RU2238392C1 - Heater for oil well and heating cable for use in said heater - Google Patents
Heater for oil well and heating cable for use in said heater Download PDFInfo
- Publication number
- RU2238392C1 RU2238392C1 RU2003106597/03A RU2003106597A RU2238392C1 RU 2238392 C1 RU2238392 C1 RU 2238392C1 RU 2003106597/03 A RU2003106597/03 A RU 2003106597/03A RU 2003106597 A RU2003106597 A RU 2003106597A RU 2238392 C1 RU2238392 C1 RU 2238392C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heating
- cable
- armor
- cores
- filling
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Resistance Heating (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Изобретение относится к оборудованию нефтяных скважин и может быть использовано для поддержания в скважинах оптимального теплового режима в целях предупреждения и ликвидации парафиногидратных образований. При этом изобретение, касающееся кабеля, относится к электротермии, а именно к конструкциям резистивных электронагревательных кабелей поверхностного типа, которые предназначены для обогрева объектов различной конфигурации, размеров и формы, и могут быть использованы в нефтяной промышленности, в частности, для путевого электропрогрева высоковязкой нефтегазовой смеси скважин, оборудованных штанговыми насосными установками или погруженными электронасосами.The invention relates to equipment for oil wells and can be used to maintain optimal thermal conditions in wells in order to prevent and eliminate paraffin hydrate formations. In this case, the invention relating to the cable relates to electrothermal, namely, to designs of resistive electric heating cables of the surface type, which are intended for heating objects of various configurations, sizes and shapes, and can be used in the oil industry, in particular, for traveling electric heating of a highly viscous oil and gas mixture wells equipped with sucker-rod pumping units or submerged electric pumps.
Уровень техникиState of the art
Известен нагреватель для нефтяной скважины, содержащий расположенный в насосно-компрессорной трубе первый нагревательный элемент в виде кабеля, подключенного к источнику питания, при этом на конце кабеля выполнен неизолированный участок с токопроводящими грузами, обеспечивающими электрическое соединение одной или нескольких параллельно соединенных жил кабеля, через которые пропускается ток, с насосно-компрессорной трубой, являющейся вторым нагревательным элементом; при этом кабель подключен к положительному выводу источника питания, а насосно-компрессорная труба - к отрицательному. Кабель, кроме того, снабжен заделанными в него датчиками температуры и соединительными проводами для их подключения к измерительному прибору (Патент RU №2171363 С1, заявка №2000131536/03, дата подачи заявки 2000.12.18, публикация формулы 2001.07.18).A heater for an oil well is known, comprising a first heating element located in a tubing in the form of a cable connected to a power source, while at the end of the cable there is an uninsulated section with conductive weights that provide electrical connection to one or more parallel cable conductors through which a current is passed, with a tubing, which is the second heating element; while the cable is connected to the positive terminal of the power source, and the tubing to the negative. The cable, in addition, is equipped with temperature sensors and connecting wires embedded in it for connecting them to the measuring device (Patent RU No. 2171363 C1, Application No.2000131536 / 03, filing date 2000.12.18, publication of the formula 2001.07.18).
Признаки, являющиеся общими для известного нагревателя и заявленного, заключаются в наличии нагревательного кабеля и источника тока, к которому подключен этот кабель.Signs that are common to the known heater and claimed are the presence of a heating cable and a current source to which this cable is connected.
Причина недостижения в известном нагревателе заявленного технического результата заключается в наличии токопроводящих грузов и использовании насосно-компрессорной трубы в качестве нагревательного элемента.The reason for the failure in the known heater of the claimed technical result is the presence of conductive goods and the use of a tubing as a heating element.
Известен нагревательный кабель, содержащий гибкий нагревательный элемент из высокоомного материала, например, нихрома, закрытый снаружи электроизоляционным и герметичным покрытиями, держатели, выполненные в виде приливов герметичного покрытия, расположенных на заданном расстоянии по всей длине кабеля, в каждом держателе выполнено не менее двух отверстий, одно из которых параллельно продольной оси кабеля, а второе перпендикулярно ей (Авторское свидетельство СССР №830666, кл. Н 05 В 3/56, 1981).A heating cable is known that contains a flexible heating element made of high-resistance material, for example, nichrome, closed externally with insulating and hermetic coatings, holders made in the form of tides of a sealed coating located at a given distance along the entire length of the cable, at least two holes are made in each holder, one of which is parallel to the longitudinal axis of the cable, and the second perpendicular to it (USSR Author's Certificate No. 830666, class N 05 B 3/56, 1981).
Признаки, являющиеся общими для известного кабеля и заявленного, заключаются в наличии гибкого нагревательного элемента (токопроводящей нагревательной жилы), закрытого снаружи электроизоляционным и герметичным покрытиями.Signs that are common to the known cable and claimed are the presence of a flexible heating element (conductive heating core), closed from the outside with electrical insulating and hermetic coatings.
