KR20100053681A - 흐르는 유체의 자기적 처리 장치, 서커 로드 펌핑 시스템, 유체를 자계에 노출시키는 방법 및 네오디뮴 마그네트 - Google Patents

흐르는 유체의 자기적 처리 장치, 서커 로드 펌핑 시스템, 유체를 자계에 노출시키는 방법 및 네오디뮴 마그네트 Download PDF

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Abstract

서커 로드 펌핑 시스템은 로드 스트링상에 그리고 선택적으로 펌프 배럴 아래의 마그네트 배럴내에 장착된 상당한 단극 특성을 갖는 정반대로 충전된 희토류 마그네트를 포함한다. 마그네트는 원유와의 접촉을 방지하도록 덮여 있다. 마그네트는 원유에 상당한 자기 플럭스를 가하여, 기존의 기구의 개장을 최소화하면서 로드 스트링의 작동을 실질적으로 변경시킴이 없이 파라핀 및 아스팔텐의 침전을 실질적으로 방지한다.

Description

흐르는 유체의 자기적 처리 장치, 서커 로드 펌핑 시스템, 유체를 자계에 노출시키는 방법 및 네오디뮴 마그네트{METHOD, APPARATUS, AND MAGNET FOR MAGNETICALLY TREATING FLUIDS}
본 발명은 유체를 자계에 그리고 유체 처리용 마그네트에 노출시키기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 발명은 원유를 지하 저장소로부터 제거하기 위한 서커 로드 펌핑(sucker-rod pumping)과 관련되어 사용되는 장치, 방법 및 마그네트에 관한 것이다.
서커 로드 펌핑은 유정(oil well)으로부터 원유를 인위적으로 들어올리기 위한 오랫동안 안정된 방법이다. 서커 로드 펌핑 시스템의 부품은 즉시 인정할만한 세계적인, 특히 지표밑 펌프의 지상 부품을 공동으로 형성하는 호스 헤드와 워킹 비임이다. 통상적으로, 지상 부품은 가솔린 및 디젤 엔진과 전동기를 포함해서 구동력을 시스템에 제공하기 위한 원동기와; 필요한 토크 및 펌핑 속도를 얻기 위한 감속기와; 회전 운동을 왕복 운동을 변환시키기 위한 것으로 워킹 비임을 포함하는 기계적 링크장치와; 워킹 비임을 서커 로드 스트링에 연결하는 닦여진 로드와; 유정내에 유체를 유지하도록 닦여진 로드상을 밀봉하고, 저장 및 처리를 위해 오일을 유동 라인으로 제거하기 위한 펌핑 티(pumping tee)를 포함하는 것으로 때때로 "크리스마스 트리"라고도 불리는 유정 헤드 조립체를 포함한다. 지면 아래에서, 다운홀 기구는 유정 홀 케이싱과; 케이싱내에 있으며 오일이 그를 통해 뽑아지는 튜빙과; 다운홀 튜빙내에 중심에 위치되고, 닦여진 로드와 지표밑 펌프 사이에 필요한 기계적 링크를 제공하도록 결합된 서커 로드의 섹션으로 구성되는 로드 스트링과; 이동하는 볼 밸브를 포함하며, 튜빙내의 액체를 인양하기 위해 로드 스트링에 직접 연결된 펌프 플런저와; 지표밑 펌프의 고정 실린더이며, 상승행정 동안에 액체를 배럴내로 흡입하기 위한 고정 볼 밸브를 포함하는 펌프 배럴을 포함한다.
서커 로드 펌프 작동은 때때로 희토류 마그네트를 포함한 마그네트를 이용하여, 유정이 흐름 및 생산하는 것을 방해할 수 있는 고체의 침전을 극복하거나 지연시키는데 도움을 준다. 자계에의 노출은 원유가 냉각될 때 원유로부터의 파라핀, 아스팔텐 및 유사 고체의 침전을 지연 또는 방해할 수 있으며, 이러한 침전은 로드 스트링 부품상에 응력을 가할 수 있거나 유정을 정지시킬 수 있는 마찰 손실을 야기시키는 경향이 있다. 전형적으로, 이들 마그네트는 종방향 축을 따라 축방향으로 자기화되며, 튜빙에 자계를 노출시키기 위해서 제조 튜빙 외부 표면상에 일반적으로 위치된 직사각형 또는 원통형 마그네트를 포함할 수 있다. 제안되었던 장치의 일부는 고가의 개장을 필요로 하며, 오일 분야에서 제조 수요에 주어진 실질적인 해결책을 제공할 수 없다.
때때로, 마그네트는 오일 라인내의 물때 및 고체 침전물을 감소시키기 위해서 지면 위에 위치된다. 또한, 마그네트는, 전형적으로 유체내에 극성 물질을 정렬시켜서 고체 부착을 방지 또는 감소시키거나 유체로부터 금속 물질을 회수하기 위한 목적으로, 물, 식물성 유지 및 다른 유체를 자계에 노출시키는 것을 포함해서 광범위한 유체 검사 장치와 결합하여 또한 사용된다. 예를 들면, 마그네트는 유정으로부터 금속 오염물질을 수집 및 제거하기 위한 로드 스트링의 단부상에 위치되지만, 이들 기구는 일반적으로 유정으로부터 오일의 제거를 위해 사용될 수 없다.
