Устройство для магнитной обработки закачиваемого рабочего агента в нагнетательную скважину

Полезная модель относится к нефтяной промышленности и предназначенадля магнитной обработки закачиваемого рабочего агентав нагнетательные скважины системы поддержания пластового давления (ППД). Полезная модель может быть использована для борьбы с асфальтосмолопарафиновыми отложениями (АСПО) и отложениями солей в порах призабойной зоны нефтяного пласта (ПЗП). При закачке рабочего агента в ПЗП вследствие изменения термобарических условий происходит отложение АСПО, солей в порах и трещинах ПЗП. При этом эффективные поры и трещины нефтяного пласта засоряются, что приводит к значительному снижению приемистости и добычи нефти.
В настоящее время одним из методов борьбы с данной проблемой является магнитная обработка закачиваемого рабочего агента. Преимуществами данного способа являются низкие энергетические, финансовые затраты и непрерывный процесс воздействия на закачиваемый рабочий агент без остановки скважины.
Магнитная обработка закачиваемого рабочего агента обеспечивает снижение адгезионной способности зародышей кристаллов солей, АСПО и предотвращает их интенсивную кристаллизацию, что значительно снижает отложения в порах и трещинах ПЗП.
Из уровня техники известен электромагнитный протектор скважинной установки электроцентробежного насоса (УЭЦН) (патент РФ №2444612, МПК Е21В 37/00, опубликовано 10.03.2012 г.), содержащий излучатель электромагнитного сигнала с сердечником, соединенный с выходом генератора и подключенный на основание погружного электродвигателя (ПЭД).
Недостатком данного технического решения является то, что излучатель электромагнитного сигнала в скважине находится ниже уровня входного модуля электроцентробежного насоса (ЭЦН), и при каждом очередном запуске УЭЦН после восстановления статического уровня из скважины откачивается по 10-20 литров необработанного магнитным полем скважинного флюида, так как при отключенном ПЭД излучатель резонансно-волнового комплекса (РВК) не работает. При очередном запуске поток обработанной магнитным полем жидкости поступает на входной модуль ЭЦН после того как будет откачана жидкость, расположенная выше приема ЭЦН, то есть когда пластовое давление станет выше забойного и жидкость начнет двигаться мимо излучателя. Так как таких отключений в процессе эксплуатации бывает много, то объем необработанной магнитным полем жидкости будет снижать эффективность работы РВК.
Известна система для магнитной обработки жидкости в скважине, оборудованная ЭЦН с ПЭД (патент РФ №2346146, МПК Е21В 41/02, опубликовано 10.02.2009 г.), включающая устройство для магнитной обработки жидкости проточного типа с трубой, по которой протекает поток добываемой жидкости, и охваченный герметичным кожухом магнитный блок, установленный на трубе. Устройство размещено ниже ПЭД и выполнено состыкованным с ним посредством соединительного узла в виде перфорированного патрубка. Патрубок соединен с одного конца с ПЭД, а с другого - с трубой указанного устройства.
Недостатком данной системы является то, что магнитной блок обрабатывает жидкость в ламинарном потоке, что снижает его эффективность.
Известно устройство для магнитной обработки потока жидкости (патент РФ №2275334, МПК C02F 1/48, опубликовано 27.04.2006 г.), содержащее узел магнитной обработки и узел турбулизации, выполненный в виде закрепленных на стержне упорных элементов, между которыми установлен рабочий элемент. Элементы выполнены с диаметрально противоположными плоскими гранями.
Узел магнитной обработки выполнен в виде блока соосно установленных на стержне постоянных кольцевых магнитов, закрытых кожухом.
Недостатком данного технического решения является то, что узел турбулизации выполнен в виде отдельного блока, что усложняет конструкцию устройства, также постоянные магниты в узле магнитной обработки находятся в неподвижном состоянии, что не обеспечивает эффективной магнитной обработки потока.
Известно гидродинамическое устройство для магнитной обработки скважинного флюида (патент РФ №169892, МПК F21B 37/00, F04D 13/10 опубликовано 05.04.2017 г.), содержащее цилиндрический корпус с основанием, оборудованным фильтром, и головкой, внутри которого установлен на трех радиальных и одном осевом подшипниках вал ротора, на котором последовательно от основания по направлению потока флюида установлены завихритель потока с лопастями, имеющими сечение клиновидной формы, расположенными под углом к оси вала, статорные гильзы с прикрепленными постоянными магнитами из самарий-кобальтового сплава, которые чередуются с турбулизаторами потока, лопасти которых имеют сечение прямоугольной формы и установлены вдоль оси вала, причем к ним прикреплены постоянные магниты, а основание и головка имеют каналы для прохода жидкости.
Недостатком данного технического решения, является ограниченная область применения, т.к. данное устройство предназначено только для предотвращения отложения солей на рабочих органах ЭЦН.
Задачей полезной модели является предотвращение засорения пор и трещин ПЗП отложениями солей и АСПО.
Техническим результатом изобретения является повышение эффективности предотвращения отложения солей и АСПО в порах ПЗП.
