RU2599893C1 - Управляемый электромагнитный протектор скважинной установки электропогружного насоса - Google Patents
Управляемый электромагнитный протектор скважинной установки электропогружного насоса Download PDFInfo
- Publication number
- RU2599893C1 RU2599893C1 RU2015126197/03A RU2015126197A RU2599893C1 RU 2599893 C1 RU2599893 C1 RU 2599893C1 RU 2015126197/03 A RU2015126197/03 A RU 2015126197/03A RU 2015126197 A RU2015126197 A RU 2015126197A RU 2599893 C1 RU2599893 C1 RU 2599893C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- emitter
- electromagnetic
- unit
- Prior art date
Links
- 230000001012 protector Effects 0.000 title claims abstract description 12
- 238000009434 installation Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 20
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 claims description 18
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 8
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims description 7
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 4
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 16
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 abstract description 9
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 abstract description 5
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 238000000605 extraction Methods 0.000 abstract description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 14
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 10
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 8
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 7
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 5
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 230000003534 oscillatory effect Effects 0.000 description 3
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 3
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 3
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000005288 electromagnetic effect Effects 0.000 description 2
- 239000003302 ferromagnetic material Substances 0.000 description 2
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QJVKUMXDEUEQLH-UHFFFAOYSA-N [B].[Fe].[Nd] Chemical compound [B].[Fe].[Nd] QJVKUMXDEUEQLH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000002730 additional effect Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 description 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- KPLQYGBQNPPQGA-UHFFFAOYSA-N cobalt samarium Chemical compound [Co].[Sm] KPLQYGBQNPPQGA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002301 combined effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001172 neodymium magnet Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 1
- 235000019809 paraffin wax Nutrition 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 235000019271 petrolatum Nutrition 0.000 description 1
- 238000009428 plumbing Methods 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 229910000938 samarium–cobalt magnet Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B37/00—Methods or apparatus for cleaning boreholes or wells
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Fluid-Damping Devices (AREA)
Abstract
Изобретение относится к нефтегазодобывающей области, в частности к методам и средствам защиты скважинных установок универсальных электропогружных насосов (УЭПН) при добыче углеводородного сырья. Техническим результатом является повышение эффективности работы электромагнитного протектора при защите УЭПН от естественных гидратных и гидрато-углеводородных отложений. Устройство содержит электромагнитный излучатель с сердечником, генератор, устройство управления, приемо-передающий блок, блок питания и блок сопряжения. Первый выход блока сопряжения соединен со статорной обмоткой погружного электродвигателя скважинной установки электроцентробежного насоса, второй - со входом блока питания, а третий - с первым входом приемо-передающего блока. Первый выход приемопередающего блока соединен с первым входом блока сопряжения, а второй выход - с первым входом устройства управления. Первый выход устройства управления подключен ко второму входу приемо-передающего блока, второй выход которого соединен с первым входом устройства управления, второй выход которого подключен к входу генератора. Выход генератора соединен с первым входом электромагнитного излучателя. УЭМП дополнительно содержит блок измерителя частоты и тока излучателя, управляемый источник тока. Выход управляемого источника тока подключен ко второму входу электромагнитного излучателя, а вход - к третьему выходу устройства управления, причем второй вход устройства управления соединен с выходом блока измерения частоты и тока излучателя, вход которого подключен ко второму выходу электромагнитного излучателя. 7 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Изобретение относится к нефтегазодобывающей области, в частности к методам и средствам защиты скважинных установок универсальных электропогружных насосов (УЭПН) при добыче углеводородного сырья.
Сложный состав скважинной жидкости (флюида) обуславливается не только составами нефти и газа, но и условиями эксплуатации скважин, минералогическим составом пласта, а также периодичностью мероприятий по воздействию на пласт. Естественные гидратные и гидрато-углеводородные отложения отрицательно влияют на работу УЭПН, снижая эффективность и наработку на отказ. В борьбе с этим явлением используются различные методы, основанные либо на механическом, тепловом или химическом воздействиях. В последнее время актуальными становятся способы электрофизического и электромагнитного воздействия на продукцию скважин.
