Установка электропрогрева 1УЭС-1500

Установку электропрогрева скважин 1УЭС-1500 (рис. 7.7) при­меняют для периодической электротепловой обработки приза-бойной зоны нефтяных скважин глубиной до 1500 м с целью снижения вязкости добываемой нефти. Оборудование установки размещено в кузове-фургоне каротажного подъемника ПК-2 и на прицепе-шасси ТАПЗ-755.

Металлический кузов подъемника разделен на кабину ма­шиниста и лебедочное отделение.

В кабине машиниста размещены приборы управления лебед­кой, силовой передачей и двигателем автомобиля.

Для контроля за спускоподъемными операциями в кабине
машиниста установлен контрольный пульт с указателями натя­
жения кабеля и глубины спуска электронагревателя, а также
динамик переговорного устройства для связи с устьем сква­
жины. /
242

Рис. 7.7. Установка электроподогрева 1УЭС-1500:

1 — рычаг коробки передач; 2 — подъемник каротажный; 3 — удлинитель электрона­гревателя; 4 — секция ТЭНов; 5 — ящик для ЗИП; 6 — основание устьевого подъемника; 7 — устройство для натяжения кабеля; 8 — мачта устьевого подъемника; 9 — тормоз ручной; 10 — педаль дублера сцепления

В лебедочном отделении установлена лебедка. Привод ле­бедки осуществляется от двигателя автомашины через коробку отбора мощности и двухскоростной редуктор.

В лебедочном отделении каротажного подъемника разме­щено также устройство для натяжения кабеля, основание усть­евого подъемника, два удлинителя электронагревателя, секция ТЭНов, электронагревателя, мачта устьевого подъемника.

Устройство для натяжения кабеля обеспечивает намотку «виток к витку» кабеля на барабан лебедки без провисания.

Натяжение кабеля создается за счет противодействия сил трения, возникающих при зажатии кабеля КГГН-10 между ро­ликами натяжного устройства.

Устьевой подъемник обеспечивает спуск в скважину много­секционного электронагревателя. Он состоит (рис. 7.8) из осно­вания с направляющим роликом и телескопической мачты с руч­ной лебедкой.

Мачта подъемника телескопическая, с ручным подъемом, со­стоит из подвижной 4 и нижней 5 секций, крыши /, траверсы 3, планетарной ручной лебедки 6 и фиксатора.

Трубы обеих секции выполнены из алюминиевого сплава Д16Т ГОСТ 18475—826.

Секции выдвигаются с помощью ручной планетарной ле­бедки 6, закрепленной на нижней 5 секции мачты.

Крышка 1 в подъемнике предохраняет мачту от проворота и ограничивает перемещение верхней секции, а также является основанием для кронштейна с направляющим роликом.

Мачта в выдвинутом положении фиксируется пальцем фик­сатора, управление которым осуществляется с помощью тяги.

Траверса состоит из двух щек, на которых с помощью осей и оседержателей закреплены направляющие блоки для каната с грузовым крюком.

На грузовой крюк надевают штропы для подвешивания эле­ватора 2.

Основание 8 состоит из стойки, выполненного из; уголков ро­лика, стакана и упора.

На стойке устанавливают ролик для направления кабеля КГГН-10 при опускании и подъеме электронагревателя. Глу­бину погружения электронагревателя замеряют счетчиком глу­бины, устанавливаемым на щеке ролика. Счетчик глубины вхо­дит в комплекс поставки каротажного подъемника.

При монтаже устьевого подъемника мачту нижней секции устанавливают в стакан основания в вертикальное положение и фиксируют затвором.

Основание 8 снабжено телескопическим упором, который яв­ляется третьей точкой опоры основания подъемника. Упор по длине регулируется выдвижением секций, которые фикси­руются друг относительно друга собачкой и фиксирующей гайкой.

Выдвижение секций упора осуществляется по трапецеидаль­ной резьбе наружной секции упора и по ходовой резьбе внут­ренней секции упора.

Пяту 7 основания 8 крепят к устью скважины с помощью болтов и гаек.

