RU61935U1

RU61935U1 - CABLE LINE

Info

Publication number: RU61935U1
Application number: RU2006140631/22U
Authority: RU
Inventors: Лев Иосифович Локшин; Юрий Александрович Кривоносов
Priority date: 2006-11-16
Filing date: 2006-11-16
Publication date: 2007-03-10

Abstract

Полезная модель на кабельную линию относится к нефтяной промышленности и может быть использована, в нефтегазодобывающих скважинах для путевого электропрогрева высоковязкой скважинной жидкости с целью снижения ее вязкости и предупреждения отложений парафина, смол и гидратов на стенках подъемных труб. Недостатком известных кабельных линий является то, что передача тепловой энергии от кабельной линии к колонне НКТ происходит не по всей длине кабельной линии, а только по длине нагревательного отвода кабеля, поэтому часть колонны НКТ не прогревается и не предохраняется от парафиногидратных отложений. Полезная модель решает задачу повышения эффективности кабельной линии при прогреве колоны НКТ и повышения эксплутационной надежности кабельной линии за счет равномерного распределения генерируемой тепловой мощности по всей длине кабельной линии. Предлагается нагревательный отвод кабельной линии выполнить из трех последовательных участков, каждый из которых включает три токопроводящие жилы разных фаз, одна из которых, нагревательная, выполнена с большим сопротивлением, чем две смежные низкотемпературные жилы, при этом токопроводящие жилы соединяемых участков нагревательного отвода кабеля в местах сростки верхнего участка с средним и среднего участка с нижним соединяются с трансмиссией нагревательной жилы таким образом, чтобы участки нагревательной жилы по длине кабельной линии последовательно располагались в токопроводящих жилах разных фаз, например, в последовательности фаз А, В, С.The utility model for a cable line relates to the oil industry and can be used in oil and gas producing wells for traveling electric heating of highly viscous well fluid in order to reduce its viscosity and prevent deposits of paraffin, resins and hydrates on the walls of lifting pipes. A disadvantage of the known cable lines is that the transfer of thermal energy from the cable line to the tubing string does not occur along the entire length of the cable line, but only along the length of the heating cable outlet, so part of the tubing string does not warm up and is not protected from paraffin hydrate deposits. The utility model solves the problem of increasing the efficiency of the cable line during heating of the tubing string and increasing the operational reliability of the cable line due to the uniform distribution of the generated heat power along the entire length of the cable line. It is proposed that the heating line of the cable line be made of three consecutive sections, each of which includes three conductive wires of different phases, one of which is heating, made with greater resistance than two adjacent low-temperature conductors, while the conductive conductors of the connected sections of the heating cable outlet in places of splices the upper section with the middle and the middle section with the lower are connected to the transmission of the heating core so that the sections of the heating core along the length of the cable The lines were sequentially located in conductive veins of different phases, for example, in a sequence of phases A, B, C.

Description

Полезная модель относится к нефтяной промышленности и может быть использована, в качестве оборудования нефтегазодобывающих скважин для электропитания погружных насосов и одновременно для путевого электропрогрева высоковязкой нефтегазовой смеси скважин, оборудованных штанговыми насосными установками, погружными электронасосами с целью снижения вязкости добываемой жидкости, ликвидации парафиногидратных пробок в скважинах. Устройство может найти применение также для предотвращения замерзания водоводов в опасных участках нефтепромыслового оборудования, в системах закачки воды, транспорта нефти и газа.The utility model relates to the oil industry and can be used as equipment for oil and gas wells for powering submersible pumps and at the same time for track heating of a highly viscous oil and gas mixture of wells equipped with sucker rod pumps, submersible electric pumps to reduce the viscosity of produced fluid and eliminate paraffin-hydrate plugs in wells. The device can also be used to prevent freezing of water pipelines in hazardous areas of oilfield equipment, in water injection systems, and oil and gas transport.