Известен малогабаритный высокоградиентный магнитный индуктор обработки нефти (МИОН), разработанный в НПО «ЛАНТАН» на основе постоянных магнитов: неодим-железо-бор и самарий-кобальт (Результаты использования магнитных индукторов обработки нефти при ее добыче и транспорте. - В.И. Бородин, Е.Н. Тарасов, А.В. Зимин и др. // Техника и технология добычи нефти. - 2004. - №4). В результате применения метода при омагничивании скважинной нефти существенно уменьшается скорость образования отложений на внутренней поверхности насосно-компрессорных труб (НКТ). Недостаток метода омагничивания скважинной нефти постоянными магнитами заключается в том, что в магнитном поле частицы отложений только ориентируются вдоль внешнего магнитного поля и слипаются в результате магнитного взаимодействия. Данный механизм считается недостаточно эффективным (Лесин В.И. «Нетепловое воздействие электромагнитных и акустических полей на нефть для предотвращения отложений парафинов» // Техника и технология добычи нефти. - 2004. - №1.) Согласно данному источнику для усиления эффективности необходимо одновременно прикладывать силы сдвига, возникающие при вибрации среды или от акустического воздействия. Создание дополнительных эффектов приведет к существенному усложнению оборудования и потребует существенных энергозатрат.
Известен способ предотвращения образований асфальтопарафиновых отложений и устройство для его реализации (Пат. RU 2348794 С2, МПК Е21В 37/00, опубл. 10.03.2009). Данное устройство обеспечивает электромагнитное воздействие на продукцию в скважине и/или часть продукции в системе сбора и транспорта продукции по трубопроводу. Причем воздействуют низкочастотными электромагнитными импульсами посредством ферромагнитного сердечника, имеющего контакт с продукцией скважины, например посредством эксплуатационной колонны из ферромагнитного материала, а в системе сбора и транспорта продукции - посредством трубопровода из ферромагнитного материала. Для этого используют размещенные на поверхности источник и излучатель электромагнитных импульсов соответственно: магнитострикционный генератор - низкочастотный генератор переменной частоты и магнитострикционный преобразователь - индукционные катушки с отклоняющимся и переменным магнитным полем, в котором размещают часть ферромагнитного сердечника (часть упомянутой эксплуатационной колонны или часть упомянутого трубопровода). Электрическую энергию преобразуют в энергию изменяющегося магнитного поля. Изменяющаяся энергия магнитного поля в области низких частот (25 Гц - 2 кГц) индуцирует в ферромагнетиках механическую энергию - магнитострикционный эффект. При этом подводят от сети ток (U - 12-240 вольт) через систему защиты по току 1-25, 40, 63, 100 А (в зависимости от поставленных задач на нефтепромысловом объекте), и латром устанавливают необходимую силу тока для магнитострикционного низкочастотного генератора переменной частоты, которым меняют частоту тока от 25 Гц до 2 кГц дискретно или постоянно.