Кабель КГГН-10 обеспечивает питание электрическим то­ком, спуск в скважину и удержания на заданной глубине элек­тронагревателя.

Кабель состоит из трех медных силовых жил площадью се­чения 4 мм²'каждая и трех сигнальных жил — от 0,5 до 0,6 мм². Сигнальные жилы предназначены для передачи сигналов от термоконтакторов, установленных в электронагревателе на кон­трольно-измерительную аппаратуру.

Двухслойная грузонесущая броня кабеля выполнена из стальных оцинкованных проволок, наложенных во взаимно про­тивоположных направлениях.

Диаметр кабеля 17,8 мм, масса 1100 кг/мм, удельное сопро­тивление изоляции при температуре 20 °С составляет 100 Ом/км.

244 '

Рис. 7.8. Устьевой подъемник установки 1УЭС-1500:

/ — крышка; 2 — элеватор; 3— травер­са; 4 — подвижная секция мачты; 5 — нижняя секция мачты; 6 — ручная планетарная лебедка; 7 — пята,; В — основание

Рис. 7.9. Устьевой сальник:

/ — уплотнителыюе кольцо; 2 — ста­
кан; 3 — резиновая манжета; 4 — кор­
пус сальника; 5, 7— защитные коль­
ца; б _ грундбукса; 8 — колонный
фланец.___ -':sJ-

Фиксирование кабеля КГГН-50 с подвешенным на нем элек­тронагревателем на заданной глубине осуществляется устьевым зажимом, состоящим из двух металлических щек, соединенных осью и стяжным болтом. В центре зажима на плоскостях разъ­ема имеется отверстие, через которое протягивают зажимае­мый кабель.

Техническая характеристика установки электропрогрева 1УЭС-1500

Транспортная база.............................. ЗИЛ-131 и прицеп-шасси

ТАПЗ-755 Максимальная скорость передвижения

установки, км/ч.................................................... 40

Привод рабочих органов.,................ От двигателя автомо­
биля
Тяговое усилие лебедки каротажного

подъемника ПК-2, кН..................................... 15—30

Максимальная вместимость барабана ле­
бедки при диаметре кабеля 17,8 мм, м. 1 500
Скорость подъема кабеля по среднему диа­
метру барабана лебедки, м/с................. 0,023—1,67

Максимальная глубина установки элек­
тронагревателя, м................................ 1 500

Тип электронагревателя............................... 1ЭП-24

Максимальная мощность электронагрева­
теля, кВт................................................................... 24

Напряжение питания, В.................................... 380

Пределы регулирования температуры

электропрогрева призабойной зоны, °С 100—180

Управление процессом электропрогрева

скважин.................................................... Автоматическое или

ручное

Тип кабеля....................................................... КГГН-10

Максимальная грузоподъемность теле- г-

скопической мачты, кг......................... 150

Максимальная высота мачты от колонно­
го фланца до траверсы, м................................ 4,75

Допускаемая нагрузка на направляющий

ролик основания, кН... •.................................... 40

Габаритные размеры каротажного подъ­
емника ПК-2, мм........................................... 7030X2500X3015

Габаритные размеры прицепа ТАПЗ-755

с оборудованием, мм............................. 3025X2070X2430

Общая длина подъемника с прицепом, м 10 055

Масса установки 1УЭС-1500, кг.... И 905
Длина погружного кабеля, м:

2X1430....................................................... 2860

3X1650...................................................... 4950

Устье от возможных выбросов жидкости и выхода нефтя­ного газа герметизируют сальником (рис. 7.9), установленным на колонном фланце. Он состоит из стакана 2, корпуса саль­ника 4. Стакан крепят к колонному фланцу 5, а на него уста­навливают и крепят основание устьевого подъемника. Корпус сальника 4 монтируется с кабелем КГГН-10 до сборки

кабельного ввода электронагревателя. Уплотнительные кольца / обеспечивают герметичность соединения. На посадочные по­верхности стакана и сальника устанавливают защитные кольца 5 и 7, которые сжимают перед монтажом устьевого подъем­ника и спуском электронагревателя в скважину.

Резиновые манжеты 3 на кабеле уплотняют нажимной грундбуксой 6.

