного нагревательного элемента величины, соответствующей максимально допустимой температуре, отключают высокочастотный ток через питающую жилу, а при достижении добротности, равной минимально возможной температуре в скважине, снова его включают. Кроме того, поставленная задача решается также способом, при котором питающую жилу линейного нагревательного элемента электрически замыкают накоротко на конец металлического проводника головной части, погруженной в скважину (без применения такого дополнительного элемента как замыкатель), и защищают короткозамкнутый контакт от механического воздействия при погружении головной части в скважину. Задача решается также устройством для ликвидации и предотвращения образования отложений и пробок в нефтегазодобывающих скважинах, содержащим нагревательный элемент, состоящий из ферромагнитного металлического проводника с сечением, выбранным достаточным для удержания веса погружаемого в скважину нагревательного элемента, и питающей жилы, выполненной из скрученных и изолированных проводников, при этом питающая жила, выполненная из медного эмаль-провода, скрученная по типу литцендрата и дополнительно покрытая полимерной или фторопластовой оболочкой, надежно изолирована от ферромагнитного металлического проводника, на всем его протяжении, особенно в его головной части, опускаемой в скважину, причем длина линейного нагревательного элемента и период переменного тока генератора, выход которого подключен к входу линейного нагревательного элемента, согласованы между собой и равны ¼, ½ или целой длине электромагнитной волны, распространяемой по линейному нагревательному элементу, и в процессе работы генератора частота генерируемого тока остается постоянной, а система управления индукционным нагревом, подключенная к входу генератора, включающая или отключающая по релейному закону генератор, нагруженный на линейный нагревательный элемент, работает таким образом, чтобы не допустить перегрев линейного нагревательного элемента, путем контроля его добротности и вычисления по величине добротности средней температуры линейного нагревательного элемента, полностью погруженного в скважину, причем при достижении добротности линейного нагревательного элемента величины, соответствующей максимально допустимой температуре, система управления отключает высокочастотный генератор, на который нагружен линейный нагревательный элемент, тем самым прекращая ток через питающую жилу, а при достижении добротности, равной минимально возможной температуре в скважине, снова включает генератор в работу. Кроме того, поставленная задача решается устройством, в котором питающая жила в конце линейного нагревательного элемента напрямую электрически связана с металлическим проводником, погруженным в скважину, причем короткозамкнутое электрическое соединение защищено от механических повреждений цельнометаллическим колпачком, туго обжатым вокруг металлического проводника, так чтобы выполненный короткозамкнутый контакт не был переменным, был максимально надежным и с низким переходным сопротивлением.An object of the invention is to increase the reliability of the heating system and providing the possibility of long-term operation of the heating system in the well to increase the intensification of oil production. The problem is solved by a method of eliminating, preventing the formation of deposits and intensifying oil production in oil and gas producing wells, in which heating to the depth of formation of deposits is carried out using a heating system containing a linear heating element in the form of a metal conductor immersed in the well and submerged in the well of the supply core, through which a high-frequency electric current is passed and the metal of a linear heating element is exposed to a high-frequency pit field core, create induction high-frequency currents in a metal conductor, while the supply core of the linear heating element is electrically isolated from the metal conductor both along the entire length of the linear heating element and in its head, the length of the linear heating element and the frequency of the alternating current passed through the supply core is selected from the condition that the period of the alternating current ¼, ½ or the whole length of the electromagnetic wave propagated through the linear heating element is equal, and do not change the frequency of the current during operation of the heating system, and in order to prevent overheating of the metal conductor and the supply core, the average temperature of the linear heating element is controlled by measuring its Q factor, and