К недостаткам этого решения следует отнести его низкую эффективность. В случае размещения излучателя вблизи устья скважины он будет на достаточно большом удалении (500…2000 м) от скважинной УЭПН, следовательно, энергия электромагнитной волны будет ничтожна в зоне УЭПН вследствие значительного затухания и не окажет влияния на процесс формирования отложений. При размещении излучателя вблизи скважинной УЭПН потребуется прокладка отдельной кабельной линии для подключения к магнитострикционному генератору, что сопряжено с дополнительным усложнением конструкции колонны НКТ. Также к недостаткам следует отнести ограниченность регулировок электромагнитных воздействий, отсутствие информационной обратной связи, обуславливающей эти регулировки.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является электромагнитный протектор скважинной установки электроцентробежного насоса [патент РФ №2444612 МПК Е21В 37/00, опубл. 10.03.2012, бюл. №7]. Устройство содержит варикап, излучатель электромагнитного сигнала с обмоткой и сердечником, генератор, блок спектроанализатора, устройство управления, приемо-передающий блок, блок питания, блок сопряжения с погружным электродвигателем (ПЭД). Излучатель электромагнитного сигнала соединен с генератором, к первому и второму выводным концам обмотки излучателя подключен варикап, управляющий вход которого соединен с первым выходом устройства управления. Второй выход устройства управления подключен ко входу генератора, а первый вход подключен к выходу блока спектроанализатора, на вход которого подключен третий выводной конец обмотки излучателя. Третий выход устройства управления подключен к первому входу приемо-передающего блока, первый выход которого соединен с первым входом блока сопряжения, первый выход которого подключается к статорной обмотке погружного электродвигателя скважинной установки электроцентробежного насоса (УЭЦН), второй - ко входу блока питания, а третий - ко второму входу приемо-передающего блока, второй выход которого подключен ко второму входу устройства управления. Данное устройство обеспечивает защиту УЭЦН от отложений, однако имеет недостатки. Для регулировки частоты свободных колебаний предложено использовать варикапы. К особенностям использования варикапов следует отнести:
а) необходимость в специальном датчике напряжения;
б) зависимость емкости от напряжения источника питания датчика, точности установки управляющего элемента и его стабильности;
в) при использовании варикапа для настройки колебательного контура с большим уровнем сигнала будет изменяться среднее значение его емкости;
г) электрические шумы варикапа добавляются к общим шумам цепи, в которой он используется;
д) коэффициент перекрытия по емкости у варикапов не превышает 1,5…3 и только некоторые специальные типы варикапов имеют перекрытие более трех.
Все эти особенности отрицательно влияют на эффективность устройства в целом, в частности, кратность диапазона регулировки частоты излучения с учетом выше приведенного (п.д.) будет составлять √1,5…√3 или 1,22…1,73. Кроме того, использование спектроанализатора в составе устройства приводит к существенному усложнению аппаратуры и алгоритмов работы, что снижает надежность функционирования в сложных условиях применения при добыче углеводородов.
Задачей изобретения является качественная защита от различных отложений скважинного оборудования при добыче углеводородов устройством, надежно работающим в сложных условиях применения.
Техническим результатом применения предлагаемого изобретения является повышение эффективности работы электромагнитного протектора при защите УЭПН при добыче углеводородного сырья от естественных гидратных и гидрато-углеводородных отложений за счет расширения диапазона частот генерируемых и излучаемых в скважинное пространство электромагнитных колебаний и повышение его надежности. Расширение диапазона частот позволяет, в условиях многовариантности компонентного состава флюида, выбрать оптимальное воздействие для решения поставленной задачи. Повышение надежности обусловлено упрощением измерительной части предлагаемого устройства.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается электромагнитным протектором скважинной установки электропогружного насоса (УЭМП), содержащим электромагнитный излучатель с сердечником, генератор, устройство управления, приемо-передающий блок, блок питания и блок сопряжения. Первый выход блока сопряжения соединен со статорной обмоткой погружного электродвигателя скважинной установки электроцентробежного насоса, второй - со входом блока питания, а третий - с первым входом приемо-передающего блока. Первый выход приемо-передающего блока соединен с первым входом блока сопряжения, а второй выход - с первым входом устройства управления. Первый выход устройства управления подключен ко второму входу приемо-передающего блока, второй выход которого соединен с первым входом устройства управления, второй выход которого подключен к входу генератора. Выход генератора соединен с первым входом электромагнитного излучателя. УЭМП дополнительно содержит блок измерителя частоты и тока излучателя, управляемый источник тока. Выход управляемого источника тока подключен ко второму входу электромагнитного излучателя, а вход - к третьему выходу устройства управления, причем второй вход устройства управления соединен с выходом блока измерения частоты и тока излучателя, вход которого подключен ко второму выходу электромагнитного излучателя.
Согласно изобретению в УЭМП электромагнитный излучатель имеет замкнутый феромагнитный сердечник без зазора хотя бы с одной обмоткой.
Согласно изобретению в УЭМП частоту свободных резонансных колебаний регулирует управляемый источник тока.
Согласно изобретению УЭМП формирует, помимо высокочастотных свободных резонансных колебаний в контуре электромагнитного излучателя, низкочастотное магнитное поле, возбуждаемое управляемым источником тока.