Питание электроэнергией электродвигателя осуществляется от станции управления, включающей наземное электрооборудо­вание, смонтированное на одноосном прицепе-шасси ТАПЗ-755, которое состоит из трансформатора ТМП-100/844-73 У1 и блока управления БУЗЭ. Трансформатор поддерживает требуемое на­пряжение на электронагревателе. Трансформатор силовой, трех­фазный, масляный, мощностью 100 кВ-А.

Спускаемый в скважину кабель КГГН-10 и питающий ка­бель присоединяют к трансформатору через соединительные па­нели, которые размещены в блоке управления, регулирующем работу скважинного электронагревателя.

Аппаратура блока управления обеспечивает:

автоматический и ручной режим включения питания элек­тронагревателя;

защиту от одно- и многофазных замыканий и перегрузок;

контроль за работой электронагревателя;

измерение потребляемой установкой электроэнергии;

автоматическое включение и выключение напряжения пита­ния электронагревателя по сигналам датчиков температуры, ус­тановленных в электронагревателе.

§ 6. НАГРЕВАТЕЛИ СКВАЖИННЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ

При добыче высоковязкой нефти для снижения ее вязкости при­меняют тепловую обработку призабойной зоны пласта электри­ческими нагревателями, спускаемыми в скважину вместе с штанговым насосом.

Нагреватель скважинный электрический ЭНС50-122 (рис. 7.10) состоит из головки токоввода, сердечника, катушки ин­дуктивности, кожуха и нижней головки.

В сердечнике, выполненном из трубы и приваренном к го­ловке токоввода, размещены три катушки индуктивности и цен­тральная труба, в нижней части которой расположен песочный фильтр. Фазы катушек индуктивности соединены в звезду и имеют три ввода, к которым через головку токоввода присоеди­няют силовой кабель.

Кожух, сердечник и нижняя головка соединены между собой резьбой.

К скважинному штанговому насосу или к насосно-компрес-сорной трубе нагреватель присоединяется патрубком. Полость,

Рис. 7.10. Нагреватель скважинный электрический ЭНС50-122: / — патрубок; 2 — токоввод; 3 — кожух; 4 — сердечник; 5 — катушка индуктивно­сти; 6 — центральная труба; 7 — песочный фильтр; 8 — головка нижняя; 9, 13 — пробка; 10 — перепускной клапан; 11 — крышка; 12 — канал; /4 — терморегуля­тор; 15 — боковое отверстие; 16 — головка токоввода; 17 — переводник

Рис. 7.11. Нагреватель электрический скважинный индукционный НЭСИ50-122М:

/ —- кабель; 2 — патрубок; 3 — головка токоввода; 4 — катушка индуктивности; 5 — сердечник; 6 — центральная труба; 7 — переводник; 8 — кожух; 9 — диафраг­ма; 10 — втулка; //, /4 — крышка; /2, 17 — центратор; 13 — гайка; 15 — термо­реле; 16 — корпус

образованная сердечником, песочным якорем, нижней головкой и кожухом, заполняется трансформаторным маслом.

Работа нагревателя основана на следующем принципе. При подаче напряжения на катушки индуктивности возникающие в сердечнике и кожухе вихревые токи нагревают катушки. 248

Трансформаторное масло, находящееся в полости, кроме функ­ции гидрозащиты, выполняет роль переносчика теплоты, предот­вращая местные перегревы. При нагреве нагревателя проис­ходит объемное расширение трансформаторного масла, что воспринимается компенсатором, прикрепленным шпильками к фланцу нижней головки. Кроме того он служит для компен­сации трансформаторного масла и создания избыточного дав­ления в полости электронагревателя. Это достигается при помощи эластичной резиновой диафрагмы, заполненной транс­форматорным маслом. Полость за резиновой диафрагмой со­общается с затрубным пространством отверстиями в корпусе компенсатора.

