УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ ГЛУБИННО-НАСОСНОГО ОБОРУДОВАНИЯ ОТ КОРРОЗИИ

Устройство защиты глубинно-насосного оборудования от коррозии относится к нефтяной промышленности, в частности, к добыче нефти из скважин в осложненных геолого-технических условиях путем их катодной и протекторной поляризации.
Известно устройство защиты погружной насосной установки от коррозии состоящее из резьбового ниппеля, свинчиваемого с ПЭД (погружным электродвигателем), изоляторов, («жертвенного») электрода, и уплотнительных колец и резьбовой полумуфты то есть созданием гальванического элемента, катодом которого является защищаемое оборудование защищаемое оборудование, а анодом жертвенный электрод (Полезная модель РФ №92486) [1].
Наличие такого электрода (протектора) даже в катодной зоне действия протектора не влияет на величину блуждающих токов, входящих в защищаемый объект, так как она определяется только переходным сопротивлением колонны.
Влияние блуждающих токов можно предупредить или совсем устранить применением установок дренажной защиты. Основной принцип электродренажной защиты состоит в устранении анодных зон на защищаемом оборудовании. При этом катодные зоны, образовавшиеся в местах входа блуждающих токов, сохраняются. Поляризованный дренаж обеспечивается прохождением блуждающих токов только в одном направлении (применением полупроводниковых диодов): из скважинного оборудования на обсадную колонну (Полезная модель РФ №180398) [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 трехжильного силового кабеля большинства исследуемых скважин, присутствует ненулевой электрический потенциал, изменяющийся с частотой 50 Гц. Диапазон 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. 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 нескольких 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, установка электроприводного центробежного насоса (УЭЦН) повышенной производительности комплектуются ПЭД большой мощности, для которых характерны высокие значения напряжений и токов в кабельной линии. Это приводит к более высоким значениям электрического потенциала, наводимого на поверхности ПЭД, 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 полезной модели является предупреждение коррозионного и эрозионного разрушения скважинного оборудования, как вследствие влияния электрохимического воздействия блуждающих токов, так и формирования расчетного потенциала поляризационной протекторной системы, упрощение конструкции.
Поставленная цель достигается тем, что стекание анодного потенциала, (заземление) с подземной части скважинного оборудования обеспечивается пружинным центратором, происходит с одновременным наложением катодного потенциала протекторной защиты и размещением обоих устройств в одном закрытом перфорированном корпусе.
На рисунке схематически изображено заявляемое устройство защиты насосной установки от коррозии.
Устройство защиты погружной насосной установки от коррозии состоит из корпуса поз. 1, свинчиваемого с погружным электродвигателем через переводник поз. 2, изоляторов поз. 3, изолирующей втулки поз. 4, алюминиевого («жертвенного») электрода поз. 5, пружинного центратора поз. 6., электрода поз. 7, полупроводникового диода поз. 8 и резьбовой заглушки поз. 9.
Работа устройства описывается следующим образом.
Конструктивно поляризационная система представляет собой анод, подключаемый к защищаемому оборудованию с помощью полупроводникового диода, пропускающего ток только в направлении от защищаемого оборудования к аноду. Наличие анода в катодной зоне защищаемого оборудования не влияет на величину блуждающих токов, так как она определяется только переходным сопротивлением оборудования. Потенциал оборудования смещается в отрицательную сторону, а анодные зоны, вызванные блуждающими токами, ликвидируются. То есть, в анодных зонах блуждающие токи стекают в основном с анода через открытый диод. Этим предупреждается синергизм разрушения скважинного оборудования.
Источники информации:
1. Полезная модель РФ №92486
2. Полезная модель РФ №180398.