Согласно изобретению в УЭМП контроль излучения осуществляют путем замера частоты и тока в контуре излучателя, возникающих при свободных колебаниях.
Согласно изобретению в УЭМП генератор формирует узкие импульсы с параметрами, задаваемыми устройством управления для обеспечения свободных резонансных колебаний в контуре излучателя.
Согласно изобретению в УЭМП приемо-передающий блок через блок сопряжения и погружной электродвигатель осуществляет информационную связь по совмещенному, со статорной обмоткой и питающему кабелю этого двигателя, проводному каналу с оборудованием на поверхности.
Согласно изобретению питание аппаратных средств УЭМП осуществляется от блока питания, который, в свою очередь, получает электроэнергию через блок сопряжения от статорной обмотки погружного электродвигателя.
Технический результат изобретения достигается благодаря следующему.
Образование твердого осадка во флюиде классифицируется как процесс кристаллизации. Известно, что движущей силой процесса кристаллизации является перенасыщение. Центром зародышеобразования может быть любая энергетическая неоднородность: заряженная частица, свободная поверхностная энергия кристаллической поверхности и ее дефекты. При наличии в скважинном пространстве гетерогенных, по отношению к растворам флюида, металлических поверхностей, обладающих рядом неоднородностей, покрытых окислами, кристаллографическое несоответствие которых по отношению к целому ряду солей минимально [Присяжнюк В.А. Физико-химические основы предотвращения кристаллизации солей на теплообменных поверхностях // Сантехника, отопление кондиционирование, №10, 2003 г., с. 26-30], следует ожидать, при перенасыщении растворов, интенсивного отложения солей на этих поверхностях. Добиться существенного замедления гетерогенной кристаллизации на поверхностях скважинного пространства позволяет интенсификация процесса кристаллообразования в объеме флюида. Условием интенсивного объемного кристаллообразования является высокий уровень энтропии флюида, причем чем выше энтропия, тем выше интенсивность кристаллообразования.
Согласно известным выводам Л. Больцмана энтропия определяется соотношением:
где S - энтропия;
b - постоянная Больцмана;
W - термодинамическая вероятность - число возможных микросостояний системы (в данном случае - скважинного флюида), которые обеспечивают параметры данного макросостояния.
Согласно теории магнито-гидродинамического (МГД) резонанса [Prisyahniuk V.A. Power Plant Chemistru. 2003, 5 (5), 281] при воздействии электромагнитного поля на растворы происходит формирование силы Лоренца, создаваемой при пересечении жидкостью магнитных силовых линий. Степень воздействие этой силы на энтропию существенно повышается, если попадет в резонанс с собственными колебаниями электрически заряженных частиц (ионов, свободных радикалов, мельчайших твердых частиц). Интенсификации перемещения разнополярно заряженных частиц в электромагнитном поле уменьшает силы притяжения молекул воды к ионам, что приводит к ускорению процесса зародышеобразования. При этом интенсивно формируются гомогенные (однородные) затравочные кристаллы в объеме раствора, и далее происходит интенсивный рост кристаллов в этом объеме, а не на поверхностях.
Процесс осаждения растворенных веществ из воды в скважинном пространстве одновременно будет приводить к снижению отложений на поверхностях асфальтенов и твердых парафинов из нефтяного содержимого водно-нефтяной смеси. Как асфальтены, так и твердые парафины могут использовать затравочные кристаллы в качестве центра кристаллизации, на котором осаждаются взвешенные частицы (которые обладают внешней схожестью с крупинками) до достижения уровня температуры застывания.
Таким образом, сформированные в объеме флюида кристаллы транспортируются на поверхность без образования отложения осадка на металлических поверхностях в скважинном пространстве.
Предлагаемое изобретение обеспечивает повышение эффективности за счет расширения диапазона частот электромагнитного поля генерируемого электромагнитным излучателем под воздействием магнитодвижущей силы, образованной суммарным воздействием низкочастотной и высокочастотной составляющими тока возбуждения, причем низкочастотная составляющая управляет частотой возбуждения контура излучателя. Сгенерированное поле посредством конструктивных элементов скважинного пространства - УЭПН, НКТ распространяется в этом пространстве, расширяя область воздействия. Причем результатом воздействия является поддержание интенсивного объемного кристаллообразования в условиях изменения макросостояния флюида (давление, температура, состав).
