RU127137U1

RU127137U1 - CORROSION SUBMERSIBLE PUMP UNIT PROTECTION DEVICE

Info

Publication number: RU127137U1
Application number: RU2012136413/06U
Authority: RU
Inventors: Асгат Галимьянович Гумеров; Валерий Анатольевич Костилевский; Виталий Анатольевич Антоненко; Антон Иванович Подъяпольский; Аркадий Рувимович Эпштейн
Original assignee: Государственное унитарное предприятие "Институт проблем и транспорта энергоресурсов"
Priority date: 2012-08-24
Filing date: 2012-08-24
Publication date: 2013-04-20

Abstract

Устройство защиты погружной насосной установи от коррозии, состоящее из резьбовой муфты, свинчиваемой с выше расположенной трубой НКТ, герметичного корпуса, изоляторов, электрода, выполненного из коррозионно-стойкой стали с узлом крепления к герметичному корпусу устройства, полупроводникового диода, анод которого подключен к корпусу устройства, а катод к электроду, отличающееся тем, что изоляторы выполнены перфорированными с возможностью прохождения лифтируемой жидкости требуемого дебита.Corrosion protection device of a submersible pump installation, consisting of a threaded sleeve screwed up with a tubing pipe located above, a sealed housing, insulators, an electrode made of corrosion-resistant steel with a mount to the sealed device case, a semiconductor diode, the anode of which is connected to the device case and the cathode to the electrode, characterized in that the insulators are made perforated with the possibility of passage of the lift fluid of the required flow rate.

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 oil production 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. Нефтепромысловое оборудование: Справочник / Под ред. Е.И.Бухаленко 2-е изд., переработанное и дополненное М.: Недра, 1990. - 559 с.: ил., стр. 53-58 - 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. Oilfield Equipment: Handbook / Ed. EI Bukhalenko 2nd ed., Revised and supplemented by M .: Nedra, 1990. - 559 pp., Ill., Pp. 53-58 - 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.

Также, известным 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 опубликован 27.07.2003).Also, a well-known 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 by 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 to prevent the accumulation of solid deposits on the protected equipment (RF Patent No. 2217579 published July 27, 2003).

Недостатком устройства является сложность переходного устройства и необходимость изменения конструкции ПЭДа.The disadvantage of this device is the complexity of the transition device and the need to change the design of the PED.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является устройство защиты погружной насосной установи от коррозии состоящее из погружного электронасосного агрегата, который объединяет электродвигатель с гидрозащитой, насос и кабельную линию, спускаемых в скважину на подъемных насосно-компрессорных трубах; оборудование устья; станцию управления и трансформатор, изолированный от корпуса электрод, выполненный из имеющего более высокий отрицательный электрохимический потенциал по отношению к обсадной колонне и корпуса установки и изолирующие элементы отличающееся тем, что в изолирующих элементах на уплотняемых поверхностях выполнены проточки в которых расположены уплотнительные кольца (Патент на полезную модель №80190, 27.01.2009).The closest technical solution adopted for the prototype is a corrosion protection device for a submersible pump installation consisting of an electric submersible pump unit that combines an electric motor with hydroprotection, a pump and a cable line that are lowered into the well by lifting tubing; mouth equipment; a control station and a transformer isolated from the casing, an electrode made of having a higher negative electrochemical potential with respect to the casing and the installation casing and insulating elements, characterized in that grooves are made in the insulating elements on the sealing surfaces in which the sealing rings are located (Utility Patent Model No. 80190, 01/27/2009).

Тем не менее, на большинстве исследуемых скважин, присутствует ненулевой электрический потенциал, изменяющийся с частотой 50 Гц. Размах 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). В частности, потенциал на броне кабеля возможен из-за нарушения герметичности изоляции кабеля. При этом сила анодного тока разрушения может достигать нескольких десятков ампер. Кроме того, скорость разрушений металла тем выше, чем выше скорость потока лифтируемой жидкости, несмотря на отсутствие постоянной составляющей. При скорости потока лифтируемой жидкости (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 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.However, in most of the studied wells, there is a non-zero electric potential, changing with a frequency of 50 Hz. The range of potential change 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). In particular, the potential on the cable armor is possible due to a violation of the tightness of the cable insulation. 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, despite the absence of a constant component. When the flow rate of the lift fluid (electrolyte) is 12 m / s, the rate of destruction of the test metal is three times higher than the rate of destruction in the standing fluid. Under actual operating conditions of wells, the current strength between the PEM body and the casing can reach 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.