if the Q factor of the linear heating element reaches the value corresponding to the maximum allowable temperature, the high-frequency current is switched off through feeding core, and upon reaching the quality factor equal to the minimum possible temperature in the well, it is again turned on. In addition, the task is also solved by the method in which the supply wire of the linear heating element is electrically shorted to the end of the metal conductor of the head part immersed in the well (without the use of such an additional element as a contactor), and protect the short-circuited contact from mechanical impact when the head part is immersed into the well. The problem is also solved by a device for eliminating and preventing the formation of deposits and plugs in oil and gas producing wells, containing a heating element consisting of a ferromagnetic metal conductor with a cross section selected sufficient to support the weight of the heating element immersed in the well and a supply core made of twisted and insulated conductors, in this case, the supply core, made of copper enamel wire, twisted like a litzendrat and additionally coated with polymer or fluoroplastic asth shell, is reliably isolated from a ferromagnetic metal conductor, throughout its entire length, especially in its head part, lowered into the well, the length of the linear heating element and the alternating current period of the generator, the output of which is connected to the input of the linear heating element, are consistent and equal ¼, ½ or the whole length of the electromagnetic wave propagating along the linear heating element, and during the operation of the generator, the frequency of the generated current remains constant, and induction heating control, connected to the input of the generator, turning the relay on or off according to the relay law, loaded on the linear heating element, works in such a way as to prevent overheating of the linear heating element, by controlling its quality factor and calculating the quality factor of the average temperature of the linear heating element, completely immersed in the well, and when the quality factor of the linear heating element is reached, the value corresponding to the maximum Tima temperature control system turns off the high frequency generator, which is loaded on a linear heating element, thereby stopping the current through the feed conductor, and when the Q-factor equal to the lowest possible temperature in the well, again comprises a generator operation. In addition, the problem is solved by a device in which the supply core at the end of the linear heating element is directly electrically connected to a metal conductor immersed in the well, and the short-circuited electrical connection is protected from mechanical damage by an all-metal cap tightly crimped around the metal conductor, so that a short-circuit contact is made It was not variable, it was the most reliable and with a low transition resistance.
Установка для борьбы с АСПО (асфальтосмолопарафиновыми отложениями) (фиг. 1) содержит высокочастотный генератор 1, нагруженный на грузонесущий кабель 2, систему управления нагревом 3 и лебедку с барабаном 4. Грузонесущий кабель 2 образует нагревательную систему. Нагревательная система погружается в насосно-компрессорную трубу 5, либо в межтрубное пространство, образованное насосно-компрессорной трубой 5 и обсадной колонной 6. Грузонесущий кабель (фиг. 2) состоит из внешней грузонесущей стальной брони 7 (обычно двойного повива), которая является линейным нагревательным элементом, питающей жилы 8, состоящей из скрученных по типу литцендрата медных эмалированных проводников 9 (изоляция между скрученными проводниками обеспечивается слоем эмали 10), в пространстве между скрученными проводниками и стальной броней – полимерный или фторопластовый наполнитель 11. Поскольку используется эмаль-провод, то диаметр грузонесущего кабеля значительно меньше по сравнению со стандартными грузонесущими геофизическими кабелями, в котором жилы изолированы полимерной или фторопластовой оболочкой (например, минимальный диаметр семижильного грузонесущего кабеля 10-12 мм, а предлагаемый семижильный кабель из эмаль-провода имеет диаметр 5,2 мм). Погруженная в ствол скважины нагревательная система (фиг. 3) осуществляет распределенный нагрев по длине скважины. Installation for the control of paraffin (asphalt-resin-paraffin deposits) (Fig. 1) contains a high-frequency generator 1, loaded on a load-carrying