Следует также отметить, что процесс регулирования параметров излучения достаточно эффективно осуществляется на основании измерительной информации о частоте свободных колебаний и токе в контуре излучателя, что позволяет применить простые измерительные схемы, что немаловажно для обеспечения надежности устройства в целом.
Иллюстрацией к заявленному устройству являются структурная схема на фиг. 1, осциллограмма сигналов генератора и излучателя на фиг. 2, простейший вариант схемы электромагнитного излучателя на фиг. 3
Устройство (фиг.1) содержит: 1 - управляемый источник тока (УИТ), 2 - электромагнитный излучатель с обмоткой и сердечником (ЭИ), 3 - генератор, 4 - блок измерения частоты и тока излучателя (ИЧТ), 5 - устройство управления, 6 - приемо-передающий блок, 7 - блок питания, 8 - блок сопряжения, предназначенный для связи с ПЭД, входящим в состав скважинного УЭПН.
Заявленное устройство работает следующим образом. Перед спуском в скважину устанавливают аппаратуру УЭМП в охранном баростойком корпусе в нижней части ПЭД. Предварительно в устройстве управления 5 формируют необходимые уставки.
Вся компоновка опускается в скважину, запускается УЭПН. При появлении напряжения на статорной обмотке ПЭД, блок питания 7 получает электроэнергию, поступающую через блок сопряжения 8. Отбор незначительной части электрической мощности от ПЭД происходит посредством отвода от статорной обмотки или за счет прокладки дополнительной обмотки в пазах статора. При этом блок питания 7 обеспечивает электропитание аппаратных узлов и блоков УЭМП. Устройство управления 5 синхронизирует и управляет параметрами выходного сигнала генератора 3 (длительность, период повторения, амплитуда) в соответствии с заложенной программой и уставками. Программа работы устройства 5 формируется в зависимости от условий применения. Устройство 5 управляет режимом работы генератора, а посредством УИТ 1 настраивает резонансную частоту системы излучатель - скважинная компоновка.
Рассмотрим работу УЭМП в характерных режимах. Если известен состав скважинной жидкости (флюида), для которой априори известны частоты и мощность электромагнитного поля для обеспечения интенсивного объемного кристаллообразования в структуре флюида, тогда УЭМП обеспечивает режим стабилизации этих параметров. При этом устройство 5 сравнивает измерительную информацию (частоту и ток), получаемую от блока ИЧТ 4, с уставками и вырабатывает управляющие сигналы для генератора 3, обеспечивающие регулировку амплитуды и длительности импульсов для управления током, и УИТ 1, обеспечивающие регулировку тока подмагничивания в обмотке электромагнитного излучателя 2 для управления частотой излучения, т.о. поддерживают заданные параметры.
Если необходимо реализовать режим программного управления, например, обеспечивающего поиск оптимального режима воздействия:
где
Ризл. - мощность излучения;
t - время,
в данном случае устройство 5 формирует соответствующие управляющие сигналы, варьируемые в функции времени. На поверхности оценивают параметры работы УЭПН (давление на приеме насоса, производительность и др.) при различных режимах работы УЭМП и выбирают приемлемый режим. Возможны и другие варианты работы УЭМП.
Выше приведенные примеры дополнительно иллюстрируются фиг. 2, где Uген. - временная диаграмма импульсов с выхода генератора 2, Uизл. - осциллограмма сигналов, возникающих в излучателе. Здесь используется ударное возбуждение резонансного контура излучателя. Частота свободных колебаний зависит от параметров контура и среды, в которую происходит излучение. Известно, например [Основы теории цепей. Версия 1.0: конспект лекций / В.И. Вепринцев и др. - Электрон. дан. - Красноярск: ИПК СФУ, 2008], что резонансная частота колебательного контура , работающего на передачу электромагнитной энергии (простейший случай - связь двух контуров):
где
С - эквивалентная электрическая емкость контура излучателя;
L - индуктивность контура излучателя;
Q - добротность контура излучателя;
Ψ - эквивалентные параметры внешнего объекта, на который направлено действие излучателя.
