RU2547681C1

RU2547681C1 - Submersible multistage pump for oil production under conditions complicated by salt deposits

Info

Publication number: RU2547681C1
Application number: RU2014109003/06A
Authority: RU
Inventors: Сергей Николаевич Пещеренко; Дмитрий Николаевич Лебедев; Александр Сергеевич Фадейкин
Original assignee: Акционерное общество "Новомет-Пермь"(АО"Новомет- Пермь")
Priority date: 2014-03-07
Filing date: 2014-03-07
Publication date: 2015-04-10

Abstract

FIELD: oil and gas industry.

SUBSTANCE: submersible pump contains stages with impellers and guide vanes in form of top and bottom disks with installed between them vanes, and is equipped with permanent ring magnet. The ring magnet is installed in the pocket made on the outside surface of the top disk of the guide vanes located in the lower stages of the pump. Number of stages with installed ring magnets is selected on condition of oil flowing for at least 100 s.

EFFECT: reduced probability of salt deposits on wall of the flowing channels, increased pump reliability due to increased efficiency of magnetic treatment.

4 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к погружным многоступенчатым центробежным насосам, предназначенным для добычи нефти в условиях, осложненных отложением солей.The invention relates to the oil industry, in particular to submersible multistage centrifugal pumps designed for oil production in conditions complicated by salt deposition.

Известен погружной центробежный насос, содержащий лопастные рабочие колеса открытого типа [патент RU 2376500 С2, МПК F04D 29/22, F04D 13/10, опубл. 20.12.2009], в которых две стенки проточных каналов образованы лопастями рабочего колеса, а две другие стенки - неподвижными дисками направляющих аппаратов, т.е. проточные каналы рабочего колеса являются вентилируемыми, что уменьшает вероятность их засорения солями.Known submersible centrifugal pump containing impellers of the open type [patent RU 2376500 C2, IPC F04D 29/22, F04D 13/10, publ. December 20, 2009], in which two walls of the flow channels are formed by the impeller blades, and the other two walls are formed by the fixed disks of the guide vanes, i.e. the flow channels of the impeller are ventilated, which reduces the likelihood of clogging with salts.

Недостатком данного насоса является малый межремонтный период из-за быстрого засорения проточных каналов направляющих аппаратов.The disadvantage of this pump is the small overhaul period due to the fast clogging of the flow channels of the guide vanes.

Известен погружной многоступенчатый центробежный насос для добычи нефти [патент RU 2446316 С2, МПК F04D 13/10, опубл. 20.08.2011], содержащий корпус с расположенным на нем пакетом ступеней, представляющим собой собранные на валу закрытые 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 постоянных кольцевых магнита, один из которых намагничен аксиально, а другой - радиально, при этом магнитная система содержит внешний ферромагнитный корпус, снабженный внутренней немагнитной трубой, формирующей безлопастной канал для прохода нефти. Наличие магнитной системы для обработки перекачиваемой жидкости предотвращает солеотложение внутри насоса.Known submersible multistage centrifugal pump for oil production [patent RU 2446316 C2, IPC F04D 13/10, publ. 08/20/2011], comprising a housing with a package of steps located on it, comprising closed impellers and guide vanes assembled on a shaft, in which at least one stage at the lower end of the pump contains a magnetic system comprising two constant one above the other ring magnet, one of which is magnetized axially and the other radially, while the magnetic system contains an external ferromagnetic casing, equipped with an internal non-magnetic pipe forming a bladeless channel for oil passage. The presence of a magnetic system for processing the pumped liquid prevents scaling inside the pump.

Рядом исследователей установлено, что для эффективной магнитной обработки напряженность поля должна быть максимальна и, по крайней мере, не менее ~40 кА/м, а продолжительность обработки -100 с [Хасанов М.М, Рагулин В.В., Михайлов А.Г. и др. Воздействие магнитного поля на отложения карбонатных осадков в скважинах // Нефтегазовое дело. Электронный научный журнал. Выпуск 2/2002; Результаты использования магнитных индукторов обработки нефти при ее добыче и транспорте. / В.И. Бородин, Е.Н. Тарасов, А.В. Зимин и др. // Нефтяное хозяйство. 2004. №4. С.82-87].A number of researchers found that for effective magnetic treatment, the field strength should be maximum and at least not less than ~ 40 kA / m, and the processing time should be -100 s [Khasanov M.M., Ragulin V.V., Mikhailov A.G. . et al. The effect of a magnetic field on deposits of carbonate sediments in wells // Oil and Gas Business. Electronic scientific journal. Issue 2/2002; The results of the use of magnetic inductors of oil processing during its production and transportation. / IN AND. Borodin, E.N. Tarasov, A.V. Zimin et al. // Oil industry. 2004. No4. S.82-87].

