Устройство для подъема пластовой жидкости

Полезная модель относится к электрическим машинам, а именно магнитогидродинамическим насосам, и может быть использована в качестве устройства для подъема пластовой жидкости.
В настоящее время растет доля высокообводненных нефтяных скважин, добыча нефтесодержащей жидкости в которых в основном осуществляется установками электроцентробежных насосов [1, 2]. Тем не менее, данные установки имеют низкую надежность (наработка на отказ в среднем составляет 560 суток), это связано с износом вращающихся частей электроцентробежного насоса и выходом из строя погружного электродвигателя в связи с электрическим пробоем изоляции при импульсных перенапряжениях [3]. Данную проблему можно решить применением магнитогидродинамических насосов, так как в конструкции данных типов насосов нет вращающихся частей.
Известен магнитогидродинамический насос [RU 2363088 С2 МПК Н02К 44/02, опубликованная 10.04.2009], создающий электромагнитные силы для продвижения жидкого металла от взаимодействия магнитного потока, вызванного системой возбуждения, с током, пропускаемым через канал с металлом, в насосе от внешнего источника напряжения, отличающийся тем, что он выполнен с числом каналов больше двух, суживающих от периферии к центру насоса, а система возбуждения выполнена в виде постоянных магнитов, расположенных между каналами и создающими в каналах магнитные потоки, векторы индукции которых направлены по концентрическим окружностям относительно продольной оси.
Недостатком данного устройства является зависимость его производительности от заполнения внутреннего объема между наружным и внутренним участками труб токопроводящей жидкостью, применительно к условиям с изменяющимся уровнем высоты перекачиваемой жидкости относительно насоса в вертикальном положении.
Задачей изобретения является создание устройства для подъема пластовой жидкости, при осуществлении которого достигается технический результат, заключающийся в снижении зависимости производительности насоса от изменения уровня высоты перекачиваемой жидкости внутри насоса в вертикальном положении.
Указанный технический результат достигается тем, что устройство для подъема пластовой жидкости содержит источники постоянного магнитного поля, электроды, отличается тем, что включает, по меньшей мере, один модуль, в цилиндрическом корпусе которого установлены два электрода круглой формы, между электродами установлены постоянные магниты, образующие каналы, сужающиеся от центра к периферии в радиальном направлении, в электроде, установленном в нижней части модуля, и корпусе имеется отверстие, между электродом, установленным в верхней части модуля, и корпусом имеется воздушный зазор.
На фиг. 1 - изображено устройство для подъема пластовой жидкости, вид сверху в разрезе по Б-Б, стрелками показано направление движения жидкости.
На фиг. 2 - изображено устройство для подъема пластовой жидкости, разрез по А-А, стрелками показано направление движения жидкости.
Устройство для подъема пластовой жидкости включает, по меньшей мере, один модуль 1 (фиг. 2). Модуль 1 состоит из цилиндрического корпуса 2, в котором установлены два электрода 3 круглой формы и постоянные магниты 4 (фиг. 1, 2). При этом в электроде 3, установленном в нижней части модуля 1, и корпусе 2 имеется отверстие d для перемещения токопроводящей жидкости. Между электродом 3, установленным в верхней части модуля 1, и корпусом 2 имеется воздушный зазор L. Постоянные магниты 4 установлены между электродами 3, образуя каналы для перемещения жидкости, сужающиеся от центра к периферии в радиальном направлении.
Устройство для подъема пластовой жидкости работает следующим образом.
-
+
При подаче постоянного напряжения на электроды 3 в жидкости, представляющей раствор солей, кислот, нефти и т.д., происходит диссоциация солей на ионы (как правило, хлорида натрия NaCl). Под действием напряженности электрического поля, отрицательно заряженные анионы хлора Сl двигаются в сторону положительно заряженного электрода 3 (анода), а положительно заряженные катионы натрия Na в сторону отрицательно заряженного электрода 3 (катода). Подвижность анионов хлора выше, чем катионов натрия, поэтому для дальнейшего описания принципа работы рассмотрим только анионы хлора.
При движении анионов хлора к положительному заряженному электроду 3 (аноду) на анионы действует сила Лоренца, направленная перпендикулярно линиям магнитных полей, создаваемых постоянными магнитами 4. Под воздействием силы Лоренца траектория движения анионов хлора изменяется, и они движутся вдоль канала, увлекая за собой жидкость, как показано стрелками (фиг. 1). Жидкость, втягиваемая через отверстие d, перемещается по каналу и ударяется о стенки корпуса 2. Затем жидкость через воздушный зазор L движется к отверстию d следующего модуля устройства для подъема пластовой жидкости. Далее цикл повторяется. При смене полярности постоянного напряжение на электродах направление движения жидкости меняется.
Таким образом, за счет того что для работы предлагаемого устройства для подъема пластовой жидкости требуется жидкость только в первом модуле 1, зависимость производительности насоса от изменения уровня высоты перекачиваемой жидкости снижается.
Список литературы:
1. Ивановский В.Н., Сабиров А.А., Деговцов А.В. [и др.]. Вопросы энергоэффективности установок электроприводных центробежных насосов // Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса. 2016. №4. С. 25-30.
2. Шевченко С.Д., Якимов С.Б., Ивановский В.Н. [и др.]. Разработка алгоритма расчета дебита нефтяных скважин при их эксплуатации УЭЦН // Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса. 2013. №6. С. 90-91.
3. Гладких Т.Д., Сушков В.В., Сухачев И.С. Динамика функциональной надежности нефтепромысловых электрических сетей // Динамика систем, механизмов и машин. 2016. Том 3, №1. С. 76-80.