ПОГРУЖНОЙ МНОГОСТУПЕНЧАТЫЙ НАСОС ДЛЯ ДОБЫЧИ НЕФТИ В УСЛОВИЯХ, ОСЛОЖНЕННЫХ ОТЛОЖЕНИЕМ СОЛЕЙ
SUBMERSIBLE MULTISTAGE PUMP FOR OIL PRODUCTION UNDER CONDITIONS COMPLICATED BY SALT DEPOSITS

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к погружным многоступенчатым центробежным насосам, предназначенным для добычи нефти в условиях, осложненных отложением солей.
Известен погружной центробежный насос, содержащий лопастные рабочие колеса открытого типа [патент RU 2376500 С2, МПК F04D 29/22, F04D 13/10, опубл. 20.12.2009], в которых две стенки проточных каналов образованы лопастями рабочего колеса, а две другие стенки - неподвижными дисками направляющих аппаратов, т.е. проточные каналы рабочего колеса являются вентилируемыми, что уменьшает вероятность их засорения солями.
Недостатком данного насоса является малый межремонтный период из-за быстрого засорения проточных каналов направляющих аппаратов.
Известен погружной многоступенчатый центробежный насос для добычи нефти [патент RU 2446316 С2, МПК F04D 13/10, опубл. 20.08.2011], содержащий корпус с расположенным на нем пакетом ступеней, представляющим собой собранные на валу закрытые рабочие колеса и направляющие аппараты, в котором, по меньшей мере, одна ступень на нижнем конце насоса содержит магнитную систему, включающую два расположенных друг над другом постоянных кольцевых магнита, один из которых намагничен аксиально, а другой - радиально, при этом магнитная система содержит внешний ферромагнитный корпус, снабженный внутренней немагнитной трубой, формирующей безлопастной канал для прохода нефти. Наличие магнитной системы для обработки перекачиваемой жидкости предотвращает солеотложение внутри насоса.
Рядом исследователей установлено, что для эффективной магнитной обработки напряженность поля должна быть максимальна и, по крайней мере, не менее ~40 кА/м, а продолжительность обработки -100 с [Хасанов М.М, Рагулин В.В., Михайлов А.Г. и др. Воздействие магнитного поля на отложения карбонатных осадков в скважинах // Нефтегазовое дело. Электронный научный журнал. Выпуск 2/2002; Результаты использования магнитных индукторов обработки нефти при ее добыче и транспорте. / В.И. Бородин, Е.Н. Тарасов, А.В. Зимин и др. // Нефтяное хозяйство. 2004. №4. С.82-87].
Недостатками данной конструкции являются низкая эффективность магнитной обработки из-за недостаточной напряженности магнитного поля в безлопастном канале для прохода нефти, обусловленной удаленным расположением магнитов от поверхности сформированного канала и малой продолжительностью магнитной обработки из-за ограниченного числа ступеней на нижнем конце насоса, содержащих магнитную систему.
Основной технической задачей предлагаемого устройства является уменьшение вероятности образования отложений солей на стенках проточных каналов погружного многоступенчатого насоса и увеличение надежности насоса за счет повышения эффективности магнитной обработки.
Указанный технический результат достигается тем, что в погружном многоступенчатом насосе для добычи нефти в условиях, осложненных отложением солей, содержащем ступени с рабочими колесами и направляющими аппаратами, выполненными в виде верхнего и нижнего дисков с размещенными между ними лопатками, и постоянный кольцевой магнит, согласно изобретению постоянный кольцевой магнит установлен в пазухе, выполненной на наружной поверхности верхнего диска направляющих аппаратов, расположенных в нижних ступенях насоса, при этом количество ступеней, в которых установлены кольцевые магниты, выбрано из условия прохождения по ним нефти в течение не менее 100 секунд.
Целесообразно, чтобы кольцевой магнит был намагничен аксиально, а ступени насоса выполнены из парамагнитных материалов.
При этом в нижних ступенях насоса могут быть использованы рабочие колеса открытого типа.
Выполнение магнитной системы в виде аксиально намагниченного постоянного кольцевого магнита, расположенного в пазухе верхнего диска направляющего аппарата ступени, обеспечивает необходимую напряженность магнитного поля в проточных каналах, а установка кольцевых магнитов в нескольких ступенях увеличивает продолжительность магнитного воздействия, что повышает эффективность обработки перекачиваемой нефти.
Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежом, на котором приведен разрез сборки из четырех центробежных ступеней заявляемого насоса.
Заявляемый погружной насос содержит пакет ступеней, состоящих из рабочего колеса 1 открытого или закрытого типа и направляющего аппарата 2, выполненных из парамагнитного материала. Рабочее колесо 1 закрытого типа состоит из нижнего диска 3, верхнего диска 4 и расположенных между ними лопастей 5. Область, заключенная между верхним 4 и нижним 3 дисками и лопастями 5, образует проточный канал 6 рабочего колеса 1. Направляющий аппарат 2 имеет нижний диск 7, боковую цилиндрическую стенку 8 и верхний диск 9. Между нижним диском 7 и верхним диском 9 размещены лопасти 10. Область, заключенная между верхним 9 и нижним 7 дисками и лопастями 10, формирует проточный канал 11 направляющего аппарата 2.
В пазухе 12 верхнего диска 9 на наружной поверхности, обращенной к рабочему колесу 1, установлен кольцевой магнит 13, создающий магнитное поле в проточных каналах 11 направляющего аппарата и рабочего колеса 1 напряженностью не менее 40 кА/м. Кольцевой магнит 13 намагничен аксиально и устанавливается в нижних ступенях насоса. Количество ступеней, в которых устанавливаются магниты, должно обеспечивать перекачивание по ним жидкости в течение не менее 100 секунд и рассчитывается в зависимости от времени прохождения нефтью одной ступени насоса, которое определяется исходя из подачи насоса, поперечного сечения и длины проточных каналов ступени.
Погружной насос работает следующим образом.
Поток перекачиваемой нефти поступает к рабочему колесу 1, попадает в проточный канал 6, проходя через который получает энергию за счет кинетической энергии рабочего колеса 1, затем по переходному каналу перетекает в проточный канал 11 направляющего аппарата 2. На выходе из направляющего аппарата 2 поток нефти имеет направление, близкое к осевому, и подается в проточные каналы 6 следующего рабочего колеса 1. Внутри ступени протекающая нефть обрабатывается магнитным полем высокой напряженности, созданным аксиально намагниченными кольцевыми магнитами 13, которые расположены на верхнем диске 9 направляющего аппарата 2. Магнитное поле оказывает воздействие на магнитные моменты веществ, входящих в состав перекачиваемой нефти. Воздействие магнитного поля вызывает коагуляцию ионов солей, являющихся носителями магнитных моментов, в более крупные частицы, становящиеся впоследствии зародышами кристаллизации в объеме жидкости. Благодаря чему соли, закристаллизовавшиеся в объеме жидкости, выносятся потоком жидкости из скважины. В результате вероятность отложения солей на внутренних поверхностях насоса существенно уменьшается.