ПОГРУЖНОЙ ДОЗАТОР ХИМИЧЕСКОГО РЕАГЕНТА

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель 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 (патент РФ 1617198, МКИ F04B 47/00; Е21В 43/00, 1990).
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, а отсутствие устройства для выравнивания давления между внешним пластовым и внутри контейнера с химией создает дополнительные повышенные требования к герметизации химии, приводит к повышенной металлоемкости из-за необходимости использовать повышенную толщину стенок контейнера.
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. (Патент РФ 2446272, МПК Е21В 37/06 (2006.01))
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 так же данный контейнер, из-за отсутствия компенсационной системы, должен выдерживать большие пластовые давления, что так же создает риск преждевременной разгерметизации герметичной полости и выходу из строя всего оборудования вцелом, к недостаткам так же 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. Так же стоит отметить не возможность заполнения химическим реагентом указанной установки через внешний корпус, что создает сложности при сборке дозатора.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству 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. (Патент РФ 115 468 МПК G001F 13/00, Е21В 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, так же из рисунка видно, что электрический провод проходит между наружным корпусом и корпусом контейнера химического реагента, что так же увеличивает зазор между стенками указанных выше корпусов и, как следствие, приводит к уменьшению срока дозировки данного устройства. Так же стоит отметить не возможность заполнения химическим реагентом указанной установки через внешний корпус, что создает сложности при сборке дозатора.
Дополнительным недостатком известной конструкции можно отнести то, что в случае разгерметизации внутренней полости погружного дозатора, которая сообщается с маслонаполненной полостью погружного электродвигателя и, соответственно, с маслонаполненной полостью гидрозащиты погружного электродвигателя, может привести к попаданию пластовой жидкости внутрь погружного маслонаполненного электродвигателя что приведет к короткому замыканию его обмотки и, соответственно, к выходу из строя всего погружного оборудования и его преждевременному подъему. Так же в случае порыва гидрозащиты погружного электродвигателя может возникнуть короткое замыкание на погружном маслонаполненном электродвигателе, что может привести к выходу из строя компонентов электросхемы в погружном блоке. Так же к недостаткам упомянутой конструкции следует отнести контактирование платы погружного блока с маслом погружного электродвигателя, которое обладает коррозионными свойствами и способно разрушить пайку и электродорожки самой платы.
Сущность полезной модели
Технической задачей, поставленной в настоящей полезной модели, является повышение надежности работы погружного дозатора и его защита от попадания в него пластовой жидкости.
Технический результат заявленной полезной модели заключается в повышении надежности конструкции.
Технический результат заявленной полезной модели 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, и с 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 с возможностью заполнения пластовой жидкостью и химическим реагентом, и герметично разделена поршнем, 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 возможность открытия/закрытия по управляющему сигналу, электромагнитный клапан установлен в выходном канале, при этом дозатор дополнительно содержит компенсатор, расположенный в полости корпуса заполненной пластовой жидкостью, при этом внутренняя полость компенсатора соединена с полостью герметичной емкости посредством канала, выполненного в ниппеле герметичной емкости.
В частном случае реализации полезной модели интеллектуальный блок соединен нулевым проводом трехфазного электрического привода погружного насоса.
В частном случае реализации полезной модели цилиндрический корпус выполнен из коррозионностойкого материала, например, нержавеющая сталь.
В частном случае реализации полезной модели цилиндрический корпус выполнен из коррозионностойкого композитного материала, например, стеклопластик или пластик
В частном случае реализации полезной модели внутренняя полость цилиндрического корпуса выполнена с нанесением антикоррозионно стойкого покрытия.
Краткое описание чертежей
Детали, признаки, а также преимущества настоящей полезной модели 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: состоит из: 1 - основание; 2 - электромагнитный клапан; 3 - заливной канал; 4 - клапан; 5 - канал; 6 - трубка; 7 - кабель; 8 - наружный корпус; 9 - поршень; 10 - ниппель; 11-дыхательный канал; 12 -интеллектуальный блок; 13- полость; 14- верхний ниппель; 15- нулевой провод; 16 - химический реагент; 17 - пластовая жидкость; 18 - камера смешивания; 19 - входное отверстие; 20 - выходное отверстие; 21 - канал; 22 -компенсационная полость; 23 - компенсатор; 24 - герметичный соединитель; 25 -масло ПЭД; 26 - нулевой провод ПЭД; 27 - полость; 28- втулка компенсатора.
Раскрытие полезной модели
Погружной дозатор химического реагента (фиг. 1) выполнен в виде цилиндрического корпуса (8), ограниченного с одной стороны верхним ниппелем (14), а с другой - основанием (1).
Погружной дозатор химического реагента с компенсационной защитой крепится к основанию погружного электродвигателя или ТМС через ниппель (14) и подключается к нулевому проводу ПЭД (26), который выведен из погружного электродвигателя или ТМС и расположен в корпусе электродвигателя или ТМС, а так же находится в масле ПЭД (25), с помощью герметичного соединителя (24) и через собственный нулевой провод (15), посредством которого происходит передача управляющего сигнала с наземного пульта управления на интеллектуальный блок (12), где происходит обработка сигнала и передача управляющего сигнала открытия/закрытия по кабелю (7) на электромагнитный клапан (2).
Внутренняя полость корпуса (8) разделена ниппелем (10) на две части: с образованием полости (13) между верхним ниппелем (14) и ниппелем (10), а также с образованием полости (27) между основанием (1) и ниппелем (10).
В полости (13) расположен интеллектуальный блок (12).
В полости (27) по оси цилиндрического корпуса расположена труба (6), герметично соединяющая основание (1) и ниппель (10).