Известна кабельная линия, предназначенная для предупреждения парафиногидратных образований в нефтяных скважинах, состоящая из составного кабеля включающего низкотемпературного отвода вне скважины (кабель ЭЦН) и нагревательного отвода в скважине (геофизический кабель), имеющих разное электрическое сопротивление, соединенных между собой пайкой, с токопроводящими жилами свободного конца низкотемпературного отвода, подключенными к трехфазному источнику питания и токопроводящими жилами свободного конца нагревательного отвода соединенными звездой (см. Малышев А.Г. и др. Применение греющих кабелей для предупреждения парафиногидратоотложения в нефтяных скважинах. Нефтяное хозяйство, 1990, №6, стр.58-60)Known cable line designed to prevent paraffin hydrate formations in oil wells, consisting of a composite cable including a low-temperature tap outside the well (ESP cable) and a heating tap in the well (geophysical cable) having different electrical resistance, interconnected by soldering, with conductive wires of free the end of the low-temperature tap connected to a three-phase power source and conductive cores of the free end of the heating tap star (see Malyshev AG and others. The use of heating cables to prevent paraffin hydrate deposition in oil wells. Oil Industry, 1990, No. 6, pp. 58-60)

Недостаток известной кабельной линии - низкая эксплутационная надежность и низкий уровень выделяемой электрической мощности, недостаточной для предупреждения парафиногидратных отложений.A disadvantage of the known cable line is the low operational reliability and low level of allocated electric power, insufficient to prevent paraffin hydrate deposits.

Известна также кабельная линия, предназначенная для электропитания погружных насосов и одновременно для путевого электропрогрева высоковязкой нефтегазовой смеси в скважине, состоящая из низкотемпературного и высокотемпературного (нагревательного) отводов кабеля, имеющих разное электрическое A cable line is also known for powering submersible pumps and at the same time for track heating of a highly viscous oil and gas mixture in a well, consisting of low-temperature and high-temperature (heating) cable taps having different electrical

сопротивление и содержащих изолированные термостойкой оболочкой токопрозодящие жилы. Токопроводяшие жилы нагревательного отвода кабеля с одного конца соединены попарно с жилами низкотемпературного отвода кабеля неразъемным соединением. Свободные концы низкотемпературного отвода кабеля предназначены для подключения к источнику питания, а свободные концы токопроводящих жил высокотемпературного отвода кабеля соединены между собой, например, в «звезду» для образования замкнутой электрической цепи. Снаружи на изолированные токопроводящие жилы уложены последовательно подушка под броню и броня (см. свидетельство на полезную модель №33257, к. Н 01 В 7/18, Н 02 G 1/14 от 09.04.2003 г.)resistance and containing insulated heat-resistant sheath conductive conductors. The conductive conductors of the heating cable outlet from one end are connected in pairs with the conductors of the low-temperature cable outlet with an integral connection. The free ends of the low-temperature cable outlet are designed to be connected to a power source, and the free ends of the conductive wires of the high-temperature cable outlet are interconnected, for example, in a “star” to form a closed electrical circuit. Outside, insulated conductive cores are sequentially stacked with a cushion for armor and armor (see utility model certificate No. 33257, building N 01 B 7/18, H 02 G 1/14 dated 04/09/2003)

