RU2327856C1

RU2327856C1 - Device for preventing bottomhole equipment of producing wells, mainly electrocentrifugal pumps, from rust

Info

Publication number: RU2327856C1
Application number: RU2006145531/03A
Authority: RU
Inventors: Тать на Анатольевна Сюр (RU); Татьяна Анатольевна Сюр; Яков Михайлович Сусанов (RU); Яков Михайлович Сусанов; Людмила Васильевна Сергеева (RU); Людмила Васильевна Сергеева
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "ПермНИПИнефть"
Priority date: 2006-12-20
Filing date: 2006-12-20
Publication date: 2008-06-27

Abstract

FIELD: oil and gas industry.

SUBSTANCE: invention relates to oil production. The device includes the lengthy protector made as the long-length stout cylinder with the installed inside core rod which has the output from protector at the side of its contact with the bottomhole equipment. The core rod has the supplemental output from the protector, opposite to the first output. The supplemental output is lengthy, bent towards the bottomhole equipment, placed lengthwise the protector and the bottomhole equipment to its upper part. The both core rod output zones adjacent to the protector are provided with lagging.

EFFECT: increased efficiency of protecting oil recovery equipment and ensured explosion and fire safety.

5 cl, 1 dgw, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области нефтедобычи, в частности к средствам защиты металлических конструкций глубинного скважинного оборудования, например электроцентробежных насосов, от коррозии, и может быть использовано при эксплуатации нефтедобывающих скважин, откачивающих агрессивную жидкость: водонефтяную смесь или иные растворы, продолжительный контакт с которыми приводит к разрушению указанного оборудования.The invention relates to the field of oil production, in particular to means for protecting metal structures of deep well equipment, for example, electric centrifugal pumps, against corrosion, and can be used in the operation of oil wells pumping corrosive liquids: water-oil mixture or other solutions, prolonged contact with which leads to destruction specified equipment.

Известно устройство для катодной защиты скважинного оборудования, включающее станцию катодной защиты (СКЗ), подключенную кабелем на дневной поверхности к обсадной колонне и к анодному заземлителю, при этом СКЗ дополнительно подключена к нижней точке скважинного оборудования (Патент РФ №2230828, кл. C23F 13/00, опубл. 2004 г.).A device for cathodic protection of downhole equipment, including a cathodic protection station (SCZ), is connected by a cable on the surface to the casing and to the anode ground electrode, while the SKZ is additionally connected to the bottom point of the downhole equipment (RF Patent No. 2230828, class C23F 13 / 00, publ. 2004).

Недостатком указанного известного устройства является сложность конструкции и ее высокая стоимость ввиду необходимости наличия большого количества оборудования.The disadvantage of this known device is the design complexity and its high cost due to the need for a large number of equipment.

Также известно устройство для катодной защиты внешней поверхности внутрискважинного оборудования, содержащее источник питания, анод (выполняет роль протектора), размещенный в скважине, и элементы крепления, диэлектрические чехлы с вертикальным рядом окон на боковой поверхности и ограничители-центраторы, равномерно укрепленные на защищаемой поверхности, при этом анод выполнен составным в виде отдельных узких полос, каждая из которых установлена в диэлектрическом чехле, смонтированном в ограничителе-центраторе, причем высота последнего превышает толщину полосы анода в чехле, а диэлектрические чехлы прикреплены к защищаемой поверхности в местах вертикальных простенок окон (Авторское свидетельство СССР №1611988, кл. C23F 13/00, опубл. 1990 г.).It is also known a device for cathodic protection of the outer surface of downhole equipment, containing a power source, an anode (acts as a tread) placed in the well, and fasteners, dielectric covers with a vertical row of windows on the side surface and centralizer stops uniformly mounted on the protected surface, wherein the anode is made integral in the form of individual narrow strips, each of which is installed in a dielectric cover mounted in a centralizer, and the height of the latter a strip thickness greater than the anode in a case, and the dielectric covers are attached to the protected surface in places of the vertical partition windows (USSR Author's Certificate №1611988, Cl. C23F 13/00, publ. 1990 YG).