Очевидно, что наиболее приемлемыми параметрами для обеспечения регулировки частоты являются емкость и индуктивность. Недостатки регулировки изменением емкости рассмотрены ранее.
Управление частотой электромагнитного излучателя с помощью управляемого источника тока базируется на известном способе регулировки частоты колебательного контура подмагничиванием катушки излучателя, входящей в него, например [Розенблат М.А. Магнитные элементы автоматики и вычислительной техники. М., изд. «Наука» 1966 г., 720 стр.].
Индуктивность катушки с сердечником L:
L=f(µ,S), где
µ - магнитная проницаемость сердечника;
S - геометрические параметры.
В свою очередь µ=dB/dH, где
В - магнитная индукция в сердечнике;
Н - напряженность поля в сердечнике.
Наличие подмагничивания сердечника излучателя низкочастотным током, причем , обеспечивает регулировку µ, т.к. кривая намагничивания В=f(H) имеет нелинейный характер [Розенблат М.А. Магнитные элементы автоматики и вычислительной техники. М., изд. «Наука» 1966 г., 720 стр.], а следовательно, и регулировку . Практически, соотношение частот лежит в пределах для низкочастотной составляющей 0…100 Гц, для высокочастотной составляющей 50…1000 кГц.
На фиг. 3 простейшего варианта схемы излучателя показаны, помимо УИТ 1 и генератора 3, замкнутый тороидальный сердечник излучателя 9 с обмоткой 10, конденсатор С и элемент конструкции 11, на который установлен излучатель. Генератор 3 обеспечивает ударное возбуждение контура излучателя, а УИТ 1 по сигналу устройства управления 5 изменяет током подмагничивания положение рабочей точки на кривой В0=f(H0) сердечника излучателя, изменяя тем самым µ сердечника и, соответственно, регулируя . При этом в сердечнике формируется магнитное поле под действием сложения двух магнитодвижущих сил - низкочастотной, вызванной УИТ 1 (на фиг. 3 условно показаны магнитные полюса N и S) и высокочастотной, возникающей при возбуждении контура излучателя. Замкнутый сердечник из высокочастотного магнитного материала не имеет зазора, что обеспечивает широкий диапазон регулирования индуктивности обмотки излучателя при низких энергозатратах на его подмагничивание. Согласно [Розенблат М.А. Магнитные элементы автоматики и вычислительной техники. М., изд. «Наука», 1966 г., 720 стр.] кратность изменения индуктивности катушки в данном случае может составлять 100…300 раз.
Задача приемо-передающего блока 6 обеспечить передачу на поверхность по каналу связи (блок сопряжения - статорная обмотка ПЭД - силовой кабель) телеметрических сигналов на поверхность, характеризующих работоспособность УЭМП, и прием уставок и команд для устройства 5 с поверхности.
Таким образом, заявленное устройство позволяет обеспечить эффективную защиту скважинной УЭЦН от естественных гидратных и гидрато-углеводородных отложений за счет генерации электромагнитного поля с регулируемыми параметрами, адаптированными к условиям эксплуатации, формируемого непосредственно в зоне установки скважинной УЭЦН без усложнения конструкции НКТ.
Claims (8)
1. Электромагнитный протектор скважинной установки электроцентробежного насоса, содержащий электромагнитный излучатель с сердечником, генератор, устройство управления, приемопередающий блок, блок питания и блок сопряжения, первый выход которого соединен со статорной обмоткой погружного электродвигателя скважинной установки электроцентробежного насоса, второй - со входом блока питания, а третий - с первым входом приемо-передающего блока, первый выход которого соединен с первым входом блока сопряжения, а второй выход - с первым входом устройства управления, первый выход которого подключен ко второму входу приемо-передающего блока, второй выход которого соединен с первым входом устройства управления, второй выход которого подключен к входу генератора, выход которого соединен с первым входом электромагнитного излучателя, отличающийся тем, что дополнительно содержит блок измерителя частоты и тока излучателя, управляемый источник тока, выход которого подключен ко второму входу электромагнитного излучателя, а вход - к третьему выходу устройства управления, причем второй вход устройства управления соединен с выходом блока измерения частоты и тока излучателя, вход которого подключен ко второму выходу электромагнитного излучателя.