기존의 장치의 고가의 개장을 필요로 하지 않고, 증가된 강도의 자계에 유체를 에너지적으로 노출시킬 수 있고, 기존의 장치의 작동을 방해하지 않는 장치를 포함하는, 유체를 자계에 노출시키기 위한 보다 효과적이고 유용한 방법 및 장치를 개발하는 것이 바람직하다.
본 발명은 유체가 이동하는 강렬한 자계를 제공하고, 고가의 개장이 필요없이 기존의 기구상에 상대적으로 용이하게 설치되는 장치를 제공하는 것에 관한 것이다. 이 장치는 반대 극성의 서로 맞춰지는 적어도 한쌍의 결합된 희토류 마그네트를 포함하며, 각 마그네트는 종방향에서 축방향으로 연장되어 길다란 반부 원통 형상을 형성하는 반경방향 내부를 향하고 그리고 반경방향 외부를 향한 호형 표면을 구비한다. 내부 및 외부 호형 표면은 횡방향에서 종단되어, 내부 호형 표면을 외부 호형 표면에 연결하는 한쌍의 평탄 표면을 형성한다. 각 마그네트는 그 내부 및 외부 호형 표면이 동일한 극성을 갖도록 정반대로 충전(charge)된다. 각 마그네트용의 한쌍의 평탄 표면은 동일한 극성이지만, 이 극성은 호형 표면의 것과 반대이다. 전형적으로, 서로 맞춰지는 한쌍의 마그네트는 그들의 평탄하고 반대로 충전된 표면을 자계 접촉부에 위치시킴으로써 결합된다.
서커 로드 펌핑 시스템의 경우에, 정반대로 충전된 서로 맞춰지는 반대 극성의 마그네트 세트는 때때로 서커 로드 스템 또는 로드 바디라고 하는 서커 로드의 감소된 직경 부분을 중심으로 결합될 수 있다. 통과해서 흐르는 오일 또는 다른 유체는 강렬한 자계가 가해진다. 마그네트는 고가의 개장이 필요 없이 서커 로드 스템상에 장착될 수 있다. 전형적으로, 스테인리스 스틸의 보호 슬리브는 마그네트상에 위치되고, 유체가 마그네트에 접촉하는 것을 방지하기 위해서 서커 로드에 대해서 밀봉된다. 스테인리스 스틸 슬리브 및 마그네트는, 튜빙내의 액체 체적의 손실을 회피하고 그리고 서커 로드의 상하 이동의 간섭을 회피하기 위해서, 전형적으로 서커 로드 부분 사이에 커플링을 포함하는 서커 로드의 최대 직경 부분의 직경을 초과하여 연장되지 않아야 한다. 특히 부식 환경에 있어서, 슬리브용의 재료로서 예를 들면 티타늄과 같은 다른 재료가 선택될 수 있다.
또한, 마그네트는 펌프 및 튜빙내로 들어가기 전에 유체를 자기적으로 처리하기 위해서 지표밑 펌프 아래에 위치될 수 있다. 마그네트는 상술한 것과 유사한 구조이며, 펌프 배럴 바로 아래에 위치되고 그리고 펌프 배럴과 동일 직경의 튜빙의 일 섹션의 내측을 정렬하도록 보다 큰 직경으로 되어 있다. 이들 마그네트는 자계가 반경방향 내측 방향으로 가장 강렬하게 조사되도록 충전되는 반면에, 서커 로드에 장착된 마그네트는 자계가 반경방향 외측 방향으로 가장 강렬하게 조사되도록 충전된다. 펌프 아래에 마그네트를 포함한 튜빙의 섹션은 "마그네트 배럴"이라고 할 수 있다. 스테인리스 스틸 슬리브는 마그네트의 내측에 정렬되고, 유체와 마그네트의 접촉을 방지하기 위해서 펌프 배럴 아래의 마그네트 배럴 섹션의 내경에 대해서 밀봉되어 있다. 전형적으로, 마그네트 배럴 섹션은 펌프 배럴과 나사식으로 결합되며, 자계를 통해 펌프 배럴내로 유체를 이송하기 위한 동축 경로를 제공한다.
본 발명의 실시와 관련하여 강력한 네오디뮴 또는 다른 희토류 마그네트가 사용될 수 있다. 전형적으로, 네오디뮴 마그네트는 보다 적은 양의 철 및 붕소를 함유한다. 덜 강력한 마그네트가 사용될 수 있지만, 반드시 등가의 결과를 제공하는 것은 아니다. 바람직하게, 이들 마그네트는 둥근 서커 로드 스템 및 마그네트 배럴의 구성을 위한 반부 실린더로서 개별적으로 제조된다. 마그네트는 실린더를 절반으로 절단하여 준비되는 것이 아니며, 본래 실린더와 동일한 극성을 유지한다. 대신에, 마그네트는 하나의 반부의 호형 표면 각각이 동일한 극성을 갖도록 개별적으로 제조 및 충전되며, 마그네트 표면의 내측으로 또는 외측으로 흐르는 유체에 따라서 강렬한 자계는 내측으로 또는 외측으로 조사된다. 호형 표면을 결합하는 마그네트의 에지의 평탄 표면은 호형 표면과 반대 극성을 갖고 있다. 마그네트는 서로 맞춰지는 세트의 쌍으로 사용되며, 하나의 마그네트는 하나의 극성의 호형 표면을 갖고 있으며, 다른 마그네트는 반대 극성의 호형 표면을 갖고 있다. 이들 서로 맞춰지는 한쌍의 마그네트의 유사하게 반대로 충전된 평탄 표면은 강한 흡인력을 제공하며, 이 흡인력에 의해 마그네트는 결합될 수 있다.
