RU119412U1

RU119412U1 - CORROSION SUBMERSIBLE PUMP UNIT PROTECTION DEVICE

Info

Publication number: RU119412U1
Application number: RU2012112521/06U
Authority: RU
Inventors: Аскар Рифкатович Мавзютов; Аркадий Рувимович Эпштейн
Original assignee: Аскар Рифкатович Мавзютов; Аркадий Рувимович Эпштейн
Priority date: 2012-03-30
Filing date: 2012-03-30
Publication date: 2012-08-20

Abstract

Устройство защиты погружной насосной установки от коррозии, состоящее из резьбового ниппеля, свинчиваемого с ПЭД (погружным электродвигателем), изоляторов, шпильки, изолирующей втулки, уплотнительных колец, магниевого («жертвенного») электрода, отличающееся тем, что сверху и снизу изоляторов магниевого электрода расположены пакеты проволочных щеточных дисков, материалом которых является коррозионно-стойкая высоколегированная витая сталь. A device for protecting a submersible pumping unit from corrosion, consisting of a threaded nipple screwed with a SEM (submersible electric motor), insulators, a stud, an insulating sleeve, O-rings, a magnesium ("sacrificial") electrode, characterized in that above and below the insulators of the magnesium electrode are located sets of wire brush discs, the material of which is corrosion-resistant high-alloy twisted steel.

Description

Полезная модель относится к нефтяной промышленности, в частности, к добыче нефти из скважин в осложненных геолого-технических условиях.The utility model relates to the oil industry, in particular, to the production of oil from wells in complicated geological and technical conditions.

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.Known borehole pump, which is a vertical single-acting design with a fixed cylinder, a movable metal plunger and ball valves; lowered into the well on a string of tubing and sucker rods (1). Oilfield Equipment: Handbook / Ed. EI Bukhalenko 2nd ed., Revised and supplemented by M .: Nedra, 1990. - 559 pp., Ill. - analogue.

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.The disadvantage of a downhole pump is its applicability only in low-production wells and the need to use complex metal-intensive ground equipment (rocking machine), as well as its limited applicability with a large gas factor and a large curvature of the wells, typical for cluster drilling and significant wear due to significant corrosion in watered wells with significant salinity.

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).The closest technical solution is the installation of a submersible centrifugal pump, which includes a submersible electric pump unit, which combines an electric motor with hydraulic protection, a pump and a cable line, lowered into the well on lifting tubing; mouth equipment; a control station and a transformer, in the lower part of the installation there is an electrode isolated from the housing, electrically connected to a common point of the motor windings connected to a "star" through a diode assembly, and its "positive" terminal is connected to the electrode. The design allows to obtain a potential difference on the electrode relative to the tubing string due to overflows in the three-phase windings of the electric motor during pump operation and to provide cathodic protection of metal equipment from corrosion and prevention of accumulation of solid deposits on the protected equipment (RF Patent No. 2217579) (2).

Недостатком устройства является опасность перенапряжения защиты и, тем самым, разрушение изоляционных покрытий насосно-компрессорных труб и коррозионного разрушения корпусных деталей установки.The disadvantage of this device is the danger of overvoltage protection and, thus, the destruction of the insulating coatings of tubing and corrosion destruction of the body parts of the installation.

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.So, on the armor of the cable of most of the studied wells, there is a non-zero electric potential, changing with a frequency of 50 Hz. The range of potential changes at different wells ranged from 0.06 to 28 V. The shape of the curve is close to sinusoidal. The constant component of the electric potential is absent (II = 0). The potential on the cable armor is possible due to a violation of the insulation tightness. In this case, the strength of the anode fracture current can reach several tens of amperes. In addition, the rate of destruction of the metal is higher, the higher the flow rate of the lift fluid. At an electrolyte flow rate of 12 m / s, the rate of destruction of the test metal is three times higher than the rate of destruction in a standing fluid. Under actual operating conditions of wells, the current strength between the PEM body and the casing can reach several amperes, at a fluid flow rate of several tens of meters per second, which further reduces the operating time of the PEM and the pump unit as a whole. Thus, when powered by transformer control stations, a significant electric potential of industrial frequency is induced on the surface of the SEM housings and other elements of downhole equipment. In turn, high-performance ESPs are equipped with high power PEDs, which are characterized by high values of voltages and currents in the cable line. This leads to higher values of the electric potential induced on the surface of the PED; at the same time, the high performance of the ESP provides an increased flow rate of the lift fluid in the gap between the PED and the casing, which additionally accelerates the electrolytic destruction of the metal, drastically reducing the time between failures.

Целью изобретения является предупреждение коррозионного разрушения скважинного оборудования, вследствие электрохимического воздействия анодного тока и формирование защитной, блокирующей, магнетитовой пленки на поверхности защищаемого оборудования.The aim of the invention is the prevention of corrosion damage to downhole equipment due to the electrochemical effects of the anode current and the formation of a protective, blocking, magnetite film on the surface of the protected equipment.

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.This goal is achieved by the fact that the drainage of the anode potential (grounding) from the underground part of the downhole equipment with a brush disk package occurs with the simultaneous application of the cathode potential, tread protection.

На фиг. схематически изображено заявляемое устройство.In FIG. The claimed device is schematically depicted.

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.The corrosion protection device of a submersible pump installation consists of a threaded nipple screwed with a SEM (submersible electric motor) pos. 1, insulators pos. 2, studs pos. 3, an insulating sleeve pos. 4, a magnesium ("sacrificial") electrode pos. 5, a package of wire brush disks of the upper and lower material which is corrosion-resistant, high-alloy twisted steel, pos.6., fastening nuts, pos.7, and o-rings, pos.8 and pos.9 and a threaded coupling half 10.

Работа устройства осуществляется следующим образом.The operation of the device is as follows.

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.Due to the elastic deformations of the elastic elements (wires) of the brush disks, item 6, the electric contact of the PEDA casing with the casing is ensured, thereby equalizing the electric potentials of all underground equipment, in addition, cathodic, protective, potential formed by iron is formed on the metal elements of the downhole equipment - magnesium galvanic cell, preventing its electrochemical destruction.

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.The design of the device, due to the elasticity of the elastic elements of the brush disk, does not damage the inner surface of the production string during the descent of the pump unit into the perforation zone, provides drainage of stray currents, eliminates the formation and accumulation of corrosion products, ensures higher MTBF and thereby increases total production well production rate.

Конструкция устройства может быть использована и в штанговых скважинных установках.The design of the device can be used in rod well installations.

Источники информации:Information sources:

1. Нефтепромысловое оборудование: Справочник. / Под ред. Е.И.Бухаленко. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Недра, 1990. - 559 с.: ил, стр.53-58.1. Oilfield equipment: Handbook. / Ed. E.I. Bukhalenko. - 2nd ed., Revised. and add. - M .: Nedra, 1990 .-- 559 p .: silt, p. 53-58.

2. Патент РФ №2217579, приоритет от 05.04.2003.2. RF patent №2217579, priority dated 05.04.2003.

Claims

A corrosion protection device for a submersible pump installation consisting of a threaded nipple screwed onto a SEM (submersible electric motor), insulators, a stud, an insulating sleeve, o-rings, a magnesium ("sacrificial") electrode, characterized in that the magnesium electrode is located on top and bottom packages of wire brush disks, the material of which is corrosion-resistant high-alloy twisted steel.