Причина недостижения в известном кабеле заявленного технического результата заключается в наличии одной токопроводящей нагревательной жилы.The reason for the failure in the known cable of the claimed technical result is the presence of one conductive heating core.
Наиболее близким аналогом для заявленного нагревателя является нагреватель для нефтяной скважины, содержащий регулируемый источник тока, регулятор и нагревательный кабель, который содержит общую броню с подушкой под эту броню, три параллельно расположенные внутри брони термоизолированные токопроводящие нагревательные жилы, локальный датчик (первичный преобразователь) температуры, соединительные провода, которые расположены внутри брони параллельно нагревательным жилам и посредством которых датчик соединен с входом регулятора, при этом нагревательные жилы на одном (нижнем) конце кабеля соединены между собой, а другими концами подключены к регулируемому источнику тока, управляющий вход которого соединен с выходом регулятора. (Патент США №5782301, кл. Е 21 В 36/04, опубл. 21.07.1998).The closest analogue for the claimed heater is a heater for an oil well containing an adjustable current source, a regulator and a heating cable that contains a common armor with a cushion for this armor, three thermally insulated conductive heating conductors parallel to the inside of the armor, a local temperature sensor (primary converter), connecting wires that are located inside the armor parallel to the heating cores and through which the sensor is connected to the input of the controller, This heating conductors at one (lower) end of the cable are interconnected, and the other ends are connected to an adjustable current source, a control input coupled to an output regulator. (US Patent No. 5782301, CL E 21 B 36/04, publ. 21.07.1998).
Признаки, являющиеся общими для известного нагревателя и заявленного, заключаются в наличии регулируемого источника тока, регулятора и электронагревательного кабеля, при этом кабель содержит общую броню с подушкой под эту броню, три параллельно расположенные внутри брони термоизолированные токопроводящие нагревательные жилы, которые на одном (нижнем) конце кабеля соединены между собой, а другими концами подключены к регулируемому источнику тока, управляющий вход которого соединен с выходом регулятора.Signs that are common to the known heater and claimed are the presence of an adjustable current source, regulator and electric heating cable, the cable contains a common armor with a pillow for this armor, three thermally insulated conductive heating conductors parallel to the inside of the armor, which are on one (lower) the end of the cable are interconnected, and the other ends are connected to an adjustable current source, the control input of which is connected to the output of the regulator.
Причина недостижения в известном нагревателе заявленного технического результата заключается в использовании локального датчика температуры, который в силу своей локальности не может дать объективную информацию о средней температуре кабеля по его длине.The reason for the failure in the known heater of the claimed technical result is the use of a local temperature sensor, which due to its locality cannot provide objective information about the average temperature of the cable along its length.
Наиболее близким аналогом для нагревательного кабеля является нагревательный кабель, содержащий три токопроводящие нагревательные жилы, каждая из которых изолирована одной термоизоляционной диэлектрической оболочкой, подушку под броню и общую броню, при этом нагревательные жилы выполнены однопроволочными, подушка под броню и броня уложены на нагревательные жилы с образованием либо плоских параллельных теплопередающих поверхностей, причем центры сечений нагревательных жил расположены на одной прямой, параллельной плоским теплопередающих поверхностям, и смещены в сторону одной из плоскостей, либо выпукло-вогнутых теплопередающих поверхностей, причем центры сечений нагревательных жил расположены на одной дуге с постоянным радиусом и смещены в сторону вогнутой поверхности либо цилиндрической теплопередающей поверхности с центрами сечений нагревательных жил, расположенных на одной окружности (Свидетельство на полезную модель №16220, кл. Н 01 В 7/18, Н 05 В 3/56, публ. 10.12.2000, Бюл. №34).The closest analogue for a heating cable is a heating cable containing three conductive heating cores, each of which is insulated with a single insulating dielectric sheath, a cushion for armor and general armor, while the heating cores are single-wire, the cushion for armor and armor are laid on the heating cores with the formation or flat parallel heat transfer surfaces, and the centers of the cross-sections of the heating cores are located on one straight line parallel to the flat heat transfer reaching surfaces, and are shifted towards one of the planes, or convex-concave heat transfer surfaces, and the centers of the cross-sections of the heating wires are located on the same arc with a constant radius and are shifted towards the concave surface or the cylindrical heat transfer surface with the centers of the sections of the heating wires located on the same circle (Utility Model Certificate No. 162020, class Н 01 В 7/18, Н 05 В 3/56, publ. 10.12.2000, Bull. No. 34).