서커 로드 펌핑 시스템에 있어서, 제조 튜빙내의 로드 스트링상의 강력한 희토류 마그네트의 반복적인 업앤 다운 운동은 전기 에너지를 생성한다. 또한, 본 발명은 전해 부식을 야기시킬 수 있는 정전기 전하를 감소시키기 위해서 로드 스트링과 제조 튜빙 사이에 전기 결합을 제공하는 단계를 포함한다.
따라서, 본 발명은 다른 것들 중에서 서커 로드 펌핑 시스템을 제공하며, 이 시스템에 있어서 강력한 희토류 마그네트는 마그네트의 대부분의 표면이 하나로 충전되는 중요한 단극 특성을 위해서 그리고 로드 스트링의 작동을 간섭하지 않고 그리고 원유와의 직접적인 접촉이 없이 로드 스트링을 둘러싸기 위해서 구성되어 있다. 또한, 본 발명은 펌프 배럴 아래에 사용하기 위한 유사한 마그네트와, 전기 에너지를 이용하기 위한 메카니즘을 제공한다.
도 1은 본 발명의 실시예를 포함하는 서커 로드 펌핑 시스템의 기본적인 요소를 개략적으로 도시하는 도면,
도 2는 서커 로드 펌핑 시스템의 로드 스트링상에 또는 펌프 배럴 아래의 마그네트 배럴내에 사용되는 형태의 본 발명의 서로 맞춰지는 한쌍의 마그네트를 도시하는 도면,
도 3은 로드 스트링의 단면상에 끼워맞춰지는 바와 같이 본 발명의 마그네트 및 주변 슬리브를 통한 부분 분해도로 그리고 제조 튜빙내에서는 부분 종단면도로 도시하는 서커 포드 펌핑 시스템의 제조 튜빙을 도시하는 도면,
도 4는 지면 및 동축 제조 튜브내의 유정 보어(well bore) 케이싱을 포함하는 서커 로드 펌핑 시스템의 하부 단부를 부분 종단면도로 도시하는 도면으로서, 상부로부터 하부에 로드 스트링, 펌프 배럴, 펌프 플런저, 이동 및 고정 볼 밸브, 마그네트 배럴, 마그네트, 마그네트 라이너 및 가스 앵커를 포함하는 도면,
도 5는 서커 로드 펌핑 시스템의 유정 보어를 통해 도 1의 선 5-5를 따라 절단한 횡단면도로서, 내부로부터, 서커 로드, 서로 맞춰진 한쌍의 마그네트, 마그네트 라이너, 제조 튜브를 통해 유체가 이송되는 환형 공간, 제조 튜브, 제조 튜브가 동축으로 위치되는 환형 공간 및 유정 보어 케이싱을 포함하는 도면,
도 6은 서커 로드 펌핑 시스템의 유정 보어를 통해 도 1의 선 6-6을 따라 절단한 횡단면도로서, 내부로부터, 유체가 펌프로 이송되는 마그네트 배럴내의 중앙 공간, 마그네트 라이너, 서로 맞춰진 한쌍의 마그네트, 마그네트 배럴, 마그네트 배럴이 위치되는 환형 공간 및 유정 보어 케이싱을 포함하는 도면,
도 7은 도 6의 선 7-7을 따라 취한 종단면도.
참고로 첨부 도면을 참조하여 일반적인 형태로 본 발명을 설명한다.
이제 본 발명을 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명하며, 일부에서 본 발명의 모든 개념이 설명되는 것은 아니다. 대신에, 본 발명은 많은 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 설명한 예로 제한하도록 구성되어서는 안되며, 오히려 이러한 설명에 제공된 실시예는 적용가능한 법적 요구조건을 충족시키도록 의도한 것이다.
