RU2119577C1

RU2119577C1 - Electrode-type heater for wells

Info

Publication number: RU2119577C1
Application number: RU96117618A
Authority: RU
Inventors: А.Э. Ибрагимов; Р.С. Мухамадиев
Original assignee: Ибрагимов Альберт Эдуардович
Priority date: 1996-09-04
Filing date: 1996-09-04
Publication date: 1998-09-27

Abstract

FIELD: oil production industry. SUBSTANCE: this relates to electrode-type heaters which are used in recovery of high-viscous paraffined oil. For more reliability together with higher power capacity of heater, tubular metal body which functions as electrode is made in the form of integral hermetic chamber. Coaxially installed inside chamber is metal rod or electrode. Lower end of rod is insulated by head-piece made of dielectric material and is inserted into centering slot of body. Required working pressure in chamber is determined by design relation of height of dielectric head-piece, volume of electrolyte, maximal volume of chamber, and strength characteristics of body. In aforesaid embodiment of heater, vapor pressure and temperature are stabilized at working values irrespective of heater lowering depth. Heating is automatically discontinued at alarmingly low heat removal. EFFECT: higher efficiency. 1 dwg

Description

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к добыче высоковязких парафинистых нефтей. The invention relates to the oil industry, in particular to the production of highly viscous paraffinic oils.

Известен применяемый для разрушения гидратных пробок, парафинов и застывшей нефти скважинный электродный нагреватель, содержащий корпус, выполняющий роль электрода, электрод, размещенный внутри корпуса, разделитель, установленный над электролитом с возможностью осевого перемещения и образующий герметичную камеру, частично заполненную электролитом (см. а.с. 1613588, кл. E 21 B 43/24). A well-known electrode heater used to break hydrated plugs, paraffins and solidified oil is known, comprising a housing that acts as an electrode, an electrode placed inside the housing, a separator mounted above the electrolyte with the possibility of axial movement and forming a sealed chamber partially filled with electrolyte (see a. p. 1613588, class E 21 B 43/24).

Недостатками указанного нагревателя являются низкая скорость разрушения гидратных пробок, парафинов и застывшей нефти в верхних слоях скважин и ненадежность работы. Причиной этого является негерметичность корпуса, вследствие чего в герметичной камере повышается давление и температура кипения электролита при увеличении глубины погружения нагревателя в скважину. Данный напряженный тепловой режим требуется для работы нагревателя в верхних слоях скважин, а не в нижних. Кроме того, в полость корпуса попадает нефть, содержащая различные отложения, которые затрудняют перемещение разделителя поршня и снижают надежность работы нагревателя. The disadvantages of this heater are the low rate of destruction of hydrate plugs, paraffins and solidified oil in the upper layers of the wells and the unreliability of work. The reason for this is the leakage of the housing, as a result of which the pressure and the boiling temperature of the electrolyte in the sealed chamber increase with increasing depth of immersion of the heater in the well. This intense thermal regime is required for the heater to work in the upper layers of the wells, and not in the lower ones. In addition, oil containing various deposits, which make it difficult to move the piston separator and reduce the reliability of the heater, enters the body cavity.

Известен также скважинный электродный нагреватель, содержащий электрод, выполненный в виде корпуса, частично заполненного электролитом, установленный в корпусе второй электрод, верхняя часть которого выполнена в виде пружины, и поршень, установленный над электролитом с возможностью осевого перемещения, разделяющий корпус на две герметичные камеры (см. патент 2023144, кл. E 21 B 43/24). A well-known electrode heater is also known, comprising an electrode made in the form of a housing partially filled with electrolyte, a second electrode installed in the housing, the upper part of which is made in the form of a spring, and a piston mounted above the electrolyte with the possibility of axial movement, dividing the housing into two sealed chambers ( see patent 2023144, class E 21 B 43/24).