Признаки, являющиеся общими для известного кабеля и заявленного, заключаются в наличии трех нагревательных жил, каждая из которых изолирована термоизоляционной диэлектрической оболочкой, в наличии подушки под броню и общей брони, при этом нагревательные жилы выполнены однопроволочными, подушка под броню и броня уложены на указанные жилы с образованием либо плоских параллельных теплопередающих поверхностей, причем центры сечений жил расположены на одной прямой, параллельной плоским теплопередающих поверхностям, либо выпукло-вогнутых теплопередающих поверхностей, причем центры сечений нагревательных жил расположены на одной дуге с постоянным радиусом, либо цилиндрической теплопередающей поверхности с центрами сечений нагревательных жил, расположенных на одной окружности.Signs that are common to the known cable and the claimed one are three heating cores, each of which is insulated with a thermally insulating dielectric sheath, a cushion for armor and general armor, while the heating cores are single-wire, a cushion for armor and armor are laid on these cores with the formation of either flat parallel heat transfer surfaces, and the centers of the cross-sections of the veins are located on one straight line parallel to flat heat transfer surfaces, or convex-concave heat transfer surfaces, and the centers of the cross sections of the heating cores are located on the same arc with a constant radius, or a cylindrical heat transfer surface with the centers of the cross sections of the heating cores located on the same circle.
Причина недостижения в известном кабеле заявленного технического результата заключается в наличии свободных (незаполненных) пространств между токопроводящими жилами и броней, снижающих механические характеристики кабеля, выполнении термоизоляционной диэлектрической оболочки однослойной, в отсутствии средств контроля усредненной температуры кабеля по его длине.The reason for the failure to achieve the claimed technical result in the known cable is the presence of free (unfilled) spaces between the conductive conductors and the armor that reduce the mechanical characteristics of the cable, the performance of a heat-insulating dielectric sheath single-layer, in the absence of means to control the average temperature of the cable along its length.
Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION
Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в увеличении срока службы кабеля и повышении точности регулирования его температуры в процессе эксплуатации.The problem to which the invention is directed, is to increase the service life of the cable and increase the accuracy of regulating its temperature during operation.
Технический результат, опосредствующий решение указанной задачи, заключается: 1) в обеспечении продольной герметичности токопроводящих нагревательных жил кабеля при перепаде давления не более 0,02 Мпа на 1 м длины, 2) в повышении электрической прочности изоляции, 3) в совмещении новыми элементами кабеля функций увеличения жесткости и прочности кабеля, а также контроля его усредненной температуры по всей длине.The technical result that mediates the solution of this problem is: 1) to ensure longitudinal tightness of the conductive heating cores of the cable with a pressure drop of not more than 0.02 MPa per 1 m of length, 2) to increase the electrical strength of the insulation, 3) to combine the functions of the new cable elements increasing the stiffness and strength of the cable, as well as controlling its average temperature over the entire length.
Достигается технический результат в нагревателе для нефтяной скважины тем, что он содержит регулируемый источник тока, регулятор и нагревательный кабель, который содержит общую броню с подушкой под эту броню, параллельно расположенные внутри брони термоизолированные токопроводящие нагревательные жилы, соединенные на одном конце кабеля между собой, а другими концами подключенные к регулируемому источнику тока, а также уложенные параллельно теплоизолированным токопроводящим нагревательным жилам в пространствах между ними и общей броней заполняющие жилы, диаметры которых выбраны такими, чтобы их наружные поверхности упирались в соответствующие наружные поверхности термоизолированных токопроводящих нагревательных жил и внутреннюю поверхность подушки под общую броню кабеля, при этом как минимум две заполняющие жилы выполнены в виде изолированных медных проволок, соединенных на одном конце кабеля между собой, а другими концами включенные в плечо электроизмерительного моста, диагональ измерения которого соединена с входом регулятора.A technical result is achieved in an oil well heater in that it contains an adjustable current source, a regulator and a heating cable that contains a common armor with a cushion for this armor, thermally insulated conductive heating conductors parallel to each other, connected at one end of the cable to each other, and other ends connected to an adjustable current source, as well as laid in parallel with thermally insulated conductive heating cores in the spaces between them and the common bro filling cores, the diameters of which are chosen so that their outer surfaces abut against the corresponding outer surfaces of thermally insulated conductive heating cores and the inner surface of the cushion under the overall armor of the cable, while at least two filling cores are made in the form of insulated copper wires connected at one end of the cable between themselves, and other ends included in the shoulder of the electrical bridge, the measurement diagonal of which is connected to the input of the regulator.
