СПОСОБ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА ОТ ОТЛОЖЕНИЯ СОЛЕЙ
PROCEDURE FOR PROTECTION OF CENTRIFUGAL PUMP FROM DEPOSIT OF SALTS

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к эксплуатации электроцентробежных насосов для подъема жидкости из скважин.
Одной из проблем, возникающих при добыче обводненной нефти электроцентробежными насосами (ЭЦН), является отложение неорганических солей на рабочих органах насосного оборудования.
Отложения солей, в частности, являются причиной роста уровня аварийности, в первую очередь, «полетов». Имеющиеся эксплуатационные данные позволяют считать, что они в основном связаны с вибрацией. Одной из основных причин вибрации является дисбаланс из-за неравномерного отложения солей на рабочих колесах. Общая точка зрения заключается в том, что «полет» наступает в результате усиленной вибрации и пульсации давления изношенного насоса, которые приводят к разрушению крепежных элементов и других слабых мест в насосной установке. Опытом эксплуатации установлена взаимосвязь между распределением уровней вибрации и наработками на отказ погружных агрегатов. Вибрацию ЭЦН можно резко снизить, если устранить солеотложения на его рабочих органах.
Известно «Устройство для дозированной подачи и смешения реагента в скважине» (патент РФ №2260110 - 2005. - №25), которое предусматривает размещение емкости с реагентом и глубинного дозирующего устройства в скважине ниже насоса. Устройство может быть использовано для подачи ингибиторов солеотложений. Недостатком этой конструкции является применимость только в малодебитных скважинах, оснащенных штанговыми насосами.
Известен химический метод предотвращения осложнений, вызванных отложением солей, предусматривающий подачу ингибиторов солеотложений с устья скважины по капиллярному трубопроводу, проходящему по внешней поверхности насосно-компрессорных труб (патент РФ №2260677. Способ химической защиты скважинного оборудования от коррозии, парафиноотложений, солеотложений и сульфатвосстанавливающих бактерий).
Недостаток способа - потребность в сложном и дорогостоящем оборудовании и реагентах, трудоемкость работ по подземному ремонту скважин.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является «Способ защиты от коррозии трубопроводов сточных вод нефтяных производств» (а.с. №266982 от 13 января 1970 г.), заключающийся в том, что на внутреннюю поверхность трубопровода наносят слой нефти и окисляют его продувкой воздухом. Для этого, согласно изобретению, трубопровод заполняют нефтью и выдерживают 5-10 часов, при этом на металлической поверхности формируется слой асфальто-смоло-парафиновых отложений (АСПО). Затем трубопровод продувают воздухом в течение 4-12 часов. Естественно, что внутренняя поверхность трубопровода становится водоотталкивающей (гидрофобной), поэтому коррозионно-активные агенты и соли, содержащиеся в воде, не могут осаждаться на такой поверхности.
Упомянутый способ хорошо применим для гидрофобизации трубопроводов, в которых отношение площади внутренней поверхности трубопровода к его объему сравнительно мала. Однако для обработки ЭЦН этот способ использовать нельзя, так как отношение площади внутренней поверхности насоса и его рабочих органов (рабочих колес и направляющих аппаратов) к его объему велика. Поэтому попытка гидрофобизации путем заполнения полости насоса нефтью с последующей выдержкой не может дать положительного результата, так как в малом объеме нефти недостаточно тяжелых углеводородов для осаждения на большой площади внутренней поверхности насоса и его рабочих органов.
Цель изобретения - упрощение и удешевление защиты ЭЦН от отложения солей при добыче нефти из обводненных скважин.
Поставленная цель достигается предварительной гидрофобизацией нефтью его рабочих органов. При этом гидрофобизацию ведут путем прокачки через насос безводной нефти, для чего ЭЦН подсоединяют через специально смонтированный байпас к трубопроводу товарной нефти на время формирования на рабочих поверхностях асфальто-смоло-парафиновых отложений толщиной не менее 50 мкм. По завершении обработки нефть из полости ЭЦН вытесняют водой.
Длительность обработки определяют заранее в лабораторных условиях, например, методом «холодного стержня».
Схема осуществления предлагаемого способа показана на чертеже.
Трубопровод товарной нефти оборудуется байпасом с запорной арматурой 1 и 4 и трехходовыми кранами 2 и 3. ЭЦН (новый или после ремонта) через байпас подсоединяют к трубопроводу товарной нефти. Гидравлическое сопротивление ЭЦН намного выше, чем у трубопровода, поэтому основной поток нефти проходит через трубопровод, а меньшая часть протекает через насос. При этом в его полость поступают вместе с нефтью свежие порции тяжелых углеводородов (АСПО), которые формируют гидрофобную пленку на рабочих поверхностях насоса. На практике ЭЦН может быть установлен на гидрофобизацию в дневное время и на другой день снят и доставлен на скважину.
Процесс ведут в следующей последовательности: отключают ЭЦН от трубопровода перекрытием запорной арматуры 1 и 4, освобождают полость насоса от нефти, для чего открывают кран 2 и стравливают давление в дренажную емкость, затем открывают кран 3 для сообщения с источником воды (водопроводом) и вытесняют нефть в дренажную емкость вплоть до появления воды на выходе из крана 2. После этого закрывают кран 3, сливают воду и отсоединяют ЭЦН от байпаса.
Таким образом, предлагаемый способ характеризуется последовательностью новых технологических операций:
- вместо защиты ЭЦН от солеотложений дозированием реагентов в скважину применяют гидрофобизацию нефтью его рабочих органов путем прокачки через насос безводной нефти, для чего ЭЦН подсоединяют через специально смонтированный байпас к трубопроводу товарной нефти;
- после формирования на рабочих поверхностях гидрофобной асфальто-смоло-парафиновой пленки насос отключают от трубопровода товарной нефти, нефть из полости ЭЦН вытесняют водой и доставляют на месторождение для спуска в скважину;
- длительность гидрофобизации определяют заранее в лабораторных условиях, например, методом «холодного стержня».
Способ характеризуется следующими преимуществами: при гидрофобизации рабочих органов насоса путем прокачки нефти отпадает потребность в сложном и дорогостоящем дозировочном оборудовании и реагентах, упрощаются работы по подземному ремонту скважин, достигается высокая экономичность.
Организация прокачки через насос нефти путем подсоединения ЭЦН через специально смонтированный байпас к трубопроводу товарной нефти упрощает обработку, так как не требуется дополнительного насосного оборудования, контрольно-измерительных приборов и процесс осуществляется автоматически без присутствия обслуживающего персонала.
Вытеснение нефти из полости ЭЦН вместо продувки воздухом водой после отсоединения от трубопровода повышает безопасность производства, снижает вероятность вредных выбросов в атмосферу.
Заблаговременное определение длительности гидрофобизации в лабораторных условиях позволяет оптимизировать время обработки ЭЦН.
Таким образом, предлагаемый способ защиты ЭЦН от отложения солей обладает следующими преимуществами:
- полная герметизация процесса;
- минимальное количество используемого оборудования;
- высокая техническая и экологическая безопасность;
- простота осуществления процесса;
- экономическая эффективность.