В известной кабельной линии часть длины низкотемпературного отвода кабеля выведена на поверхность и присоединена к источнику питания, часть длины низкотемпературного отвода кабеля расположена в скважине и соединена с нагревательным отводом кабеля. При этом длина низкотемпературного отвода кабеля, расположенного в скважине может быть значительно больше длины нагревательного отвода кабеля от которого тепловая мощность передается колонне насосно-компресорных труб (НКТ) через контактную поверхность. Например, для обеспечения расчетной мощности кабельной линии 30 кВт при стандартном напряжении питания 380 вольт и длине кабельной линии 1050 м, длина низкотемпературного отвода кабеля марки КНПпоБПТ-3×16 должна быть 700 метров, а длина отвода нагревательного кабеля марки КНСПпоБП-3×8 должна быть 350 метров. Из этого видно, что в известной кабельной линии теплопередача происходит через контактную поверхность, площадь которой значительно меньше общей площади контакта между кабельной линией и колонной НКТ, например, в три раза, как в приведенном выше примере.In a known cable line, part of the length of the low-temperature cable outlet is brought to the surface and connected to a power source, part of the length of the low-temperature cable outlet is located in the well and connected to the heating cable outlet. At the same time, the length of the low-temperature cable outlet located in the well can be significantly longer than the length of the heating cable outlet from which the heat power is transmitted to the tubing string through the contact surface. For example, in order to provide an estimated power of the cable line of 30 kW with a standard supply voltage of 380 volts and a cable line length of 1050 m, the length of the low-temperature cable outlet of the KNPpoBPT-3 × 16 brand should be 700 meters, and the length of the heating cable of the KNSPpoBP-3 × 8 brand should to be 350 meters. This shows that in the known cable line heat transfer occurs through the contact surface, the area of which is much smaller than the total contact area between the cable line and the tubing string, for example, three times, as in the above example.

Недостатком известной кабельной линии является низкая эффективность прогрева колоны насосно-компрессорных труб скважины и низкая надежность кабельной линии. Низкая эффективность прогрева обусловлена следующими причинами:A disadvantage of the known cable line is the low heating efficiency of the tubing string and low reliability of the cable line. The low heating efficiency is due to the following reasons:

1. Передача тепловой энергии от кабельной линии к колонне НКТ происходит не по всей длине кабельной линии, а только по длине нагревательного отвода кабеля, поэтому часть колонны НКТ не прогревается и не предохраняется от парафиногидратных отложений.1. The transfer of thermal energy from the cable line to the tubing string does not occur along the entire length of the cable line, but only along the length of the heating cable outlet, so part of the tubing string does not warm up and is not protected from paraffin hydrate deposits.

2. Поскольку передача тепловой энергии от кабельной линии колонне НКТ происходит не по всей контактной поверхности, а только по контактной поверхности между нагревательным отводом кабеля и колонной НКТ, имеет место увеличение сопротивления теплопередачи между контактными поверхностями и снижение КПД кабельной линии.2. Since the transfer of thermal energy from the cable line to the tubing string does not occur along the entire contact surface, but only along the contact surface between the cable heating outlet and the tubing string, there is an increase in heat transfer resistance between the contact surfaces and a decrease in the cable line efficiency.

Низкая надежность кабельной линии обусловлена тем, что при генерировании всей расчетной тепловой мощности в нагревательном отводе кабеля и большом сопротивления теплопередачи возрастает вероятность перегрева и пробоя изоляции нагревательного отвода кабеля.The low reliability of the cable line is due to the fact that the generation of all the calculated thermal power in the heating cable outlet and a large heat transfer resistance increases the likelihood of overheating and breakdown of the insulation of the heating cable outlet.

Наиболее близким к предполагаемому решению является кабельная линия, состоящая из связанных между собой низкотемпературного и нагревательного участков (отводов), содержащих изолированные токопроводящие жилы из материала с разным удельным сопротивлением, на которые уложена подушка под броню и броня, жилы каждого из отводов соединены попарно неразъемным соединением, место соединения жил изолировано термостойкой оболочкой, подушкой под броню и броней, при этом высокотемпературный отвод выполнен плоским с выпукло-вогнутыми поверхностями (Полезная модель №10000, 6 Н 01 В 7/18 от 15.06.98 г.)Closest to the proposed solution is a cable line consisting of interconnected low-temperature and heating sections (taps) containing insulated conductive cores of material with different resistivities, on which a cushion is placed under armor and armor, the cores of each of the taps are connected in pairs with an integral connection , the junction of the conductors is insulated by a heat-resistant shell, a pillow under the armor and armor, while the high-temperature tap is made flat with a convex-concave surface and (utility model №10000, 6 H 01 B 7/18 of 15.06.98 g)