Достигается технический результат в нагревательном кабеле тем, что он содержит общую броню с подушкой под эту броню, параллельно расположенные внутри брони термоизолированные токопроводящие нагревательные жилы, а также уложенные параллельно термоизолированным токопроводящим нагревательным жилам в пространствах между ними и общей броней заполняющие жилы, диаметры которых выбраны такими, чтобы их наружные поверхности упирались в соответствующие наружные поверхности термоизолированных токопроводящих нагревательных жил и внутреннюю поверхность подушки под общую броню кабеля, при этом как минимум две заполняющие жилы выполнены в виде изолированных медных проволок, а упомянутые подушка под броню и броня уложены на указанные нагревательные и заполняющие жилы с образованием либо плоских параллельных теплопередающих поверхностей, либо выпукло-вогнутых теплопередающих поверхностей, либо цилиндрической теплопередающей поверхности.A technical result is achieved in the heating cable by the fact that it contains common armor with a pillow for this armor, thermally insulated conductive heating conductors parallel to the inside of the armor, as well as filling conductors laid parallel to the insulated conductive heating conductors in the spaces between them and the common armor, whose diameters are chosen such so that their outer surfaces abut against the corresponding outer surfaces of thermally insulated conductive heating cores and the inner the surface of the cushion under the overall armor of the cable, while at least two filling cores are made in the form of insulated copper wires, and the aforementioned cushion under the armor and armor are laid on these heating and filling cores with the formation of either flat parallel heat transfer surfaces or convex-concave heat transfer surfaces, or cylindrical heat transfer surface.
Достигается технический результат в нагревательном кабеле также тем, что в нем подушка под броню и броня уложены либо на три нагревательные и четыре заполняющие жилы с образованием плоских параллельных теплопередающих поверхностей, причем центры сечений заполняющих жил попарно расположены на двух прямых, параллельных друг другу и указанным плоским теплопередающим поверхностям, а центры сечений нагревательных жил расположены на третьей прямой, параллельной первым двум прямым и расположенной между ними, либо на три нагревательные и четыре заполняющие жилы с образованием выпукло-вогнутых теплопередающих поверхностей, причем центры сечений заполняющих жил попарно расположены на двух дугах, сопряженных с указанными выпукло-вогнутыми поверхностями, а центры сечений нагревательных жил расположены на третьей дуге, также сопряженной с указанными выпукло-вогнутыми поверхностями и расположенной между первыми двумя дугами, либо на три нагревательные и три заполняющие жилы с образованием цилиндрической теплопередающей поверхности с центрами сечений нагревательных жил, расположенных на первой окружности, и центрами сечений заполняющих жил, расположенных на второй окружности, расположенной между первой окружностью и цилиндрической теплопередающей поверхностью.The technical result in the heating cable is also achieved by the fact that in it the cushion under the armor and the armor are laid either on three heating and four filling cores with the formation of flat parallel heat transfer surfaces, and the centers of the cross sections of the filling cores are arranged in pairs on two straight lines parallel to each other and indicated flat heat transfer surfaces, and the centers of the cross-sections of the heating cores are located on the third line parallel to the first two lines and located between them, or on three heating and more than filling cores with the formation of convex-concave heat transfer surfaces, and the centers of the cross sections of the filling cores are pairwise located on two arcs conjugate to the indicated convex-concave surfaces, and the centers of the cross-sections of the heating cores are located on the third arc, also conjugate to these convex-concave surfaces between the first two arcs, or into three heating and three filling cores with the formation of a cylindrical heat transfer surface with centers of sections of the heating cores, ra located on the first circle, and the centers of the cross-sections of the filling cores located on the second circle located between the first circle and the cylindrical heat transfer surface.
Достигается технический результат в нагревательном кабеле также тем, что каждая нагревательная жила выполнена из медной луженой проволоки и покрыта термоизоляционной диэлектрической оболочкой, выполненной двухслойной из композиции блок-сополимера пропилена с этиленом, причем толщина первого слоя термоизоляционной диэлектрической оболочки, непосредственно прилегающего к нагревательной жиле, меньше радиуса этой жилы, а толщина второго слоя указанной оболочки меньше наружного радиуса ее первого слоя, кроме того, поверх второго слоя термоизоляционной диэлектрической оболочки каждой нагревательной жилы уложена обмотка из термостойкого полотна.The technical result in the heating cable is also achieved by the fact that each heating core is made of tinned copper wire and coated with a heat-insulating dielectric sheath made of a two-layer composition of propylene-ethylene block copolymer, and the thickness of the first layer of the heat-insulating dielectric sheath directly adjacent to the heating vein is less the radius of this core, and the thickness of the second layer of the specified shell is less than the outer radius of its first layer, in addition, over the second layer t thermo-insulating dielectric sheath of each heating core laid winding of heat-resistant fabric.