Недостатками данной конструкции являются низкая эффективность магнитной обработки из-за недостаточной напряженности магнитного поля в безлопастном канале для прохода нефти, обусловленной удаленным расположением магнитов от поверхности сформированного канала и малой продолжительностью магнитной обработки из-за ограниченного числа ступеней на нижнем конце насоса, содержащих магнитную систему.The disadvantages of this design are the low efficiency of magnetic processing due to insufficient magnetic field strength in the bladeless channel for oil passage, due to the remote location of the magnets from the surface of the formed channel and the short duration of magnetic processing due to the limited number of steps at the lower end of the pump containing the magnetic system.

Основной технической задачей предлагаемого устройства является уменьшение вероятности образования отложений солей на стенках проточных каналов погружного многоступенчатого насоса и увеличение надежности насоса за счет повышения эффективности магнитной обработки.The main technical task of the proposed device is to reduce the likelihood of salt deposits on the walls of the flow channels of a submersible multistage pump and to increase the reliability of the pump by increasing the efficiency of magnetic processing.

Указанный технический результат достигается тем, что в погружном многоступенчатом насосе для добычи нефти в условиях, осложненных отложением солей, содержащем ступени с рабочими колесами и направляющими аппаратами, выполненными в виде верхнего и нижнего дисков с размещенными между ними лопатками, и постоянный кольцевой магнит, согласно изобретению постоянный кольцевой магнит установлен в пазухе, выполненной на наружной поверхности верхнего диска направляющих аппаратов, расположенных в нижних ступенях насоса, при этом количество ступеней, в которых установлены кольцевые магниты, выбрано из условия прохождения по ним нефти в течение не менее 100 секунд.The specified technical result is achieved by the fact that in a submersible multi-stage pump for oil production under conditions complicated by salt deposition containing steps with impellers and guide vanes made in the form of upper and lower disks with vanes located between them, and a permanent ring magnet, according to the invention a permanent ring magnet is installed in the sinus made on the outer surface of the upper disk of the guide vanes located in the lower stages of the pump, while the number of Enej in which ring magnets are installed, is selected from the conditions of passing oil thereon for at least 100 seconds.

Целесообразно, чтобы кольцевой магнит был намагничен аксиально, а ступени насоса выполнены из парамагнитных материалов.It is advisable that the ring magnet be magnetized axially, and the pump stages are made of paramagnetic materials.

При этом в нижних ступенях насоса могут быть использованы рабочие колеса открытого типа.In this case, open impellers can be used in the lower stages of the pump.

Выполнение магнитной системы в виде аксиально намагниченного постоянного кольцевого магнита, расположенного в пазухе верхнего диска направляющего аппарата ступени, обеспечивает необходимую напряженность магнитного поля в проточных каналах, а установка кольцевых магнитов в нескольких ступенях увеличивает продолжительность магнитного воздействия, что повышает эффективность обработки перекачиваемой нефти.The implementation of the magnetic system in the form of an axially magnetized permanent ring magnet located in the sinus of the upper disk of the stage guide apparatus provides the necessary magnetic field strength in the flow channels, and the installation of ring magnets in several steps increases the duration of the magnetic effect, which increases the efficiency of processing the pumped oil.

Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежом, на котором приведен разрез сборки из четырех центробежных ступеней заявляемого насоса.The essence of the invention is illustrated by the drawing, which shows a section of an assembly of four centrifugal stages of the inventive pump.

Заявляемый погружной насос содержит пакет ступеней, состоящих из рабочего колеса 1 открытого или закрытого типа и направляющего аппарата 2, выполненных из парамагнитного материала. Рабочее колесо 1 закрытого типа состоит из нижнего диска 3, верхнего диска 4 и расположенных между ними лопастей 5. Область, заключенная между верхним 4 и нижним 3 дисками и лопастями 5, образует проточный канал 6 рабочего колеса 1. Направляющий аппарат 2 имеет нижний диск 7, боковую цилиндрическую стенку 8 и верхний диск 9. Между нижним диском 7 и верхним диском 9 размещены лопасти 10. Область, заключенная между верхним 9 и нижним 7 дисками и лопастями 10, формирует проточный канал 11 направляющего аппарата 2.The inventive submersible pump contains a package of stages consisting of an impeller 1 of an open or closed type and a guiding apparatus 2 made of paramagnetic material. The impeller 1 of the closed type consists of a lower disk 3, an upper disk 4 and the blades 5 located between them. The area enclosed between the upper 4 and lower 3 disks and blades 5 forms a flow channel 6 of the impeller 1. The guide apparatus 2 has a lower disk 7 , a lateral cylindrical wall 8 and an upper disk 9. Between the lower disk 7 and the upper disk 9 are blades 10. The area enclosed between the upper 9 and lower 7 discs and blades 10 forms a flow channel 11 of the guide apparatus 2.