Выполнение в данной кабельной линии нагревательного отвода с выпукло-вогнутыми поверхностями лишь частично уменьшает сопротивление теплопередачи между кабельной линией, и колонной НКТ, поэтому по указанным выше причинам и данная кабельная линия имеет низкую эффективность прогрева колоны насосно-компрессорных труб скважины и низкую надежность.The implementation of a heating pipe with convex-concave surfaces in this cable line only partially reduces the heat transfer resistance between the cable line and the tubing string, therefore, for the above reasons, this cable line also has low heating efficiency of the tubing string and low reliability.

Недостатком известной кабельной линии является низкая A disadvantage of the known cable line is low

эффективность прогрева колоны насосно-компрессорных труб скважины и низкая надежность кабельной линии.the heating efficiency of the tubing string and the low reliability of the cable line.

Предлагаемой полезной моделью решается задача повышения эффективности кабельной линии при прогреве колоны НКТ и повышения эксплутационной надежности кабельной линии за счет равномерного распределения генерируемой тепловой мощности по длине кабельной линии, расположенной в скважине в интервале потенциальных парафиногидратных отложений и уменьшения сопротивления теплопередачи между контактными поверхностями кабельной линии и колонны НКТ за счет увеличения площади контактной поверхности.The proposed utility model solves the problem of increasing the efficiency of the cable line when heating the tubing string and increasing the operational reliability of the cable line due to the uniform distribution of the generated heat power along the length of the cable line located in the well in the range of potential paraffin hydrate deposits and reducing heat transfer resistance between the contact surfaces of the cable line and column Tubing by increasing the area of the contact surface.

Для получения такого технического результата в предлагаемой кабельной линии, состоящей из связанных между собой низкотемпературного и нагревательного участков (отводов), содержащих изолированные токопроводящие жилы из материала с разным удельным сопротивлением, на которые уложена подушка под броню и броня, жилы каждого из отводов соединены попарно неразъемным соединением, место соединения жил изолировано термостойкой оболочкой, подушкой под броню и броней, при этом высокотемпературный отвод выполнен плоским с выпукло-вогнутыми поверхностями, предлагается нагревательный отвод кабельной линии выполнить из трех последовательных участков, каждый из которых включает три токопроводящие жилы разных фаз, одна из которых, нагревательная, выполнена с большим сопротивлением, чем две смежные низкотемпературные жилы, при этом токопроводящие жилы соединяемых участков нагревательного отвода кабеля в местах сростки верхнего участка с средним и среднего участка с нижним соединяются с трансмиссией нагревательной жилы таким образом, чтобы участки нагревательной жилы по длине кабельной линии последовательно располагались в токопроводящих жилах разных фаз, например, в последовательности фаз А, В, С.To obtain such a technical result in the proposed cable line, consisting of interconnected low-temperature and heating sections (taps) containing insulated conductive cores of material with different resistivities, on which a cushion is placed under armor and armor, the cores of each of the taps are connected in one piece connection, the connection point of the cores is insulated by a heat-resistant shell, a pillow under the armor and armor, while the high-temperature tap is made flat with convex-concave surfaces It is proposed that the heating branch of the cable line be made of three consecutive sections, each of which includes three conductive wires of different phases, one of which is heating, made with greater resistance than two adjacent low-temperature conductors, while the conductive wires of the connected sections of the heating cable outlet in in places, the joints of the upper section with the middle and the middle section with the lower are connected to the transmission of the heating core so that the sections of the heating core along the length of cabling lines are successively arranged in the cable leads of different phases, for example, in the sequence of phases A, B, C.

