Техника и технология электронагрева скважин

Тепловая обработка ПЗС целесообразна при добыче тяжелых вязких нефтей или нефтей с высоким содержанием парафина и асфальтосмолистых компонентов (более 5 - 6%). Поскольку тепловая обработка ПЗС, осуществляется периодически, то скважины должны быть сравнительно неглубокими (до 1300 м), чтобы после извлечения из скважины нагревательного оборудования можно было начать откачку жидкости при достаточно высокой температуре на забое.

Отложение парафина и асфальтосмолистых веществ происходит в ПЗС на расстояниях до 2,5 м от стенок скважины, т. е. в зоне наиболее резкого изменения давления. Это приводит к сильному увеличению фильтрационных сопротивлений и снижению дебитов скважин.

Призабойную зону скважины прогревают двумя способами:

+ закачкой теплоносителя

+ спуском на забой скважины нагревательного апп.

Второй способ проще и дешевле. Кроме того, электропрогрев ПЗС не сопровождается внесением в пласт теплоносителя - воды или пара, конденсата, которые могут взаимодействовать с глинистыми компонентами пласта. Однако электропрогревом, вследствие малой теплопроводности горных пород, не удается прогреть более или менее значительную зону, и радиус изотермы с избыточной температурой 40 °С, как показывают расчеты и исследования, едва достигает 1 м.

Pис. 5.10. Скважинный электронагреватель: 1 - крепление кабеля; 2 - проволочный бандаж; 3 - кабель-трос; 4 - головка нагревателя; 5 - асбестовая оплетка; 6 - свинцовая заливка; 7 - нажимная гайка; 8 - клеммная полость; 9 - нагревательпые трубки.

Электротепловая обработка скважин осуществляется при помощи электронагревателей (рис. 5.10), спускаемых в сква­жину на кабеле-тросе. Скважинный электронагреватель со­стоит из трех основных узлов: ●головки, ●клеммной полости, ● трубчатых электронагревательных элементов (ТЭН).

Каждый нагревательный элемент представляет собой сталь­ную трубку диаметром 17 мм, внутри которой запрессована спираль из нихромовой проволоки в кварцевом песке или плав­ленном оксиде магния. Последние служат электрической изо­ляцией спирали от металлической трубки, а также — провод­никами тепла. К нижней части кожуха приварена муфта, в которую ввинчивается карман для термометра.

Наружный диаметр электронагревателя составляет 112 мм, длина — 3700 мм, масса — 60 кг. Максимальная мощность, электронагревателя равна 25 кВт, напряжение питания нагре­вателя — 380 В. В нагревателе имеются два термореле, служа­щих для автоматического поддержания забойной температуры в заданных пределах (100—125 °С). При спуске и подъеме электронагревателей используют самоходные размещенные на шасси авто-биля.

Прогрев призабойной зоны пласта обычно проводится в те­чение 5—7 сут, радиус повышенного температурного поля до­стигает при этом 1—1,2 м.

Электронагреватели (ТЭН) изготовляют в поднасосном и неподнасосном вариантах. ТЭН поднасосного варианта осуще­ствляют стационарный электропрогрев призабойной зоны плас­та одновременно с эксплуатацией скважины. Эффективность процесса обусловливается не только увеличением проницаемос­ти пласта за счет расплавления смолопарафиновых отложений, но и снижением вязкости добываемой жидкости.

ТЭН неподнасосного варианта после прогрева призабойной зоны поднимается на поверхность, а скважину оборудуют сно­ва насосной установкой и пускают в эксплуатацию (цикличес­кий электропрогрев).

Повышение мощности приводит к повышению температуры в зоне расположения нагревателя до 180 - 200 °С, вызывающее образование из нефти кокса.

Практика использования электропрогрева ПЗС показала, что температура на забое стабилизируется через 4 - 5 сут непрерывного прогрева. В некоторых случаях стабилизация наступает через 2,5 сут.

Измерения температуры по стволу скважины показали, что нагретая зона распространяется примерно на 20 - 50 м вверх и на 10 - 20 м вниз от места установки электронагревателя. Это объясняется конвективным переносом теплоты в результате слабой циркуляции жидкости в колонне над нагревателем.

Эффект прогрева держится примерно 3 - 4 мес. Повторные прогревы, как правило, показывают снижение эффективности.

Тепловая обработка ПЗС с циклической закачкой пара, как правило, показывает большую эффективность, чем электропрогрев, но только при малых глубинах