УСТРОЙСТВО ПОГРУЖНОЕ МАГНИТНО-РЕЗОНАНСНОЕ

Полезная модель относится к нефтедобывающей отрасли промышленности и может быть использована при создании устройств для растворения и замедления процесса образования отложений и продуктов коррозии скважинных установок универсальных электропогружных насосов, применяемых при нефтедобыче.
Известен электромагнитный протектор скважинной установки электроцентробежного насоса [Патент №2599893 RU, МПК Е21В 37/00, приоритет от 30.06.2015 г.], содержащий электромагнитный излучатель с сердечником, генератор, устройство управления, приемопередающий блок, блок питания и блок сопряжения, первый выход которого соединен со статорной обмоткой погружного электродвигателя скважинной установки электроцентробежного насоса, второй - со входом блока питания, а третий - с первым входом приемо-передающего блока, первый выход которого соединен с первым входом блока сопряжения, а второй выход - с первым входом устройства управления, первый выход которого подключен ко второму входу приемо-передающего блока, второй выход которого соединен с первым входом устройства управления, второй выход которого подключен к входу генератора, выход которого соединен с первым входом электромагнитного излучателя, при этом он дополнительно содержит блок измерителя частоты и тока излучателя, управляемый источник тока, выход которого подключен ко второму входу электромагнитного излучателя, а вход - к третьему выходу устройства управления, причем второй вход устройства управления соединен с выходом блока измерения частоты и тока излучателя, вход которого подключен ко второму выходу электромагнитного излучателя.
Электромагнитный протектор скважинной установки электроцентробежного насоса может содержать электромагнитный излучатель, имеющий замкнутый ферромагнитный сердечник без зазора хотя бы с одной обмоткой.
Электромагнитный протектор скважинной установки электроцентробежного насоса может содержать управляемый источник тока, регулирующий частоту свободных резонансных колебаний.
Электромагнитный протектор скважинной установки электроцентробежного насоса может содержать управляемый источник тока возбуждающий низкочастотное магнитное поле.
В электромагнитном протекторе скважинной установки электроцентробежного насоса контроль излучения может также осуществляться по значениям частоты колебаний и тока излучателя, возникающих при свободных колебаниях.
Электромагнитный протектор скважинной установки электроцентробежного насоса может содержать генератор, формирующий узкие импульсы с параметрами, задаваемыми устройством управления для обеспечения свободных резонансных колебаний в контуре излучателя.
В электромагнитном протекторе скважинной установки электроцентробежного насоса приемопередающий блок может также через блок сопряжения и погружной электродвигатель осуществлять информационную связь по совмещенному, со статорной обмоткой и питающему кабелю этого двигателя, проводному каналу с оборудованием на поверхности.
В электромагнитном протекторе скважинной установки электроцентробежного насоса питание его аппаратных средств может также осуществляться от блока питания, который, в свою очередь, получает электроэнергию через блок сопряжения от статорной обмотки погружного электродвигателя.
Недостатком указанного электромагнитного протектора скважинной установки электроцентробежного насоса является малая эффективность обработки скважинной жидкости, обусловленная наличием сердечника без зазора, предназначенного для обеспечения свободных резонансных колебаний, вызванных узкими импульсами с параметрами, задаваемыми устройством управления.
Наиболее близким техническим решением является установка для ингибирования коррозии и образования отложений на скважинном оборудовании [Патент №2634147 RU, МПК Е21В 37/00, приоритет от 17.08.2016 г.], входящая в состав скважинной компоновки, содержащая по крайней мере два электромагнитных излучателя, размещенных вдоль продольной оси скважинной компоновки на определенном расстоянии друг от друга, блок сопряжения с погружным электродвигателем, установленный в отдельном корпусе, в котором размещен также электронный блок управления, соединенный с блоком сопряжения входом-выходом, и генераторы возбуждения по количеству электромагнитных излучателей, входы которых соединены с выходами электронного блока управления, а выходы соединены с обмотками возбуждения соответствующих электромагнитных излучателей, датчики параметров, установленные в скважинном пространстве и подключенные к электронному блоку управления, причем каждый электромагнитный излучатель содержит цилиндрический сердечник из магнитомягкого материала с аксиальной или ортогональной обмоткой, витки которой расположены соответственно аксиально или перпендикулярно оси скважинной компоновки.