Благодаря тому, что нагревательный отвод кабельной линии выполнен из трех последовательных участков, каждый из которых включает три токопроводящие жилы разных фаз, одна из которых, Due to the fact that the heating tap of the cable line is made of three consecutive sections, each of which includes three conductive wires of different phases, one of which

нагревательная, выполнена с большим сопротивлением, чем две смежные низкотемпературные жилы, а токопроводящие жилы соединяемых участков нагревательного отвода кабеля в местах сростки верхнего участка с средним и среднего с нижним выполнены с трансмиссией нагревательной жилы таким образом, чтобы участки нагревательной жилы по длине кабельной линии последовательно располагались в токопроводящих жилах разных фаз, например, в последовательности фаз А, В, С решается задача повышения эффективности кабельной линии при прогреве колоны НКТ скважины и повышения эксплутационной надежности кабельной линии за счет обеспечения равномерного распределения генерируемой в кабельной линии тепловой мощности по всей длине колонны НКТ с потенциальными парафиногидратными отложениями, а также уменьшения сопротивления теплопередачи между контактными поверхностями кабельной линии и колонны НКТ за счет увеличения площади контактной поверхности. Расположение нагревательной жилы кабельной линии по всему интервалу колонны НКТ с потенциальными парафиногидратными отложениями, в три раза увеличивает контактную поверхность теплопередачи от кабельной линии к колонне НКТ и в три раза снижает сопротивление теплопередачи, что обеспечивает повышение эффективности кабельной линии при прогреве колонны НКТ, уменьшение вероятности перегрева изоляции и повышение надежности кабельной линии. Равномерное распределение нагревательной жилы по трем фазам кабельной линии исключает перекос фазных нагрузок и также повышает эффективность кабельной линии.heating, made with greater resistance than two adjacent low-temperature conductors, and the conductive wires of the connected sections of the heating cable outlet in the areas of the splice of the upper section with the middle and middle with the lower are made with the transmission of the heating core so that the sections of the heating core along the length of the cable line are sequentially located in conductive veins of different phases, for example, in a sequence of phases A, B, C, the problem of increasing the efficiency of the cable line when heating the tubing string with bore holes and increase the operational reliability of the cable line by ensuring a uniform distribution of the thermal power generated in the cable line along the entire length of the tubing string with potential paraffin hydrate deposits, as well as reducing heat transfer resistance between the contact surfaces of the cable line and tubing string by increasing the contact surface area. The location of the heating line of the cable line over the entire interval of the tubing string with potential paraffin hydrate deposits increases the contact surface of the heat transfer from the cable line to the tubing string three times and reduces the heat transfer resistance by three times, which increases the efficiency of the cable line when heating the tubing string, reducing the likelihood of overheating isolation and increased reliability of the cable line. The even distribution of the heating core over the three phases of the cable line eliminates the distortion of phase loads and also increases the efficiency of the cable line.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1, 2, 3, представлена предлагаемая кабельная линия, в том числе на фиг.1 - изображен фрагмент кабельной линии (КЛ) в зоне сростки верхнего низкотемпературного участка КЛ с верхним нагревательным участком КЛ, на фиг.2 - фрагмент КЛ в зоне сростки верхнего нагревательного участка КЛ с средним нагревательным участком КЛ, на фиг.3 - фрагмент КЛ в зоне сростки среднего нагревательного участка КЛ с нижним нагревательным участком КЛ.The essence of the utility model is illustrated by drawings, where in Figs. 1, 2, 3, the proposed cable line is presented, including in Fig. 1 - a fragment of the cable line (CL) is shown in the splicing area of the upper low-temperature section of the cable with the upper heating section of the cable, figure 2 is a fragment of KL in the splicing zone of the upper heating section of KL with the middle heating section of KL, figure 3 is a fragment of KL in the splicing zone of the middle heating section of KL with the lower heating section of KL.

