RU2634147C1 - Установка и способ ингибирования коррозии и образования отложений на скважинном оборудовании - Google Patents
Установка и способ ингибирования коррозии и образования отложений на скважинном оборудовании Download PDFInfo
- Publication number
- RU2634147C1 RU2634147C1 RU2016133841A RU2016133841A RU2634147C1 RU 2634147 C1 RU2634147 C1 RU 2634147C1 RU 2016133841 A RU2016133841 A RU 2016133841A RU 2016133841 A RU2016133841 A RU 2016133841A RU 2634147 C1 RU2634147 C1 RU 2634147C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electromagnetic
- emitter
- assembly
- formation
- well
- Prior art date
Links
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 title claims abstract description 32
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 title claims abstract description 24
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 title claims abstract description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 44
- 239000013049 sediment Substances 0.000 title abstract description 4
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 42
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims abstract description 11
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 36
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 26
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 claims description 15
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 15
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 14
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 3
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 claims description 2
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 14
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 12
- 239000011162 core material Substances 0.000 description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 9
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 8
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 8
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 8
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 8
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 7
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 7
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 4
- 238000006056 electrooxidation reaction Methods 0.000 description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 238000004210 cathodic protection Methods 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- PGTXKIZLOWULDJ-UHFFFAOYSA-N [Mg].[Zn] Chemical compound [Mg].[Zn] PGTXKIZLOWULDJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L barium sulfate Chemical compound [Ba+2].[O-]S([O-])(=O)=O TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 230000005288 electromagnetic effect Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000008398 formation water Substances 0.000 description 2
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 2
- 230000001012 protector Effects 0.000 description 2
- MBMLMWLHJBBADN-UHFFFAOYSA-N Ferrous sulfide Chemical class [Fe]=S MBMLMWLHJBBADN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102220491117 Putative postmeiotic segregation increased 2-like protein 1_C23F_mutation Human genes 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 230000002925 chemical effect Effects 0.000 description 1
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 1
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 1
- 238000005536 corrosion prevention Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000010612 desalination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000010291 electrical method Methods 0.000 description 1
- 230000005686 electrostatic field Effects 0.000 description 1
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 1
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 238000012552 review Methods 0.000 description 1
- 102200118166 rs16951438 Human genes 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 1
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 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)
- Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
Abstract
Группа изобретений относится к нефтегазодобывающей области, в частности к ингибированию коррозии и образования отложений на скважинном оборудовании при добыче углеводородного сырья. Установка содержит электромагнитные излучатели, размещенные вдоль продольной оси скважинной компоновки на определенном расстоянии друг от друга, блок сопряжения с погружным электродвигателем, установленный в отдельном корпусе, в котором размещен также электронный блок управления, соединенный с блоком сопряжения входом-выходом, и генераторы возбуждения по количеству электромагнитных излучателей, входы которых соединены с выходами электронного блока управления, а выходы соединены с обмотками возбуждения соответствующих электромагнитных излучателей, датчики параметров, установленные в скважинном пространстве и подключенные к электронному блоку управления. Каждый электромагнитный излучатель содержит цилиндрический сердечник из магнитомягкого материала с аксиальной или ортогональной обмоткой, витки которой расположены соответственно аксиально или перпендикулярно оси скважинной компоновки. Установка содержит блок электропитания, включенный в состав блока сопряжения и связанный с обмоткой электродвигателя электропогружного насоса для отбора электроэнергии и питания блоков установки для ингибирования образования отложений. Блок управления связан каналом связи с аппаратурой мониторинга и управления, размещенной на земной поверхности. Повышается эффективность защиты скважинного оборудования от коррозии и отложений. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Настоящее изобретение относится к нефтегазодобывающей области, в частности - к устройству и способу ингибирования коррозии и образования отложений на скважинном оборудовании при добыче углеводородного сырья посредством электропогружных насосов (ЭПН) в осложненных условиях.
Процесс добычи углеводородного сырья характеризуется наличием в составе скважинного флюида (пластовой жидкости), представляющего собой сложную смесь углеводородов, пластовой воды, газа и твердых включений, физико-химический состав которых зависит от месторождения, технологии добычи и времени. Зачастую в составе флюида присутствует достаточное количество ингредиентов, обуславливающих солевые, гидратные и гидратно-углеводородные отложения. Кроме того, в состав флюида входят компоненты, которые способствуют интенсивной коррозии погружного оборудования и обсадной колонны скважины. Все это оказывает негативное влияние на работу ЭПН, входящего в состав скважинной компоновки, снижает эффективность добычи скважинного флюида и приводит к отказу в работе оборудования.
В сложившейся практике эксплуатации месторождений в осложненных условиях широко применяются методы искусственного воздействия на флюид, основанные на механическом, тепловом или химическом воздействии, призванные уменьшить нежелательные отложения и уменьшить вязкость добываемых углеводородов, что позволяет снизить энергозатраты. Эти методы хорошо известны, однако их применение требует сложных и затратных технологий.