Температура нагревателя регулируется терморегулятором. Жидкость нагревается следующим образом. При ходе плун­жера штангового насоса вверх жидкость через боковые отвер­стия 15 поступает внутрь электронагревателя, перемещаясь по кольцевому пространству между сердечником и центральной трубой 6. При ходе плунжера насоса вниз жидкость в кольце­вом пространстве, не перемещаясь, нагревается, а выделяю­щиеся газы выходят в затрубное пространство через боковые отверстия 15 в сердечнике. При следующем ходе плунжера насоса вверх разгазированная жидкость, проходя песочный якорь 7, поступает через центральную трубу 6 на прием штангового насоса. В это же время жидкость, омывающая электронагреватель снаружи, нагревается от кожуха 3, передает теплоту стенкам скважины и призабойной зоне пласта.

Нагреватель электрический скважинный индукционный НЭСИ50-122 выпускают двух модификаций НЭСИ50-122Т и НЭСИ50-122М. Первый предназначен для тепловой обработки призабойной зоны скважины, а второй — для магнитной обра­ботки скважинкой жидкости с целью предотвращения отложе­ний парафина.

Оба нагревателя предназначены для работы в скважинах, оборудованных скважинными штанговыми насосами.

Нагреватель НЭСИ50-122М (рис. 7.11) состоит из сердеч­ника, катушек индуктивности, головки токоввода, переводника, кожуха, диафрагмы и корпуса.

Сердечник выполнен из трубы углеродистой стали и присое­диняется резьбой к головке токоввода. На сердечнике разме­щены три катушки индуктивности, фазы которых соединены в звезду и имеют три ввода, к которым через кабель и втулку присоединяют вилку силового кабеля.

Головка токоввода, сердечник, переводник и кожух обра­зуют полосы, которые заполняются трансформаторным маслом и сообщаются с полостью, образованной диафрагмой, сердечни­ком, переводником и втулкой.

Центральную трубу при помощи центраторов устанавливают внутри сердечника.

Нагреватель начинает работать при подаче напряжения по кабелю 1, при этом на катушке индуктивности в сердечнике и кожухе возникают вихревые токи, которые нагревают кожух и сердечник, а следовательно, и жидкость, протекающую внутри сердечника и омывающую нагреватель снаружи. Трансформа-горное масло, находящееся в полости нагревателя, выполняет функцию гидрозащиты, а также является переносчиком теплоты от более к менее нагретым частям нагревателя, предотвращая местные перегревы.

Диафрагма предназначена для компенсации расширения трансформаторного масла и создания избыточного давления в полости нагревателя. Полость, образованная диафрагмой 9 и корпусом 16, сообщается с затрубным пространством отвер­стиями Б в корпусе.

От перегрева нагреватель защищают два терморегистра КМТ-4а-56а кОм, которые соединяются последовательно между нейтральной точкой обмоток катушек индуктивности и через диод — с массой нагревателя.

Нагреватель НЭСИ50-122 как и ЭНС50-122 устанавливают ниже скважинного штангового насоса в зоне продуктивного пласта.

При ходе плунжера насоса вверх жидкость через отверстия А (см. рис. 7.11) в патрубке поступает в кольцевое простран­ство между сердечником 5 и центральной трубой 6 и движется вниз. При повороте жидкости в центральную трубу происходит выпадение твердых механических включений. В то же время кольцевое пространство, образованное сердечником и централь­ной трубой, служит газовым якорем.

При ходе плунжера вверх жидкость, перемещаясь, нагрева­ется, а при ходе вниз жидкость, не перемещаясь, нагревается дополнительно. В это время происходит выделение газа, кото­рый через отверстия А в патрубке 2 поступает в затрубное про­странство.

При следующем ходе плунжера насоса вверх разгазирован-ная жидкость по центральной трубе 6 поступает на прием на­соса. Кожух 8 отдает теплоту окружающей жидкости и приза-бойной зоне скважины.

Разработаны нагреватели двух конструкций НЭСИ50-122М и НЭСИ50-122Т. Первый отличается от второго тем, что сер­дечник нагревателя НЭСИ50-122М изготовляют из немагнит­ного материала.

Нагреватель с индексом М можно размещать выше штангового насоса, для этого необходимо снять крышку 11, извлечь центральную трубу 6, а патрубок 2 заменить на другой. 250