RU2446316C2

RU2446316C2 - Downhole multistage radial flow pump

Info

Publication number: RU2446316C2
Application number: RU2010104262/06A
Authority: RU
Inventors: Александр Владимирович Зинин (RU); Александр Владимирович Зинин; Евгений Николаевич Тарасов (RU); Евгений Николаевич Тарасов; Андрей Александрович Шахмин (RU); Андрей Александрович Шахмин; Валерий Анатольевич Бобров (RU); Валерий Анатольевич Бобров
Priority date: 2010-02-08
Filing date: 2010-02-08
Publication date: 2012-03-27
Also published as: RU2010104262A

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: proposed pump comprises housing with pack of stages 1, 2, 6 made up of impellers 4 and pump diffusers 5 fitted on shaft 3. At least, one stage 2 fitted on pump bottom end comprises magnetic system including two annular permanent magnets 10, 11. Magnet 10 is magnetised axially while magnet 11 is magnetised radially. Said magnetic system comprises outer ferromagnetic case 7, its sizes in match with those of adjacent diffusers 5. Case 7 is provided with top and bottom ferromagnetic covers 8, 9 and internal nonmagnetic tube 12 with channel 13 for shaft and oil passage.

EFFECT: expanded operating performances and higher efficiency.

Description

Изобретение относится к технике добычи нефти, в частности к устройствам погружных многоступенчатых центробежных насосов.The invention relates to techniques for oil production, in particular to devices for submersible multistage centrifugal pumps.

Известно устройство, содержащее погружной центробежный насос и расположенный ниже насоса модуль магнитной обработки добываемой нефти для предотвращения отложений органических и неорганических веществ на внутренних поверхностях насосной установки (патент RU 2223922 С2, МПК C02F 1/48, опубл. 20.02.2004 г).A device is known that contains a submersible centrifugal pump and a module for magnetic processing of produced oil located below the pump to prevent deposits of organic and inorganic substances on the internal surfaces of the pump unit (patent RU 2223922 C2, IPC C02F 1/48, publ. 02.20.2004).

Недостаток данного устройства - его сложность, т.к. модуль содержит корпус, установленный внутри корпуса вал, который является продолжением вала самого центробежного насоса, на валу крепится крыльчатка, а в корпусе рассекатель потока в виде открытого с обоих концов стакана, внутри стакана втулка, соединенная со стаканом перегородками из постоянных магнитов.The disadvantage of this device is its complexity, because the module contains a housing, a shaft installed inside the housing, which is a continuation of the shaft of the centrifugal pump itself, an impeller is mounted on the shaft, and a flow divider is installed in the housing in the form of an open cup at both ends of the cup;

Наиболее близким к предлагаемому решению по технической сущности является погружной многоступенчатый центробежный насос (патент RU 2282752 С1, МПК F04D 13/10, опубл. 27.08.2006 г.), содержащий корпус с расположенным в нем пакетом ступеней, представляющим собой собранные на валу рабочие колеса и направляющие аппараты, и содержащий на нижнем конце насоса, по меньшей мере, одну магнитную систему, состоящую из двух кольцевых магнитов, намагниченных аксиально и помещенных в немагнитные обечайки, установленные одна относительно другой с зазором, образующим канал для прохода нефти. При установке в насос двух магнитных систем последние установлены в соседних направляющих аппаратах и магниты одной системы образуют магнитное поле, направленное поперек потока жидкости, а магниты соседней системы - вдоль потока.Closest to the proposed solution in technical essence is a submersible multistage centrifugal pump (patent RU 2282752 C1, IPC F04D 13/10, published on 08.27.2006), comprising a housing with a package of steps located in it, which are impellers assembled on the shaft and guiding devices, and containing at the lower end of the pump at least one magnetic system consisting of two ring magnets magnetized axially and placed in non-magnetic shells mounted one relative to the other with a gap forming to anal for the passage of oil. When two magnetic systems are installed in the pump, the latter are installed in adjacent guiding devices and the magnets of one system form a magnetic field directed across the fluid flow, and the magnets of the neighboring system along the flow.