Установка для ингибирования коррозии и образования отложений на скважинном оборудовании может содержать блок электропитания, включенный в состав блока сопряжения и связанный с обмоткой погружного электродвигателя установки электропогружного насоса для отбора электроэнергии и питания блоков установки для ингибирования образования отложений.
Установка для ингибирования коррозии и образования отложений на скважинном оборудовании может содержать блок управления связанный каналом связи с аппаратурой мониторинга и управления, размещенной на земной поверхности.
Установка для ингибирования коррозии и образования отложений на скважинном оборудовании может содержать датчики для измерения параметров среды - давления, температуры, обводненности, расхода, а также параметров работы излучателей.
Недостатком указанной установки для ингибирования коррозии и образования отложений на скважинном оборудовании также является малая эффективность обработки скважинной жидкости, обусловленная наличием двух или более электромагнитных излучателей, размещенных вдоль продольной оси скважинной компоновки на определенном расстоянии друг от друга.
Технический результат, получаемый при осуществлении полезной модели, выражается в расширении функциональных возможностей устройства погружного магнитно-резонансного за счет повышения эффективности обработки скважинной жидкости.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве погружном магнитно-резонансном, содержащем размещенный вдоль продольной оси скважинной компоновки электромагнитный излучатель, состоящий из цилиндрического ферромагнитного сердечника с двумя обмотками, плоскости намотки витков которых расположены соответственно параллельно и перпендикулярно оси скважинной компоновки, блок сопряжения связанный с погружным электродвигателем, электронный блок управления, соединенный с блоком сопряжения входом-выходом, блок электропитания для питания блоков устройства погружного, генератор импульсов, вход которого соединен с выходом электронного блока управления, а выходы соединены с обмотками, цилиндрический ферромагнитный сердечник выполнен с зазором, центральным отверстием и пазами на наружной поверхности вдоль продольной оси, в пазах вдоль образующей наружной цилиндрической поверхности сердечника размещены витки секционированной обмотки, плоскости намотки которых расположены параллельно оси скважинной компоновки, генератор представляет собой формирователь прямоугольных импульсов в широком частотном диапазоне с регулируемой скважностью.
Указанный технический результат достигается также тем, что в устройстве погружном магнитно-резонансном цилиндрический ферромагнитный сердечник выполнен составным, например из нескольких колец, или сегментов колец, склеенных между собой.
Указанный технический результат достигается также тем, что в устройстве погружном магнитно-резонансном блок электропитания может быть связан с погружным электродвигателем с помощью отдельной обмотки, размещенной на статоре.
Указанный технический результат достигается также тем, что в устройстве погружном магнитно-резонансном блок электропитания может быть связан входом с выходом блока сопряжения.
Выполнение устройства погружного магнитно-резонансного, содержащего размещенный вдоль продольной оси скважинной компоновки электромагнитный излучатель, состоящий из цилиндрического ферромагнитного сердечника с двумя обмотками, плоскости намотки витков которых расположены соответственно параллельно и перпендикулярно оси скважинной компоновки, блок сопряжения связанный с погружным электродвигателем, электронный блок управления, соединенный с блоком сопряжения входом-выходом, блок электропитания для питания блоков устройства погружного, генератор импульсов, вход которого соединен с выходом электронного блока управления, а выходы соединены с обмотками, цилиндрический ферромагнитный сердечник выполнен с зазором, центральным отверстием и пазами на наружной поверхности вдоль продольной оси, в пазах вдоль образующей наружной цилиндрической поверхности сердечника размещены витки секционированной обмотки, плоскости намотки которых расположены параллельно оси скважинной компоновки, генератор представляет собой формирователь прямоугольных импульсов в широком частотном диапазоне с регулируемой скважностью, расширяет функциональные возможности устройства погружного магнитно-резонансного за счет повышения эффективности обработки скважинной жидкости.