도 1은 주 모터로서 작용하고 회전 운동을 발생시키는 모터(12)를 갖는 서커 로드 펌핑 시스템(sucker-rod pumping system)(10)을 도시한 것이다. 지상 부품은 전기, 디젤 연료 또는 가솔린 또는 모든 다른 동력원에 의해 동력이 제공될 수 있는 모터(12)를 포함한다. 기어 감속기(14)는 회전 속도를 감소시키고, 서커 로드 펌핑 시스템을 구동시키는데 필요한 토크를 제공한다. 기어 감속기는 균형잡는 크랭크 아암(15)을 킹포스트(Samson post)(18)상에 장착된 워킹 비임(16)에 연결한다. 워킹 비임은 새들 베어링(17)을 중심으로 피봇업 및 피봇다운되어, 주 모터의 회전 운동을 서커 로드 펌핑 시스템을 구동시키기 위한 왕복하는 업앤 다운 운동으로 변환한다. 호스 헤드(20)는 로드 스트링상의 측방향 응력을 감소시키기 위해 워킹 비임을 닦여진 로드(22)에 연결하며, 그 결과 서커 로드 펌핑 시스템의 로드 스트링은 직선으로 업앤 다운 이동한다. 커넥터(24)는 닦여진 로드(22)를 호스 헤드와 결합된 헹거(23)에 연결하며, 이 헹거(23)는 닦여진 로드를 수직방향으로 유지하기 위해 호스 헤드의 회전에 따라 이동된다. 때때로 "크리스마스 트리"라고도 불리는 유정 헤드 조립체(26)는 도시된 바와 같이 지상 조립체를 완성하며, 유정내에 유체를 유지하기 위해서 닦여진 로드에 대한 시일(28)과, 저장을 위해 또는 다른 처리를 위해 오일을 흐름 라인으로 제거하기 위한 제조 튜빙(32)상의 펌핑 티(30)를 제공한다. 유정 보어 케이싱(34)은 전형적으로 제조 튜빙을 외측에 축적할 수 있는 유체를 제거하기 위한 벤트(36)를 포함하며, 액체로부터 분리되고, 유정 보어 케이싱과 제조 튜브 사이의 환형 공간내에 축적되는 가스의 제거를 위한 편리한 경로를 제공한다.
본 발명에 따른 전기 접속부가 도면부호(38)로 표시되어 있으며, 유사충전 로드 스트링 커플링(24)과 제조 튜브(32) 사이에 전기 접속부를 설정한다. 본 발명의 실시예는 기재할 방식으로 금속 제조 튜브내에서 강력한 마그네트의 업앤 다운 운동하여 전기 에너지를 발생하는 것을 포함한다. 전형적으로, 로드 스트링 및 제조 튜브는 음전기의 성질을 갖고, 제조 튜브를 통해 이송된 유체는 양전기의 성질을 갖는다. 전기 접속(38)은 시스템내의 전해 부식을 실질적으로 감소시키고, 파라핀 및 아스팔텐을 용액내에 유지하고 그리고 물때 부착물의 형성을 방지 또는 적어도 실질적으로 감소시킨다.
지면 아래에서, 제조 튜브(32)는 유정 보어 케이싱(34)내에 동축으로 끼워맞춰지고, 원유 저장소를 위치시키기 위해서 지면내로 깊게 연장된다. 닦여진 로드(22)는 서커 로드 부품 섹션(40)의 로드 스트링에 연결되고, 상기 서커 로드 부품 섹션(40)은 제조 튜브의 중심으로 연장되고, 펌핑된 유체가 이동하는 환형 공간(41)을 형성한다. 커플링(42)에 의해 결합된 서커 로드의 섹션은 지표밑 펌프 플런저(44)와 닦여진 로드(22) 사이에 기계적인 링크를 제공한다. 서커 로드 스트링은 필요하다면 서커 로드 및 커플링의 섹션을 이용하여 필요한 길이로 구성될 수 있다. 하나 이상 그리고 대표적으로 복수의 서커 로드 섹션은 후술하는 방식으로 본 발명에 따라 이에 끼워맞춰지는 마그네트를 포함할 수 있다. 서커 로드의 경계는 도시된 바와 같이 펌프 플런저(44)와 끼워맞춰지고, 이 펌프 플런저(44)는 제조 튜빙의 단부에 부착되고 제조 튜브와 공동연장되는 펌프 배럴(46)내에 끼워맞춰진다. 펌프 배럴은 마그네트 배럴(48)에 나사식으로 부착되며, 가스 앵커(50)는 제조 튜빙의 경계에 포함되어, 액체로부터 가스를 분리하고 이 가스를 제조 튜빙 외측의 환형 공간으로 배향할 수 있다.
서커 로드 펌핑 시스템과 오일 펌핑용의 다른 방법 및 장치에 대해서 다른 장치가 사용될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 본 발명은 이들 모든 것과 결합하여 그리고 다른 유체를 처리하기 위해 사용될 수 있다. 서커 로드 시스템의 특정 예에 있어서, 설명한 마그네트는 로드 스템을 중심으로 위치되며; 그러나 유체 처리용의 다른 장치에 있어서, 마그네트는 설명한 마그네트 배럴에서와 같이 파이프 또는 다른 유체 도관을 정렬시키기 위해, 또는 내부에 배치된 유체가 자계에 노출되는 한 파이프 또는 도관을 둘러싸기 위해 사용될 수 있다.
이제, 도 2를 참조하면, 도 2는 본 발명에 따른 서로 맞춰지는 한쌍의 마그네트(52, 54)(일괄적으로 도면부호(51)로 표시됨)를 도시한 것이다. 전형적으로, 이들 마그네트는 희토류 금속 및 네오디뮴을 포함하는 마그네트로부터 제조되며, 유용하고 그리고 강렬한 자계 또는 플럭스를 제공하는 것으로 증명되었다. 도 2에 도시된 바와 같이, 마그네트(52, 54)는 서커 로드의 원형 단면과 결합되어 사용하기 위한 반원을 형성하도록 각각 굽혀진 반경방향으로 내부 및 외부 원호 표면(52A, 52B 및 54A, 54B)을 갖고 있지만, 적용에 따라서는 다른 원호 형상이 이용될 수 있다. 이들 호형 표면들은 반부 원통을 형성하도록 종방향에서 축방향으로 연장된다. 호형 표면들은 마그네트(52, 54)상에 있으며 내부 호형 표면을 외부 호형 표면에 연결하는 한쌍의 편평한 표면(52C, 54C)을 형성하도록 축의 횡방향으로 종단된다.