Полость (27) герметично разделена поршнем (9) на две части, первая часть заполнена химическим реагентом и ограниченна 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 (27), ограниченную по объему поршнем (9) и ниппелем (10) с пластовой жидкостью.
Электромагнитный клапан (2) установлен в основании (1) и одной своей стороной соединен с камерой смешивания (18), а другой стороной через канал (5) соединен с химическим реагентом (16).
Химический реагент расположен в полости, образованной внутренним диаметром наружного корпуса (8) по длине, а по торцам поршнем (9) и основанием (1).
В полости цилиндрического корпуса, по его оси расположена труба (6), герметично соединяющая основание (1) и ниппель (10).
Труба является также направляющей для поршня (9).
Внутри полости, ограниченной по объему поршнем (9) и ниппелем (10), расположен компенсатор (23). Компенсатор (23) герметично соединен с верхним ниппелем (10) с одной стороны, и со втулкой компенсатора (28) с другой стороны. При этом втулка компенсатора (28) герметично расположена на трубе (6).
Внутри компенсатора (23) расположена компенсационная полость (22), которая через канал (21), выполненный в ниппеле (10) связана с полостью (13), образованной внутренним диаметром корпуса (8) и торцами верхнего ниппеля (10) и ниппеля (14), в которую установлен интеллектуальный блок (12).
Указанные выше полости (13, 22) заполнены диэлектрической и нейтральной по отношению к припоям и медным дорожкам электрических плат жидкостью.
Применение герметичного соединителя (24) позволяет сделать погружную установку дозирования химического реагента с компенсационной защитой герметичной и независимой от масла ПЭД (25), собственный компенсатор (23), компенсационная полость (22) которого заполнена диэлектрической и нейтральной по отношению к припоям и медным дорожкам электрических плат жидкостью, например силиконовой жидкостью.
Компенсатор (23) позволяет выравнивать давление пластовой жидкости и давление внутри дозатора, что позволит обеспечить более стабильную и длительную работу интеллектуального блока (12), а так же компенсировать объемное расширение диэлектрической и нейтральной по отношению к припоям и медным дорожкам электрических плат жидкости.
Диэлектрическая и нейтральная по отношению к припоям и медным дорожкам электрических плат жидкость, которой заполнен компенсатор, защищает медные дорожки и припои электрических плат от агрессивного воздействия масла ПЭД.
Основание (1) дозатора выполнено с заливным каналом (3), выходным каналом (5) и камерой смешивания (18).
При этом канал (3) соединяет полость, 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) и входное (19) отверстие, которые сообщены 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 (14), на электромагнитный клапан (2).
Погружной дозатор химического реагента работает следующим образом.
На заводе изготовителе или непосредственно на скважине перед спуском дозатор заполняют химическим реагентом (16) против коррозии, солеобразования, 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, образованную внутренним диаметром наружного корпуса (8), торцом основания (1) и торцом поршня (9), происходит перемещение поршня (9) в крайнее верхнее положение до соприкосновения со втулкой компенсатора (28). Перед спуском в скважину нулевой провод (15) подключают к нулевому проводу погружного электродвигателя или ТМС через герметичный соединитель (24) к нулевому проводу ПЭД (26), а с помощью ниппеля (14) прикрепляют погружной дозатор к корпусу (27) погружного электродвигателя или к основанию ТМС.
В процессе работы погружного дозатора в скважине давление внутри и снаружи дозатора выравнивается с помощью дыхательного канала (11) в верхнем ниппеле, через который внутрь контейнера поступает пластовая жидкость (17) и с помощью компенсатора (23), состоящего, например, из подвижной диафрагмы.
Пластовая жидкость (17) поступая через канал (11) в полость, ограниченную по объему поршнем (9) и ниппелем (10), оказывает давление на поршень (9), который передает это давление на химический реагент (16), а так же оказывает давление на подвижные стенки компенсатора (23) выполненные, например, из диафрагмы, которые в свою очередь передают это давление жидкости, заключенной в компенсационной полости (22).
Таким образом, осуществляется выравнивание давления снаружи и внутри погружного дозатора.
Также компенсатор (23) осуществляет процесс компенсации теплового расширения жидкости, заключенной в компенсационном объеме, которая неизбежно возникает при спуске оборудования в скважину.
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 (13), 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.
Приведенные технические решения, а именно, использование погружной установки с установленной компенсационной защитой позволяет сравнивать давление внутри погружного дозатора с внешним пластовым давлением тем самым снижая риск выхода из строя элементов электросхемы погружной части интеллектуального блока (12), отсутствие перепада давления положительно сказывается на работе уплотнительных элементов, которые работают в комфортных условиях низкого перепада давлений, а благодаря возможности компенсации теплового расширения жидкости заключенной в компенсационном объеме (22) можно так же избегать избыточного внутреннего давления, а подвижные стенки компенсатора (23) позволяют плавно выравнивать давление внутри и снаружи дозатора в процессе спуско/подъемных операций на скважине.
Так же соединение нулевого провода ПЭД (26) погружного электродвигателя или ТМС с нулевым проводом (15) погружного дозатора через герметичный соединитель (24), который герметично установлен в ниппеле (14) позволяет сделать дозатор герметичным и не зависимым от компенсатора погружного электродвигателя, что позволяет говорить о том, что в случае разгерметизации двигателя электросхемы расположенные в погружной части интеллектуального блока (12) сохранят свою работоспособность, так и наоборот: в случае разгерметизации компенсационного объема (22) и попадания в него пластовой жидкости (17) выйдет из строя только погружная часть интеллектуального блока (12), при этом это никак не отразится на работе погружного электродвигателя, а значит погружной насос продолжит свою работу.