УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОМАГНИЧИВАНИЯ НЕФТЕСКВАЖИННОЙ ЖИДКОСТИ

Предлагаемая полезная модель относится к аппаратам для магнитной обработки воды и может быть использовано для предотвращения образования отложений (например, смолопарафиновых) на внутрискважинном оборудовании при добыче нефти, в частности, для предотвращения отложения солей на рабочих органах и корпусах погружных центробежных насосов.
Известно устройство для магнитной водоподготовки по авт.Св. №1813730. Оно содержит цилиндрический корпус с входными и выходными патрубками, центральный вал, кольцевые магниты и немагнитные проставки, установленные в корпусе. Часть кольцевых магнитов в нем жестко укреплена на валу на равных аксиальных расстояниях от проставок, ориентирована к ним одноименными полюсами и снабжена спиральными лопатками, установленными по обе стороны магнитов, а другая часть кольцевых магнитов установлена на немагнитных проставках с обеих сторон и ориентирована одноименными полюсами к смежным кольцевым магнитам, закрепленным на валу, при этом устройство снабжено дополнительными кольцевыми магнитами, установленными на внутренней стенке корпуса на уровне кольцевых магнитов, закрепленных на валу.
Однако известные конструкции имеют низкую надежность и неприемлемы для омагничивания нефтескважинных жидкостей.
Этот недостаток, обусловлен тем, что они не выдерживают внутрискважинного давления жидкости и имеют сложную конструкцию и большую металлоемкость.
Известно устройство для омагничивания нефтекважинных жидкостей (См. П.М. №49892, МПК Е21В 41/00, опубл. 1012.2005), предотвращающее образование отложений на элементах погружных центробежных насосов, содержащее систему постоянных магнитов и выполненный герметичным из коррозийностойкой трубы корпус с хвостовыми частями, из неферромагнитного материала, силовые линии магнитной системы замыкаются через рабочий зазор и колонну скважинных труб, а хвостовые части корпуса снабжены внутренней и наружной резьбой.
Недостатком известного устройства для омагничивания нефтескважинных жидкостей является его низкая надежность.
Данный недостаток обусловлен тем, что корпус известного устройства для омагничивания нефтекважинных жидкостей недолговечен, поскольку не выдерживает забойного давления жидкости, т.к. корпус полый внутри герметично заварен, вследствие чего он подвержен деформациям от внутрискважинного давления жидкости, по существу, его раздавливает давление внутрискважинной жидкости.
Из известных наиболее близким к заявляемому объекту является принятое за прототип устройство для омагничивания нефтескважинной жидкости (см.патент РФ на полезную модель №62426, МПК Е21В 43/00, опубл. 10.04.2007), включающий герметичный корпус из ферромагнитного материала с системой постоянных магнитов, который выполнен в виде двух связанных между собой труб различного диаметра с образованием межтрубного пространства, которое заполняется трансформаторным маслом, а система постоянных магнитов выполнена в виде кольцевых магнитных втулок, при этом составляющие корпус трубы различного диаметра герметично связаны между собой посредством фланцев, корпус выполнен из нержавеющей стали, причем внутренняя труба корпуса выполнена из нержавеющей стали, а внешняя труба корпуса выполнена из углеродистой стали и может быть насосно-компрессорной трубой.
Недостатком известного устройства является низкая надежность и эффективность.
Данный недостаток обусловлен тем, что связь между собой посредством фланцев труб различного диаметра, из которых состоит корпус, осуществляют посредством обычной сварки, что приводит к быстрому нарушению герметичности. Кроме того, выполнение фланцев из углеродистой стали влечет к ее намагничиванию, что препятствует смыву магнитных полей.
Технический результат, обеспечиваемый полезной моделью, состоит в повышении надежности работы и эффективности работы устройства снижения себестоимости за счет увеличения межремонтного периода.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном устройстве для омагничивания нефтекважинной жидкости включающем герметичный корпус, выполненный из с системой постоянных магнитов, который представляет две связанных между собой посредством фланцев трубы различного диаметра с образованием межтрубного пространства, которое заполняется трансформаторным маслом, согласно изобретения, система постоянных магнитов выполнена в виде набора покрытых хромоникелем магнитных колец, установленных таким образом, что стороны одноименных полюсов находятся в непосредственном контакте друг с другом, причем система постоянных магнитов ограничена опорной шайбой и затягивающей гайкой, а трубы различного диаметра, образующие корпус, связаны между собой с помощью фланцев, закрепленных посредством резьбового соединения на концах трубы меньшего диаметра и связанных посредством аргонной сварки с концами трубы, большего диаметра.
Между отличительными признаками и достигаемым техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь.
