УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ ПОГРУЖНОЙ НАСОСНОЙ УСТАНОВКИ ОТ КОРРОЗИИ

Полезная модель относится к нефтяной промышленности в частности к добыче нефти из скважин в осложненных геолого-технических условиях.
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 и значительного износа из-за значительной коррозии в обводненных скважинах со значительной минерализацией.
Наиболее близким техническим решением является установка погружного центробежного насоса, в которую входит погружной электронасосный агрегат, который объединяет электродвигатель с гидрозащитой, насос и кабельную линию, спускаемые в скважину на подъемных насосно-компрессорных трубах; оборудование устья; станцию управления и трансформатор, 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. Конструкция позволяет на электроде получить разность потенциалов относительно колонны НКТ вследствие перетоков в трехфазных обмотках электродвигателя при работе насоса и обеспечить катодную защиту металлического оборудования от коррозии и предупреждение накопление твердых отложений на защищаемом оборудовании (Патент РФ №2217579) (2).
Недостатком устройства является опасность перенапряжения защиты и, тем самым, разрушение изоляционных покрытий насосно-компрессорных труб и коррозионного разрушения корпусных деталей установки.
Так, на броне кабеля большинства исследуемых скважин, присутствует ненулевой электрический потенциал, изменяющийся с частотой 50 Гц. Размах изменения потенциала на разных скважинах составил величину от 0,06 до 28 В. Форма кривой близка к синусоидальной. Постоянная составляющая электрического потенциала при этом отсутствует (II=0). Потенциал на броне кабеля возможен из-за нарушения герметичности изоляции. При этом сила анодного тока разрушения может достигать нескольких десятков ампер. Кроме того, скорость разрушений металла тем выше, чем выше скорость потока лифтируемой жидкости, несмотря на отсутствие постоянной составляющей. При скорости потока электролита 12 м/с скорость разрушения испытуемого металла в три раза превышает скорость разрушения в стоячей жидкости. В реальных условиях эксплуатации скважин сила тока между корпусом ПЭД и обсадной колонной может достигать единиц ампера, при скорости потока жидкости - несколько десятков метров в секунду, что еще больше снижает наработку ПЭД и насосной установки в целом. Таким образом, при питании от трансформаторных станций управления на поверхности корпусов ПЭД и других элементов скважинного оборудования наводится значительный электрический потенциал промышленной частоты. В свою очередь, УЭЦН повышенной производительности комплектуются ПЭДами большой мощности, для которых характерны высокие значения напряжений и токов в кабельной линии что, приводит к более высоким значениям электрического потенциала, наводимого на поверхности ПЭДа, вместе с тем высокая производительность УЭЦН обеспечивает повышенную скорость потока лифтируемой жидкости в зазоре между ПЭД и обсадной колонной, что дополнительно ускоряет электролитическое разрушение металла, резко снижая наработку оборудования на отказ.
Целью изобретения является предупреждение коррозионного разрушения скважинного оборудования скважин, вследствие электрохимического воздействия анодного тока.
Поставленная цель достигается тем, что в нижней части установки размещается проволочный щеточный диск, материалом которого является коррозионностойкая, высоколигированная витая сталь, наружный диаметр которого превышает внутренний диаметр обсадной колонны.
На фиг.1 схематически изображено заявляемое устройство.
Устройство защиты погружной насосной установки от коррозии состоящей из погружного насосного агрегата, состоящего из погружного центробежного насоса 1 и двигателя 2 (электродвигатель с гидрозащитой), кабеля в сборе Запускаемого в скважину на колонне насосно-компрессорных труб 4, наземного электрооборудования: - трансформаторной комплексной подстанции 5, кабеля 6, обеспечивающего подвод энергии к электродвигателю, который крепится к гидрозащите, насосу и насосно-компрессорным трубам металлическими поясами 6, входящими в состав насоса. В крышке 7 торцевой части корпуса электродвигателя через резьбовой стержень 8 и электропроводящие 9 и 10 втулки установлен проволочный щеточный диск 11, материалом которого является коррозионностойкая, высоколегированная витая сталь, наружный диаметр которого превышает внутренний диаметр обсадной колонны, обеспечивая гарантированный гальванический (металлический) подвижный контакт корпуса погружного двигателя с обсадной колонной. Силовое замыкание конструкции обеспечивается гайкой 12.
Работа устройства осуществляется следующим образом.
За счет упругих деформаций эластичных элементов (проволок) щеточного диска обеспечивается электрический контакт корпуса ПЭДа с обсадной колонной, уравнивания тем самым электрические потенциалы всего подземного оборудования, тем самым, исключая его электрохимическое разрушение.
Конструкция устройства, благодаря эластичности упругих элементов щеточного диска, не повреждает внутреннюю поверхность эксплуатационной колонны во время спуска насосной установки в зону перфорации, обеспечивает стекание блуждающих токов, исключает образование и накопление продуктов коррозии, обеспечивает более высокую наработку подземного оборудования на отказ и тем самым, увеличивает общий дебит добывающей скважины.
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 РФ №2217579, приоритет от 05.04.2003.