Файл: Кошко, И. И. Техника воздействия на нефтяной пласт горением.pdf

Наземное электрооборудование установки 'состоит из повышающего автотрансформатора, аппаратуры управ­ ления, защиты и КИП. Станция управления вместе с ав­ тотрансформатором смонтирована в общем блоке.

Разработано несколько вариантов -станций управле­ ния. Один из вариантов принципиальной электрической схемы установки показан на рис. 1 2 (см. вкладыш).

Станция управления в основном состоит из автомати­ ческого выключателя, магнитного пускателя, выпрями­ теля, электрочасов, электронного моста, трансформато­ ров тока, реле и электроизмерительных приборов.

Автоматический выключатель предназначен для за­ щиты электрооборудования при перегрузках и (коротких замыканиях. Электрооборудование подключается к про­ мысловой сети нагаряжением 380/220 в через блок управ­ ления. Для обеспечения нормальной работы нагревателя необходимо поддерживать напряжение на ег-о зажимах, равное номинальному. Поэтому при различной глубине установки нагревателя следует изменять напряжение на выходе автотрансформатора, компенсируя .потери напряжения в кабеле.

Основные параметры и размеры автотрансформато­ ров, которые могут быть использованы для указанных целей, приведены в таблице 4.

Автотрансформатор ТР приспособлен для ступенча­ того регулирования выходного напряжения, что позво­ ляет поддерживать заданный режим работы нагревателя в скважинах, имеющих различную глубину.

Необходимое (напряжение на выходе трансформатора, обеспечивающее номинальную мощность нагревателя при соединении нагревательных элементов звездой, мо­ жет быть определено из выражения

где: N H— мощность нагревателя, вт;

R — сопротивление кабель-троса, ом\ Ri — сопротивление нагревателя, ом.

51

С целью установления оптимального режима работы нагревателя предусмотрена специальная измерительная аппаратура. Измерительная аппаратура выполнена по мостовой схеме. Измерение температуры осуществляется с помощью термодатчика, который соединен с назем,ной аппаратурой сигнальными жилами кабель-троса.

Чувствительным элементом забойного датчика явля­ ется платиновый термометр сопротивления. Конструкция термометра предусматривает возможность быстрого вос­ приятия чувствительным элементом температуры окру­ жающей среды.

Выводы термометра выполнены с помощью трубчатых проводников (ТЭПов).

Для учета потребляемой энергии предусматривается применение электрон асов марки 5634П-М. Электрочасы ЭЧ учитывают время включения электронагревателя в сеть.

Выпрямитель предназначен для питания электриче­ ских часов от сети переменного тока. Выпрямитель со­ стоит из понижающего трансформатора и селенового столба, собранного по 'однофазной мостовой схеме.

Кабель-трос КТГН-10 имеет три основные и три сиг­ нальные жилы и выполняет следующие функции: питает электронагреватель энергией; является грузонесущим элементом системы, обеспечивающим спуск и -подъем глубинного нагревателя; служит для контроля за рабо­ той нагревателя; является измерителем глубины спуска нагревателя.

Для инициирования горения разработан специальный

элементов.

В качестве нагревательных элементов выбраны спе­ циальные жаростойкие ТЭНы, позволяющие нагревать н-ашетаемый воздух до температуры 600° С.

В целях повышения коррозионной стойкости, трубки нагревательных элементов приняты из нержавеющей стали. ТЭНы проверены на допустимую удельную по­ верхностную мощность.

Для защиты кабель-троса от высокой температуры такоподвод к пагрезателю выполнен в виде специальной удлиненной головки, внутри которой проложены трубча­ тые электропроводники (ТЭПы).

53

Герметизация между головкой и «чрпусом .нагрева­ теля обеспечивается с помощью специальных уплотне­ ний. Для защиты от механических повреждений при транспорта ройке и в процессе шуоконподъемпых опера­ ций трубчатые нагревательные элементы помещены в перфорированный .кожух.

Спуск электронагревателя в скважину предусматри­ вается через специальный лубрикатор, который позво­ ляет извлекать нагреватель после завершения операции розжига.

Эффективность работы установки, в значительной степени, определяется коэффициентом полезного дей­ ствия. На рис. 14 представлены кривые 1, 2, 3 и 4, ха­ рактеризующие изменение коэффициента полезного дей­ ствия установки от длины кабель-троса КТГН-10 (сече­ нием 3X4 мм2) при мощности нагревателя, соответственно

10, 20, 30 и 40 кет.

Из приведенного графика следует, что с увеличением мощности нагревателя и длины кабель-троса кпд уста­

Установка разработана в автономном варианте. После инициирования горения установку можно перевести и использовать :на другом участке.

В комплекте установки предусмотрены различные приспособления и инструмент для успешного проведения работ в условиях промысла.

Техническая характеристика установки УГЭ-500

Сцелью определения работоспособности конструкции

ивыбора оптимального режима работы нагревателя

проводились специальные лабораторные последовн:ния.

54

Рис. 14. Зависимость изменения кпд установки от мощности нагревателя.

Для проведения исследований был оборудован стенд (рис. 15), включающий вентилятор, продувочную трубу, станцию управления и контрольно-измерительную аппа­ ратуру (см. вкладыш).