Индукционная нагревательная система работает следующим образом. Грузонесущий кабель 2 (фиг.1) спускается в скважину в зону образования отложений. При этом при его спуске легко преодолеваются забитые отложениями участки 13 (фиг.3) в НКТ, поскольку, во-первых, грузонесущий кабель имеет малый диаметр, что снижает сопротивление, оказываемое скважинной жидкостью, во-вторых, кабель под собственным весом (как игла) легко пронизывает забитые отложениями участки 13, в третьих, согласование длины кабеля и периода высокочастотного тока, пропускаемого по жиле кабеля, равного ¼, ½ или целой длины электромагнитной волны, распространяемой по линейному нагревательному элементу, приводит к тому, что броня кабеля (металлический проводник) в головной части, опускаемой в скважину нагревательного элемента, нагревается до температуры, достаточной для проплавления отверстия небольшого диаметра в пробке для дальнейшего спуска кабеля. После погружения кабеля на необходимую длину, он работает и греется в обычном режиме, что приводит к полной ликвидации парафиногидратных пробок и способствует поддержанию в скважинах оптимального теплового режима в целях предупреждения и ликвидации парафиногидратных и асфальтосмолистых отложений на внутренней поверхности НКТ и интенсификации добычи нефти (при этом частоту тока не изменяют на всем протяжении работы нагревательной системы, так как нагрузка генератора является согласованной и настроенной на максимальную энергоэффективность, путем правильного выбора длины кабеля и периода высокочастотного тока, пропускаемого по жиле кабеля). Induction heating system operates as follows. The load-carrying cable 2 (figure 1) is lowered into the well in the zone of formation of deposits. At the same time, during its descent, clogged sections 13 (FIG. 3) in the tubing are easily overcome, since, firstly, the load-carrying cable has a small diameter, which reduces the resistance provided by the borehole fluid, and secondly, the cable under its own weight (like a needle ) easily penetrates
Особую роль для осуществления способа играет распределение нагрева по длине линейного нагревательного элемента (кабеля внутри скважины). Уникальность способа заключается в возможности перемещения зон интенсивного нагрева по длине линейного нагревательного элемента. Длина линейного нагревательного элемента и частота переменного тока, пропускаемого по питающей жиле от генератора 1, выбрана из условия равенства периода переменного тока ¼, ½ или целой длине электромагнитной волны, распространяемой по линейному нагревательному элементу. Данное условие необходимо соблюдать для согласования генератора и его нагрузки, поскольку линейный нагревательный элемент (обычно имеет длину 1000 – 1500 м, то есть расстояние, равное диапазону возможного отложения АСПО в скважинах) для высокой частоты тока генератора представляет собой длинную линию. Следовательно, для получения стоячей электромагнитной волны в длинной линии, как наиболее энергоэффективной с точки зрения нагрева индукционной системы (потери в длинной линии в данном случае является рабочим режимом нагревательной системы) требуется указанное согласование [Изюмов Н.М., Линде Д.П. Основы радиотехники. - М.: Радио и связь, 1983 г.]. При разомкнутой длинной линии (в конце головной части линейного нагревательного элемента электрически изолированы жила и металлический проводник, то есть обеспечен режим холостого хода длинной линии), будет иметь место максимальное напряжение, минимальный ток на конце и в начале длинной линии (кабеля), что обеспечивает максимальную температуру нагрева в середине первой половины и середины второй половины линейного нагревательного элемента и минимальную температуру в начале, что является наиболее энергоэффективным при ликвидации, предотвращения образования АСПО в скважине и интенсификации добычи нефти (это обычно диапазон 150-250 и 500-700 м от устья скважины), и при этом поскольку в начале линейный нагревательный элемент (кабель) греется меньше, то он не будет перегреваться, если его небольшая часть осталась на барабане 4 (фиг.1). При необходимости изменения длины кабеля или изменения промежутка максимального нагрева по длине кабеля изменяют условие равенства периода переменного тока ¼, ½ или целой длине электромагнитной волны, распространяемой по линейному нагревательному элементу. В случае короткозамкнутого конца головной части линейного нагревательного элемента (без применения дополнительного элемента как замыкатель, препятствующего прохождению скважинной жидкости при стационарной работе нагревательной системы) также необходимо соблюдать указанное условие согласования генератора и его нагрузки (режим к.