RU2289037C2

RU2289037C2 - Oil-well sucker-rod pump

Info

Publication number: RU2289037C2
Application number: RU2004118872/06A
Authority: RU
Inventors: Валентин Иванович Бородин (RU); Валентин Иванович Бородин; Александр Владимирович Зинин (RU); Александр Владимирович Зинин; Евгений Николаевич Тарасов (RU); Евгений Николаевич Тарасов; Анатолий Дмитриевич Хрущев (RU); Анатолий Дмитриевич Хрущев; Камил Рахматуллович Уразаков (RU); Камил Рахматуллович Уразаков; Николай Семенович Волочков (RU); Николай Семенович Волочков
Original assignee: Ооо "Нпп Лантан-1"
Priority date: 2004-06-22
Filing date: 2004-06-22
Publication date: 2006-12-10
Also published as: RU2004118872A

Abstract

FIELD: oil industry.

SUBSTANCE: oil-well sucker-rod pump comprises magnetic system made of axially magnetized pairs of ring magnets provided with magnetically soft spacers between them to define magnetic circuits. The directions of magnetization of the magnets are opposite. The magnetic system is mounted on the couplings made of a nonmagnetic material and in the cylinder made of a nonmagnetic material. The cylinder defines the outer surface of the plunger.

EFFECT: enhanced efficiency and reliability.

2 dwg

Description

Изобретение относятся к технике добычи нефти, в частности к устройствам скважинных штанговых насосов, и предлагается с целью расширения функциональных возможностей насосов и повышения эффективности работы всей нефтедобывающей скважины.The invention relates to techniques for oil production, in particular to devices for sucker rod pumps, and is proposed to expand the functionality of the pumps and increase the efficiency of the entire oil well.

Известен ряд устройств скважинных штанговых насосов, включающих цилиндр с всасывающим клапаном, расположенный в цилиндре с зазором плунжер с нагнетательным клапаном, пары магнитных колец с диамагнитными прокладками (SU №721558, F 04 В 47/00, 1980 г., SU №1642067, F 04 В 47/00, 1991 г.),A number of well sucker rod pump devices are known, including a cylinder with a suction valve, a plunger with a discharge valve located in the cylinder with a clearance, pairs of magnetic rings with diamagnetic gaskets (SU No. 721558, F 04 В 47/00, 1980, SU No. 1642067, F 04 B 47/00, 1991),

Эти изобретения предполагают увеличение КПД штангового насоса за счет уплотнения зазора между плунжером и цилиндром в зоне действия магнитного поля. При этом нефть, протекающая по основному каналу плунжера, не подвергается воздействию магнитного поля.These inventions suggest an increase in the efficiency of the sucker rod pump due to the sealing of the gap between the plunger and the cylinder in the magnetic field. In this case, oil flowing through the main channel of the plunger is not exposed to a magnetic field.

Наиболее близким к предлагаемому решению по технической сущности является скважинный штанговый насос, включающий цилиндр с всасывающим клапаном, расположенный в цилиндре с зазором плунжер с нагнетательным клапаном, пары магнитных колец с ферромагнитной жидкостью, парамагнитные прокладки, магнитные кольца в парах намагничены в радиальном направлении и ориентированы относительно друг друга в противоположном направлении намагничивания, парамагнитные прокладки расположены между магнитными кольцами, пары магнитных колец с парамагнитными прокладками соединены в пакеты и установлены на муфтах, размещенных на верхней и нижней частях плунжера, а ферромагнитная жидкость размещена в зазоре между плунжером и цилиндром (RU №2172867 C1, F 04 В 47/00, 2001 г.).Closest to the proposed solution in technical essence is a borehole sucker rod pump, comprising a cylinder with a suction valve, a plunger with a discharge valve located in the cylinder with a clearance, pairs of magnetic rings with ferromagnetic fluid, paramagnetic gaskets, magnetic rings in pairs are magnetized in the radial direction and oriented relative to each other in the opposite direction of magnetization, paramagnetic gaskets are located between the magnetic rings, pairs of magnetic rings with paramagnetic The gaskets are connected in packages and mounted on couplings located on the upper and lower parts of the plunger, and ferromagnetic fluid is placed in the gap between the plunger and the cylinder (RU No. 2172867 C1, F 04 B 47/00, 2001).