Предлагаемая капельная линия состоит из последовательно соединенных низкотемпературного кабеля I и трех участков II, III, IV нагревательного кабеля, при этом каждая из трех токопроводящих жил нагревательной части кабельной линии включает по два участка низкотемпературных жил 6-7, 8-9, 10-11 и по одному участку нагревательных жил 12, 13, 14, которые равномерно распределены по всей нагревательной длине кабельной линии, перекрывая весь интервал скважины с потенциальными парафиногидратными отложениями, нагревательные жилы, например, стальные имеют более высокое электрическое сопротивление, чем низкотемпературные жилы, например, медные. Все токопроводящие участки жил жестко соединены между собой неразъемными соединениями 15, 16, 17. На изолированные соединенные попарно токопроводящие жилы кабельной линии по всей ее длине последовательно уложены подушка под броню, например, полотно нетканое, и броня 19, например, из стальной оцинкованной ленты. Кабельная линия выполнена с выпукло-вогнутой наружной поверхностью. Токопроводящие жилы на верхнем конце низкотемпературного участка I кабельной линии свободны для подключения к источнику питания, а жилы нижнего конца нижнего участка IV кабельной линии соединены между собой в «звезду» или подключены к погружному электродвигателю 18 установки электроцентробежного насоса. Монтаж кабельной линии осуществляется в цеховых условиях на кабельном участке, и устройство предназначается к использованию только после проведения цеховых испытаний на электрический пробой в водносолевой камере. При эксплуатации кабельной линии в скважине кабель требуемой длины (превышающей глубину отложения парафина в трубах) крепят хомутами к наружной поверхности насосно-компрессорных труб. Концы низкотемпературного кабеля подключают на поверхности к источнику питания, устройство готово для работы в качестве нагревателя для путевого прогрева скважинной жидкости.The proposed drip line consists of series-connected low-temperature cable I and three sections II, III, IV of the heating cable, each of the three conductive wires of the heating part of the cable line includes two sections of low-temperature wires 6-7, 8-9, 10-11 and in one section of the heating cores 12, 13, 14, which are evenly distributed along the entire heating length of the cable line, covering the entire interval of the well with potential paraffin hydrate deposits, heating cores, for example, steel, have its high electrical resistance than low-temperature conductors, for example, copper. All conductive sections of the cores are rigidly interconnected by one-piece connections 15, 16, 17. A cushion for armor, for example, a non-woven fabric, and armor 19, for example, of galvanized steel, are sequentially laid on insulated coupled conductive wires of the cable line along its entire length. The cable line is made with a convex-concave outer surface. Conductors at the upper end of the low-temperature section I of the cable line are free to connect to a power source, and the wires of the lower end of the lower section IV of the cable line are connected to each other in a "star" or connected to a submersible motor 18 of the installation of an electric centrifugal pump. Installation of the cable line is carried out in workshop conditions on the cable section, and the device is intended for use only after conducting workshop tests for electrical breakdown in the water-salt chamber. When operating the cable line in the well, the cable of the required length (exceeding the depth of deposition of paraffin in the pipes) is attached with clamps to the outer surface of the tubing. The ends of the low-temperature cable are connected on the surface to a power source, the device is ready to work as a heater for track heating of the well fluid.

Claims

A cable line consisting of interconnected low-temperature and heating cable taps containing insulated conductive cores of material with different resistivities, on which a cushion is placed under armor and armor, the cores of each of the taps are connected in pairs by an integral connection, the connection point of the cores is insulated by a heat-resistant sheath, cushion for armor and armor, and from the free end of the cable line, the cores are interconnected to form a closed electrical circuit and isolated, while heating The cable outlet is made with convex-concave surfaces, characterized in that the heating cable outlet is made of three consecutive cable sections, each of which includes three conductive wires of different phases, one of which, heating, is made with greater resistance than two adjacent low-temperature cores, while the conductive cores of the connected sections of the heating cable outlet in the places of splices of the upper section with the middle and the middle section with the lower are connected to the transmission noy conductors so that portions of the heating conductor along the length of the cable lines are successively arranged in the cable leads of different phases, for example, in the sequence of phases A, B, C.