이들 마그네트는 반부로 절단된 원통으로서 제조되는 것이 아니라, 고도의 단극 특성을 전개하도록 개별적으로 제조 및 자화된다. 도시된 바와 같이, 마그네트(52)는 정반대로 충전, 즉 종방향 축에 횡단하는 방향으로 충전되며, 내부 및 외부 호형 표면(52A, 52B) 각각은 도 2에 도시된 바와 같이 동일한 극성, 즉 북극을 갖고 있다. 마그네트(54)는 정반대로 충전되며, 내부 및 외부 호형 표면(54A, 54B) 각각은 동일한 극성, 즉 도 2에 도시된 바와 같이 마그네트(52)의 극성과 반대의 남극을 갖고 있다. 마그네트는 실제로 단극이 아니며, 각 마그네트의 편평한 종방향 표면은 동일한 마그네트에서 호형 표면에 반대 극성이다. 따라서, 마그네트(52)는 남극의 극성을 나타내는 편평한 표면(52C)을 갖는 반면에, 호형 표면(52A, 52B)은 북국이다. 마찬가지로, 마그네트(54)의 편평한 표면(54C)은 북극의 극성을 나타내는 반면에, 호형 표면(54A, 54B)은 남극의 극성을 나타낸다. 따라서, "서로 맞춰지는(matched)"이라는 것은 마그네트가 함께 사용하기 위해 한쌍으로 제조되고, 각 마그네트는 고도의 단극 특성을 나타내고 다른 것과 반대의 극성을 갖는 것을 의미한다.
로드 스트링내의 서커 로드의 좁은 섹션을 중심으로 위치될 때, 서로 맞춰지는 한쌍의 마그네트의 편평한 표면은 서로 접촉되어 서커 로드 스트링을 중심으로 마그네트를 결합시킨다. 펌프 배럴을 포함하는 금속 튜브 내측에 위치될 때, 서로 맞춰지는 한쌍의 마그네트의 편평한 표면은 서로 접촉되어 마그네트를 결합시킨다. 물론, 필요하다면, 편평한 표면은 자계의 강도가 유체를 충분히 처리하기에 충분하다면 직접 접촉될 필요는 없다. 마그네트는 유체 이동용의 파이프 또는 도관을 둘러싸도록 위치될 수 있다.
도 3은 서커 로드 펌핑 시스템의 지하 섹션에서 서커 로드의 한 섹션을 중심으로 위치된 본 발명의 마그네트(56)를 도시한 것이다. 1피트 내지 몇 피트까지의 길이로 다양할 수 있는 서커 로드의 섹션(40)은, 커플링(42)에 부착되고, 이에 의해 도 3에는 도시하지 않은 서커 로드의 다른 섹션에 결합되는 대경의 단부 부분(45)에서 종단된다. 서커 로드의 복수의 결합된 섹션(40)의 로드 스트링은 도 1에 도시되어 있다. 서커 로드는 제조 튜브(32)의 중앙에 위치되며, 원유는 서커 로드와 제조 튜브 사이에서 환형 공간(41)내의 지하 저장소로부터 표면으로 이동된다. 마그네트의 평판부(52C)는 서커 로드 섹션(40)의 소경부에 인접한 것을 볼 수 있다. 스테인리스 스틸 또는 다른 적당한 금속 자켓(58)은 마그네트를 둘러싸며, 서커 로드의 대경부(45) 근방에서 용접에 의해 밀봉되어, 시간이 지남에 따라 마그네트를 손상시킬 수 있는 원유와 마그네트의 접촉을 방지한다. 보호 자켓 및 마그네트는 서커 로드와 동축이며, 커플링(42)의 직경 및 단부 대경부(45)를 지나서 연장되지 않아서, 제조 튜브내의 서커 로드의 작동을 간섭하지 않고 지하 저장소로부터 표면으로의 오일의 배출을 하지 않게 하는 것을 이해해야 한다.