Признаки заявленного нагревателя для нефтяной скважины, отличительные от наиболее близкого аналога, заключаются в том, что нагревательный кабель содержит расположенные внутри брони заполняющие жилы для обеспечения жесткости кабеля, как минимум две из которых выполнены в виде изолированных медных проволок, причем заполняющие жилы уложены параллельно термоизолированным нагревательным жилам в пространствах между ними и общей броней; а также в том, что указанные заполняющие жилы, выполненные в виде медных проволок, выполняют функцию термометра сопротивления, для чего они включены в плечо электроизмерительного моста, диагональ измерения которого соединена с входом регулятора.Signs of the claimed heater for an oil well, distinguishing from the closest analogue, are that the heating cable contains filling wires located inside the armor to ensure cable stiffness, at least two of which are made in the form of insulated copper wires, and the filling wires are laid in parallel with a thermally insulated heating veins in the spaces between them and common armor; and also in the fact that these filling cores, made in the form of copper wires, perform the function of a resistance thermometer, for which they are included in the shoulder of the electrical bridge, the measurement diagonal of which is connected to the input of the regulator.
Признаки заявленного нагревательного кабеля, отличительные от наиболее близкого аналога, заключаются в том, что нагревательный кабель содержит параллельно расположенные внутри брони заполняющие жилы, предназначенные для обеспечения жесткости кабеля, как минимум две из которых выполнены в виде изолированных медных проволок, при этом заполняющие жилы уложены параллельно термоизолированным нагревательным жилам в пространствах между ними и общей броней.The features of the claimed heating cable, distinguishing from the closest analogue, are that the heating cable contains parallel filler wires inside the armor designed to provide cable stiffness, at least two of which are made in the form of insulated copper wires, while the filler wires are laid in parallel thermally insulated heating cores in the spaces between them and the common armor.
Кабель также отличается тем, что каждая нагревательная жила выполнена из медной луженой проволоки и покрыта термоизоляционной диэлектрической оболочкой, выполненной двухслойной из композиции блоксополимера пропилена с этиленом, причем толщина первого слоя термоизоляционной диэлектрической оболочки, непосредственно прилегающего к токопроводящей жиле, меньше радиуса данной жилы, а толщина второго слоя указанной оболочки меньше наружного радиуса ее первого слоя, кроме того, поверх второго слоя термоизоляционной диэлектрической оболочки каждой нагревательной жилы уложена обмотка из термостойкого полотна.The cable is also characterized in that each heating core is made of tinned copper wire and is coated with a heat-insulating dielectric sheath made of a two-layer material made from a block copolymer of propylene with ethylene, the thickness of the first layer of the heat-insulating dielectric sheath directly adjacent to the conductive core being smaller than the radius of this core and the thickness the second layer of the specified shell is smaller than the outer radius of its first layer, in addition, on top of the second layer of the insulating dielectric sheath chki each heating wires laid winding of heat-resistant fabric.
Перечень чертежейList of drawings
На фиг.1 показана функциональная схема нагревателя для нефтяной скважины;Figure 1 shows a functional diagram of a heater for an oil well;
на фиг.2 схематично показана конструкция нагревательного кабеля (поперечное сечение), у которого подушка под броню и броня уложены на нагревательные и заполняющие жилы с образованием плоских параллельных теплопередающих поверхностей;figure 2 schematically shows the design of the heating cable (cross section), in which the pillow under the armor and the armor are laid on the heating and filling cores with the formation of flat parallel heat transfer surfaces;
на фиг.3 схематично показана конструкция нагревательного кабеля (поперечное сечение), у которого подушка под броню и броня уложены на нагревательные и заполняющие жилы с образованием выпукло-вогнутых теплопередающих поверхностей;figure 3 schematically shows the design of the heating cable (cross section), in which the pillow under the armor and the armor are laid on the heating and filling cores with the formation of convex-concave heat transfer surfaces;
на фиг.4 схематично показана конструкция нагревательного кабеля (поперечное сечение), у которого подушка под броню и броня уложены на нагревательные и заполняющие жилы с образованием цилиндрической теплопередающей поверхности.figure 4 schematically shows the design of the heating cable (cross section), in which the pillow under the armor and armor are laid on the heating and filling cores with the formation of a cylindrical heat transfer surface.
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
На фиг.1 показана скважина 1, имеющая одну или несколько обсадных труб 2, проходящих через скважину. Подъемная труба 3 проходит через обсадную трубу 2 к поверхности. Устье 4 скважины расположено на поверхности. Напорный трубопровод 5 простирается от устья 4 скважины для передачи добываемых жидкостей. Нагревательный кабель 6 проходит через устье 4 скважины и вниз в скважине вдоль подъемной трубы 3 и непосредственно прилегает к этой трубе с ориентацией к трубе теми заполняющими жилами, которые выполняют функцию термометра сопротивления. Скобы 7 крепят кабель 6 нагревателя к подъемной трубе 3 через равномерные промежутки.Figure 1 shows a well 1 having one or more casing 2 passing through the well. The riser 3 passes through the casing 2 to the surface. The wellhead 4 is located on the surface. The pressure pipe 5 extends from the wellhead 4 to transmit produced fluids. The heating cable 6 passes through the wellhead 4 and down the well along the lifting pipe 3 and directly adjoins this pipe with the orientation to the pipe by those filling cores that act as a resistance thermometer. The brackets 7 attach the heater cable 6 to the riser pipe 3 at regular intervals.
