Установка погружного центробежного насоса

Установка погружного центробежного насоса

Реферат

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано для интенсификации добычи нефти бесштанговыми насосами в условиях отложений асфальтенов, гидратов, парафинов и коррозии.

Известен скважинный насос, представляющий собой вертикальную конструкцию одинарного действия с неподвижным цилиндром, подвижным металлическим плунжером и шариковыми клапанами; спускаемыми в скважину на колонне насосно-компрессорных труб и насосных штанг (1). Нефтепромысловое оборудование: Справочник. / Под ред. Е.И.Бухаленко, 2-е изд., переработанное и дополненное, М.: Недра, 1990. - 559 с.: ил. - аналог.

Недостатком скважинного насоса является применимость только в малодебитных скважинах и необходимость использования сложного металлоемкого наземного оборудования (станок-качалка), а также его ограниченная применимость при большом газовом факторе и большой кривизне скважин, характерной для кустового бурения.

Целью изобретения является повышение эффективности лифтирования в сложных геолого-технических условиях; искривленных скважинах и при интенсивном парафиногидратоотложении.

Наиболее близким техническим решением является установка погружного центробежного насоса, состоящая из погружного электронасосного агрегата, объединяющего электродвигатель с гидрозащитой, насос и кабельную линию, спускаемые в скважину на подъемных насосно-компрессорных трубах, оборудование устья, станцию управления и трансформатор, отличающаяся тем, что в нижней части установки размещается изолированный от корпуса электрод, электрически связанный с общей точкой обмоток электродвигателя, соединенных в "звезду" через диодную сборку, причем ее "положительная" клемма подключена к электроду. Патент RU 2217579, опубликовано 2003.11.27 (2).

Однако недостатком устройства является возможность образования гидратных отложений в интервале глубин вечно мерзлых пород (50-200 м) и асфальтопарафиновых отложений в интервале глубин (100-600 м).

Цель достигается тем, что в колонну насосно-компрессорных труб (НКТ) дополнительно спускают электрод на глубину начала асфальтогидратопарафиновых отложений, выполненный в виде колонны насосных штанг, оснащенных центраторами, с диэлектрическими свойствами, обеспечивающими электрическую изоляцию колонны насосных штанг от колонны НКТ, и сальниковым устройством, обеспечивающим электрическую изоляцию штанговой колонны от устьевого оборудования, в верхней (наземной) части колонна насосных штанг подключается к наземному источнику питания постоянного тока, второй электрод которого подключается к устью скважины.

Установка погружного центробежного насоса, состоящая из погружного электронасосного агрегата, который объединяет электродвигатель с гидрозащитой, насос и кабельную линию, спускаемые в скважину на подъемных насосно-компрессорных трубах (НКТ); оборудование устья; станцию управления и трансформатор и изолированный от корпуса электрод, отличающаяся тем, что электрод в скважину опускают на глубину начала асфальтогидратопарафиновых отложений, выполненный в виде колонны насосных штанг, оснащенных центраторами, с диэлектрическими свойствами, обеспечивающими электрическую изоляцию колонны насосных штанг от колонны НКТ, и сальниковым устройством, обеспечивающим электрическую изоляцию штанговой колонны от устьевого оборудования, в верхней (наземной) части колонна насосных штанг подключается к наземному источнику питания постоянного тока, второй электрод которого подключается к устью скважины.

