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 и предназначена для защиты погружного внутрискважинного оборудования от коррозии.
На поздних стадиях разработки нефтяных месторождений учащаются случаи преждевременного выхода из строя погружного насосного оборудования в добывающих скважинах по причине коррозии. Встречаются скважины, на которых отказ погружного оборудования развивается в течение нескольких суток после спуска. Наиболее часто разрушаются корпусы погружных электродвигателей (ПЭД) и насосно-компрессорные трубы (НКТ). Так, отмечалось, что этот вид разрушений составляет 65% всех отказов. Особенно часто повреждаются мощные ПЭД при высоких отборах лифтируемой жидкости. Большинство фактов коррозионных отказов отмечено на высоко обводненных скважинах (больше 80%), погружное оборудование которых контактирует с коррозионно-агрессивной эмульсией типа «нефть в воде». При определенных условиях (наличие блуждающих токов, перекос фаз, токи утечки в кабеле, появление статических зарядов и т.д.) на корпусе скважинного оборудования возможно появление потенциалов различной полярности от 0,3 до 28 В., что при наличии достаточной скорости потока пластовой жидкости (электролита) может вызвать электрохимическое (анодное) разрушение брони кабеля, металлических поверхностностей оборудования, в том числе и обсадной колонны.
Из уровня техники известен погружной электронасосный агрегат, который объединяет электродвигатель с гидрозащитой, насос и кабельную линию, спускаемые в скважину на подъемных НКТ. В местах максимальной кривизны скважины установлены с помощью винтов центраторы с пружинными рессорами плоского сечения, выполненные из коррозионно-стойкой и высоколегированной стали (патент РФ №143463, МПК Е21В 43/00, опубликовано 20.07.2014 г.). За счет упругих деформаций пружинных рессор обеспечивается электрический контакт НКТ с внутренней поверхностью эксплуатационной колонны. В результате стекания наведенных зарядов на эксплуатационную колонну обеспечивается дренажная защита скважинного оборудования за счет исключения образования и накопления продуктов коррозии на участках колонны НКТ.
Однако данный погружной электронасосный агрегат не обеспечивает необходимую защиту от коррозии, вследствие отсутствия избирательности полярности стекания наведенного потенциала на обсадную колонну.
Известно устройство защиты погружной насосной установи (ПНУ) от коррозии, состоящее из резьбового ниппеля, свинчиваемого с погружным электродвигателем, изоляторов и электрода, корпуса, полупроводникового диода, анод которого подключен к корпусу устройства, а катод к электроду, выполненному из коррозионно-стойкой стали, концентрично расположенному внутри корпуса с помощью изоляторов, в нижней части электрода установлен узел стекателя, состоящий из пакета проволочных щеточных дисков, материалом которого является коррозионно-стойкая, высоколегированная витая сталь, наружный диаметр дисков соответствует внутреннему диаметру обсадной колонны, обеспечивая гарантированный гальванический металлический контакт с обсадной колонной (патент РФ №119020, МПК Е21В 41/02, опубликовано 10.07.2012 г.).
Недостатком данного устройства защиты является недостаточная защита от коррозионного разрушения корпусных деталей ПНУ, так как щетки пружинных дисков забиваются парафиновыми отложениями и перестают выполнять фильтрующую функцию.
Известно устройство защиты погружной насосной установки (ПНУ) от коррозии, содержащее 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 ПНУ размещен с помощью резьбовой муфты стекатель-центратор, включающий пакеты пружинных дисков, выполненные из коррозионностойкой, высоколегированной стали, направляющие и фиксирующие втулки, пружинные рессоры круглого сечения, штангу, полупроводниковый диод, штанговый изолятор и гайки для силового замыкания конструкции стекателя (патент РФ №107274, МПК Е21В 43/00, опубликовано 10.08.2011 г.).
Недостатком устройства является сложность конструкции, обусловленная центрированием стекателя посредством пакетов пружинных дисков с направляющими и фиксирующими втулками, наличием штанги с изоляторами, а также опасность коррозионного разрушения корпусных деталей ПНУ, вследствие недостаточности поляризованного дренажа в условиях сероводородной и углекислотной коррозии.
Техническим результатом полезной модели является уменьшение коррозионного разрушения ПНУ за счет конструкционного обеспечения ионной, не гальванической, связи между изолированным электродом и обсадной колонны скважины.
Технический результат достигается устройством защиты погружной насосной установки от коррозии, состоящим из резьбового патрубка, на наружной поверхности которого установлен пружинный стекатель-центратор с наклонным расположением относительно продольной оси пружинных рессор, выполненных из коррозионностойкой, высоколегированной стали с возможностью механического и гальванического контакта с колонной насосно-компрессорных труб, при этом внутри резьбового патрубка посредством винтов и изолирующей вставки закреплен электрод, в торцевой части которого ввернут «положительным» контактом полупроводниковый диод, «отрицательный» контакт которого соединен с резьбовым патрубком, причем полупроводниковый диод, электрод и изолирующие вставки жестко соединены между собой гайками, а в верхней части резьбового патрубка установлена резьбовая муфта для крепления погружного электродвигателя.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором показано устройство защиты ПНУ от коррозии.
Устройство зашиты ПНУ от коррозии состоит из резьбового патрубка 1, на наружной поверхности которого установлен пружинный стекатель-центратор 2 с наклонным расположением относительно продольной оси пружинных рессор 3, выполненных из коррозионностойкой, высоколегированной стали, с возможностью механического и гальванического контакта с колонной НКТ 4, при этом внутри резьбового патрубка 1 посредством винтов 5 и изолирующих вставок 6 закреплен электрод 7, в торцевой части которого ввернут «положительным» контактом полупроводниковый диод 8, «отрицательный» контакт которого соединен с резьбовым патрубком 1, причем полупроводниковый диод 8, электрод и изолирующие вставки жестко соединены между собой гайками 9. Работа устройства осуществляется следующим образом. Благодаря деформации пружинных рессор 3 стекателя-центратора 2 относительно колонны НКТ 4, осуществляется электрический (гальванический) и механический контакт резьбового патрубка 1 с внутренней поверхностью колонны НКТ 4, в результате чего «отрицательная» составляющая наведенного потенциала обеспечивает катодную защиту ПНУ от электрохимического разрушения, а наличие «положительного» потенциала на электроде 7 и «отрицательного» потенциала на резьбовом патрубке 1 в условия воды, эмульгированной в нефти, формирует источник тока обеспечивающий электролиз воды, а сопровождающие электрохимические реакции обеспечивают образование окислов железа (магнетит), которые блокируют коррозионные процессы на защищаемом оборудовании, также, устройство за счет гибкости пружинных рессор 3, обеспечивает очистку обсадной колонны 4 от твердых отложений не повреждает наружную поверхность колонны НКТ во время спуска ПНУ. Вследствие этого уменьшается образование и накопление продуктов коррозии, и обеспечивается более высокая наработка подземного оборудования на отказ.