Нагревательный кабель 6 (фиг.1) содержит три термоизолированные токопроводящие нагревательные жилы 8, через которые пропускается ток при нагреве (фиг.2, 3, 4). Жилы 8 выполнены однопроволочными из медной луженой проволоки; на каждую жилу наложены два слоя термоизоляционной диэлектрической оболочки - внутренний 9 и наружный 10 из композиции блоксополимера пропилена с этиленом; причем толщина первого слоя 9, непосредственно прилегающего к токопроводящей жиле 8, меньше радиуса этой жилы, а толщина второго слоя 10 меньше наружного радиуса первого слоя 9. Поверх наружного слоя 10 уложена обмотка из термостойкого (например, нетканого) полотна 11; а на изолированные таким образом нагревательные жилы уложена общая подушка под броню и общая броня 12 (подушка не показана).The heating cable 6 (Fig. 1) contains three thermally insulated
Выполнение термоизоляционной диэлектрической оболочки двухслойной с упомянутым отношением толщины этих слоев и толщины нагревательной жилы обеспечивает: 1) упрощение технологии изготовления кабеля, 2) необходимую продольную герметичность нагревательных жил при перепаде давления не более 0,02 Мпа на 1 м длины, что повышает надежность кабеля в процессе эксплуатации, 3) повышение электрической прочности изоляции.The implementation of a two-layer thermal insulating dielectric sheath with the aforementioned ratio of the thickness of these layers and the thickness of the heating core provides: 1) simplification of the cable manufacturing technology, 2) the necessary longitudinal tightness of the heating cores with a pressure drop of not more than 0.02 MPa per 1 m of length, which increases the reliability of the cable in operation process, 3) increasing the electrical strength of the insulation.
Применение блок-сополимера пропилена с этиленом в качестве материала для изготовления термоизоляционной диэлектрической оболочки повышает нагревательную способность кабеля за счет высокой термостойкости данного материала.The use of a block copolymer of propylene with ethylene as a material for the manufacture of a thermally insulating dielectric sheath increases the heating ability of the cable due to the high heat resistance of this material.
Применение медной проволоки для изготовления нагревательных жил 8 позволяет осуществлять нагрев кабеля при очень низком напряжении и большом токе, поскольку медь обладает низким сопротивлением. Последнее позволяет идти большому току при низком напряжении, приводя в результате к двум преимуществам. Во-первых, низкое напряжение снижает критическое механическое напряжение на изоляции, что повышает период нормальной эксплуатации кабеля. Во-вторых, кабель можно изготавливать в очень длинных отрезках, не подавая высокое напряжение на источник питания. Другое преимущество заключается в том, что, поскольку тепло генерируется током через проводники, скорость генерации тепла может прогнозироваться вдоль кабеля на протяжении его длины. Кроме того, если желательно больше выделить тепла в какой-либо конкретной части установки, диаметр нагревательных жил можно уменьшить в этой области, чтобы создать больше тепла без вредного воздействия на рассеивание тепла поверх остальной части кабеля. При этом каждая нагревательная жила выполнена луженой, что предохраняет изоляцию этой жилы от вредного воздействия ионов меди. Это, в свою очередь, упрощает изготовление изоляции нагревательной жилы, так как не требует введения в ее состав дезактиватора меди.The use of copper wire for the manufacture of
Наличие обмотки 11 также повышает надежность эксплуатации кабеля, так как данная обмотка компенсирует температурные деформации элементов конструкции кабеля в процессе его эксплуатации.The presence of the
Кабель также содержит заполняющие жилы 13, уложенные параллельно нагревательным жилам 8 в пространствах между ними и общей броней 12. По крайней мере две заполняющие жилы выполнены в виде изолированных медных проволок. Другие могут быть выполнены из непроводящего материала. Диаметр каждой заполняющей жилы 13 (вместе с изоляцией в случае использования медной проволоки) выбирается таким, чтобы она своей наружной поверхностью упиралась в соответствующие наружные поверхности (обмотки 11) изолированных нагревательных жил 8 и внутреннюю поверхность общей подушки кабеля. Для варианта кабеля, показанного на фиг.2, это условие выполняется тогда, когда диаметр заполняющей жилы 13 по ее изоляции меньше в четыре раза диаметра нагревательной жилы 8 по ее изоляции (обмотке 11). В этом случае заполняющие жилы 13 обеспечивают свою первую функцию - повышение жесткости и прочности кабеля.The cable also contains
Одновременно заполняющие жилы 13 (те из них, которые выполнены из медной проволоки) являются датчиком усредненной по длине кабеля температуры, а именно термометром-сопротивлением, включаемым в измерительный мост (не показан). В качестве датчика температуры могут использоваться минимум две заполняющие жилы 13, соединенные внизу кабеля, а их верхние концы при этом включается в плечо измерительного моста. При этом другие две заполняющие жилы, если они являются медными, можно включить в другое плечо моста, а именно такое, чтобы происходило усиление измерительного эффекта. Другие плечи измерительного моста (третье и четвертое), в которые не включены заполняющие жилы, выполняются из материала, мало зависимого от температуры, и располагаются, например, в устье скважины. При этом диагональ питания измерительного моста подключается к источнику стабилизированного напряжения (не показан), а его измерительная диагональ - к входу регулятора 15, выход которого соединен с управляющим входом регулируемого источника тока 16 (фиг.1). Последний является источником трехфазного тока и своими силовыми выводами соединен на поверхности с нагревательными жилами 8, нижние концы которых внизу напрямую соединены вместе в общем соединении 17.At the same time, the filling cores 13 (those made of copper wire) are a sensor of the temperature averaged over the length of the cable, namely, a resistance thermometer included in the measuring bridge (not shown). At least two
Возможны три варианта исполнения нагревательного кабеля (фиг.2, 3, 4).There are three possible versions of the heating cable (figure 2, 3, 4).
