АВТОНОМНЫЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ИНДУКТОР СКВАЖИННЫЙ

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к защите насосно-компрессорных труб (НКТ) от коррозии, соле- и асфальтосмолопарафиновых отложений глубинного насосного оборудования скважин механизированного фонда.
Известно, что взаимодействие магнитного поля с флюидным потоком приводит к разрушению агрегатов ферромагнитных частиц железа. При разрушении агрегатов на отдельные частицы и фрагменты меньших размеров происходит многократное (примерно в 100 раз и более) увеличение количества центров кристаллизации парафинов. Как установлено, естественные микропримеси таких агрегатов (в концентрации 10-100 г/т), образованные стержнеобразными минералами окисей/гидроокисей железа с характерными размерами 0.5×0.05×0.05 мкм действительно присутствуют практически во всех нефтях, содержащих соли и асфальтены. Увеличение количества центров кристаллизации приводит к уменьшению средних объемов кристаллов АСПО. Мелкие кристаллы остаются взвешенными в потоке жидкости, что дает многократное (на несколько порядков) уменьшение скорости накопления кристаллов на стенках НКТ. Известно устройство для магнитной обработки жидкостей, включающее корпус из ферромагнитной трубы, внутри которого размещены постоянные магниты, закрепленные на внутренней поверхности корпуса путем заливки полимерной композицией. Решаемая предлагаемой полезной моделью задача заключается в снижении темпа износа НКТ, муфт и штанг в условиях повышенной концентрации коррозионно-активных компонентов в скважинной жидкости, предотвращении отложений (солей, парафинов) и предотвращении эмульсий, тем самым увеличивающими межремонтный период скважинного оборудования.
Известно устройство для защиты колонны насосных штанг и насосного оборудования от коррозии, выполненное из металла, имеющего более высокий отрицательный электрохимический потенциал по отношению к насосной штанге и закрепленный на последней литьем [1].
Недостаток известного устройства, жестко установленного на теле штанг, - повышенный износ НКТ, муфт и штанг для обводненных и сильно искривленных скважин и недостаточная эффективность защиты от твердых отложений и коррозии.
Наиболее близким по технической сущности и назначению к предлагаемой модели является устройство для магнитной обработки жидкостей, включающее корпус из ферромагнитной трубы, внутри которого размещены постоянные магниты, закрепленные на внутренней поверхности корпуса путем заливки полимерной композицией [2].
Недостаток известного устройства - недостаточная эффективность по предотвращению коррозии и твердых отложений на поверхности скважинного оборудования и колонны НКТ. Также известное устройство имеет недостаточную эффективность магнитной обработки жидкости. Это объясняется, во-первых, низким коэффициентом заполнения сечения рабочего канала магнитным полем и большими потерями напряженности магнитных полей вследствие замыкания этих полей как через ферромагнитный стержень, так и непосредственно магнитными элементами на ферромагнитный корпус.
Задача полезной модели - снижение коррозии и накопления твердых отложений на поверхности НКТ и насосного оборудования в условиях повышенной концентрации коррозионно-активных компонентов в скважинной жидкости, предотвращение эмульсий и, тем самым, увеличение межремонтного периода скважинного оборудования.
2
Поставленная задача решается тем, что автономный электромагнитный индуктор скважинный состоит из ферромагнитного патрубка поз. 1 с постоянными магнитами в виде дисков поз. 2, расположенными на диамагнитной с резьбовыми концами шпильке поз. 3, концентрично расположенной в ферромагнитном патрубке поз. 1 с помощью перфорированных изоляторов поз. 4, и чередующимися через диэлектрические диски поз. 5 и диамагнитные втулки-электроды поз. 6, в резьбовой конец диамагнитной шпильки поз. 3 ввернут полупроводниковый диод поз. 7, второй конец которого «анод» герметично подключен к ферромагнитному корпусу с помощью винта поз. 8, в результате, «отрицательная» составляющая наведенного потенциала «блуждающего тока», дополнительно обеспечивает катодную защиту насосного оборудования от электрохимического разрушения, а наличие «положительного» потенциала на втулках-электродах поз. 6 и «отрицательного» потенциала на резьбовом патрубке поз. 1 в условиях воды, эмульгированной в нефти (электролит), формирует источник тока, обеспечивающий электролиз воды, сопровождающийся электрохимическими реакциями, обеспечивающими формирование газовой фазы Н, при этом обеспечивая предупреждение и накопление твердых отложений на поверхности насосного оборудования и трубах НКТ.
3
4
Таким образом, предложенная конструкция устройства обеспечивает синергетический эффект воздействия, сопровождающийся уменьшением образования и накопления продуктов коррозии и солепарафиновых отложений, и формированием защитной (блокирующей) пленки окислов железа (FeO - магнетит) на поверхности защищаемого оборудования.
Одновременно, устройство исключает зарождение и накопление твердых отложений на поверхности насосного оборудования.
2
2
Под действием электрического поля, сформированного гальваническим источником тока, вода, эмульгированная в нефти и содержащая растворы солей, вследствие вторичных электрических реакций разлагается на молекулы водорода Н из атомов Н на катоде и молекулы кислорода О из радикалов ОН на аноде. Под действием созданного гальванического источника тока создаются условия, препятствующие отложению гидратов и солей на поверхности колонн и образованию высокодисперсной газожидкостной смеси пониженной плотности. На «жертвенном» электроде, втулках-электродах поз. 6, являющимися анодами, будут происходить реакции окисления, и коррозия будет происходить именно на этих электродах, обеспечивая эффект катодной защиты и, одновременно, активное предотвращение соле- и парафиногидратоотложений на поверхности насоса и НКТ за счет магнитной обработки добываемой жидкости, обеспечивая синергетический эффект воздействия, при этом происходит коагуляция парамагнитных и ферромагнитных частиц, находящихся в нефти. Образующиеся в нефти более крупные частицы отложений являются центрами предпочтительной кристаллизации растворенных в нефти соединений, образованных не только в объеме потока, но и на внутренней поверхности оборудования, и основная их часть выносится потоком.
Совмещение в одном устройстве магнитной обработки нефти и электрохимического воздействия приводит к увеличению межочистного и межремонтного периодов, что обеспечивает повышение эффективности работы скважины в целом.
Источники информации:
1. Патент РФ №2047741 Е21В 41/02, опублик. 10.11.1995.
2. Свид. на полезную модель №38469, опублик. 20.06.2004.