з. для длинной линии). Отличие будет только в выборе другого значения равенства периода переменного тока и длины электромагнитной волны, распространяемой по линейному нагревательному элементу для того, чтобы имела место максимальная энергоэффективность нагревательной системы. Изолированная на конце грузонесущего кабеля (в головной части линейного нагревательного элемента) жила (режим х.х. длинной линии), по которой пропускают высокочастотный ток от генератора 1, как и короткозамкнутое электрическое соединение (режим к.з. длинной линии), защищены от механических повреждений цельнометаллическим колпачком 12 (фиг.3), туго обжатым вокруг металлического проводника (брони грузонесущего кабеля), так, чтобы выполненное изолированное исполнение жилы выдержало высокое напряжение на конце жилы, а выполненный короткозамкнутый контакт не был переменным, был максимально надежным и с низким переходным сопротивлением. A particular role for the implementation of the method is played by the distribution of heating along the length of the linear heating element (cable inside the well). The uniqueness of the method lies in the possibility of moving the zones of intense heating along the length of the linear heating element. The length of the linear heating element and the frequency of the alternating current passed through the supply core from the generator 1 is selected from the condition that the period of the alternating current is equal to ¼, ½ or the whole length of the electromagnetic wave propagated through the linear heating element. This condition must be observed to coordinate the generator and its load, since a linear heating element (usually has a length of 1000 - 1500 m, that is, a distance equal to the range of possible deposits of deposits in the wells) for a high frequency current generator is a long line. Therefore, to obtain a standing electromagnetic wave in a long line, as the most energy-efficient from the point of view of heating the induction system (loss in a long line in this case is the operating mode of the heating system), the specified coordination is required [Izyumov N.M., Linde D.P. Fundamentals of Radio Engineering. - M.: Radio and Communications, 1983]. With an open long line (at the end of the head of the linear heating element, conductors and a metal conductor are electrically isolated, that is, a long line idle is provided), the maximum voltage, the minimum current at the end and at the beginning of the long line (cable) will occur, which ensures the maximum heating temperature in the middle of the first half and the middle of the second half of the linear heating element and the minimum temperature at the beginning, which is the most energy-efficient during the elimination, to prevent the formation of paraffin deposits in the well and to intensify oil production (this is usually a range of 150-250 and 500-700 m from the wellhead), and since the linear heating element (cable) is heated less at the beginning, it will not overheat if it is small part remained on the drum 4 (figure 1). If necessary, change the cable length or change the maximum heating interval along the cable length, change the condition for the equality of the alternating current period ¼, ½ or the whole length of the electromagnetic wave propagated through the linear heating element. In the case of the short-circuited end of the head of the linear heating element (without the use of an additional element as a contact, preventing the passage of the borehole fluid during stationary operation of the heating system), it is also necessary to comply with the specified condition for matching the generator and its load (short circuit mode for a long line). The difference will only be in choosing a different value for the equality of the period of the alternating current and the length of the electromagnetic wave propagated through the linear heating element so that the maximum energy efficiency of the heating system takes place. An insulated core (at the head of the linear heating element) at the end of the load-carrying cable (core long circuit mode), through which a high-frequency current is passed from generator 1, as well as a short-circuited electrical connection (short circuit mode long line), are protected from mechanical damage with an all-metal cap 12 (Fig. 3), tightly crimped around a metal conductor (armor of a load-carrying cable), so that the insulated version of the core can withstand high voltage at the end of the core, and the short circuit th contact was not variable, was the most reliable and low transition resistance.