Данное устройство предполагает увеличение КПД и надежности насоса (за счет уплотнения зазора), но не способно омагнитить нефть, протекающую по основному центральному каналу, т.к. в радиально намагниченных кольцевых магнитах существует зона в центре кольца (порядка 1/3 внутреннего диаметра), где индукция магнитного поля близка к нулю. Кроме того, магнитный поток замыкается через стальной (ферромагнитный) корпус плунжера, на который надеты магнитные кольца.This device involves increasing the efficiency and reliability of the pump (due to the seal of the gap), but is not able to magnetize the oil flowing through the main central channel, because in radially magnetized ring magnets there is a zone in the center of the ring (about 1/3 of the inner diameter), where the magnetic field induction is close to zero. In addition, the magnetic flux is closed through the steel (ferromagnetic) body of the plunger, on which the magnetic rings are worn.

Основной технической задачей предлагаемого устройства является уменьшение асфальтосмолопарафиновых отложений на внутренних поверхностях нефтедобывающего оборудования, повышение надежности и эффективности работы скважины за счет омагничивания нефти в центральном канале плунжера.The main technical task of the proposed device is to reduce the asphalt-resin-paraffin deposits on the inner surfaces of oil production equipment, to increase the reliability and efficiency of the well due to the magnetization of oil in the central channel of the plunger.

Поставленная задача решается тем, что в известном скважинном штанговом насосе, включающем цилиндр с всасывающим клапаном, расположенный в цилиндре с зазором плунжер с нагнетательным клапаном, пары магнитных колец с ферромагнитной жидкостью, магнитные кольца в парах намагничены в аксиальном направлении и ориентированы относительно друг друга в противоположном направлении намагничивания, между магнитными кольцами расположены кольцевые магнитопроводы из магнитомягкого материала, пары магнитных колец с магнитопрводами соединены в пакеты и установлены на муфтах из немагнитного материала, размещенных на верхней и нижней части плунжера, а вся магнитная система - магниты и магнитопрводы расположена внутри немагнитного цилиндра, образующего внешнюю поверхность плунжера.The problem is solved in that in a known borehole sucker rod pump, including a cylinder with a suction valve, a plunger with a discharge valve located in the cylinder with a gap, pairs of magnetic rings with ferromagnetic fluid, magnetic rings in pairs are magnetized in the axial direction and oriented opposite to each other in the opposite direction direction of magnetization, between the magnetic rings there are ring magnetic cores of soft magnetic material, pairs of magnetic rings with magnetic circuits are connected in a pack They are installed on couplings of non-magnetic material located on the upper and lower parts of the plunger, and the entire magnetic system — magnets and magnetic wires — is located inside the non-magnetic cylinder that forms the outer surface of the plunger.

На фиг.1 схематично изображен скважинный плунжерный насос, а на фиг.2 - одна из муфт с магнитной системой и распределением продольной Н_п и радиальной Н_р составляющих магнитного поля в ее центральном канале.Figure 1 schematically shows a borehole plunger pump, and figure 2 is one of the couplings with a magnetic system and the distribution of the longitudinal H _p and radial H _p components of the magnetic field in its Central channel.

Насос содержит цилиндр 1, узел всасывающего клапана 2, полый трубчатый плунжер 3, муфты 4 с магнитными системами, нагнетательный клапан 5 и шток 6.The pump comprises a cylinder 1, a suction valve assembly 2, a hollow tubular plunger 3, couplings 4 with magnetic systems, a pressure valve 5 and a stem 6.

Муфты 4 содержат корпус 7 и цилиндр 8 из немагнитного материала, например из нержавеющей стали, кольцевые магниты 9, магнитопроводы из магнитомягкого материала 10 и гайку 11.Clutches 4 comprise a housing 7 and a cylinder 8 of non-magnetic material, for example stainless steel, ring magnets 9, magnetic cores of soft magnetic material 10 and a nut 11.

Расположение магнитных колец в парах, намагниченных в осевом направлении и ориентированных относительно друг друга в противоположных направлениях намагниченности (направление намагниченности показано стрелками на фиг 2), создает в магнитопроводах 10 радиальную намагниченность. В результате в центральном канале немагнитного корпуса образуется высокоградиентное магнитное поле, имеющее продольную и радиальную составляющие (см. фиг.2). Максимальное значение продольного поля достигается в плоскостях, перпендикулярных оси плунжера и проходящих через середину магнитных колец, а радиального поля - через середину магнитопроводов.The location of the magnetic rings in pairs, magnetized in the axial direction and oriented relative to each other in opposite directions of magnetization (the direction of magnetization is shown by arrows in FIG. 2), creates a radial magnetization in the magnetic circuits 10. As a result, a high-gradient magnetic field having longitudinal and radial components is formed in the central channel of the non-magnetic case (see Fig. 2). The maximum value of the longitudinal field is achieved in planes perpendicular to the axis of the plunger and passing through the middle of the magnetic rings, and of the radial field through the middle of the magnetic cores.