В отличие от известных конструкций предложенная полезная модель «Устройство для омагничивания нефтекважинной жидкости», принцип действия которого основан на взаимодействии направленной системы магнитных полей со скважинной жидкостью, проходящей в рабочем зазоре между герметичным корпусом устройства для омагничивания нефтекважинной жидкости и стенками эксплуатационной колонны, позволяет обеспечить высокую надежность за счет создания в герметичном трубчатом корпусе, выполненным из двух труб различного диаметра, за счет наполнения межтрубного пространства этого герметичного корпуса трансформаторным маслом, противодавления стенок этого герметичного корпуса высокоподвижной нефтескважиной жидкости с ее высоким давлением. Магнитное поле, создаваемое замкнутой магнитной системой, образованной набором покрытых хромникелем магнитных колец и корпусом, в радиальном аксиальном зазорах, направленно перпендикулярно направлению движения потока жидкости, при этом покрытие хромникелем магнитных колец защищает последние от воздействия углеводородов, что увеличивает надежность и долговечность заявляемого устройства. Следует заметить, что магнитное поле, создано системой постоянных магнитов в виде набора покрытых хромникелем магнитных колец, которые установлены попарно, т.е. таким образом, что стороны одноименных полюсов находятся в непосредственном контакте друг с другом, а это значительно увеличивает напряжение магнитного поля, и, таким образом, значительно повышает эффективность работы устройства, что позволяет предотвратить солеотложения на рабочих органах погружных насосов, а также снизить парафиноотложения на стенках насосно-компрессорных труб, повысить надежность насосно-компрессорных труб и погружных центробежных насосов и тем самым увеличить межремонтный период насосного оборудования и снизить себестоимость нефтедобычи. Ограничение системы постоянных магнитов опорной шайбой и затягивающей гайкой обеспечивает надежность работы всего устройства в целом и, в частности, надежность обеспечивающую высокую эффективность системы постоянных магнитов, в которой магнитные кольца стремятся оттолкниться друг от друга, т.к. стороны одноименных полюсов находятся в непосредственном контакте друг с другом. Таким образом, в совокупности признаков, все это позволяет повысить надежность работы заявляемого устройства и его эффективность, снизить себестоимость устройства за счет его простоты, надежности и за счет увеличения межремонтного периода. Учитывая изменение объема кольцевой полости, образуемой магнитными кольцами, установленных таким образом, что стороны одноименных полюсов находятся в непосредственном контакте друг с другом, значительно увеличивается движение жидкости в зоне обработки, в результате более эффективно происходит, с учетом молекулярного уровня взаимодействия в высокоминерализованной пластовой жидкости, интенсивное разрушение центров кристаллизации на более мелкие структуры (явление диспергации), а также снижется коэффициент поверхностного натяжения, трения и вязкости, вследствие чего существенно увеличивается и подвижность жидкости, и ее давление, что, в свою очередь, снижет отложение солей и парафинов на насосном оборудовании, в частности, на погружных насосах, значительно увеличивая срок их службы. Таким образом, «Устройство омагничивания нефтескважинной жидкости» позволяет не только предотвратить солеотложения на рабочих органах погружных насосов, но также снизить парафиноотложения на стенках насосно-компрессорных труб, повысить надежность насосно-компрессорных труб и погружных насосов, что также позволяет дополнительно увеличить межремонтный период насосного оборудования и снизить себестоимость нефтедобычи. Связь между собой образующие корпус труб различного диаметра, с помощью фланцев, закрепленных посредством резьбового соединения на концах трубы меньшего диаметра и связанных посредством аргонной сварки с концами трубы, большего диаметра повышает надежность и долговечность устройства, а также дополнительно повышается эффективность работы устройства, поскольку при аргонной сварке не происходит намагничивание стальных швов, таким образом, исключается смыв магнитных полей.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленной полезной модели «Устройство омагничивания нефтескважинной жидкости», позволил установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного технического решения. По имеющимся у заявителя сведениям, совокупность существенных признаков заявляемой полезной модели не известна из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии полезной модели критерию "новизна". Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявляемом устройстве омагничивания нефтескважинной жидкости», изложенных в формуле полезной модели. Следовательно, заявленная полезная модель «Устройство омагничивания нефтескважинной жидкости» соответствует критерию "новизна".
Для проверки соответствия заявленной полезной модели «Устройство омагничивания нефтескважинной жидкости» критерию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить совокупность признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного устройство омагничивания нефтескважинной жидкости. Результаты поиска показали, что заявленное устройство омагничивания нефтескважинной жидкости» не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленной полезной модели преобразований для достижения технического результата. Следовательно, заявленная полезная модель «Устройство омагничивания нефтескважинной жидкости» соответствует критерию "изобретательский уровень".
Таким образом, изложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного устройства омагничивания нефтескважинной жидкости совокупности условий в том виде, как оно охарактеризовано в формуле полезной модели, т.е. подтверждена возможность его осуществления с помощью описанного в заявке примера конкретного выполнения. Конструктивные элементы, воплощающие заявленное «Устройство омагничивания нефтескважинной жидкости» при его реализации, способны обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата, а именно повысить надежность работы и эффективности работы устройства снижения себестоимости за счет увеличения межремонтного периода устойчивость и пространственную прочность конструкции, что соответствует критерию "промышленная применимость".