Наибольший эффект при реализации предлагаемого способа, при котором достигается высокая надежность работы нагревательной системы, получают тем, что контролируют среднюю температуру линейного нагревательного элемента, путем измерения его добротности на заданной частоте работы генератора. Как известно [RU, авторское свидетельство №746465 от 07.07.1980], величина эквивалентных активного и индуктивного сопротивлений индуктора (в нашем случае индуктор – это жила линейного нагревательного элемента индукционной нагревательной системы) определяют температуру тела (нагреваемого объекта, то есть металлического проводника) и, соответственно, измеряя добротность (отношение эквивалентного индуктивного сопротивления к эквивалентному активному), можно косвенно рассчитать температуру жилы и металлического проводника линейного нагревательного элемента и управлять процессом нагрева, чтобы не допустить перегрева жилы линейного нагревательного элемента и, соответственно, повысить надежность работы нагревательной системы в целом. Система управления нагревом 3 (фиг.1) включает или отключает по релейному закону высокочастотный генератор 1, нагруженный на линейный нагревательный элемент (грузонесущий кабель 2), таким образом, что при достижении на заданной частоте генератора 1 добротности линейного нагревательного элемента (добротность вычисляется по алгоритму, заложенному в систему управления 3) величины, соответствующей максимально допустимой температуре нагревательной системы в скважине, система управления 3 отключает высокочастотный генератор 1, на который нагружен линейный нагревательный элемент, тем самым прекращая ток через питающую жилу, а при достижении добротности, равной минимально возможной температуре в скважине, снова включает генератор 1 в работу.The greatest effect when implementing the proposed method, in which high reliability of the heating system is achieved, is obtained by controlling the average temperature of the linear heating element by measuring its quality factor at a given frequency of operation of the generator. As is known [RU, copyright certificate No. 746465 of 07/07/1980], the value of the equivalent active and inductive resistances of an inductor (in our case, an inductor is a core of a linear heating element of an induction heating system) determines the temperature of a body (a heated object, that is, a metal conductor) and accordingly, by measuring the quality factor (the ratio of equivalent inductive resistance to equivalent active), we can indirectly calculate the temperature of the core and the metal conductor of the linear heater element and control the heating process in order to prevent overheating of the core of the linear heating element and, accordingly, increase the reliability of the heating system as a whole. The heating control system 3 (Fig. 1) turns on or off the high-frequency generator 1, loaded on a linear heating element (load-carrying cable 2) according to the relay law, so that when the quality factor of the generator 1 reaches the quality factor of the linear heating element (quality factor is calculated by the algorithm embedded in the control system 3) the value corresponding to the maximum allowable temperature of the heating system in the well, the control system 3 turns off the high-frequency generator 1, on which wives linear heating element, thereby stopping the current through the feed conductor, and when the Q-factor equal to the lowest possible temperature in the well, again comprises a generator 1 in operation.
Предлагаемая нагревательная система имеет более широкие функциональные возможности с точки зрения ее применимости для повышения интенсификации добычи нефти в нефтегазодобывающих скважинах, поскольку может постоянно (стационарно в период эксплуатации нефтегазодобывающих скважин от одного капитального ремонта до другого) работать в НКТ, не препятствуя потоку скважинной жидкости, и имеет более высокую надежность, которая определяется простотой и высокой надежностью работы системы управления и измерения средней температуры жилы нагревательного элемента, и, соответственно, исключению ее перегрева, и высокой надежностью работы высокочастотного генератора, поскольку он работает на согласованную с ним нагрузку, что обеспечивает благоприятный режим работы ключевых элементов генератора.The proposed heating system has wider functionality from the point of view of its applicability to increase the intensification of oil production in oil and gas wells, since it can continuously (stationary during the operation of oil and gas wells from one overhaul to another) work in the tubing without interfering with the flow of the well fluid, and has higher reliability, which is determined by the simplicity and high reliability of the control system and the measurement of the average temperature of the heating conductor masticatory member, and accordingly, eliminating overheating and highly reliable high-frequency generator because it operates at a consistent with them the load that provides favorable operation key generator elements.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016126065A RU2630018C1 (en) | 2016-06-29 | 2016-06-29 | Method for elimination, prevention of sediments formation and intensification of oil production in oil and gas wells and device for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016126065A RU2630018C1 (en) | 2016-06-29 | 2016-06-29 | Method for elimination, prevention of sediments formation and intensification of oil production in oil and gas wells and device for its implementation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2630018C1 true RU2630018C1 (en) | 2017-09-05 |