2. Электромагнитный протектор по п. 1, отличающийся тем, что электромагнитный излучатель имеет замкнутый феромагнитный сердечник без зазора хотя бы с одной обмоткой.
3. Электромагнитный протектор по п. 1, отличающийся тем, что управляемый источник тока регулирует частоту свободных резонансных колебаний.
4. Электромагнитный протектор по п. 1, отличающийся тем, что управляемый источник тока возбуждает низкочастотное магнитное поле.
5. Электромагнитный протектор по п. 1, отличающийся тем, что контроль излучения осуществляется по значениям частоты колебаний и тока излучателя, возникающих при свободных колебаниях.
6. Электромагнитный протектор по п. 1, отличающийся тем, что генератор формирует узкие импульсы с параметрами, задаваемыми устройством управления для обеспечения свободных резонансных колебаний в контуре излучателя.
7. Электромагнитный протектор по п. 1, отличающийся тем, что приемопередающий блок через блок сопряжения и погружной электродвигатель осуществляет информационную связь по совмещенному, со статорной обмоткой и питающему кабелю этого двигателя, проводному каналу с оборудованием на поверхности.
8. Электромагнитный протектор по п. 1, отличающийся тем, что питание его аппаратных средств осуществляется от блока питания, который, в свою очередь, получает электроэнергию через блок сопряжения от статорной обмотки погружного электродвигателя.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015126197/03A RU2599893C1 (ru) | 2015-06-30 | 2015-06-30 | Управляемый электромагнитный протектор скважинной установки электропогружного насоса |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015126197/03A RU2599893C1 (ru) | 2015-06-30 | 2015-06-30 | Управляемый электромагнитный протектор скважинной установки электропогружного насоса |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2599893C1 true RU2599893C1 (ru) | 2016-10-20 |
Family
ID=57138451
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015126197/03A RU2599893C1 (ru) | 2015-06-30 | 2015-06-30 | Управляемый электромагнитный протектор скважинной установки электропогружного насоса |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2599893C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2676777C1 (ru) * | 2017-12-27 | 2019-01-11 | ООО "Инновационно-производственный центр "Пилот" | Автоматизированная система и способ защиты скважинного оборудования от образования нежелательных отложений |
RU191169U1 (ru) * | 2018-03-02 | 2019-07-26 | Общество с ограниченной ответственностью "Эталон-Центр" | Устройство погружное магнитно-резонансное |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2348794C2 (ru) * | 2007-04-02 | 2009-03-10 | Валерий Александрович Казаков | Способ предотвращения образований асфальтосмолопарафиновых отложений и устройство для его реализации |
RU2444612C1 (ru) * | 2010-06-16 | 2012-03-10 | Роберт Ибрагимович Алимбеков | Электромагнитный протектор скважинной установки электроцентробежного насоса |
CN103104218A (zh) * | 2013-01-28 | 2013-05-15 | 上海减速机械厂有限公司 | 一种可变频变强场的电磁防蜡降粘器 |
EP2644822A2 (en) * | 2012-08-01 | 2013-10-02 | Obschestvo s ogranichennoy otvetstvennostyu "Innovatsionno-priozvodstvenniy tsentr "Pilot" | Method for electromagnetic stimulation of downhole area during hydrocarbon production |
RU2570870C1 (ru) * | 2014-06-10 | 2015-12-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Научно-Исследовательский Институт Технических Систем" "Пилот" (Нии Тс "Пилот") | Электромагнитный излучатель, устройство и способ ингибирования образования отложений и коррозии скважинного оборудования |
-
2015
- 2015-06-30 RU RU2015126197/03A patent/RU2599893C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2348794C2 (ru) * | 2007-04-02 | 2009-03-10 | Валерий Александрович Казаков | Способ предотвращения образований асфальтосмолопарафиновых отложений и устройство для его реализации |