이제, 도 4를 참조하면, 도 4는 오일 저장소(62)내의 로드 스트링의 깊은 지하(61)의 말단부(60)를 도시한 것이다. 유정 보어 케이싱(34)은 오일 저장소(62)에 인접한 다수의 오리피스(63)를 포함하며, 원유는 상기 오리피스를 통해 유정 보어 케이싱의 최하부 섹션에 들어간다. 깊은 지하의 원유는 종종 용해된 가스를 함유하며, 가스 앵커(50)는, 액체로부터 가스를 분리하고, 유정 보어 케이싱(34)과 제조 튜브(32) 사이의 환형 공간을 통해 표면까지 가스를 배향하고, 제조 튜브(32)의 최하부 섹션내로 액체를 도입하도록 포함될 수 있다. 전형적으로, 가스 앵커는 제조 튜브와 인접하는 펌프 배럴(66)의 최하부 섹션에 나사식으로 결합되어 있다. 본 발명의 실시에 있어서, 마그네트 배럴(48)은 가스 앵커(50)와 펌프 배럴(66) 사이에 삽입되어 펌프내로의 원유의 흐름을 향상시킬 수 있다. 마그네트 배럴은 로드 스트링 경계상의 설치의 용이함과 개장 요구의 최소화를 위해 나사결합된다. 마그네트 배럴은 도 2와 관련하여 설명한 바와 같이 배럴의 내측에 정렬되는 서로 맞춰지는 한쌍의 마그네트(52, 54)와 끼워맞춤된다. 도 2에 도시된 마그네트(52)의 평탄부(52C)는 도 4에 단면으로 도시되어 있다. 마그네트는 스테인리스 스틸 자켓(59)과 정렬되어 있고, 도 3의 서커 로드와 관련하여 설명된 자켓(58)과 유사하게 오일과 접촉을 방지하도록 밀봉되어 있다. 도 2는 마그네트의 일반적인 형상을 도시한 것이며, 마그네트 배럴에 장착된 마그네트(52, 54)는 로드 스트링내의 서커 로드의 섹션상에 장착된 것들과 상이한 사이즈일 수 있으며, 가장 큰 자계가 반경방향 외측보다 반경방향 내측으로 조사되도록 충전될 것이라는 것을 이해해야 한다.
또한, 도 4에는 펌프 플런저(44)가 도시되어 있으며, 이 펌프 플런저(44)는 이동 볼 밸브(68) 및 고정 볼 밸브(70)를 포함하며, 이들 밸브를 통해 마그네트 배럴(48)을 통한 가스 앵커(50)로부터 제조 튜브(32)내로 액체가 운반되어 표면으로 이동된다. 펌프 플런저는 서커 로드 섹션(40)에 의해 상하 이동되는 포지티브 변위 펌프로서 작동되어, 제조 튜브내로 액체를 뽑아내고 이것을 표면으로 펌핑한다.
도 5는 도 1의 선 5-5를 따라 취한 유정 보어 케이싱(34)을 통한 지하 섹션을 도시한 것이며, 서커 로드(40)상에 결합 관계로 장착되고, 스테인리스 스틸 자켓(58)에 의해 밀봉되고, 제조 튜브(32) 및 유정 보어 케이싱(34)내에 동축으로 위치된 마그네트(52, 54)를 도시한 것이다. 마그네트 평탄부가 접촉되어 있는 지점은 도면부호(52C/54C)로 도시되어 있다. 마그네트 슬리브(58)와 제조 튜브(32) 사이의 환형 공간내에 도시된 액체(75)는 마그네트(52, 54)에 의해 자기 플럭스가 가해져서, 마그네트로부터 그 전체 길이를 따라 반경방향 외측으로 발산된다. 마그네트의 공칭 2피트 길이는 2피트 서커 로드상에 종래에 장착된 본 발명의 실시에 유용하도록 결정되었다. 이러한 복수의 섹션은 필요하다면 이용될 수 있다.
도 6은 도 1의 선 6-6을 따라 취한 유정 보어 케이싱(34)을 통한 지하 섹션을 도시한 것이며, 마그네트 배럴인 실린더(48)의 내측 벽상에 결합 관계로 장착되고, 스테인리스 스틸 자켓(59)에 의해 밀봉되고, 유정 보어 케이싱(34)내에 동축으로 위치된 마그네트(52, 54)를 도시한 것이다. 마그네트 평탄부가 접촉되는 지점은 도면부호(52C/54C)로 도시되어 있다. 스테인리스 스틸 자켓(59)에 의해 한정된 영역내에 도시되어 있는 액체(75)는 마그네트(52, 54)에 의해 강력한 자기 플럭스가 가해져서, 마그네트로부터 그 전체 길이를 따라 반경방향 외측으로 발산되고, 펌프에 들어가는 액체로부터 물때의 부착 및 고체의 침전을 실질적으로 방지한다. 마그네트의 2피트 섹션은 펌프에 들어가는 유체를 처리하는데 유용한 것으로 증명되었다.
도 7은 도 6의 선 7-7을 따라 취한 종단면을 도시한 것이며, 마그네트 배럴(48)의 요소를 그 길이를 따라 단면으로 도시하고, 2개의 마그네트 섹션(52, 54)에 의해 형성된 중공 실린더를 도시하며, 이 중공 실린더를 통해 액체(75)가 내부로 이동된다.
실제로, 로드 스트링은 피로되고 파손될 수 있거나, 일부 다른 작동은, 유정의 작동이 정지되고 그리고 로드 스트링이 유정 보어로부터 제거되어 있을 필요가 있다. 로드 스트링은 본 발명의 마그네트가 끼워맞춰진 도시된 바와 같은 서커 로드의 새로운 섹션과 그리고 도시된 바와 같이 마그네트 배럴과 끼워맞춰질 수 있다. 따라서, 로드 스트링은 재삽입될 수 있으며, 유정의 작동은 본 발명에 따라 다시 시작될 수 있다.