Однако указанное известное устройство предназначается, в основном, для защиты от коррозии насосно-компрессорных труб в атмосфере агрессивных газов и требует частой смены анода-протектора при контакте защищаемого оборудования с раствором электролита (пластовой жидкостью).However, this known device is intended mainly for corrosion protection of tubing in an atmosphere of aggressive gases and requires frequent change of the anode protector when the equipment to be protected comes into contact with an electrolyte solution (formation fluid).

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является устройство для защиты от коррозии погружного электроцентробежного насоса (ЭЦН), подвешенного на колонне насосно-компрессорных труб, используемое в способе защиты (Патент РФ №2231629, кл. Е21В 41/02, опубл. 2004 г.). Указанное известное устройство состоит из протяженного протектора, выполненного в виде длинномерного полнотелого цилиндра с размещенным внутри него с целью армирования стальным стержнем-сердечником, имеющим один вывод из протектора со стороны контакта последнего с ЭЦН и обеспечивающего этот контакт. В качестве протектора в известном устройстве используют гальванический протектор, выполненный из материала, имеющего электродный потенциал, меньший по сравнению с материалом корпуса ЭЦН.Closest to the proposed invention in technical essence is a device for corrosion protection of a submersible electric centrifugal pump (ESP) suspended on a tubing string used in the protection method (RF Patent No. 2231629, class E21B 41/02, publ. 2004, .). The specified known device consists of an extended tread made in the form of a long, full-bodied cylinder placed inside it with the purpose of reinforcing a steel core core having one terminal from the tread on the contact side of the latter with the ESP and providing this contact. As a tread in the known device, a galvanic tread made of a material having an electrode potential smaller than the material of the ESP body is used.

Однако указанное известное устройство имеет следующие недостатки:However, the specified known device has the following disadvantages:

- недостаточная эффективность по защите от коррозии ввиду неравномерности распределения защитного потенциала по длине защищаемого оборудования. При наличии только одного вывода и обеспечении крепления через него протектора с ЭЦН в верхней части корпуса значение потенциала будет много меньше минимального защитного, что приведет к недозащите металла;- lack of effectiveness in corrosion protection due to the uneven distribution of the protective potential along the length of the protected equipment. If there is only one output and the tread with ESP is secured through it in the upper part of the case, the potential value will be much less than the minimum protective value, which will lead to metal under-protection;

- выполнение протектора из алюминия или его сплавов ведет не только к удорожанию конструкции, но и делает ее взрыво- и пожароопасной, т.к. этот металл характеризуется низким сродством к водороду, что при растворении протектора в процессе эксплуатации может привести к накоплению водорода в замкнутом пространстве скважины, а значит, - к вероятности взрыва добываемой нефтяной смеси;- the implementation of the tread of aluminum or its alloys leads not only to a rise in price of the structure, but also makes it explosive and fire hazard, because this metal is characterized by low affinity for hydrogen, which, when the tread is dissolved during operation, can lead to the accumulation of hydrogen in the enclosed space of the well, and therefore, to the probability of an explosion of the produced oil mixture;

- кроме того, за счет крепления протектора к защищаемому оборудованию в известной конструкции только в одной точке повышается риск обрыва протектора при его растворении в процессе эксплуатации.- in addition, due to the fastening of the tread to the protected equipment in a known design, only at one point increases the risk of tread breakage when it dissolves during operation.

Технический результат, достигаемый предлагаемым устройством, заключается в повышении эффективности защиты глубинного оборудования за счет равномерного распределения защитного потенциала по всей длине защищаемого оборудования при одновременном повышении надежности крепления протектора к защищаемому оборудованию.The technical result achieved by the proposed device is to increase the efficiency of protection of downhole equipment by uniformly distributing the protective potential along the entire length of the protected equipment while improving the reliability of fastening the tread to the protected equipment.

