RU2217579C1

RU2217579C1 - Centrifugal down-pump plant

Info

Publication number: RU2217579C1
Application number: RU2002108810A
Authority: RU
Inventors: А.Г. Газаров; Т.С. Ахмеров; А.Р. Эпштейн; В.А. Кузнецов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью Когалымский научно-исследовательский и проектный институт нефти
Priority date: 2002-04-05
Filing date: 2002-04-05
Publication date: 2003-11-27

Abstract

FIELD: oil industry, intensified oil production by means of sucker-rod pumps under complex geological conditions. SUBSTANCE: centrifugal down-pump plant comprises downhole electric pump aggregate integrating electric motor and hydraulic protection, pump and cable line sunk into hole on rising tubing string, mouth equipment, control station and transformer. Lower part of plant houses electrode insulated from frame and electrically coupled to common point of windings of electric motor which are star-connected through diode assembly. Positive terminal of diode assembly is connected to electrode. EFFECT: increased efficiency of oil lifting under complex geological and technical conditions. 1 dwg

Description

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может бытьThe invention relates to the oil industry and may be

использовано для интенсификации добычи нефти бесштанговыми насосами в сложных геологических условияхused to intensify oil production with rodless pumps in difficult geological 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.A well pump is known, which is a vertical single-action structure 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. E. I. Bukhalenko, 2nd ed., Revised and supplemented. M .: Nedra, 1990.-559 p.: Ill. - analogue.

Недостатком скважинного насоса является применимость только в малодебитных скважинах и необходимость использования сложного металлоёмкого наземного оборудования (станок-качалка), а также его ограниченная применимость при большом газовом факторе и большой кривизне скважин, характерной для кустового бурения.The disadvantage of a well pump is its applicability only in low-yield 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 wells, typical for cluster drilling.

Целью изобретения является повышение эффективности лифтирования в сложных геолого-технических условиях, искривленных скважинах и при интенсивном парафиногидратоотложении.The aim of the invention is to increase the efficiency of lifting in difficult geological conditions, deviated wells and with intensive paraffin hydrate deposition.

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 подъёмных насосно-компрессорных трубах, оборудование устья, станцию управления и трансформатор, которые устанавливаются на расстоянии 20-30 м от устья скважины (2). Нефтепромысловое оборудование: Справочник / Под ред. Е.И. Бухаленко, 2-е изд., переработанное и дополненное. -М.: Недра, 1990.-559 с.: ил. - прототип.The closest technical solution is the installation of a submersible centrifugal pump, which includes a submersible electric pump unit that combines an electric motor with hydraulic protection, a pump and a cable line, lowered into the well by lifting tubing, wellhead equipment, a control station and a transformer that are installed at a distance 20-30 m from the wellhead (2). Oilfield Equipment: Handbook / Ed. E.I. Bukhalenko, 2nd ed., Revised and supplemented. -M .: Nedra, 1990.-559 p .: ill. - prototype.

Однако недостатком устройства является сниженная производительность при осложнённых геологических условиях при повышенной вязкости, значительном газовом факторе, коррозионная незащищённость нефтепромыслового оборудования, значительные отложения солей.However, the disadvantage of this device is reduced productivity under complicated geological conditions with increased viscosity, significant gas factor, corrosion insecurity of oilfield equipment, significant salt deposits.

Цель достигается тем, что 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.The goal is achieved by the fact that an electrode isolated from the housing is placed in the lower part of the installation and is 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.

Предлагаемое устройство содержит металлический изолированный от корпуса электрод, размещенный в нижней торцевой части корпуса электродвигателя, и диодную сборку, размещаемую в маслонаполненном корпусе электродвигателя и соединенную с электродом.The proposed device comprises a metal electrode isolated from the housing, located in the lower end part of the motor housing, and a diode assembly placed in an oil-filled motor housing and connected to the electrode.

Предлагаемая конструкция позволит на электроде получить разность потенциалов относительно колонны НКТ вследствие перетоков в трехфазных обмотках электродвигателя при работе насоса. Наличие перетоков может быть объяснено, например, разностью сопротивлений трехфазных обмоток статора или неравномерностью их нагрузки вследствие несимметричности расположения установки погружного центробежного насоса в искривленной скважине. При изменении режима работы установки, например, из-за изменения пластового давления, величины газового фактора, отложениях солей и парафинов в колонне НКТ также меняется в сторону увеличения потенциала, исключая отрицательный эффект воздействия (принцип положительной обратной связи).The proposed design will allow the electrode to obtain the potential difference relative to the tubing string due to overflows in the three-phase windings of the electric motor during pump operation. The presence of overflows can be explained, for example, by the difference in the resistances of the three-phase stator windings or by the unevenness of their load due to the asymmetry of the location of the submersible centrifugal pump installation in a curved well. When changing the operating mode of the installation, for example, due to changes in reservoir pressure, gas factor, salt and paraffin deposits in the tubing string, the tubing also changes in the direction of increasing potential, eliminating the negative effect (positive feedback principle).