Недостатком указанного нагревателя является невозможность обеспечить подвижное и одновременно герметичное соединение поршня с рабочей частью корпуса в условиях эксплуатации, характеризующихся высоким давлением и температурой пара, что снижает надежность работы. Следующим недостатком является нерациональное использование рабочей камеры нагревателя. Корпус разделен на две герметичные камеры, одна из которых занята пружиной, и только объем второй камеры используется для рабочего процесса, что значительно снижает мощность нагревателя в момент закипания электролита в результате малого количества раствора (электролита). The disadvantage of this heater is the inability to provide a movable and at the same time tight connection of the piston with the working part of the housing under operating conditions characterized by high pressure and steam temperature, which reduces the reliability. Another disadvantage is the irrational use of the working chamber of the heater. The housing is divided into two sealed chambers, one of which is occupied by a spring, and only the volume of the second chamber is used for the working process, which significantly reduces the power of the heater when the electrolyte boils as a result of a small amount of solution (electrolyte).

Преимуществами заявляемого устройства является повышение надежности работы за счет упрощения конструкции с одновременным повышением его мощности. The advantages of the claimed device is to increase the reliability by simplifying the design while increasing its power.

Указанные преимущества достигаются за счет того, что в заявляемом устройстве, содержащем электрод, выполненный в виде трубчатого корпуса, частично заполненного электролитом, и установленный соосно в корпусе второй электрод, нижний конец которого размещен в электролите и снабжен насадкой, корпус выполнен в виде единой герметичной камеры, второй электрод представляет собой металлический стержень, насадка которого выполнена из диэлектрического материала и вставлена в центрирующий паз корпуса. Необходимое рабочее давление в камере определяется расчетным соотношением высоты насадки, объема электролита, максимального объема камеры и прочностных характеристик корпуса. These advantages are achieved due to the fact that in the inventive device containing an electrode made in the form of a tubular body partially filled with electrolyte and coaxially mounted in the body of the second electrode, the lower end of which is placed in the electrolyte and equipped with a nozzle, the body is made in the form of a single sealed chamber , the second electrode is a metal rod, the nozzle of which is made of dielectric material and inserted into the centering groove of the housing. The required working pressure in the chamber is determined by the calculated ratio of the height of the nozzle, the volume of the electrolyte, the maximum volume of the chamber and the strength characteristics of the housing.

На чертеже представлена схема выполнения устройства. The drawing shows a diagram of a device.

Скважинный электродный нагреватель содержит герметичный корпус 1, который выполняет также роль электрода, и электрод 2, выполненный в виде металлического стержня, установленный в корпусе 1. Конец электрода 2 выполнен из диэлектрического материала в виде насадки 3 и вставлен в центрирующий паз 4 корпуса 1. Корпус 1 частично заполнен электролитом 5. The downhole electrode heater includes a sealed housing 1, which also acts as an electrode, and an electrode 2, made in the form of a metal rod, mounted in the housing 1. The end of the electrode 2 is made of dielectric material in the form of a nozzle 3 and inserted into the centering groove 4 of the housing 1. The housing 1 partially filled with electrolyte 5.

Электродный нагреватель работает следующим образом. The electrode heater operates as follows.

При подаче напряжения на электроды 1 и 2 электролит 5 нагревается и закипает. Температура кипения электролита зависит от давления паров раствора в корпусе нагревателя, а давление повышается за счет герметичности корпуса. С ростом температуры электролит 5 закипает, переходит в парообразное состояние. Уровень электролита 5 понижается, давление в камере корпуса 1 увеличивается, площадь соприкосновения электрода 2 с электролитом 5 уменьшается. When voltage is applied to the electrodes 1 and 2, the electrolyte 5 heats up and boils. The boiling temperature of the electrolyte depends on the vapor pressure of the solution in the heater body, and the pressure rises due to the tightness of the housing. With increasing temperature, the electrolyte 5 boils, passes into a vaporous state. The level of electrolyte 5 decreases, the pressure in the chamber of the housing 1 increases, the contact area of the electrode 2 with electrolyte 5 decreases.