Дополнительный технический результат заключается в обеспечении взрыво- и пожаробезопасности, а также в защите от блуждающих токов за счет отвода их от поверхности защищаемого оборудования.An additional technical result is to ensure explosion and fire safety, as well as to protect against stray currents by diverting them from the surface of the protected equipment.

Указанный технический результат достигается предлагаемым устройством для защиты от коррозии глубинного оборудования добывающих скважин, преимущественно, электроцентробежных насосов, включающим протяженный протектор, выполненный в виде длинномерного полнотелого цилиндра с размещенным внутри него стержнем-сердечником, имеющим вывод из протектора со стороны контакта последнего с глубинным оборудованием и обеспечивающего этот контакт, при этом новым является то, что стержень-сердечник имеет дополнительный вывод из протектора, противоположный первому выводу, при этом упомянутый дополнительный вывод выполнен протяженным, с изгибом в направлении глубинного оборудования, и по длине размещен вдоль протектора и вдоль глубинного оборудования до его верхней части, причем участки обоих выводов стержня-сердечника, примыкающие к протектору, снабжены изоляцией.The specified technical result is achieved by the proposed device for corrosion protection of downhole equipment of producing wells, mainly electric centrifugal pumps, including an extended tread made in the form of a long full-bodied cylinder with a core core placed inside it, having a terminal from the tread on the contact side of the latter with the downhole equipment and providing this contact, while new is that the core rod has an additional output from the tread, against supporting the first terminal, wherein said additional terminal is extended, with a bend in the direction of the downhole equipment, and is placed along the tread and along the downhole equipment to its upper part in length, the portions of both terminals of the core core adjacent to the tread are insulated.

Протектор выполнен из цинкового сплава.The tread is made of zinc alloy.

Изоляция выполнена из диэлектрического материала, например из полиэтилена или фторопласта.The insulation is made of a dielectric material, for example, polyethylene or fluoroplastic.

Дополнительный вывод крепится к глубинному оборудованию хомутами.An additional output is attached to the downhole equipment with clamps.

Хомуты выполнены из материала, состав которого соответствует составу материала глубинного оборудования.The clamps are made of material, the composition of which corresponds to the composition of the material of the downhole equipment.

Достигаемый технический результат обеспечивается за счет следующего.The technical result achieved is ensured by the following.

Благодаря выполнению второго дополнительного вывода из протектора обеспечивается дополнительный канал электрической связи его с корпусом защитного оборудования.Due to the implementation of the second additional output from the tread, an additional channel of electrical connection is provided with the protective equipment case.

Выполнение этого вывода протяженным с изгибом в направлении защищаемого оборудования и размещения его по длине вдоль протектора и упомянутого оборудования обеспечивает полную защиту всей поверхности.The implementation of this conclusion extended with a bend in the direction of the protected equipment and placing it along the length along the tread and the mentioned equipment provides complete protection of the entire surface.

Причем благодаря такому выполнению второго вывода облегчается отвод блуждающих токов с поверхности защищаемого оборудования вследствие обеспечения полноты контакта анода-протектора с защищаемым оборудованием.Moreover, due to this implementation of the second output, it is easier to drain stray currents from the surface of the protected equipment due to the complete contact of the anode protector with the protected equipment.

Благодаря вышеизложенному повышается эффективность защиты от коррозии любого вида глубинного оборудования.Thanks to the above, the effectiveness of corrosion protection of any type of downhole equipment is increased.

Предлагаемое устройство иллюстрируется чертежом, где приведена общая компоновка устройства в разрезе.The proposed device is illustrated in the drawing, which shows the General layout of the device in section.