В первом варианте исполнения нагревательного кабеля (фиг.2) подушка под броню и броня 12 уложены на три нагревательные 8 и четыре заполняющие 13 жилы с образованием плоских параллельных теплопередающих поверхностей 12а и 12б, причем центры сечений заполняющих жил попарно расположены на двух прямых 14а и 14б, параллельных друг другу и теплопередающим поверхностям 12а и 12б, а центры сечений нагревательных жил 8 расположены на третьей прямой 14, параллельной первым двум (14а и 14б) и расположенной между ними с равным удалением от указанных плоскостей 12а и 12б в пределах технологической погрешности изготовления кабеля, не превышающей 5% расстояния между этими плоскостями.In the first embodiment of the heating cable (Fig. 2), the cushion under the armor and the
Во втором варианте нагревательного кабеля (фиг.3) подушка под броню и броня 12 уложены на три нагревательные 8 и четыре заполняющие 13 жилы с образованием выпукло-вогнутых теплопередающих поверхностей 12а и 12б, причем центры сечений нагревательных жил 8 расположены на первой дуге 14, сопряженной с указанными выпукло-вогнутыми поверхностями, с равным удалением от этих поверхностей 12а и 12б в пределах технологической погрешности изготовления кабеля, не превышающей 5% расстояния между этими плоскостями, а центры сечений заполняющих жил 13 попарно расположены на второй 14а и третьей 14б дугах, также сопряженных с указанными выпукло-вогнутыми поверхностями. При этом дуга 14 расположена между дугами 14а и 14б.In the second embodiment of the heating cable (Fig. 3), the cushion under the armor and the
В третьем варианте исполнения нагревательного кабеля (фиг.4) подушка под броню и броня 12 уложены на три нагревательные 8 и три заполняющие 13 жилы с образованием цилиндрической теплопередающей поверхности 12 с центрами сечений нагревательных жил, расположенных на первой окружности 14 с равным удалением от этой поверхности в пределах технологической погрешности изготовления кабеля, не превышающей 5%, и центрами сечений заполняющих жил 13, расположенных на второй окружности 14а, расположенной между первой окружностью 14 и цилиндрической теплопередающей поверхностью 12.In the third embodiment of the heating cable (Fig. 4), the cushion under the armor and the
Равноудаленность нагревательных жил 8 от нагревательных поверхностей упрощает технологию изготовления кабеля и обеспечивает равномерность теплопередачи от этих жил к указанным нагревательным поверхностям.The equidistance of the
Работа нагревателя для нефтяной скважины и нагревательного кабеля, используемого в этом нагревателе, заключаются в следующем.The operation of the heater for the oil well and the heating cable used in this heater are as follows.