В момент, когда уровень электролита 5 понижается до верхней кромки насадки 3, электрическая цепь прерывается, нагрев электролита 5 прекращается, давление пара падает. Пар частично конденсируется, в результате чего уровень электролита 5 повышается и вновь достигает рабочей (проводящей) части электрода 2. Электрическая цепь замыкается, возобновляется нагрев электролита 5. Цикл повторяется. Давление паров и температура нагревателя стабилизируются на рабочей величине. At the moment when the level of electrolyte 5 decreases to the upper edge of the nozzle 3, the electric circuit is interrupted, the heating of the electrolyte 5 stops, the vapor pressure drops. The steam partially condenses, as a result of which the level of electrolyte 5 rises and again reaches the working (conducting) part of the electrode 2. The electric circuit closes, heating of the electrolyte 5 resumes. The cycle repeats. Vapor pressure and heater temperature stabilize at the operating value.

Технико-экономическим преимуществом предлагаемого скважинного электродного нагревателя является упрощение конструкции путем сокращения количества деталей, а также увеличение надежности и срока работы за счет исключения подвижных и одновременно герметизирующих узлов. Надежность устройства повышается также благодаря креплению нижней части электрода за счет помещения насадки в паз, что позволяет избежать применения центрирующих шайб, испытывающих нагрузки давлением пара. Максимальный объем рабочей камеры позволяет использовать большее количество электролита, что увеличивает мощность нагревателя в момент закипания электролита. Расчетным соотношением высоты насадки, объема электролита и максимального объема камеры с учетом прочностных характеристик корпуса определяется необходимое рабочее давление в камере. Герметичность корпуса позволяет поддерживать одинаковую температуру независимо от глубины спуска нагревателя. Испытания заявленного устройства показали его эффективность и работоспособность при добыче высоковязких парафинистых нефтей в скважине до 1200 метров. The technical and economic advantage of the proposed downhole electrode heater is to simplify the design by reducing the number of parts, as well as increasing the reliability and durability by eliminating movable and simultaneously sealing components. The reliability of the device is also enhanced by attaching the lower part of the electrode by placing the nozzle in the groove, which avoids the use of centering washers that are under pressure from steam. The maximum volume of the working chamber allows the use of a larger amount of electrolyte, which increases the power of the heater at the time of boiling of the electrolyte. The calculated ratio of the height of the nozzle, the volume of the electrolyte and the maximum volume of the chamber, taking into account the strength characteristics of the housing, determines the necessary working pressure in the chamber. The tightness of the housing allows you to maintain the same temperature regardless of the depth of the heater. Tests of the claimed device showed its effectiveness and efficiency in the production of highly viscous paraffinic oils in the well up to 1200 meters.

Нагреватель прост и безопасен в эксплуатации, т.к. расчетная высота насадки обеспечивает автоматическое выключение нагревателя при аварийном малом теплоотводе в момент, когда в камере образуется давление, не превышающее допустимое прочностными характеристиками корпуса. Отключение происходит за счет прерывания электрической цепи, когда уровень электролита понижается до верхней кромки насадки. The heater is simple and safe to use, as the design height of the nozzle provides automatic shutdown of the heater in case of emergency small heat sink at the moment when pressure is formed in the chamber, not exceeding the allowable strength characteristics of the housing. Shutdown occurs due to interruption of the electrical circuit when the electrolyte level drops to the top edge of the nozzle.

Claims

A downhole electrode heater comprising an electrode made in the form of a tubular body partially filled with electrolyte, a second electrode coaxially mounted in the body, the lower end of which is placed in the electrolyte and equipped with a nozzle, characterized in that the body is made in the form of a single sealed chamber, the second electrode is a metal rod whose nozzle is made of dielectric material and inserted into the centering groove of the housing, while the necessary working pressure in the chamber is determined by a significant ratio of nozzle height, electrolyte volume, maximum chamber volume, and strength characteristics of the housing.