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.
Также, известным 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 сложность переходного устройства и необходимость изменения конструкции ПЭДа.
Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является устройство защиты погружной насосной установи от коррозии состоящее из погружного электронасосного агрегата, который объединяет электродвигатель с гидрозащитой, насос и кабельную линию, спускаемых в скважину на подъемных насосно-компрессорных трубах; оборудование устья; станцию управления и трансформатор, изолированный от корпуса электрод, выполненный из имеющего более высокий отрицательный электрохимический потенциал по отношению к обсадной колонне и корпуса установки и изолирующие элементы отличающееся тем, что в изолирующих элементах на уплотняемых поверхностях выполнены проточки в которых расположены уплотнительные кольца (Патент на полезную модель №80190), (3).
Тем не менее, на большинстве 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). В частности, потенциал на броне кабеля возможен из-за нарушения герметичности изоляции кабеля. 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 лифтируемой жидкости (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 полезной модели является предупреждение коррозионного разрушения скважинного оборудования вызванного наличием блуждающих токов, перекоса фаз, токов утечки в кабеле, и появление статических зарядов на корпусных элементах насосного оборудования в процессе добычи.
Поставленная цель достигается тем, что устройство защиты погружной насосной установки от коррозии, состоит из резьбового ниппеля, свинчиваемого с погружным электродвигателем, изоляторов и электрода, дополнительно содержит корпус, полупроводниковый диод, анод которого подключен к корпусу устройства, а катод к электроду, выполненному из стали, концентрировано расположенного внутри корпуса с помощью изоляторов, в нижней части электрода установлен узел стекателя, состоящего из пакета проволочных щеточных дисков материалом, которого является коррозионностойкая, высоколегированная витая сталь, наружный диаметр которых соответствует внутреннему диаметру обсадной колонны, обеспечивая гарантированный гальванический (металлический) контакт с обсадной колонной.
На фиг. схематически изображено заявляемое устройство.
Устройство защиты погружной насосной установки от коррозии состоит из резьбового ниппеля, свинчиваемого с ПЭД (погружным электродвигателем) поз.1, корпуса поз.2, изоляторов поз.3, «жертвенного» электрода поз.4, выполненного из коррозионностойкой стали, полупроводникового диода поз.5, и винтов крепления поз.5, узла стекателя поз.7, состоящего из пакета проволочных щеточных дисков поз.8. Силовое замыкание конструкции обеспечивается гайкой 9.
Работа устройства осуществляется следующим образом.
За счет формирования гальванического элемента, путем детектирования токов утечки с помощью полупроводникового диода поз.5, и создания разности потенциалов между корпусом устройства поз.1 и электродом поз.4, на корпусе устройства поз.1 и металлических элементах скважинного оборудования, создается катодный (защитный) потенциал, препятствующий электрохимическому разрушению металлического оборудования скважины. Анодная составляющая наводимого потенциала через проволочные упругие элементы щеточных дисков будет дренироваться на обсадную колонну.
Конструкция устройства может быть использована в установках различных механизированных способов добычи и нагнетательных скважинах.
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 на изобретение №2217579; МПК 7 E21B 43/00, F04,D 13/10. Установка погружного центробежного насоса / А.Г.Газаров, Т.С.Ахмеров, А.Р.Эпштейн, В.А.Кузнецов - 2002108810/03; Заявл. 05.04.2002; Опубл. 27.11 2003; Бюл. №33.
3. Патент на полезную модель №80190. Устройство защиты погружной насосной установки от коррозии / А.Р.Мавзютов, А.Р.Эпштейн; Заявл. 14.07. 2008. Опубл. 27.01.2009. Бюл. №3.