Погружной дозатор химического реагента
DOWNHOLE CHEMICAL REAGENT DOSING UNIT

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к погружным устройствам для подачи реагента в скважину, на поверхность погружных электродвигателей и вход электроцентробежных насосов, и может быть использовано для предотвращения коррозии, отложения солей и парафинов на нефтедобывающем оборудовании для повышения надежности работы УЭЦН.
Уровень техники
Известно устройство для дозированной подачи реагента в скважину, включающее контейнер с химическим реагентом и помещенный между ним и штанговым насосом плунжерный насос-дозатор. Плунжер дозирующего насоса прикреплен к штоку, приводимому в движение перепадом давления жидкости во время работы штангового насоса (SU 1617198, F04B 47/00; E21B 43/00).
К недостаткам устройства можно отнести невозможность его использования с другими видами нефтедобывающих насосов (центробежными, осевыми и т.д.) и неравномерность подачи реагента из-за постепенного разбавления его скважинной жидкостью во время эксплуатации, отсутствие контроля выхода реагента, расположение контейнера с химией под дозирующим насосом затрудняет вынос химреагента.
Известно устройство для дозированной подачи реагента в скважину, емкость для реагента и сообщенный с ней насос-дозатор с собственным приводом и системой управления, которые помещены внутри скважины ниже нефтедобывающего оборудования, питание привода насоса-дозатора подведено от батареи гальванических элементов, расположенных в герметичной полости устройства. (RU 2446272, E21B 37/06)
Недостатком известной конструкции является то, что невозможно удаленно контролировать расход химического реагента, существует необходимость герметичной изоляции батареи от попадания на нее химического реагента и пластовой жидкости, а также данный контейнер должен выдерживать большие пластовые давления, что также создает риск преждевременной разгерметизации герметичной полости, к недостаткам также можно отнести то, что химический реагент расположен в отдельном контейнере, который помещен в дополнительный корпус, что приводит к уменьшению полезного объема химического реагента, а как следствие, и уменьшению срока дозировки данного устройства. Также стоит отметить невозможность заполнения химическим реагентом указанной установки через внешний корпус, что создает сложности при сборке дозатора.
Наиболее близким аналогом заявленного технического решения является дозатор погружной интеллектуальный, состоящий из контейнера с поршнем и неподвижной мембраной, заполненный составом для дозирования, расположенный в корпусе в форме трубы, с одной стороны которого установлены концевая деталь и герметичный модуль с электронным блоком, соединенный электрическим проводником в изоляционной оболочке, находящимся в герметичной трубе, и расположенным с другой стороны управляемый клапан, который установлен в основании и соединен внутренними каналами с приемным устройством, имеющим пробойник неподвижной мембраны, электронный блок получает питание и управляющий сигнал по нулевому проводу трехфазного электрического привода погружного насоса и передает его на управляемый клапан. (RU 115468, G01F 13/00, E21B 37/06.)
Недостатком известной конструкции является то, что химический реагент расположен в отдельном контейнере, который помещен в дополнительный корпус, что приводит к уменьшению полезного объема химического реагента, а как следствие, и уменьшению срока дозировки данного устройства, также из рисунка видно, что электрический провод проходит между наружным корпусом и корпусом контейнера химического реагента, что также увеличивает зазор между стенками указанных выше корпусов и, как следствие, приводит к уменьшению срока дозировки данного устройства. Также стоит отметить невозможность заполнения химическим реагентом указанной установки через внешний корпус, что создает сложности при сборке дозатора.
Сущность изобретения
Технической задачей, поставленной в настоящем изобретении, является увеличение срока работы погружного дозатора, повышение его надежности, увеличение полезного объема химического реагента при облегчении веса установки.
Технический результат заявленного изобретения заключается в увеличении полезного объема химического реагента.
Технический результат заявленного изобретения достигается за счет того, что погружной дозатор химического реагента, содержащий цилиндрический корпус, с одной стороны которого установлены герметичный модуль с интеллектуальным блоком, с другой стороны установлено основание с камерой смешивания, с управляемым клапаном, с входными и выходным каналом, сообщенным с камерой смешивания, при этом интеллектуальный блок соединен электрическим проводником в изоляционной оболочке, находящимся в герметичной трубе с управляемым клапаном, причем
внутренняя полость цилиндрического корпуса выполнена герметичной и разделена поршнем с возможностью заполнения пластовой жидкостью и химическим реагентом,
при этом герметичная труба является направляющей для поршня и расположена по оси цилиндрического корпуса,
в основании дозатора дополнительно выполнен заливной канал химического реагента с клапаном,
в качестве управляемого клапана установлен электромагнитный клапан, выполненный с возможностью открытия/закрытия по управляющему сигналу,
электромагнитный клапан установлен в выходном канале.
В частном случае реализации заявленного технического решения интеллектуальный блок соединен нулевым проводом трехфазного электрического привода погружного насоса.
В частном случае реализации заявленного технического решения цилиндрический корпус выполнен из коррозионностойкого материала, например нержавеющей стали.
В частном случае реализации заявленного технического решения цилиндрический корпус выполнен из коррозионностойкого композитного материала, например стеклопластика или пластика.
В частном случае реализации заявленного технического решения внутренняя полость цилиндрического корпуса выполнена с нанесением антикоррозионностойкого покрытия.
Краткое описание чертежей
Детали, признаки, а также преимущества настоящего изобретения следуют из нижеследующего описания вариантов реализации заявленной установки с использованием чертежей, на которых показано:
На фиг. 1 изображен погружной дозатор химического реагента.