설명된 마그네트는 지면위의 원유의 자기 검사와 결합하여 그리고 물, 식물성 유지, 액체 유지 등을 포함해 다양한 유체에 사용될 수 있으며, 본 발명의 원유의 검사로 제한되지 않는 것을 이해해야 한다. 마그네트는 필요에 따라 도관을 정렬하거나 또는 로드를 씌움으로써 내부로 또는 외부로 유동시키도록 배향될 수 있다.

Claims (20)

  1. 흐르는 유체를 자기적으로 처리하기 위한 장치에 있어서,
    상기 장치는 반대 극성의 서로 맞춰지는 적어도 한쌍의 결합된 희토류 마그네트를 포함하며, 상기 각 마그네트는 종방향에서 축방향으로 연장되는 반경방향 내부 및 외부 호형 표면을 구비하며, 횡방향에서 종단되어 상기 내부 호형 표면을 상기 외부 호형 표면에 연결하는 한쌍의 평탄 표면을 형성하며, 상기 각 마그네트는 그 내부 및 외부 호형 표면은 동일한 극성을 갖고 그리고 그 한쌍의 평탄 표면은 동일하지만 호형 표면의 극성과 반대인 극성을 갖도록 정반대로 충전되며, 상기 한쌍의 마그네트는 상기 반대로 충전된 평탄 표면과 정렬됨으로써 결합되며, 이에 의해 상기 한쌍의 결합된 마그네트에 대해서 흐르는 유체는 자계에 노출되는
    흐르는 유체의 자기적 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 희토류 마그네트는 네오디뮴을 포함하는
    흐르는 유체의 자기적 처리 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 결합된 마그네트는 중공 실린더를 형성하며, 유체는 상기 실린더의 내부로 또는 외부로 흐르는
    흐르는 유체의 자기적 처리 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 흐르는 유체는 원유, 정유, 식물성 유지 및 물로 구성되는 그룹으로부터 선택되는
    흐르는 유체의 자기적 처리 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 한쌍의 결합된 마그네트를 둘러싸고 그리고 마그네트와의 사이에 환형 공간을 형성하는 유체 흐름용 도관을 더 포함하며, 유체는 상기 환형 공간을 통해 상기 한쌍의 마그네트의 외부에서 흐르는
    흐르는 유체의 자기적 처리 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 도관내에서 이동하는 서커 로드를 갖는 서커 로드 펌핑 시스템을 더 포함하며, 상기 한쌍의 마그네트는 상기 서커 로드 둘레에 결합되는
    흐르는 유체의 자기적 처리 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 서커 로드상의 상기 한쌍의 마그네트를 둘러싸며, 유체와 마그네트의 접촉을 방지하도록 상기 서커 로드에 대해 밀봉되는 스테인리스 스틸 자켓을 더 포함하는
    흐르는 유체의 자기적 처리 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    유체 흐름용의 도관을 더 포함하며, 상기 도관은 이 도관의 내부 표면 둘레에 결합된 상기 적어도 한쌍의 마그네트를 둘러싸고, 내부 중공 공간을 형성하며, 유체는 상기 내부 중공 공간을 통해서 상기 한쌍의 마그네트의 내부에서 흐르는
    흐르는 유체의 자기적 처리 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 흐르는 유체의 자기적 처리 장치는 펌프 배럴을 포함하는 서커 로드 펌핑 시스템을 더 포함하며, 상기 도관은 상기 펌프 배럴 아래에 위치되며,
    상기 흐르는 유체의 자기적 처리 장치는, 상기 한쌍의 마그네트를 내부에서 둘러싸고, 유체와 마그네트의 접촉을 방지하도록 상기 도관에 대해서 밀봉되는 스테인리스 스틸 자켓을 더 포함하는
    흐르는 유체의 자기적 처리 장치.
  10. 지하 저장소로부터 원유를 뽑아내기 위한 서커 로드 펌핑 시스템으로서, 회전 운동을 발생시키기 위한 원동기와, 회전을 왕복운동으로 변환하기 위한 워킹 비임과, 포지티브 변위 펌프와, 상기 워킹 비임을 상기 펌프에 연결시켜서 왕복운동에 의해 상기 펌프를 구동시키기 위한 로드 스트링을 구비하는, 서커 로드 펌핑 시스템에 있어서,
    a) 상기 로드 스트링의 일부분상에서 종방향으로 결합되어 상기 로드 스트링의 일부분을 둘러싸는 적어도 한쌍의 반대로 충전된 마그네트와,
    b) 상기 결합된 마그네트상에 있으며, 상기 로드 스트링의 왕복운동을 간섭하지 않도록 그리고 상기 마그네트와 원유의 직접 접촉을 방지하도록 상기 로드 스트링에 대해 밀봉된 슬리브를 포함하며,
    이에 의해 상기 마그네트는 상기 로드 스트링을 지나서 이동하는 원유를 자계에 노출시키는
    서커 로드 펌핑 시스템.