Методы предотвращения коррозии скважинного оборудования также известны. В публикации [«Методы предупреждения коррозии скважинного оборудования в НГДУ»; Вахитов Т.М. и др. // Нефтяное хозяйство. - 2004 г. - №1. - с. 75-77] отмечается, что основными причинами отказа СЭПН является их коррозия и засорение сульфидами железа. Там же предложены наиболее действенные методы борьбы с коррозией: использование магниево-цинковых протекторов, применение антикоррозионных покрытий, катодная защита. Однако предлагаемые решения имеют недостатки: магниево-цинковый протектор, имеющий электрохимический потенциал, более отрицательный, чем сталь, обладает локальным действием; антикоррозионные покрытия недостаточно эффективны из-за ограниченного ресурса; применение катодной защиты обуславливает существенное удорожание процесса добычи, изменение конструкции скважинной компоновки и сложившейся системы подключения погружного электродвигателя (ПЭД) УЭПН, необходимы станция катодной защиты, четырехжильный кабель, дополнительные электроды и др.
В последнее время стало актуальным применение новых методов борьбы с нежелательными отложениями на элементах скважинного оборудования и коррозией погружного оборудования, которые заключаются в использовании электромагнитного воздействия.
Известен способ ингибирования процесса электрохимической коррозии посредством формирования электромагнитной волны, раскрытый в [Патент GB 2447028, МПК C02F 1/48, C23F 13/00, опубликовано 09.03.2008 г]. Способ заключается в формировании на устье скважины стоячей электромагнитной волны, образованной интерференцией прямой и отраженной волн, таким образом, чтобы узел стоячей волны располагался в непосредственной близости от области, где требуется ингибирование процесса коррозии. Согласно описанию способ эффективен при адекватной идентификации положения узла стоячей волны в условиях незначительного рассеивания электромагнитной энергии, то есть для случая однородной протяженной трубы в диэлектрической среде. В реальности скважинная компоновка представляет соединение разнородных элементов с множеством отражений и заполнена электропроводящим флюидом, что обуславливает значительные трудности в реализации указанного способа.
Известен способ обработки вещества магнитным полем и устройство для его осуществления [патентРФ 2155081, МПК C02F 1/48, опубл. 27.08.2000 г.]. Способ заключается в воздействии на жидкость переменным магнитным полем посредством излучателя, содержащего установленные в корпусе соосно электромагнитную катушку и постоянные магниты. Электромагнитная катушка расположена между магнитами и подключена к генератору, который генерирует модулированные сигналы с частотой 1-200 кГц и несущей частотой 100-2000 кГц, подвергнутые девиации с частотой 1 Гц. Недостатком способа является то, что обрабатывается ограниченный объем жидкости, находящейся в статическом положении, в специальном резервуаре. К недостаткам устройства следует отнести использование излучателя довольно сложной конструкции при локальном характере его воздействия.
Известно устройство для ингибирования образования отложений на скважинном оборудовании [патент RU 2570870, МПК Е21В 37/00, Е21В 41/02, опубл. 10.12.2015]. Устройство включает электромагнитный излучатель, двухканальный генератор, электронный блок управления, имеющий выход, подключенный к входу генератора, блок сопряжения с погружным электродвигателем, датчики параметров скважинной среды, подключенные к блоку управления. Излучатель содержит сердечник из магнитомягкого высокочастотного материала на скважинном оборудовании с пазами, в которых размещены витки аксиальной обмотки, ортогональную обмотку, витки которой расположены перпендикулярно оси скважинного оборудования. Генератор подключен одним управляющим выходом к аксиальной обмотке, вторым управляющим выходом к ортогональной обмотке. Достоинством настоящего изобретения является то, что излучатель представляет единый конструктив с двумя обмотками, что позволяет упростить конструкцию, т.к. защита излучателя от воздействия внешней среды является сложной задачей. Недостатком - наличие двух обмоток на одном сердечнике, даже при ортогональности магнитных потоков внутри сердечника, приводит к взаимному влиянию этих потоков (магнитомодуляционный эффект) и, соответственно, к взаимному влиянию параметров излучения, что усложняет и затрудняет стабилизацию и регулировку этих параметров.
Известен способ ингибирования отложений на скважинном оборудовании [патент RU 2570870, МПК Е21В 37/00, Е21В 41/02, опубл. 10.12.2015]. Способ ингибирования образования отложений, заключающийся в том, что подают на аксиальную и ортогональную обмотки переменные электрические сигналы с соответствующих двух управляющих выходов двухканального генератора и формируют электромагнитное поле в непосредственной близости от системы электропогружного насоса, причем посредством аксиальной обмотки формируют электродвижущую силу, результирующий вектор которой направлен вдоль оси а-а скважинного оборудования, а посредством ортогональной обмотки формируют магнитодвижущую силу, результирующий вектор которой направлен вдоль оси а-а скважинного оборудования, осуществляют первоначальное формирование закона изменения выходных сигналов двухканального генератора на основе априорных данных или стохастических зависимостей, варьируют пространственную ориентацию формируемого электромагнитного поля с получением многомодового электромагнитного поля, регулируют величину напряженности электромагнитного поля в объеме скважинного пространства в непосредственной близости от системы электропогружного насоса путем изменения величин магнитодвижущих сил излучателя в соответствии с заданным диапазоном значений напряженности электромагнитного поля в зависимости от параметров скважинного флюида, посредством чего ингибируют образование гидратных и гидратно-углеводных отложений на скважинном оборудовании. Достоинством способа является его эффективность и экологичность. Недостатком - перекрестное влияние на флюид практически в одной и той же зоне скважинного пространства, что может привести к нежелательным эффектам, например, в условиях высокой обводненности флюида, содержащим высокоминерализованную пластовую воду, ортогональная обмотка гальванизирует (существенно повышает электропроводность) прилегающую к излучателю жидкость и тем самым шунтирует аксиальную обмотку (цепь тока замыкается в ограниченной зоне излучателя), и эдс обмотки практически отсутствует вдоль скважинной компоновки, тем самым ограничивая воздействие на флюид.