На фигуре цифрами обозначены следующие позиции:
1 - основание; 2 - электромагнитный клапан; 3 - заливной канал; 4 - клапан; 5 - канал; 6 - трубка; 7 - электрический кабель; 8 - корпус; 9 - поршень; 10 - ниппель; 11 - дыхательный канал; 12 - интеллектуальный блок; 13 - герметичный модуль; 14 - верхний ниппель; 15 - нулевой провод; 16 - химический реагент; 17 - пластовая жидкость; 18 - камера смешивания; 19 - входное отверстие; 20 - выходное отверстие.
Раскрытие изобретения
Погружной дозатор химического реагента (фиг. 1) выполнен в виде цилиндрического корпуса (8), ограниченного с одной стороны верхним ниппелем (14), а с другой - основанием (1).
Внутренняя полость корпуса (8) разделена ниппелем (10) на две части: с образованием герметичного модуля (13) между верхним ниппелем (14) и ниппелем (10), а также с образованием полости (21) между основанием (1) и ниппелем (10).
В герметичном модуле (13) расположен интеллектуальный блок (12).
В полости (21) по оси цилиндрического корпуса расположена труба (6), герметично соединяющая основание (1) и ниппель (10).
Полость (21) герметично разделена поршнем (9) на две части, первая часть с химическим реагентом, ограниченная по объему поршнем (9) и основанием (1), вторая часть с пластовой жидкостью, ограниченная по объему поршнем (9) и ниппелем (10). Труба (6) является направляющей для поршня (9).
В ниппеле (10) выполнен дыхательный канал (11), соединяющий часть полости (21), ограниченную по объему поршнем (9) и ниппелем (10) с пластовой жидкостью.
В ниппеле (10) выполнен центральный канал, в котором расположен электрический кабель (7) от интеллектуального блока (12).
Основание (1) дозатора выполнено с заливным каналом (3) и выходным каналом (5) и камерой смешивания (18).
При этом канал (3) соединяет полость (21), ограниченную по объему поршнем (9) и основанием (1).
В заливном канале (3) химического реагента установлен клапан (4), предотвращающий обратное вытекание химии из дозатора.
Канал (5) соединяет часть полости (21), ограниченную по объему поршнем (9) и основанием (1), и камеру смешивания (18).
В камере смешивания (18) на выходе из канала (5) установлен электромагнитный клапан (2). В основании (1) дозатора радиально расположено как минимум одно выходное отверстие (20), которое сообщено с камерой смешивания (18).
Электромагнитный клапан (2) через электрический кабель (7), расположенный в трубе (6), соединен с интеллектуальным блоком (12). В интеллектуальном блоке (12) происходит обработка сигнала и передача управляющего сигнала открытия/закрытия по кабелю (7), расположенному внутри трубки (6), которая герметично соединяет основание (1) и верхний ниппель (2), на электромагнитный клапан (2).
Погружная установка дозирования химического реагента закреплена на основании погружного электродвигателя или на погружном блоке ТМС через ниппель (14) и подключена посредством электрического кабеля с наземной частью, от которой происходит передача управляющего сигнала на интеллектуальный блок (12).
Отсутствие дополнительного корпуса позволяет максимально увеличить полезный объем закачиваемой химии в погружной дозатор за счет исключения толщины стенки дополнительного контейнера, а расположение трубки с проходящим внутри нее кабелем для передачи сигнала открытия/закрытия электромагнитного клапана по центру наружного корпуса также позволяет увеличить полезный объем химии, а также технологически упрощает изготовление подвижного поршня и сборку всего погружного дозатора.
Погружной дозатор химического реагента работает следующим образом.
На заводе-изготовителе или непосредственно на скважине перед спуском дозатор заполняют химическим реагентом (16) против коррозии, или солеобразования, или парафинообразования через заливной канал (3), в котором установлен клапан (4), предотвращающий обратное вытекание химии из дозатора. В этот момент поршень (9) находится в крайнем нижнем расположении и соприкасается с торцом основания (1). В процессе заполнения полости, образованной внутренним диаметром наружного корпуса (8), торцом основания (1) и торцом поршня (9), происходит перемещение поршня (9) в крайнее верхнее положение до соприкосновения с верхним ниппелем (10). Перед спуском в скважину нулевой провод (15) подключают к нулевому проводу погружного электродвигателя или ТМС, а с помощью ниппеля (14) прикрепляют погружной дозатор к основанию погружного электродвигателя или к основанию ТМС.
После того как наземная часть интеллектуального блока передаст сигнал о начале работы по нулевому проводу (15) в погружную часть интеллектуального блока (12), расположенному внутри корпуса (8), погружная часть интеллектуального блока выдаст сигнал по проводу (7) на электромагнитный клапан (2) об его открытии/закрытии.
Химический реагент (16) под собственным весом и под давлением пластовой жидкости (17) начнет поступать по каналу (5) в электромагнитный клапан (2), а в случае его открытого состояния в камеру смешивания (18), находящуюся в основании (1).
Через входное отверстие (19) в камеру смешивания (18) поступает пластовая жидкость, которая, смешиваясь с химическим реагентом, поступающим в камеру через электромагнитный клапан (2), выносится из камеры смешивания через выходное отверстие (20) и далее с восходящим потоком поступает в нефтедобывающий насос, тем самым полностью защищая все погружное оборудование, в том числе и погружной электродвигатель, от солеобразования, парафинообразования и коррозии.
Приведенное техническое решение, а именно погружной дозатор химического реагента без дополнительного контейнера для химического реагента и расположение трубки с кабелем по центру, позволяет увеличить полезный объем закачиваемого химического реагента в дозатор, тем самым увеличить время работы погружного дозатора, а значит и всего нефтедобывающего оборудования в целом. Использование в конструкции клапана, расположенного в заливном канале, значительно упростит и обезопасит работу по заправке контейнера химией как на заводе изготовителе, так и на устье скважины во время монтажа оборудования.