  11. 지하 저장소로부터 원유를 뽑아내기 위한 서커 로드 펌핑 시스템으로서, 회전 운동을 발생시키기 위한 원동기와, 회전을 왕복운동으로 변환하기 위한 워킹 비임과, 지하 저장소에 연결하기 위한 다운 튜브와, 상기 지하 저장소에 인접하여 상기 다운 튜브에 위치된 포지티브 변위 펌프와, 상기 워킹 비임을 상기 펌프에 연결시켜서 왕복운동에 의해 상기 펌프를 구동시키기 위한 로드 스트링을 구비하는, 서커 로드 펌핑 시스템에 있어서,
    a) 상기 다운 튜브의 경계에 인접하고, 상기 포지티브 변위 펌프를 둘러싸는 펌프 배럴과,
    b) 상기 펌프 배럴에 고정된 마그네트 배럴로서, 상기 마그네트 배럴은 적어도 한쌍의 결합되고 반대로 충전된 마그네트를 둘러싸며, 상기 결합된 마그네트는 원유가 흐르는 내부 중공 공간을 형성하는, 상기 마그네트 배럴을 더 포함하는
    서커 로드 펌핑 시스템.
  12. 유체를 자계에 노출시키는 방법에 있어서,
    a) 반대 극성의 서로 맞춰지는 적어도 한쌍의 결합된 희토류 마그네트를 제공하는 단계로서, 상기 각 마그네트는 종방향에서 축방향으로 연장되는 반경방향 내부 및 외부 호형 표면을 구비하며, 횡방향에서 종단되어 상기 내부 및 외부 호형 표면을 연결하는 평탄 표면을 형성하며, 상기 각 마그네트는 그 내부 및 외부 호형 표면은 동일한 극성을 갖고 그리고 그 한쌍의 평탄 표면은 상기 호형 표면의 극성과 반대인 극성을 갖도록 정반대로 충전되는, 상기 희토류 마그네트 제공 단계와,
    b) 상기 적어도 한쌍의 마그네트를 그 반대로 충전된 평탄 표면에 의해 결합하는 단계와,
    c) 상기 결합된 마그네트를 지나 유체를 흐르게 하는 단계로서, 이에 의해 유체를 자계에 노출시키는, 상기 단계를 포함하는
    유체를 자계에 노출시키는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 유체는 원유이며, 상기 희토류 마그네트는 네오디뮴을 포함하며,
    상기 적어도 한쌍의 마그네트를 그 반대로 충전된 평탄 표면에 의해 결합하는 상기 단계가 유정내의 다운 튜브용의 서커 로드 펌핑 시스템에서 로드 스트링의 일부분 둘레에 서로 맞춰진 한쌍의 마그네트를 위치시키고, 이에 의해 상기 로드 스트링 둘레에 상기 마그네트를 결합시키는 단계를 포함하며,
    상기 결합된 마그네트를 지나 유체를 흐르게 하는 상기 단계가 상기 다운 튜브를 통해 지하 저장소로부터 원유를 뽑아내기 위해 상기 서커 로드 펌핑 시스템을 작동시키는 단계를 포함하는
    유체를 자계에 노출시키는 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 마그네트를 금속 슬리브내에 넣음으로써 원유와의 직접 접촉으로부터 마그네트를 밀봉하고, 상기 로드 스트링에 대해서 상기 슬리브를 밀봉하는 단계로서, 이에 의해 원유와 마그네트의 직접 접촉을 방지하는, 상기 밀봉 단계를 더 포함하는
    유체를 자계에 노출시키는 방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 다운 튜브를 상기 로드 스트링에 전기적으로 연결시키는 단계를 더 포함하는
    유체를 자계에 노출시키는 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 다운 튜브를 상기 로드 스트링에 전기적으로 연결시키는 상기 단계가 상기 로드 스트링을 따라 전기 충전의 접지를 방지하는 단계를 포함하는
    유체를 자계에 노출시키는 방법.
  17. 제 12 항에 있어서,
    상기 유체는 원유이며, 상기 희토류 마그네트는 네오디뮴을 포함하며,
    상기 적어도 한쌍의 마그네트를 그 반대로 충전된 평탄 표면에 의해 결합하는 상기 단계가 튜브의 일부분의 내측을 상기 마그네트와 정렬시키는 단계를 포함하며,
    상기 결합된 마그네트를 지나 유체를 흐르게 하는 상기 단계가 상기 서커 로드 펌핑 시스템용 펌프의 펌프 배럴과 흐름 연통되게 튜브 및 마그네트를 연결시키는 단계와, 마그네트와 정렬된 튜브와 펌프 배럴을 통해 지하 저장소로부터 원유를 뽑아내는 단계를 포함하는
    유체를 자계에 노출시키는 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    원유와 마그네트의 직접 접촉을 방지하는 단계를 더 포함하는
    유체를 자계에 노출시키는 방법.
  19. 종방향에서 축방향으로 연장되는 반경방향 내부 및 외부 호형 표면을 포함하며, 횡방향에서 종단되어 상기 내부 및 외부 호형 표면을 연결하는 한쌍의 평탄 표면을 형성하는 네오디뮴 마그네트로서, 상기 마그네트는 정반대로 충전되며, 그 내부 및 외부 호형 표면은 동일 극성이며, 한쌍의 평탄 표면은 상기 호형 표면과 반대 극성을 갖고 있는
    네오디뮴 마그네트.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 마그네트는 한쌍의 마그네트중 하나이며, 상기 한쌍의 마그네트내의 각 마그네트는 반대로 충전되는
    네오디뮴 마그네트.
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