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.
Наиболее близким 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 опасность перенапряжения защиты и, тем самым, разрушение изоляционных покрытий насосно-компрессорных труб и коррозионного разрушения корпусных деталей установки.
Так, на броне кабеля большинства исследуемых скважин, присутствует ненулевой электрический потенциал, изменяющийся с частотой 50 Гц. Диапазон 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). Потенциал на броне кабеля возможен из-за нарушения герметичности изоляции. При этом сила анодного тока разрушения может достигать нескольких десятков ампер. Кроме того, скорость разрушений металла тем выше, чем выше скорость потока лифтируемой жидкости. При скорости потока 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 нескольких 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. Это 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 изобретения является предупреждение коррозионного разрушения скважинного оборудования, вследствие электрохимического воздействия анодного тока и формирование защитной, блокирующей, магнетитовой пленки на поверхности защищаемого оборудования.
Поставленная цель достигается тем, что стекание анодного потенциала, (заземление) с подземной части скважинного оборудования пакетом щеточного диска, происходит с одновременным наложением катодного потенциала, протекторной защиты.
На фиг. схематически изображено заявляемое устройство.
Устройство защиты погружной насосной установки от коррозии состоит из резьбового ниппеля, свинчиваемого с ПЭД (погружным электродвигателем) поз.1, изоляторов поз.2, шпильки поз.3, изолирующей втулки поз.4, магниевого («жертвенного») электрода поз.5, пакета проволочных щеточных дисков верхнего и нижнего материалом которых является коррозионностойкая, высоколегированная витая сталь поз.6., гаек крепления поз.7, и уплотнительных колец поз.8 и поз.9 и резьбовой полумуфты 10.
Работа устройства осуществляется следующим образом.
За счет упругих деформаций эластичных элементов (проволок) щеточных дисков поз.6, обеспечивается электрический контакт корпуса ПЭДа с обсадной колонной, тем самым уравниваются электрические потенциалы всего подземного оборудования, дополнительно, на металлических элементах скважинного оборудования формируется катодный, защитный, потенциал, сформированный железо - магниевым гальваническим элементом, препятствующий его электрохимическому разрушению.
Конструкция устройства, благодаря эластичности упругих элементов щеточного диска, не повреждает внутреннюю поверхность эксплуатационной колонны во время спуска насосной установки в зону перфорации, обеспечивает стекание блуждающих токов, исключает образование и накопление продуктов коррозии, обеспечивает более высокую наработку подземного оборудования на отказ и тем самым, увеличивает общий дебит добывающей скважины.
Конструкция устройства может быть использована и в штанговых скважинных установках.
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 РФ №2217579, приоритет от 05.04.2003.