Недостатком этого насоса является низкая эффективность магнитной обработки протекающей жидкости из-за однонаправленного магнитного поля в магнитной системе одного направляющего аппарата.The disadvantage of this pump is the low efficiency of the magnetic treatment of the flowing fluid due to the unidirectional magnetic field in the magnetic system of one guide vane.

Анализ разнообразных магнитных устройств и эффектов обработки водных систем на практике показал, что в наиболее эффективной конфигурации магнитного поля отдельные магнитные системы, как правило, являются источниками двух или более магнитных полей разной полярности в направлении, перпендикулярном потоку обрабатываемой жидкости (Бородин В.И., Тарасов Е.Н., Зимин А.В., Лейфрид А.В., Павлов Е.Г., Сафронов В.В., Драчун В.Р., Хрущев А.Д. Результаты использования магнитных индукторов обработки нефти при ее добыче и транспорте // Нефтяное хозяйство, №4, 2004, с.82-87).An analysis of various magnetic devices and effects of processing water systems in practice has shown that in the most effective configuration of a magnetic field, individual magnetic systems, as a rule, are sources of two or more magnetic fields of different polarity in the direction perpendicular to the flow of the liquid being treated (V. Borodin, Tarasov E.N., Zimin A.V., Leifrid A.V., Pavlov E.G., Safronov V.V., Drachun V.R., Khrushchev A.D. Results of using magnetic inductors of oil processing during its production and transport // Oil industry, No. 4 , 2004, p. 82-87).

Следствием низкой эффективности магнитной обработки нефти является малый межремонтный период, обусловленный тем, что каналы для прохождения жидкости в рабочих колесах и направляющих аппаратах со временем перекрываются отложениями органических (асфальтосмолопарафиновых отложений - АСПО) и неорганических (различных солей) веществ.A consequence of the low efficiency of magnetic processing of oil is a short overhaul period, due to the fact that the channels for the passage of fluid in the impellers and guiding apparatus are overlapped with time by deposits of organic (asphalt-resin-paraffin deposits - paraffin deposits) and inorganic (various salts) substances.

Основной технической задачей предлагаемого устройства является увеличение эффективности магнитной обработки протекающей жидкости и уменьшение скорости неорганических отложений на внутренних поверхностях деталей насоса и АСПО на внутренних поверхностях насосно-компрессорной трубы, увеличение межремонтного периода и повышение эффективности работы скважины за счет омагничивания нефти в самом насосе.The main technical task of the proposed device is to increase the efficiency of magnetic treatment of the flowing fluid and to reduce the rate of inorganic deposits on the inner surfaces of pump and paraffin parts on the inner surfaces of the tubing, increase the overhaul period and increase the efficiency of the well due to magnetization of oil in the pump itself.

Поставленная задача решается тем, что в погружном многоступенчатом центробежном насосе, содержащем корпус с расположенным в нем пакетом ступеней, представляющим собой собранные на валу рабочие колеса и направляющие аппараты, в котором, по меньшей мере, одна ступень на нижнем конце насоса содержит магнитную систему, включающую два расположенных друг над другом кольцевых постоянных магнита, один из которых намагничен аксиально, магнитная система содержит внешний ферромагнитный корпус, размеры которого сопряжены с размерами соседних направляющих аппаратов, корпус снабжен верхней и нижней ферромагнитными крышками и внутренней немагнитной трубой для прохода вала и нефти, а второй магнит намагничен радиально.The problem is solved in that in a submersible multistage centrifugal pump containing a housing with a package of steps located in it, which are impellers and guides assembled on the shaft, in which at least one stage at the lower end of the pump contains a magnetic system including two annular permanent magnets located one above the other, one of which is axially magnetized, the magnetic system contains an external ferromagnetic casing, the dimensions of which are associated with the dimensions of adjacent In this case, the housing is equipped with upper and lower ferromagnetic covers and an internal non-magnetic pipe for passage of the shaft and oil, and the second magnet is magnetized radially.

