Индукционный скважинный нагреватель

(51) 21 36/04 (2006.01) МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ К ПАТЕНТУ расположенный на устье скважины,токоподводящий кабель и погружной блок,включающий цилиндрический корпус с контактным узлом токоподводящего кабеля, и расположенный в корпусе нагревательный элемент в виде индукционной катушки,намотанной на металлический сердечник, согласно полезной модели, наземный блок питания содержит преобразователь переменного тока в постоянный, а погружной блок включает высокочастотный инвертор с блоком управления, расположенные в корпусе, причем корпус нагревателя содержит верхнюю торцевую крышку, на которой закреплен контактный узел, а с противоположной стороны коническую заглушку, закрепленную на корпусе через резьбовое соединение, причем корпус разделен на две части диском из диэлектрического материала, в нижней части корпуса расположен металлический сердечник с намотанной из проводов индукционной катушки, а в верхней части корпуса к диску закреплен кронштейн полуцилиндрической формы, на котором установлен высокочастотный инвертор с блоком управления, при этом металлический сердечник поджат конической заглушкой к верхней крышке через диск и кронштейн полуцилиндрической формы.(76) Батырбаев Эдуард МаукеновичСокрюкин Евгений ВасильевичКовалев Леонид Михайлович(74) Алчимбаева Раушан Темирхановна Бавлакова Анна Вячеславовна(57) Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к индукционным нагревателям, применяемым при добыче парафинистых и вязких нефтей. Технический результат заключается в снижении потерь напряжения на токоподводящем кабеле при работе на больших, 5000 м и более, глубинах и повышении эффективности за счет повышения выходной частоты индукционного нагрева в пределах от 60 до 300 кГц в условиях ограниченного пространства в диаметральном направлении,определяющимся размером обсадной колонны. Указанный результат достигается тем, что у индукционного скважинного нагревателя,содержащего наземный блок питания, 1603 Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к индукционным нагревателям,применяемым при добыче парафинистых и вязких нефтей. Известен индукционный нагреватель, состоящий из кожуха, корпуса и трех отдельных индукционных катушек (по одной на каждую фазу) с тремя радиаторами. Полость между корпусом и кожухом заполнена трансформаторным маслом (Патент РФ 2086759, кл. Е 21 В 43/24, 1997). Недостатком данного нагревателя является сложность конструкции, малоэффективный способ использования вихревых токов при преобразовании электрической энергии в тепловую и,соответственно,повышенное потребление электроэнергии. Наиболее близким к заявляемому устройству является индукционный нагреватель, содержащий наземный блок питания, расположенный на устье скважины, токопроводящий кабель и погружной блок, включающий цилиндрический корпус с контактным узлом токопроводящего кабеля и расположенный в корпусе нагревательный элемент. Нагревательный элемент расположен соосно с корпусом с размещенными на нем последовательно соединенными индукционными катушками,снабженными ферритовыми магнитопроводами. Нагревательный элемент выполнен в виде токопроводящего немагнитного стержня, на нижнюю часть которого замкнут выходящий виток последней обмотки нижней катушки индукционного нагревателя. Верхняя часть нагревательного элемента через разъем замкнута на броневую оболочку геофизического кабеля, первая обмотка верхней катушки подключена через разъем к центральной жиле кабеля. Верхняя часть корпуса выполнена из немагнитного и неэлектропроводящего материала, нижняя часть корпуса выполнена из магнитного и электропроводящего материала, при этом обмотки катушек намотаны на ферритовые магнитопроводы с разными диаметрами, причем обмотки верхней катушки намотаны на ферритовый магнитопровод с большим диаметром, а обмотки нижней катушки намотаны на ферритовый магнитопровод с меньшим диаметром (Патент РФ 2284407, кл. Е 21 В 36/04,2006). Недостатками данного нагревателя являются большие потери мощности при работе на больших глубинах, например, от 5000 метров и более, а также невысокая выходная частота, порядка 1 кГц, что снижает эффективность нагревателя. Задачей полезной модели является снижение потерь напряжения на токоподводящем кабеле и повышение эффективности. Технический результат заключается в снижении потерь напряжения на токоподводящем кабеле при работе на больших, 5000 м и более, глубинах и повышении эффективности за счет повышения выходной частоты индукционного нагрева в пределах от 60 до 300 кГц в условиях ограниченного пространства в диаметральном направлении,определяющимся размером обсадной колонны. 