Кабель 6 располагают на подъемной трубе 3 и пропускают по его нагревательным жилам 8 трехфазный электрический ток от регулируемого источника 16. Ток нагревает эти жилы, от которых тепло через термоизоляционную диэлектрическую оболочку передается к нагревательным поверхностям 12а и 12б, а от них - к трубе 3. При этом изменение температуры вызывает пропорциональное изменение электрического сопротивления заполняющих жил 13, вследствие чего происходит разбалансирование измерительного моста, в плечо которого включены указанные заполняющие жилы. Сигнал разбаланса измерительного моста с его диагонали измерения поступает на вход регулятора 15. В качестве последнего может использоваться, например, микропроцессор, снабженный соответствующим аналого-цифровым преобразователем (не показан). Регулятор 15 в соответствии с аналоговым сигналом, полученным с выхода измерительного моста о фактическом значении усредненной температуры кабеля 6 по его длине и преобразованным в цифровой сигнал при помощи аналого-цифрового преобразователя, формирует сигнал управления на источник 16 переменного трехфазного тока. В соответствии с выбранным типом воздействия на источник 16 со стороны регулятора 15 искомое регулирование, направленное на поддержание заданной температуры кабеля 6, может осуществляться путем либо изменения угла включения тиристорного ключа (не показан), либо изменения частоты прохождения через нагревательные жилы 8 кабеля 6 целых полупериодов переменного (синусоидального) тока от источника 16. Второй способ является предпочтительным, так как коммутация силовой цепи происходит при помощи тиристорного ключа в моменты перехода тока через нуль, что исключает возникновение высокочастотного излучения и не ухудшает cos φ силовой цепи.Cable 6 is placed on a lifting pipe 3 and a three-phase electric current is passed through its
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003106597/03A RU2238392C1 (en) | 2003-03-11 | 2003-03-11 | Heater for oil well and heating cable for use in said heater |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003106597/03A RU2238392C1 (en) | 2003-03-11 | 2003-03-11 | Heater for oil well and heating cable for use in said heater |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2003106597A RU2003106597A (en) | 2004-09-20 |
RU2238392C1 true RU2238392C1 (en) | 2004-10-20 |
Family
ID=33537701
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003106597/03A RU2238392C1 (en) | 2003-03-11 | 2003-03-11 | Heater for oil well and heating cable for use in said heater |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2238392C1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102996097A (en) * | 2012-11-07 | 2013-03-27 | 中国石油大学(华东) | Three-phase continuous pitshaft heat tracing device for electric pump well |
RU2618240C2 (en) * | 2006-04-21 | 2017-05-03 | Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. | Temperature limited heater, which uses phase transformation of ferromagnetic material |
RU210362U1 (en) * | 2020-10-30 | 2022-04-13 | Общество с ограниченной ответственностью "ССТЭНЕРГОМОНТАЖ" | heating cable |
RU229800U1 (en) * | 2024-08-12 | 2024-10-30 | Илья Александрович Нечаев | Heating cable for wells |
-
2003
- 2003-03-11 RU RU2003106597/03A patent/RU2238392C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2618240C2 (en) * | 2006-04-21 | 2017-05-03 | Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. | Temperature limited heater, which uses phase transformation of ferromagnetic material |
CN102996097A (en) * | 2012-11-07 | 2013-03-27 | 中国石油大学(华东) | Three-phase continuous pitshaft heat tracing device for electric pump well |
RU210362U1 (en) * | 2020-10-30 | 2022-04-13 | Общество с ограниченной ответственностью "ССТЭНЕРГОМОНТАЖ" | heating cable |
RU229800U1 (en) * | 2024-08-12 | 2024-10-30 | Илья Александрович Нечаев | Heating cable for wells |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5060287A (en) | Heater utilizing copper-nickel alloy core | |
US5065818A (en) | Subterranean heaters | |
US8952300B2 (en) | Heating cable | |
CN103202096B (en) | For the induction heater system of electrothermal pipe | |
JP2012523088A5 (en) | ||
MX2011010234A (en) | Mineral insulated skin effect heating cable. | |
US20140037956A1 (en) | High voltage high temperature heater cables, connectors, and insulations | |
US10641424B2 (en) | Subsea direct electric heating system | |
US10952286B2 (en) | Skin-effect based heating cable, heating unit and method | |
CN114641641A (en) | Pipeline Electric Heating System | |
JPS63313490A (en) | Electric heating cable | |
US10865931B2 (en) | Method and a system for controlling the temperature of a fluid in an unbonded flexible pipe | |
RU2238392C1 (en) | Heater for oil well and heating cable for use in said heater | |
RU32186U1 (en) | OIL WELL HEATER AND HEATING CABLE FOR USE IN THIS HEATER | |
EP0287898A2 (en) | Flexible, elongated thermistor heating cable | |
RU20697U1 (en) | ELECTRIC HEATING CABLE | |
KR20160118849A (en) | Resistance adjustable carbon fiber heating element | |
CA2055548C (en) | Low resistance electrical heater | |
RU2249672C1 (en) | Oil well heater | |
RU37765U1 (en) | OIL WELL HEATER | |
RU73535U1 (en) | HEATING CABLE | |
RU35823U1 (en) | Device for heating an oil well | |
CN112056004B (en) | Electric heating cable | |
RU196113U1 (en) | Load-bearing geophysical cable for heat treatment of wells | |
RU2003106597A (en) | OIL WELL HEATER AND HEATING CABLE FOR USE IN THIS HEATER |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110312 |