Ступень - магнитная система изготовлена с постоянными магнитами Nd-Fe-B таким образом, чтобы в зоне прохода нефти в ней реализовались два магнитных поля разной полярности в направлении, перпендикулярном потоку обрабатываемой жидкости.Stage - the magnetic system is made with Nd-Fe-B permanent magnets so that in the zone of oil passage two magnetic fields of different polarity are realized in it in the direction perpendicular to the flow of the treated liquid.

На чертеже изображены три ступени в нижней части центробежного насоса.The drawing shows three stages at the bottom of a centrifugal pump.

Верхняя 1 и нижняя 2 ступени на чертеже - это обычные ступени насоса с валом 3, с рабочими колесами 4 и направляющими аппаратами 5, средняя ступень 6 содержит магнитную систему, выполненную согласно изобретению, и включает ферромагнитный корпус 7, верхнюю 8 и нижнюю 9 ферромагнитные крышки, аксиально намагниченный постоянный магнит 10, радиально намагниченный постоянный магнит 11, внутреннюю трубу 12 и канал 13, для прохода вала и нефти.The upper 1 and lower 2 steps in the drawing are ordinary pump stages with a shaft 3, with impellers 4 and guide vanes 5, the middle stage 6 contains a magnetic system made according to the invention and includes a ferromagnetic housing 7, upper 8 and lower 9 ferromagnetic covers , an axially magnetized permanent magnet 10, a radially magnetized permanent magnet 11, an inner tube 12 and a channel 13, for passage of the shaft and oil.

Устройство работает следующим образом. При вращении вала 3, с закрепленными на нем рабочими колесами 4, нефть движется по каналам от периферии нижнего направляющего аппарата к центру ступени 6, затем к периферии следующего рабочего колеса и направляющего аппарата и т.д. Путь движения нефти в ступени 6 показан стрелками на чертеже. При этом в ступени 6 нефть протекает в магнитных полях высокой напряженности с разной полярностью. Воздействие магнитного поля вызывает коагуляцию пара - и ферромагнитных частиц, находящихся в нефти. Образующиеся в объеме нефти более крупные частицы являются зародышами кристаллизации всех растворенных в нефти веществ. Таким образом, при дальнейшем движении нефти по следующим ступеням насоса, а потом и по насосно-компрессорным трубам происходит активная кристаллизация асфальтенов, смол, парафинов, серы и солей в объеме потока, а не на поверхностях оборудования насоса и скважины. Отложения на внутренних поверхностях оборудования существенно уменьшаются, основная их часть выносится потоком из скважины. Это приводит к значительному увеличению межочистного и межремонтного периодов, что обеспечивает повышение эффективности работы скважины целиком.The device operates as follows. When the shaft 3 rotates, with the impellers 4 fixed on it, the oil moves along the channels from the periphery of the lower guide vane to the center of the stage 6, then to the periphery of the next impeller and guide vane, etc. The path of oil in stage 6 is shown by arrows in the drawing. At the same time, in stage 6, oil flows in high-intensity magnetic fields with different polarity. Exposure to a magnetic field causes coagulation of steam - and ferromagnetic particles in oil. The larger particles formed in the volume of oil are the nuclei of crystallization of all substances dissolved in the oil. Thus, with the further movement of oil through the next stages of the pump, and then through the tubing, active crystallization of asphaltenes, resins, paraffins, sulfur and salts takes place in the flow volume, and not on the surfaces of the pump and well equipment. Deposits on the internal surfaces of the equipment are significantly reduced, most of them are carried out by the stream from the well. This leads to a significant increase in the inter-cleanup and overhaul periods, which ensures an increase in the efficiency of the entire well.

Claims

Submersible multistage centrifugal pump, comprising a housing with a package of steps located in it, representing impellers and guides assembled on the shaft, in which at least one stage at the lower end of the pump contains a magnetic system comprising two annular permanent magnets located one above the other , one of which is axially magnetized, characterized in that the magnetic system contains an external ferromagnetic casing, the dimensions of which are associated with the dimensions of adjacent guide rails , The housing is provided with upper and lower lids ferromagnetic and nonmagnetic inner tube for the passage of the shaft and the oil, and the second magnet is magnetized radially.