Совокупность существенных признаков, характеризующих сущность полезной модели «Устройство омагничивания нефтескважинной жидкости» может быть многократно использована в технологически трудоемком процессе добычи нефти с получением технического результата, заключающегося в повышении надежности и эффективности работы устройства снижения себестоимости за счет увеличения межремонтного периода, что позволяет экономически выгодно и надежно использовать заявляемое «Устройство омагничивания нефтескважинной жидкости», что позволяет сделать вывод о соответствии его критерию «промышленная применимость».
Сущность заявляемой полезной модели «Устройство омагничивания нефтескважинной жидкости» поясняется примером конкретного выполнения, и чертежами, где на фиг.1 изображено устройство для омагничивания нефтекважинной жидкости.
- на фиг.2 - схематично изображен корпус устройства для омагничивания нефтекважинной жидкости в скважине;
Конструктивно устройство для омагничивания нефтекважинной жидкости представляет собой выполненный из неферромагнитного материала, в частности, из нержавеющей стали, герметичный корпус 1, внутри которого смонтирована, определенным образом организованная по расположению, форме и количеству магнитная система 2, включающая высокоэрцетивные постоянные магниты 3 на основе Nd-Fe-B, которые выполнены в виде покрытых хромникелем магнитных колец 4. Корпус 1 выполнен в виде двух связанных между собой с помощью герметизирующих фланцев 5 и 6, труб 7 и 8 различного диаметра. Оба фланца 5 и 6 закреплены посредством резьбового соединения 9 на концах 10 и 11 трубы 7 меньшего диаметра и связаны посредством аргонной сварки 12 с концами 13 и 14 трубы 8 большего диаметра. Между трубами 7 и 8 различного диаметра пространство 15 заполнено трансформаторным маслом 16, обеспечивающим противодавление стенок 17 герметичного корпуса 1 высокоподвижной нефтескважиной жидкости 18 с ее высоким давлением, что повышает надежность и долговечность устройства. Герметичный корпус 1, выполненный из неферромагнитного материала, установлен в эксплуатационной колонне 19 скважины, с образованием рабочего зазора 20 между наружной поверхностью 21 наружной трубы 8 герметичного корпуса 1 устройства для омагничивания нефтескважинной жидкости и внутренними стенками 22 эксплуатационной колонны 19. По рабочему зазору 20 проходит нефтескважинная жидкость 18. Устройство для омагничивания нефтекважинной жидкости закрепляется непосредственно, на погружном насосе 23 или на подвеске насосно-компрессорных труб (на чертеже не показано). Упомянутые выше постоянные магниты 3 на основе Nd-Fe-B, которые выполнены в виде покрытых хромникелем магнитных колец 4, установлены таким образом, что стороны 24 и 25 одноименных полюсов находятся в непосредственном контакте друг с другом. Система постоянных магнитов 3 ограничена опорной шайбой 26 и затягивающей гайкой 27.
Устройство для омагничивания нефтекважинной жидкости можно применить при эксплуатации любого насоса для добычи нефти, например, типа УЭЦН, УШГН. Принцип действия устройства для омагничивания нефтекважинной жидкости основан на взаимодействии направленной системы магнитной системы 2 (магнитных полей) с нефтескважинной жидкостью 18, проходящей в рабочем зазоре 20 между герметичным корпусом 1 устройства для омагничивания нефтескважинной жидкости и стенками 22 эксплуатационной колонны 19. Силовые линии магнитной системы 2 замыкаются через рабочий зазор 20 прохождения нефтескважиной жидкости 18, как во внутренней трубе 7 меньшего диаметра, так и в рабочем зазоре 20 между герметичным корпусом 1 устройства для омагничивания нефтескважинной жидкости и эксплуатационной колонной 19. В результате происходящего на молекулярном уровне взаимодействия, в высокоминерализованной пластовой нефтескважиной жидкости 18 происходит интенсивное разрушение центров кристаллизации на более мелкие структуры (диспергация), а также снижение коэффициента поверхностного натяжения, трения и вязкости, вследствие чего существенно увеличивается подвижность пластовой нефтескважиной жидкости 18 и предотвращается отложение солей на насосном оборудовании.
Заявляемая полезная модель «Устройство омагничивания нефтескважинной жидкости» облвадает высокой надежностью и эффективностью работы устройства, что позволяет предотвратить солеотложения на рабочих органах погружных насосов, а также снизить парафиноотложения на стенках насосно-компрессорных труб, повысить надежность насосно-компрессорных труб и погружных центробежных насосов и тем самым увеличить межремонтный период насосного оборудования и снизить себестоимость нефтедобычи.