Выполнение магнитопроводов с кольцевыми выступами на торцевых поверхностях с внутренним диаметром, равным внешнему диаметру кольцевых магнитов, позволяет регулировать напряженность поля в центральном канале изменением высоты выступов (см. позицию А, фиг.2). Когда высота выступов минимальна (0,1 мм), тогда магнитное поле в центральном канале будет максимальным. Когда же выступы полностью перекроют магнит (высота выступа одного магнитопровода или суммарная высота выступов двух магнитопроводов совпадает с толщиной магнита), тогда магнитное поле шунтируется и его напряженность в центральном канале будет минимальной. Такая конструкция позволяет выбрать оптимальную напряженность поля для обеспечения максимально эффективного воздействия на нефть различного состава.The implementation of the magnetic cores with annular protrusions on the end surfaces with an inner diameter equal to the outer diameter of the ring magnets, allows you to adjust the field strength in the Central channel by changing the height of the protrusions (see position A, figure 2). When the height of the protrusions is minimal (0.1 mm), then the magnetic field in the central channel will be maximum. When the protrusions completely block the magnet (the height of the protrusion of one magnetic circuit or the total height of the protrusions of the two magnetic circuits coincides with the thickness of the magnet), then the magnetic field is shunted and its intensity in the central channel will be minimal. This design allows you to choose the optimal field strength to ensure the most effective effects on oil of various compositions.

Расположение магнитных систем (кольцевые магниты и магнитопроводы) внутри немагнитного цилиндра, образующего внешнюю поверхность части плунжера, защищает магниты от воздействия агрессивной среды и от абразивного износа, что отличает предлагаемое устройство от аналогов и прототипа, и повышает надежность и долговечность насоса.The location of the magnetic systems (ring magnets and magnetic circuits) inside the non-magnetic cylinder that forms the outer surface of the plunger part protects the magnets from the effects of aggressive media and abrasion, which distinguishes the proposed device from analogues and prototype, and increases the reliability and durability of the pump.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При возвратно-поступательном движении плунжера протекающая по центральному каналу нефть подвергается воздействию магнитного поля высокой напряженности и сложной топографии. Такое воздействие вызывает коагуляцию пара- и ферромагнитных частиц, находящихся в нефти. Образовавшиеся в объеме нефти более крупные частицы являются зародышами кристаллизации всех растворенных в нефти веществ. Таким образом, при дальнейшем движении нефти по НКТ происходит активная кристаллизация асфальтенов, смол, парафинов, серы и солей в объеме потока, а не только на поверхностях оборудования. Отложения АСП на внутренних поверхностях НКТ существенно уменьшаются, основная их часть выносится потоком из скважины. Это приводит к значительному увеличению межочистного и межремонтного периодов, что и обеспечивает повышение эффективности работы скважины целиком.During the reciprocating movement of the plunger, the oil flowing through the central channel is exposed to a high-intensity magnetic field and complex topography. Such an effect causes coagulation of para- and ferromagnetic particles in oil. The larger particles formed in the volume of oil are the nuclei of crystallization of all substances dissolved in oil. Thus, with the further movement of oil along the tubing, active crystallization of asphaltenes, resins, paraffins, sulfur and salts occurs in the volume of the stream, and not just on the surfaces of the equipment. ASA deposits on the inner surfaces of the tubing are significantly reduced, most of them are carried by the stream from the well. This leads to a significant increase in the inter-cleaning and overhaul periods, which ensures an increase in the overall efficiency of the well.

Claims

A borehole sucker rod pump including a cylinder with a suction valve, a plunger with a discharge valve located in the cylinder with a clearance, pairs of magnetic rings with ferromagnetic fluid oriented relative to each other in the opposite direction of magnetization, with gaskets connected in packages and mounted on couplings located on the top and the lower parts of the plunger, characterized in that the magnetic rings are magnetized in the axial direction, and the gaskets are made of soft magnetic material and are magnetic cores and, the couplings are made of non-magnetic material, and the entire magnetic system - magnets and magnetic circuits is located inside the non-magnetic cylinder that forms the outer surface of the plunger.