RU2444612C1 (ru) * | 2010-06-16 | 2012-03-10 | Роберт Ибрагимович Алимбеков | Электромагнитный протектор скважинной установки электроцентробежного насоса |
EP2644822A2 (en) * | 2012-08-01 | 2013-10-02 | Obschestvo s ogranichennoy otvetstvennostyu "Innovatsionno-priozvodstvenniy tsentr "Pilot" | Method for electromagnetic stimulation of downhole area during hydrocarbon production |
CN103104218A (zh) * | 2013-01-28 | 2013-05-15 | 上海减速机械厂有限公司 | 一种可变频变强场的电磁防蜡降粘器 |
RU2570870C1 (ru) * | 2014-06-10 | 2015-12-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Научно-Исследовательский Институт Технических Систем" "Пилот" (Нии Тс "Пилот") | Электромагнитный излучатель, устройство и способ ингибирования образования отложений и коррозии скважинного оборудования |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2676777C1 (ru) * | 2017-12-27 | 2019-01-11 | ООО "Инновационно-производственный центр "Пилот" | Автоматизированная система и способ защиты скважинного оборудования от образования нежелательных отложений |
RU191169U1 (ru) * | 2018-03-02 | 2019-07-26 | Общество с ограниченной ответственностью "Эталон-Центр" | Устройство погружное магнитно-резонансное |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6230799B1 (en) | Ultrasonic downhole radiator and method for using same | |
US5323855A (en) | Well stimulation process and apparatus | |
US9181470B2 (en) | Electrorheological or magnetorheological compositions for treatment of subterranean formations and methods of using the same | |
RU2520672C2 (ru) | Способ интенсификации добычи нефти в нефтегазодобывающих скважинах и устройство для его реализации | |
MXPA06010677A (es) | Metodo para intensificar la produccion de crudo de alta viscosidad y aparato para su implementacion. | |
RU2599893C1 (ru) | Управляемый электромагнитный протектор скважинной установки электропогружного насоса | |
RU2503797C1 (ru) | Способ разрушения и предотвращения образования отложений и пробок в нефтегазодобывающих скважинах и устройство для его осуществления | |
US20210002985A1 (en) | Induced cavitation to prevent scaling on wellbore pumps | |
US9383462B2 (en) | Seismic device with sealed housing and related methods | |
RU2444612C1 (ru) | Электромагнитный протектор скважинной установки электроцентробежного насоса | |
EP3500724B1 (en) | Acoustic stimulation | |
RU2529689C2 (ru) | Способ электромагнитного воздействия на скважинное пространство при добыче углеводородного сырья | |
RU2348794C2 (ru) | Способ предотвращения образований асфальтосмолопарафиновых отложений и устройство для его реализации | |
RU2009108661A (ru) | Обработка жидких субстанций в технологии нефтяной добычи | |
EP3025026A1 (en) | Downhole systems for detecting a property of a fluid | |
RU2570870C1 (ru) | Электромагнитный излучатель, устройство и способ ингибирования образования отложений и коррозии скважинного оборудования | |
RU2634147C1 (ru) | Установка и способ ингибирования коррозии и образования отложений на скважинном оборудовании | |
RU2379489C1 (ru) | Способ интенсификации добычи нефти и реанимации простаивающих нефтяных скважин путем электромагнитного резонансного воздействия на продуктивный пласт | |
RU2701431C1 (ru) | Способ снижения вязкости высоковязкого нефтяного сырья для трубопроводного транспорта | |
RU2640846C1 (ru) | Способ и устройство восстановления продуктивности горизонтальной скважины и воздействия на пласт | |
RU2359397C1 (ru) | Магнитопараметрический генератор | |
RU2641681C1 (ru) | Использование ионизированного флюида при гидравлическом разрыве пласта | |
WO2015030621A1 (ru) | Способ увеличения дебита нефтяных скважин и устройство для его осуществления | |
RU191169U1 (ru) | Устройство погружное магнитно-резонансное | |
CN101270636B (zh) | 油井阻垢装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170701 |