Выполнение устройства погружного магнитно-резонансного, таким образом, что цилиндрический ферромагнитный сердечник выполнен составным, например из нескольких колец, или сегментов колец, склеенных между собой, повышает технологичность изготовления устройства в целом.
Выполнение устройства погружного магнитно-резонансного, таким образом, что блок электропитания связан с погружным электродвигателем с помощью отдельной обмотки размещенной на статоре, повышает надежность работы и расширяет функциональные возможности устройства в целом.
Выполнение устройства погружного магнитно-резонансного, таким образом, что блок электропитания связан входом с выходом блока сопряжения, упрощает требования к конструктивному исполнению погружного электродвигателя и расширяет функциональные возможности устройства в целом.
На Фиг. 1 приведена схема электрическая функциональная устройства погружного магнитно-резонансного, содержащего блок электропитания связанный с погружным электродвигателем с помощью отдельной обмотки размещенной на статоре.
На Фиг. 2 приведена схема электрическая функциональная устройства погружного магнитно-резонансного, содержащего блок электропитания связанный входом с выходом блока сопряжения.
На Фиг. 3 приведен внешний вид электромагнитного излучателя.
Устройство погружное магнитно-резонансное (см. Фиг. 1, Фиг. 2) содержит размещенный вдоль продольной оси 1 скважинной компоновки электромагнитный излучатель 2, состоящий из цилиндрического ферромагнитного сердечника 3 с двумя обмотками 4 (W1) и 5 (W2) (см. Фиг. 3), плоскости намотки витков которых расположены соответственно параллельно и перпендикулярно оси 1 скважинной компоновки, блок сопряжения 6 с погружным электродвигателем 7 (Э1), электронный блок управления 8, соединенный с блоком сопряжения 6 входом-выходом, блок электропитания 9 для питания блоков устройства погружного и генератор импульсов 10, вход которого соединен с выходом электронного блока управления 8, а выходы соединены с обмотками 4 (W1) и 5 (W2). Сердечник 3 (см. Фиг. З) выполнен с зазором 11, с центральным отверстием вдоль оси 1 скважинной компоновки и пазами 12 на наружной поверхности 13 вдоль продольной оси 1. В пазах 12 размещены витки секционированной обмотки 4, плоскости намотки которых расположены параллельно оси 1 скважинной компоновки. Генератор 10 представляет собой формирователь прямоугольных импульсов в широком частотном диапазоне с регулируемой скважностью.
Блок сопряжения 6 присоединен своим первым входом к средней точке "0" статорной обмотки погружного электродвигателя 7 (Э1), фазные обмотки 14 (W1), 15 (W2) и 16 (W3) которого соединены в «звезду». Второй вход блока сопряжения 6 соединен с общим проводом, подключенным к корпусу погружного электродвигателя 7 (Э1). В качестве блока сопряжения 6 может быть использовано устройство погружной телеметрии.
Первый вход-выход электронного блока управления 8 присоединен к выходу блока сопряжения 6, второй вход (Uпит. 3) - соединен с первым выходом блока электропитания 9, третий выход (Uпит. 2) которого подключен к общему проводу, к третьему входу электронного блока управления 8 и пятому входу генератора импульсов 10.
Второй выход (Uпит. 4) блока электропитания 9 присоединен к четвертому входу генератора импульсов 10.
Первый и второй входы блока электропитания 9 могут быть подключены к дополнительной обмотке 17 (Wдоп.) (см. Фиг. 1), расположенной в статоре погружного электродвигателя 7. Первый вход блока электропитания 9 может быть подключен (см. Фиг. 2) ко второму выходу блока сопряжения 6, а вторым входом - к общему проводу.
Устройство погружное магнитно-резонансное может содержать Цилиндрический ферромагнитный сердечник 3 может состоять из двух колец 18 с выполненным зазором 11, размещенных по торцам ферромагнитного сердечника 3 и нескольких колец 19, размещенных между кольцами 18, при этом все кольца склеены торцевыми поверхностями между собой. Кольца 19 могут состоять из двух или нескольких, склеенных между собой сегментов колец 20, между которыми обеспечиваются зазоры 21.