Во время опытов имелась возможность регулировать расход воздуха в пределах от 2 0 до0 1 0 0нм03/ч, что

55

позволяло изменять температуру нагрева (воздуха. Опре­ деление 'количества подаваемого к нагревателю воздуха проводилось по методике, изложенной в Правилах 28-64 Комитета стандартов, мер и (весов (при Совете Министров

СССР.

Питание станции управления осуществлялось от сети переменного тока напряжением 380 в.

Для нагрева воздуха использовались иммерсионные трубчатые электронагреватели (ТЭН), состоящие из тру­ бок из жароупорной стали, по оси которых расположены нихроmob ые спиради.

Пространство между стенками трубки и спиралью заполнено лериклазом, обладающим хорошими электро­ изоляционными свойствами и теплопроводностью.

Мощность нагревателя при 'напряжении на входе 380 в равна 25 кет. В процессе исследований имелась возможность изменять мощность нагревателя, регулируя напряжение на в-ходе.

В процессе работ проводились измерения температу­ ры нагреваемой среды в различных тачках.

Для контроля температуры в точках А, В, С и Д применялся потенциометр ЭПП и термопары типа ХА. Термопары А, В, С и Д были установлены с наружной стороны нагревательных элементов.

Термопары присоединялись к потенциометру компен-

саЦИ0 Н1 1Ными провода ми.

Спомощью ртутного термометра проводились изме­ рения температуры воздуха после нагревателя.

Для измерения температуры между нагревательными элементами (внутри нагревателя) применялся термометр

сопротивления типа ТСП-3. Регистрация температуры осуществлялась -с помощью электронного, автоматиче­ ского, уравновешенного моста ЭДМ-147. Питание изме­ рительной схемы моста производилось переменным то­ ком 6,3 в от одной из обмоток 'силового трансформато­ ра. Измерительная схема моста показана на рис. 16. Подключение термометра к прибору осуществлялось по трахпроводной схеме.

Применение трехпроводной схемы позволяет снизить величину температурной погрешности, вызванной (изме­ нением сопротивления соединительных проводов /Д вследствие изменения температуры окружающего возду-

56

Рис. 16. Измерительная схема моста.

противление, служащее для подгонки сопротивления проводов; /?тс — термометр сопротивления,

ха. При изменении температуры контролируемого объек­ та изменяется сопротивление термометра /?тс и наруша­

ется равновесие измерительной схемы моста. В резуль­ тате в диагонали моста АВ появляется напряжение, которое с помощью электронного усилителя возрастает до величины, достаточной для приведения в действие реверсивного двигателя моста РД-09.

С осью двигателя связан через зубчатую передачу рычаг, перемещающий контактный ролик до наступле­ ния равновесия в измерительной схеме.

Точность показаний прибора зависит от точности подгонки сопротивления подводящих линий к термо­ метру.

При градуировке прибора сопротивление каждого провода принято равным 2,5±0,01 ом. Если сопротивле­

57

ние какого-либо провода меньше 2,5 ом, то в соедини­ тельную линию последовательно подключается добавоч­ ное сопротивлени е.

Проверка правильности наказаний моста проводилась по контрольному магазину сопротивлений, который под­ ключался к мосту по трехпроводной схеме.

Корректировка градуировки моста проводилась под­ гонкой переменных сопротивлений.

При .проведении исследований показания приборов фиксировались одновременно через определенные проме­ жутки времени.

В начале и конце каждой серии опытов проводилась тарировка показывающих и регистрирующих приборов.

Графическое построение зависимостей выполнялось по экспериментальным точкам, полученным как средне­ арифметические значения из 3—5 измерений при одних и тех же параметрах.

Для изучения распределения температуры вдоль на­ гревателя замеряли температуру одновременно несколь­ кими термопарами. Результаты замера температуры в различных точках нагревателя от времени нагрева при количестве подаваемого воздуха, равном 400 нмъ/ч, при­ ведены на рис. 17.

Рис. 17. Изменение температуры элементов нагревателя.

58

Кривые 1, 3 и 4 получены три измерении температу­ ры соответственно-в точках С, В и Д (рис. 15). Кривая 2 получена -при измерении температуры с помощью тер­ мометра сопротивления. Приведенные зависимости сви­ детельствуют о том, что температура элементов нагре­ вателя возрастает по мере удаления от кабельного ввода.

Таким 'Образом, при обдувании соответствующим ко­ личеством воздуха включенного нагревателя головка последнего находится в охлажденной зоне, и кабельный ввод не подвергается воздействию высокой температуры.

Количество тепла, которое снимается с нагревателя воздухом, пропорционально разности температур, вели­ чине поверхности нагревателя и времени -нагрева.

На рис. 18. представлены зависимости температуры воздуха от времени нагрева.

Рис. 18. Изменение температуры нагрева воздуха.

Кривые 1, 2, 3, 4, 5 и 6 получены при подаче воздуха соответственно раиной 200,300, 400, 575, 745 и 915 ни3/

час. Полученные зависимости могут быть использованы для выбора режима работы нагревателя, а также опре­ деления объема нагнетаемого воздуха в скважину при инициировании горения.

Из графиков видно, что в начале нагрева температура элементов нагревателя и воздуха .резко повышается, а далее стабилизируется и остается практически постоян­ ной.

59=