Предлагаемая конструкция позволит на электроде получить разность потенциалов относительно колонны НКТ. В верхней части колонны подъемных труб под действием электрического поля вода, эмульгированная в нефти и содержащая растворы солей, разлагается на молекулы водорода Н₂ из атомов Н на катоде и молекулы кислорода О₂ на аноде из молекул гидроксильной группы ОН. Образующиеся газы, обладая хорошей проникающей и разрушающей способностью в жидкой щелочной среде, обеспечивают на поверхности загрязненных поверхностей труб НКТ и насосных штанг очищающее воздействие. Микропузырьки газов, образующиеся на поверхности колонны насосных штанг НКТ, нарушают сцепление частиц парафина, солей, продуктов коррозии, песка и других механических отложений, облегчая их отрыв от металлических поверхностей глубинно-насосного оборудования, и восходящим потоком лифтируемой жидкости отложения выносятся на устье скважины. Как известно, частицы асфальтенов заряжены и поэтому могут связываться со смоляными или мальтовыми компонентами нефти путем электростатического, полярного и дисперсного взаимодействия и поэтому легко адсорбируются на поверхности НКТ. Использование электростатического поля противоположной полярности позволит снизить адгезию продуктов отложения на поверхности глубинно-насосного оборудования. Кроме очищающего воздействия, на поверхности труб образуются вещества, способствующие возникновению на металле защитной пленки (пассивирующего агента). Таковым для стали являются сильные окислители, например, хорошим пассивирующим агентом служат ионы ОН. Вследствие образования на поверхности металла тончайшего поверхностного слоя окиси (Fe₂O₄-магнетит), создаются условия, препятствующие дальнейшему окислению. Существование таких «оксидных пленок» доказано различными методами; поляризацией отраженного света, рентгенографическим путем и др. Теория «оксидных пленок» в процессе электролиза была подробно развита академиком В.А.Кистяковским (1865-1952).

На чертеже схематически изображено заявляемое устройство.

Установка погружного центробежного насоса состоит из погружного насосного агрегата, состоящего из погружного центробежного насоса 1 и двигателя 2 (электродвигатель с гидрозащитой), кабеля в сборе 3, спускаемого в скважину на колонне насосно-компрессорных труб 4, наземного электрооборудования - трансформаторной комплексной подстанции 5, кабеля, обеспечивающего подвод энергии к электродвигателю, который крепится к гидрозащите, насосу и насосно-компрессорным трубам металлическими поясами 6, входящими в состав насоса. Во фланце 7 устьевой арматуры через сальниковое уплотнительное устройство 8 спущены насосные штанги 9 с наплавленными центраторами 10, обеспечивающими электрическую изоляцию насосных штанг 9, являющихся электродом (анодом), от колонны труб НКТ и электрически соединенных с положительным полюсом блока питания 11, размещенным на земной поверхности, отрицательный полюс блока питания подключен к фланцу 7 устьевой арматуры скважины.

Устройство работает следующим образом. Ниже погружного центробежного насоса под действием электрического поля вода, эмульгированная в нефти и содержащая растворы солей, вследствие вторичных электрических реакций разлагается на молекулы водорода Н₂ из атомов Н на катоде и молекулы кислорода О₂ из радикалов ОН на аноде. Под действием внешнего источника тока создаются условия разгазирования воды, эмульгированной в нефти, вследствие ее электролитического разложения, с образованием газовой фазы, препятствующей отложению асфальтопарафиногидратных и других твердых отложений (солей и продуктов коррозии на поверхности колонн), образованию высокодисперсной газожидкостной смеси пониженной плотности и обеспечению термического эффекта (в интервале установки). На электроде (штанговой колонне 10), подключенном к аноду, будут происходить реакции окисления, и коррозия будет происходить именно на этом электроде, обеспечивая эффект катодной защиты, предотвращение отложений на установке погружного центробежного насоса и поверхности НКТ и образование защитной пленки, снижающей скорость коррозии.

Источники информации

1. Нефтепромысловое оборудование: Справочник. / Под ред. Е.И.Бухаленко. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Недра, 1990. - 559 с.: ил, стр.53-58.

2. Патент RU 2217579.

Установка погружного центробежного насоса, состоящая из погружного электронасосного агрегата, который объединяет электродвигатель с гидрозащитой, насос и кабельную линию, спущенные в скважину на подъемных насосно-компрессорных трубах - НКТ, оборудование устья, станцию управления и трансформатор, при этом в скважину на глубину начала асфальтогидратопарафиновых отложений опущен электрод, выполненный в виде колонны насосных штанг, оснащенных центраторами с диэлектрическими свойствами, обеспечивающими электрическую изоляцию колонны насосных штанг от колонны НКТ, и сальниковым устройством, обеспечивающим электрическую изоляцию штанговой колонны от устьевого оборудования, в верхней наземной части колонна насосных штанг подключена к наземному источнику питания постоянного тока, второй электрод которого подключен к устью скважины.