Технический результат достигается устройством для магнитной обработки закачиваемого рабочего агента в нагнетательную скважину, содержащим цилиндрический корпус, соединенный с основанием и головкой посредством ниппелей, имеющих каналы для прохода рабочего агента, внутри которого на трех радиальных подшипниках и пяте установлен вал ротора, где последовательно от головки по направлению движения рабочего агента установлены ступени электроцентробежного насоса с возможностью раскрутки ротора устройства энергией потока рабочего агента и создания дополнительного напора для закачки рабочего агента в призабойную зону пласта, статорные гильзы с прикрепленными постоянными магнитами, которые чередуются с турбулизаторами потока, в лопасти которых также врезаны постоянные магниты, и перфорированный шнековый завихритель потока, также к основанию устройства на фланце прикреплен блок дополнительных постоянных магнитов, которые чередуются через неметаллические прокладки и зафиксированы стопорным кольцом.
Согласно полезной модели устройство может иметь шесть статорных гильз и пять турбулизаторов потока.
Согласно полезной модели турбулизатор потока может иметь четыре лопасти.
Согласно полезной модели электроцентробежный насос может иметь пять ступеней.
Согласно полезной модели постоянные магниты, установленные в гильзах и лопастях турбулизатора, могут быть выполнены из самарий-кобальтового сплава и иметь форму параллелепипеда.
Согласно полезной модели дополнительные постоянные магниты, установленные на фланце, могут быть выполнены из самарий-кобальтового сплава и иметь кольцевую форму.
Технический результат достигается за счет наложения магнитных полей постоянных магнитов, расположенных на статорных кольцах, и магнитных полей постоянных магнитов, вращающихся вместе с лопастями турбулизатора потока, в результате чего усиленное магнитное поле обеспечивает большую намагниченность закачиваемого потока. Вследствие этого повышается степень очистки закачиваемого рабочего агента, что способствует предотвращению отложения АСПО и солей в порах, трещинах ПЗП.
Сущность полезной модели поясняет принципиальная схема устройства магнитной обработки закачиваемого рабочего агента в нагнетательную скважину.
Устройство магнитной обработки закачиваемого рабочего агента в нагнетательную скважину содержит цилиндрический корпус 1, соединенный с основанием 2 и головкой 3 посредством ниппелей 4, в которых предусмотрены каналы 5 для прохода рабочего агента. Внутри корпуса на трех радиальных подшипниках 6 и пяте 7 установлен вал ротора. На валу последовательно от головки 3 по направлению движения рабочего агента установлены ступени ЭЦН 9, рабочие колеса которого установлены на валу ротора при помощи шпоночного соединения (на чертеже не обозначено), главное назначение которых - раскрутка ротора магнитного устройства и создание дополнительного напора для закачки рабочего агента в ПЗП. В корпусе установлены статорные гильзы 10 с прикрепленными постоянными магнитами 11, турбулизаторы потока 12, в лопасти которых также врезаны аналогичные постоянные магниты 11, шнековый завихритель 13 для турбулизации потока. К основанию устройства на фланце 14 прикреплен блок дополнительных постоянных магнитов 15, которые чередуются через неметаллические прокладки 16 и зафиксированы стопорным кольцом 17.
Устройство для магнитной обработки закачиваемого рабочего агента в нагнетательную скважину системы ППД работает следующим образом.
Подготовленный рабочий агент под высоким давлением подается из кустовой насосной станции (КНС) через блок-гребенкупо высоконапорным водоводам в нагнетательную скважину (на чертеже не обозначено). По насосно-компрессорным трубам (НКТ) (на чертеже не обозначено) рабочий агент попадает через входные каналы 5 ниппеля 4 в ступени ЭЦН 9, затем рабочий агент попадает в магнитное поле подвижных постоянных магнитов 11 турбулизаторов потока 12 и неподвижных постоянных магнитов 11 статорных гильз 10, где происходит его обработка. После первичной магнитной обработки рабочий агент проходит через перфорированный шнековый завихритель потока 13 и в режиме турбулентного движения потока поступает в блок дополнительных постоянных магнитов 15 для дополнительной магнитной обработки потока.
В представленном на чертеже примере реализации устройства количество статорных гильз 10 составляет 6 комплектов, атурбулизаторов потока 12 составляет 5 комплектов, турбулизатор потока 12 имеет четыре лопасти. Неподвижные и вращающиеся постоянные магниты 11 выполнены из самарий-кобальтового сплава и имеют форму параллелепипеда. Дополнительные постоянные магниты 15, установленные на фланце 14, также выполнены из самарий-кобальтового слава, но имеют кольцевую форму.
Из опыта эксплуатации скважинных магнитных аппаратов известно, что эффективность магнитной обработки рабочего агента в турбулентном потоке выше, чем в ламинарном. Магнитное устройство, работающее в нагнетательной скважине системы ППД, устанавливают на НКТ в подпакерном пространстве.
Предложенное устройство для магнитной обработки закачиваемого рабочего агента в нагнетательную скважину обеспечивает снижение адгезионной способности зародышей кристаллов солей, АСПО и предотвращает их интенсивную кристаллизацию, что значительно снижает отложения в порах и трещинах ПЗП.