В пазухе 12 верхнего диска 9 на наружной поверхности, обращенной к рабочему колесу 1, установлен кольцевой магнит 13, создающий магнитное поле в проточных каналах 11 направляющего аппарата и рабочего колеса 1 напряженностью не менее 40 кА/м. Кольцевой магнит 13 намагничен аксиально и устанавливается в нижних ступенях насоса. Количество ступеней, в которых устанавливаются магниты, должно обеспечивать перекачивание по ним жидкости в течение не менее 100 секунд и рассчитывается в зависимости от времени прохождения нефтью одной ступени насоса, которое определяется исходя из подачи насоса, поперечного сечения и длины проточных каналов ступени.In the bosom 12 of the upper disk 9, an annular magnet 13 is mounted on the outer surface facing the impeller 1, which creates a magnetic field in the flow channels 11 of the guide apparatus and the impeller 1 of at least 40 kA / m. The ring magnet 13 is axially magnetized and is mounted in the lower stages of the pump. The number of stages in which the magnets are installed must ensure that liquid is pumped through them for at least 100 seconds and is calculated depending on the time the oil passes through one stage of the pump, which is determined based on the pump supply, the cross section and the length of the flow channels of the stage.

Погружной насос работает следующим образом.Submersible pump operates as follows.

Поток перекачиваемой нефти поступает к рабочему колесу 1, попадает в проточный канал 6, проходя через который получает энергию за счет кинетической энергии рабочего колеса 1, затем по переходному каналу перетекает в проточный канал 11 направляющего аппарата 2. На выходе из направляющего аппарата 2 поток нефти имеет направление, близкое к осевому, и подается в проточные каналы 6 следующего рабочего колеса 1. Внутри ступени протекающая нефть обрабатывается магнитным полем высокой напряженности, созданным аксиально намагниченными кольцевыми магнитами 13, которые расположены на верхнем диске 9 направляющего аппарата 2. Магнитное поле оказывает воздействие на магнитные моменты веществ, входящих в состав перекачиваемой нефти. Воздействие магнитного поля вызывает коагуляцию ионов солей, являющихся носителями магнитных моментов, в более крупные частицы, становящиеся впоследствии зародышами кристаллизации в объеме жидкости. Благодаря чему соли, закристаллизовавшиеся в объеме жидкости, выносятся потоком жидкости из скважины. В результате вероятность отложения солей на внутренних поверхностях насоса существенно уменьшается.The flow of pumped oil enters the impeller 1, enters the flow channel 6, passing through which receives energy from the kinetic energy of the impeller 1, then flows through the transition channel into the flow channel 11 of the guide apparatus 2. At the outlet of the guide apparatus 2, the oil flow has a direction close to the axial one and fed into the flow channels 6 of the next impeller 1. Inside the stage, the flowing oil is treated with a high-intensity magnetic field created by axially magnetized ring m agnites 13, which are located on the upper disk 9 of the guiding apparatus 2. The magnetic field affects the magnetic moments of the substances that make up the pumped oil. The influence of a magnetic field causes the coagulation of salt ions, which are carriers of magnetic moments, into larger particles, which subsequently become nuclei of crystallization in the bulk of the liquid. Due to this, salts crystallized in the volume of fluid are carried out by the fluid flow from the well. As a result, the likelihood of salt deposits on the internal surfaces of the pump is significantly reduced.

Claims

1. Submersible multi-stage pump for oil production in conditions complicated by salt deposition, containing steps with impellers and guide vanes made in the form of upper and lower disks with vanes placed between them, and equipped with a permanent ring magnet, characterized in that the permanent ring magnet installed in the sinus made on the outer surface of the upper disk of the guide vanes located in the lower stages of the pump, while the number of stages in which ring mats are installed nits, is selected from the conditions of passing oil thereon for at least 100 seconds.

2. The submersible multistage pump according to claim 1, characterized in that the annular magnet is magnetized axially.

3. The submersible multistage pump according to claim 1, characterized in that the stages are made of paramagnetic materials.

4. Multistage submersible pump according to claim 1, characterized in that the open impellers are used.