Предлагаемое устройство состоит из протяженного протектора 1 (его параметры зависят от многих факторов и определяются расчетным путем в зависимости от предполагаемого срока службы протектора для конкретных условий добывающей скважины), выполненного в виде длинномерного полнотелого цилиндра, с размещенным внутри него стержнем-сердечником 2 (указанный стержень-сердечник 2 может быть впаян или запрессован в тело протектора 1). Стержень-сердечник 2 имеет два противоположно размещенных вывода 3 и 4 из протектора 1, один из которых, а именно вывод 3, обеспечивает контакт протектора 1 с глубинным оборудованием, в частности с электроцентробежным насосом (ЭЦН) 5 через корпус гидрозащиты (ГЗ) 6. А второй вывод 4 стержня-сердечника 2 выполнен протяженным с изгибом в направлении ЭЦН 5 и по длине размещен вдоль протектора 1 и вдоль корпуса ЭЦН 5 до верхней части последнего.The proposed device consists of an extended tread 1 (its parameters depend on many factors and are determined by calculation, depending on the expected tread life for specific conditions of the producing well), made in the form of a long full-bodied cylinder, with a core-core 2 placed inside it (this shaft - the core 2 can be soldered or pressed into the body of the tread 1). The core core 2 has two oppositely located leads 3 and 4 from the tread 1, one of which, namely terminal 3, provides contact of the tread 1 with the downhole equipment, in particular with the electric centrifugal pump (ESP) 5 through the hydroprotection housing (GZ) 6. And the second output 4 of the core rod 2 is made extended with a bend in the direction of the ESP 5 and is placed along the tread 1 along the protector 1 and along the ESP 5 body to the upper part of the latter.

Участки выводов 3 и 4 стержня-сердечника 2, примыкающие к протектору 1, снабжены изоляцией 7 и 8 соответственно, с целью предотвращения ускоренного растворения участков протектора в местах вывода указанного сердечника.The portions of the terminals 3 and 4 of the core core 2 adjacent to the tread 1 are provided with insulation 7 and 8, respectively, in order to prevent the accelerated dissolution of the tread portions at the points of withdrawal of the specified core.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. На колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) 9 спускают в скважину ЭЦН 5, к нижней части которого прикрепляют протектор 1. Его выводом 3 стержня-сердечника 2 через ГЗ 6 обеспечивают контакт с ЭЦН 5. Другой вывод 4 протектора 1 прикрепляют к корпусу ЭЦН 5 посредством хомутов 10 до его верхней части. При этом протектор 1 выполняют, преимущественно, из цинковых сплавов, которые обеспечивают взрыво- и пожаробезопасность, т.к. не дают искры при ударе о стальную конструкцию (например, при спуске в скважину об обсадную колонну). Кроме того, при анодном растворении цинковых сплавов практически не выделяется водород, который сам способен создать взрывопожароопасную среду. Стержень-сердечник 2 выполнен из углеродистой стали марки 3, 10, 20 или стали, аналогичной по составу стали ЭЦН. Выводы 3 и 4 стержня-сердечника 2 изолируются воронками из диэлектрического материала, например из полиэтилена, фторопласта и т.п. Хомуты 10, посредством которых крепится протяженный вывод 4 к корпусу ЭЦН 5, выполнены из стальной ленты (углеродистая сталь марки 3, 10, 20 или сталь, аналогичная составу стали ЭЦН 5). Дополнительно для предотвращения контакта со стенками обсадной колонны при эксплуатации на корпус протектора 1 устанавливаются кольца-центраторы (на чертеже не показаны), выполненные из диэлектрического материала.The proposed device operates as follows. On the string of tubing (tubing) 9, the ESP 5 is lowered into the well, to the bottom of which the tread 1 is attached. With its output 3, core rods 2 through GZ 6 provide contact with the ESP 5. Another output 4 of the tread 1 is attached to the ESP 5 body by means of clamps 10 to its upper part. In this case, the tread 1 is mainly made of zinc alloys, which provide explosion and fire safety, because do not give sparks when they hit a steel structure (for example, when running down a casing into a well). In addition, during the anodic dissolution of zinc alloys, practically no hydrogen is released, which itself is able to create an explosive and fire hazardous environment. The core core 2 is made of carbon steel grade 3, 10, 20 or steel, similar in composition to ESPN steel. The conclusions 3 and 4 of the core core 2 are isolated by funnels from a dielectric material, for example, polyethylene, fluoroplastic, etc. The clamps 10, by means of which an extended terminal 4 is attached to the body of the ЭЦН 5, are made of steel tape (carbon steel grade 3, 10, 20 or steel similar to the composition of the steel ЭЦН 5). Additionally, to prevent contact with the walls of the casing string during operation, centralizer rings (not shown) are made of dielectric material on the tread body 1.