2 Указанный результат достигается тем, что у индукционного скважинного нагревателя,содержащего наземный блок питания,расположенный на устье скважины,токоподводящий кабель и погружной блок,включающий цилиндрический корпус с контактным узлом токоподводящего кабеля, и расположенный в корпусе нагревательный элемент в виде индукционной катушки,намотанной на металлический сердечник, согласно полезной модели, наземный блок питания содержит преобразователь переменного тока в постоянный, а погружной блок включает высокочастотный инвертор с блоком управления, расположенные в корпусе, причем корпус нагревателя содержит верхнюю торцевую крышку, на которой закреплен контактный узел, а с противоположной стороны коническую заглушку, закрепленную на корпусе через резьбовое соединение, причем корпус разделен на две части диском из диэлектрического материала, в нижней части корпуса расположен металлический сердечник с намотанной из проводов индукционной катушки, а в верхней части корпуса к диску закреплен кронштейн полуцилиндрической формы, на котором установлен высокочастотный инвертор с блоком управления, при этом металлический сердечник поджат конической заглушкой к верхней крышке через диск и кронштейн полуцилиндрической формы. Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен продольный разрез индукционного нагревателя, на фиг.2 сечение А-А на фиг.1. Индукционный скважинный нагреватель содержит наземный блок питания 1,токоподводящий кабель 2 и погружной блок 3. Погружной блок содержит корпус, состоящий из цилиндрической трубы 4, торцевой крышки 5 и конической заглушки 6, закрепленных на трубе 4 через резьбовые соединения. На торцевой крышке 5 закреплен контактный узел 7. Также погружной блок содержит диск из диэлектрического материала 8, расположенный внутри корпуса и разделяющий корпус погружного блока на нижнюю часть 9 и верхнюю часть 10. В нижней части 9 погружного блока размещена индукционная катушка 11,намотанная на металлический сердечник 12. В верхней части 10 погружного блока установлен кронштейн полуцилиндрической формы 13, на котором закреплен высокочастотный инвертор 14 и электронная плата 15 блока управления инвертором 14. При этом коническая заглушка 6 корпуса поджимает металлический сердечник 12 к верхней крышке 5 через диск из диэлектрического материала 8 и кронштейн полуцилиндрической формы 13. Это обеспечивает плотный контакт металлического сердечника и корпуса погружного блока и позволяет крепить все элементы без дополнительных крепежных элементов, что позволяет максимально использовать внутреннее пространство погружного блока. Полуцилиндрическая форма кронштейна позволяет максимально использовать внутреннее пространство и обеспечить эффективный теплоотвод от высокочастотного инвентора и блока управления за счет большой площади поверхности. Работает индукционный нагреватель следующим образом. На наземный блок питания 1 подают однофазное напряжение 220 В с промышленной частотой 50 Гц. Наземный блок питания преобразует переменное напряжение в постоянное величиной порядка 560 В и через токоподводящий кабель 2 и контактный узел 7 подает в погружной блок 3 на высокочастотный инвертор 14. Использование постоянного напряжения исключает потери на емкостном и индуктивном сопротивлении кабеля,что увеличивает КПД нагревателя на 10-15. Относительно высокое напряжение позволяет работать с меньшим током в инверторе. Это в свою очередь уменьшает потери на нагрев кабеля и также увеличивает КПД нагревателя. Высокочастотный инвертор 14 преобразует постоянное напряжение в переменное высокочастотное напряжение (60-300 кГц). При прохождении тока высокой частоты по обмоткам индукционной катушки 10 создается электромагнитное поле, которое индуцирует вихревые токи, вызывающие нагрев металлического сердечника 12, цилиндрической трубы 4 и конической заглушки 6. Интенсивно выделяющееся тепло индукционного нагревателя способствует ускоренному и эффективному разогреву парафинистых отложений. Управление параметрами высокочастотного инвертора 14 производится блоком управления 15. Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет снизить потери напряжения на токоподводящем кабеле при работе на больших,5000 м и более, глубинах и повысить эффективность за счет повышения выходной частоты индукционного нагрева в пределах от 60 до 300 кГц в условиях ограниченного пространства в диаметральном направлении,определяемом размером обсадной колонны. ФОРМУЛА ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ Индукционный скважинный нагреватель,содержащий наземный блок питания,расположенный на устье скважины,токоподводящий кабель и погружной блок,включающий цилиндрический корпус с контактным узлом токоподводящего кабеля, и расположенный в корпусе нагревательный элемент в виде индукционной катушки,намотанной на металлический сердечник, отличающийся тем, что наземный блок питания содержит преобразователь переменного тока в постоянный, а погружной блок включает высокочастотный инвертор с блоком управления, расположенные в корпусе, причем корпус нагревателя содержит верхнюю торцевую крышку, на которой закреплен контактный узел, а с противоположной стороны коническую заглушку,закрепленную на корпусе через резьбовое соединение, причем корпус разделен на две части диском из диэлектрического материала, в нижней части корпуса расположен металлический сердечник с намотанной из проводов индукционной катушки, а в верхней части корпуса к диску закреплен кронштейн полуцилиндрической формы,на котором установлен высокочастотный инвертор с блоком управления, при этом металлический сердечник поджат конической заглушкой к верхней крышке через диск и кронштейн полуцилиндрической формы.