В свою очередь, УЭЦН повышенной производительности комплектуются ПЭДами большой мощности, для которых характерны высокие значения напряжений и токов в кабельной линии что, 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.In turn, high-performance ESPs are equipped with high-power PEDs, which are characterized by high voltages and currents in the cable line, which leads to higher values of the electric potential induced on the surface of the PEDA, while the high performance of the ESPs provides an increased rate of lift fluid flow in the gap between the PEM and the casing, which further accelerates the electrolytic destruction of the metal, dramatically reducing the time between failures.

Техническим результатом на достижение которого направлена полезная модель является предупреждение коррозионного разрушения скважинного насосно-компрессорных труб вызванного наличием блуждающих токов, перекоса фаз, токов утечки в кабеле, и появление статических зарядов на корпусных элементах насосного оборудования, включая трубы НКТ, в процессе добычи.The technical result to which the utility model is directed is to prevent corrosion of the downhole tubing caused by stray currents, phase imbalance, leakage currents in the cable, and the appearance of static charges on the body elements of pumping equipment, including tubing pipes, during production.

Технический результат достигается тем, что устройство защиты погружной насосной установи от коррозии, состоит из резьбовой муфты, свинчиваемой с выше расположенной трубой НКТ, герметичного корпуса, изоляторов, электрода, выполненного из коррозионностойкой стали с узлом крепления к герметичному корпусу устройства, полупроводникового диода, анод которого подключен к корпусу устройства, а катод к электроду, причем изоляторы выполнены с возможностью прохождения лифтируемой жидкости требуемого дебита.The technical result is achieved in that the device for protecting the submersible pump installation from corrosion consists of a threaded sleeve screwed with a tubing located above, a sealed housing, insulators, an electrode made of corrosion-resistant steel with a mount to the sealed housing of the device, a semiconductor diode, the anode of which connected to the housing of the device, and the cathode to the electrode, and the insulators are made with the possibility of passage of the lift fluid of the required flow rate.

На чертеже схематически изображено заявляемое устройство.The drawing schematically shows the inventive device.

Устройство защиты погружной насосной установки от коррозии состоит из резьбовой муфты 1, свинчиваемой с выше расположенной трубой НКТ 2, герметичного корпуса 3. изоляторов 4, электрода 5, выполненного из коррозионностойкой стали с узлом крепления к герметичному корпусу устройства 6, полупроводникового диода 7, анод которого подключен к корпусу устройства, а катод к электроду, причем изоляторы 4 выполнены перфорированными с возможностью прохождения лифтируемой жидкости требуемого дебита.The corrosion protection device of a submersible pump installation consists of a threaded sleeve 1 screwed with a tubing 2 located above, an airtight housing 3. insulators 4, an electrode 5 made of corrosion-resistant steel with a mount to the airtight housing of the device 6, a semiconductor diode 7, the anode of which connected to the housing of the device, and the cathode to the electrode, and the insulators 4 are perforated with the possibility of passage of the elevated fluid of the required flow rate.

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

За счет формирования гальванического элемента, путем детектирования токов утечки с помощью полупроводникового диода 7, и создания разности потенциалов между герметичным корпусом устройства 3 и электродом 5. На колонне труб НКТ 2, создается катодный (защитный) потенциал, препятствующий электрохимическому разрушению металлического оборудования скважины. Анодная составляющая наводимого потенциала через электропроводящую жидкость будет дренироваться на колонну НКТ 2.Due to the formation of a galvanic cell, by detecting leakage currents using a semiconductor diode 7, and creating a potential difference between the sealed housing of the device 3 and the electrode 5. On the tubing string 2, a cathodic (protective) potential is created that prevents the electrochemical destruction of the metal equipment of the well. The anode component of the induced potential through the electrically conductive liquid will be drained to the tubing string 2.

Конструкция устройства может быть использована в установках различных механизированных способов добычи и нагнетательных скважинах.The design of the device can be used in installations of various mechanized production methods and injection wells.

Claims

Corrosion protection device of a submersible pump installation, consisting of a threaded sleeve screwed up with a tubing pipe located above, a sealed housing, insulators, an electrode made of corrosion-resistant steel with a mount to the sealed device case, a semiconductor diode, the anode of which is connected to the device case and the cathode to the electrode, characterized in that the insulators are made perforated with the possibility of passage of the lift fluid of the required flow rate.