Заявляемое техническое решение устройства погружного магнитно-резонансного может быть изготовлено в условиях серийного производства с использованием стандартного оборудования и технологий.
В соответствии с полезной моделью разработана конструкторская документация на устройство погружное магнитно-резонансное.
Устройство погружное магнитно-резонансное может быть выполнено на стандартных элементах, включенных в соответствии со стандартными схемами подключения, которые приведены в технической документации.
Устройство погружное магнитно-резонансное работает следующим образом.
Блок электропитания 9, подключенный первым и вторым входами к дополнительной обмотке 17 (Wдоп.) (см. Фиг. 1), или первым входом (см. Фиг. 2) ко второму выходу блока сопряжения 6, а вторым входом - к общему проводу, на своих выходах с 1 по 3 вырабатывает напряжения для питания блоков устройства погружного.
Блок сопряжения 6, подключенный своим первым входом к средней точке "0" статорной обмотки погружного электродвигателя 7 (Э1), а выходом к первому входу-выходу электронного блока управления 8 обеспечивает по линии связи «статорные обмотки погружного электродвигателя - погружной кабель - трансформатор трехфазный масляный для питания погружного электронасоса» связь с наземным блоком системы телеметрии для передачи служебной информации о работе устройства погружного магнитно-резонансного и обеспечения входного напряжения на блоке электропитания 9 (см. Фиг. 2).
Электронный блок управления 8, выполненный на основе микропроцессора, управляет генератором импульсов 10, формирующим на своих выходах первом, втором, третьем и четвертом импульсы напряжения с «крутыми» фронтами в широком спектре частот с регулируемой скважностью. Параметры выходных управляющих импульсов блока управления 8 определяются алгоритмом его работы и зависят от напряжения обратной связи, вырабатываемого на своем третьем входе-выходе генератором импульсов 10.
Электромагнитный излучатель 2 под воздействием импульсного напряжения, подаваемого от генератора импульсов 10 на две обмотки 4 (W1) и 5 (W2) (см. Фиг. 3), плоскости намотки которых взаимно перпендикулярны, формирует в скважинной жидкости между обсадной трубой, излучателем 2 переменное электромагнитное поле, с функционально зависящими параметрами от амплитудно-частотных характеристик импульсов генератора 10, а также свойств скважинной жидкости.
Скважинная жидкость под воздействием импульсного электромагнитного излучения активируется, при этом происходит растворение отложений и замедление процесса образования отложений и продуктов коррозии на элементах скважинных установок универсальных электропогружных насосов.
Функционирование устройства погружного магнитно-резонансного, выполненного в соответствии с Фиг. 1 возможно только при включенном погружном электродвигателе, а в соответствии с Фиг. 2 - возможно также при включенном и отключенном погружном электродвигателе.
Использование в устройстве погружном магнитно-резонансном цилиндрического ферромагнитного сердечника, выполненного с зазором, центральным отверстием и пазами на наружной поверхности вдоль продольной оси, в которых вдоль образующей наружной цилиндрической поверхности сердечника размещены витки секционированной обмотки, плоскости намотки которых расположены параллельно оси скважинной компоновки, и генератора, представляющего собой формирователя прямоугольных импульсов в широком частотном диапазоне с регулируемой скважностью, расширяет функциональные возможности за счет повышения эффективности обработки скважинной жидкости.
Использование в устройстве погружном магнитно-резонансном цилиндрического ферромагнитного сердечника, выполненного составным, например, из нескольких колец, или сегментов колец, склеенных между собой, повышает технологичность изготовления устройства в целом.
Использование в устройстве погружном магнитно-резонансном блока электропитания, связанного с погружным электродвигателем с помощью отдельной обмотки размещенной на статоре, повышает надежность работы и расширяет функциональные возможности устройства в целом.
Использование в устройстве погружном магнитно-резонансном блока электропитания, связанного входом с выходом блока сопряжения, упрощает требования к конструктивному исполнению погружного электродвигателя и расширяет функциональные возможности устройства в целом.