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

Установка погружного центробежного насоса состоит из погружного насосного агрегата, состоящего из погружного центробежного насоса 1 и двигателя 2 (электродвигатель с гидрозащитой), кабеля в сборе 3, спускаемого в скважину на колонне насосно-компрессорных труб 4 наземного электрооборудования - трансформаторной комплексной подстанции 5, кабеля, обеспечивающего подвод энергии к электродвигателю, который крепится к гидрозащите, насосу и насосно-компрессорным трубам металлическими поясами 6, входящими в состав насоса. В крышке 7 торцевой части корпуса электродвигателя через сальниковое уплотнительное устройство 8 наружно размещен электрод 9, электрически изолированный от корпуса электродвигателя 2 и снабженный центраторами 10. Электрод 9 через диодную сборку 11 электрически соединен с общей точкой обмоток электродвигателя, соединенных в “звезду”, причем "положительная" клемма подключается к встроенному электроду 9, а “отрицательная” - к общей точке статорных обмоток электродвигателя.Installation of a submersible centrifugal pump consists of a submersible pump unit, consisting of a submersible centrifugal pump 1 and motor 2 (electric motor with hydroprotection), cable assembly 3, lowered into the well on a string of tubing 4 of ground electrical equipment - transformer complex substation 5, cable, providing energy supply to the electric motor, which is attached to the hydraulic protection, the pump and tubing pipes with metal belts 6, which are part of the pump. In the cover 7 of the end part of the motor housing through the stuffing box sealing device 8, an electrode 9 is placed externally, electrically isolated from the motor housing 2 and provided with centralizers 10. The electrode 9 is electrically connected through a diode assembly 11 to a common point of the motor windings connected to a “star”, wherein " the positive “terminal is connected to the built-in electrode 9, and the“ negative ”terminal is connected to the common point of the stator windings of the electric motor.

Устройство работает следующим образом. Ниже погружного центробежного насоса под действием электрического поля вода, эмульгированная в нефти и содержащая растворы солей, вследствие вторичных электрических реакций разлагается на молекулы водорода Н₂ из атомов Н на катоде и молекулы кислорода O₂ из радикалов ОН на аноде. Под действием внешнего источника тока (образовавшегося вследствие перекоса фаз, связанного с их несимметричностью из-за разности сопротивлений обмоток) создаются условия разгазирования воды, эмульгированной в нефти, вследствие её электролитического разложения, с образованием газовой фазы, препятствующей отложению гидратов и солей на поверхности колонн и образованию высокодисперсной газожидкостной смеси пониженной плотности. На “жертвенном” электроде 9, подключенном к аноду, будут происходить реакции окисления, и коррозия будет происходить именно на этом электроде, обеспечивая эффект катодной защиты и предотвращение соле и парафиногидратоотложений на установке погружного центробежного насоса и поверхности НКТ.The device operates as follows. Below a submersible centrifugal pump, under the influence of an electric field, water emulsified in oil and containing salt solutions decomposes as a result of secondary electrical reactions into hydrogen molecules H ₂ from H atoms at the cathode and oxygen molecules O ₂ from OH radicals at the anode. Under the influence of an external current source (formed as a result of phase imbalance due to their asymmetry due to the difference in winding resistance), conditions are created for the degassing of water emulsified in oil due to its electrolytic decomposition, with the formation of a gas phase that prevents the formation of hydrates and salts on the surface of columns and the formation of highly dispersed gas-liquid mixture of reduced density. Oxidation reactions will occur on the “sacrificial” electrode 9, connected to the anode, and corrosion will occur on this electrode, providing the effect of cathodic protection and preventing salt and paraffin deposits on the installation of a submersible centrifugal pump and tubing surface.

Источники информации Sources of information

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., Rev. and Dop.-M .: Nedra, 1990.-559 p.: ill. pg. 53-58.

2. Нефтепромысловое оборудование: Справочник. / Под ред. Е.И. Бухаленко.-2-е изд., перераб. и доп.-М.: Недра, 1990.-559 с.: ил. стр.113-137.2. Oilfield equipment: Handbook. / Ed. E.I. Bukhalenko.-2nd ed., Rev. and Dop.-M .: Nedra, 1990.-559 p.: ill. pg. 113-137.

Claims

Installation of a submersible centrifugal pump, consisting of a submersible electric pump unit combining an electric motor with hydraulic protection, a pump and a cable line, lowered into the well on lifting tubing, wellhead equipment, a control station and a transformer, characterized in that the lower part of the installation is isolated from housing an electrode electrically connected to a common point of the motor windings connected to the "star" through a diode assembly, and its "positive" terminal is connected to ktrodu.