Family
ID=59798020
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016126065A RU2630018C1 (en) | 2016-06-29 | 2016-06-29 | Method for elimination, prevention of sediments formation and intensification of oil production in oil and gas wells and device for its implementation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2630018C1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2248442C1 (en) * | 2003-09-10 | 2005-03-20 | Мельников Виктор Ильич | Method and device for liquidation and prevention of forming of deposits and obstructions in oil and gas wells |
| RU2249096C1 (en) * | 2004-02-24 | 2005-03-27 | Общество с ограниченной ответственностью (ООО) Уфимский научно-исследовательский и проектно-инженерный центр "Нефтегаз-2" | Well electric heater |
| WO2006116078A1 (en) * | 2005-04-22 | 2006-11-02 | Shell Internationale Research Maatschappij B.V. | Insulated conductor temperature limited heater for subsurface heating coupled in a three-phase wye configuration |
| RU2569102C1 (en) * | 2014-08-12 | 2015-11-20 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-инженерный центр "Энергодиагностика" | Method for removal of deposits and prevention of their formation in oil well and device for its implementation |
-
2016
- 2016-06-29 RU RU2016126065A patent/RU2630018C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2248442C1 (en) * | 2003-09-10 | 2005-03-20 | Мельников Виктор Ильич | Method and device for liquidation and prevention of forming of deposits and obstructions in oil and gas wells |
| RU2249096C1 (en) * | 2004-02-24 | 2005-03-27 | Общество с ограниченной ответственностью (ООО) Уфимский научно-исследовательский и проектно-инженерный центр "Нефтегаз-2" | Well electric heater |
| WO2006116078A1 (en) * | 2005-04-22 | 2006-11-02 | Shell Internationale Research Maatschappij B.V. | Insulated conductor temperature limited heater for subsurface heating coupled in a three-phase wye configuration |
| RU2569102C1 (en) * | 2014-08-12 | 2015-11-20 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-инженерный центр "Энергодиагностика" | Method for removal of deposits and prevention of their formation in oil well and device for its implementation |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8763691B2 (en) | Apparatus and method for heating of hydrocarbon deposits by axial RF coupler | |
| US20150237679A1 (en) | Mineral Insulated Skin Effect Heating Cable | |
| RU2569102C1 (en) | Method for removal of deposits and prevention of their formation in oil well and device for its implementation | |
| EP1405550B1 (en) | Method and apparatus for temperature control of an object | |
| CA2325976A1 (en) | Optimum oil-well casing heating | |
| US20210340843A1 (en) | Downhole power delivery | |
| US10952286B2 (en) | Skin-effect based heating cable, heating unit and method | |
| US10119366B2 (en) | Insulated conductors formed using a final reduction step after heat treating | |
| RU2620820C1 (en) | Induction well heating device | |
| RU2651470C2 (en) | Screened multi-pair system as a supply line to inductive loop for heating in heavy oil fields | |
| RU2630018C1 (en) | Method for elimination, prevention of sediments formation and intensification of oil production in oil and gas wells and device for its implementation | |
| RU2248442C1 (en) | Method and device for liquidation and prevention of forming of deposits and obstructions in oil and gas wells | |
| RU2661505C1 (en) | Coaxial induction cable, heating device and heating method | |
| RU2584137C2 (en) | Method for applying electrothermal effect on long pipelines and induction heating system therefor | |
| CA2812711C (en) | Process for the "in situ" extraction of bitumen or ultraheavy oil from oil-sand deposits as a reservoir | |
| RU2263763C1 (en) | Oil heating device | |
| RU2293841C2 (en) | Method for dewaxing equipment of oil wells and device for realization of said method | |
| RU101080U1 (en) | OIL HEATING DEVICE | |
| RU2563007C1 (en) | Oil heating system | |
| RU2228431C2 (en) | Device for prevention of forming and for elimination of asphalt-resin-paraffin sedimentations in well pipes | |
| RU66843U1 (en) | CABLE LINE | |
| RU2186943C2 (en) | Linear heating cable | |
| RU43584U1 (en) | INSTALLATION OF DIRECT CONTROLLED HEATING OF OIL | |
| RU35823U1 (en) | Device for heating an oil well | |
| RU2182959C2 (en) | Method oil dewaxing and mobile electric cable unit for its embodiment |