Предлагаемое устройство остается в скважине во время эксплуатации последней до полного растворения, обеспечивая защиту от коррозии.The proposed device remains in the well during operation of the latter until complete dissolution, providing protection against corrosion.

Предлагаемое устройство для защиты глубинного оборудования было испытано на двух добывающих скважинах Пермского Прикамья. Результаты испытаний представлены таблице.The proposed device for protecting downhole equipment was tested at two production wells of the Perm Prikamye. The test results are presented in the table.

Результаты испытаний предлагаемого устройства в промысловых условияхThe test results of the proposed device in the field № свк.No. svk. Защищаемое оборудованиеProtected Equipment Типы добываемой жидкости (коррозионная среда)Types of produced fluid (corrosive medium) Срок эксплуатации до контрольного подъема оборудования при текущем ремонте скважиныService life before the control lift of the equipment during the current well repair Характер повреждения протектораTread damage pattern Характер повреждения защищаемого оборудованияNature of damage to protected equipment 1one Корпуса погружного электродвигателя, гидрозащиты и компенсатора УЭЦНHousings of a submersible electric motor, hydroprotection and compensator ESP Водонефтяная смесь, в которой 90% пластовой воды. [H₂S-120 мг/л; [Cl^-]-90 г/лOil-water mixture, in which 90% of produced water. [H ₂ S-120 mg / l; [Cl ^- ] -90 g / l 8 мес.8 months Глубокие язвы, уменьшение диаметра протектора приблизительно в 2 разаDeep ulcers, a decrease in the diameter of the tread by about 2 times Без коррозииNo corrosion 22 Корпуса погружного электродвигателя, гидрозащиты и компенсатора УЭЦНHousings of a submersible electric motor, hydroprotection and compensator ESP Водонефтяная смесь, в которой 93% пластовой воды. [H₂S-24 мг/л; [Cl^-]-140 г/лOil-water mixture, in which 93% of produced water. [H ₂ S-24 mg / l; [Cl ^- ] -140 g / l 1 год 2 мес.1 year 2 months Глубокие язвы, уменьшение диаметра протектора приблизительно в 2 разаDeep ulcers, a decrease in the diameter of the tread by about 2 times Без коррозииNo corrosion

Данные, приведенные в таблице, показывают, что заявляемое устройство обеспечивает гарантированную защиту от коррозии глубинного оборудования длительный период времени.The data shown in the table show that the inventive device provides guaranteed protection against corrosion of downhole equipment for a long period of time.

Claims

1. A device for corrosion protection of downhole equipment of producing wells, mainly electric centrifugal pumps, including an extended tread made in the form of a long, full-bodied cylinder with a core core placed inside it, having a lead from the tread on the contact side of the latter with the downhole equipment and providing this contact, characterized in that the core core has an additional terminal from the tread opposite the first terminal, wherein said additional terminal in fullest extent, to the bending in the depth direction and along the length of the equipment is placed along the tread and along deep equipment to its upper portion, wherein both portions of the core-pin rod adjacent to the tread are provided with insulation.

2. The device according to claim 1, characterized in that the tread is made of zinc alloy.

3. The device according to claim 1, characterized in that the insulation is made of a dielectric material, for example, polyethylene or fluoroplastic.

4. The device according to claim 1, characterized in that the additional output is attached to the downhole equipment with clamps.

5. The device according to claim 4, characterized in that the clamps are made of material, the composition of which corresponds to the composition of the material of the downhole equipment.