Задачей изобретения является создание установки и способа ингибирования коррозии и образования отложений на скважинном оборудовании при добыче углеводородного сырья, которые адаптированы к реальным условиям эксплуатации, непосредственно в зоне установки в скважине ЭПН без существенного усложнения конструкции скважинной компоновки.
Техническим результатом изобретения является повышение эффективности защиты элементов скважинного пространства и погружного оборудования непосредственно в зоне этого оборудования от солей, естественных гидратных и гидратно-углеводородных отложений и одновременно от коррозии при добыче углеводородного сырья путем генерации электромагнитного поля в разных точках скважинного пространства.
Поставленная задача решается путем создания установки для ингибирования коррозии и образования отложений на скважинном оборудовании, входящем в состав скважинной компоновки, содержащей по крайней мере два электромагнитных излучателя, размещенные вдоль продольной оси скважинной компоновки на определенном расстоянии друг от друга, блок сопряжения с погружным электродвигателем, установленный в отдельном корпусе, в котором размещен также электронный блок управления, соединенный с блоком сопряжения входом-выходом, генераторы возбуждения по количеству электромагнитных излучателей, входы которых соединены с выходами электронного блока управления, а выходы соединены с обмотками возбуждения соответствующих электромагнитных излучателей, датчики параметров, установленные в скважинном пространстве и подключенные к электронному блоку управления. Каждый электромагнитный излучатель содержит цилиндрический сердечник из магнитомягкого материала с аксиальной или ортогональной обмоткой, витки которой расположены соответственно аксиально или перпендикулярно оси скважинной компоновки.
Согласно изобретению установка содержит блок электропитания, включенный в состав блока сопряжения и связанный с обмоткой погружного электродвигателя установки электропогружного насоса для отбора электроэнергии и питания блоков установки для ингибирования образования отложений.
Согласно изобретению блок управления установки связан каналом связи с аппаратурой мониторинга и управления, размещенной на земной поверхности.
Согласно изобретению установка содержит датчики для измерения параметров среды - давления, температуры, обводненности, расхода, а также параметров работы излучателей.
Поставленная задача решается способом ингибирования коррозии и образования отложений на скважинном оборудовании, входящем в состав скважинной компоновки, включающий размещение на скважинной компоновке электромагнитных излучателей с образованием зон воздействия посредством аксиальной или ортогональной обмотки возбуждения на сердечнике каждого излучателя. Посредством аксиальной обмотки на сердечнике одного излучателя формируют электродвижущую силу, результирующий вектор которой направлен вдоль оси скважинной компоновки, а посредством ортогональной обмотки на сердечнике другого излучателя формируют магнитодвижущую силу, результирующий вектор которой направлен вдоль оси скважинной компоновки. Воздействие осуществляют электромагнитными полями, разнесенными на определенное расстояние излучателями со своими обмотками вдоль продольной оси скважинной компоновки для обеспечения:
- заданных диапазонов излучения от 10 кГц до 1 МГц по аксиальному каналу и от 0 до 1 МГц по ортогональному каналу;
- независимости воздействия на скважинный флюид по каждому каналу излучения;
- взаимной инвариантности при выборе и регулировании параметров по каждому каналу излучения;
- расширения области электромагнитного воздействия для интенсификации процессов при значительной протяженности скважинной компоновки;
- стабильности параметров по каждому каналу излучения;
- максимального согласования выходного импеданса по каждому каналу излучения со средой излучения для эффективной передачи электромагнитной энергии.
Согласно изобретению формирование электромагнитных полей в зонах воздействия осуществляют синхронно, либо асинхронно.
Согласно изобретению регулируют давление и температуру скважинного флюида на входе в систему электропогружного насоса для дополнительной защиты от нежелательных отложений.
Технический результат изобретения достигается благодаря следующему.
Образование твердого осадка во флюиде классифицируется как процесс кристаллизации. Известно, что движущей силой процесса кристаллизации является перенасыщение, которое характеризуется коэффициентом перенасыщения
ki=Ci/Ri,
где ki - коэффициент перенасыщения для i-го вещества;
Ci - фактическая концентрация i-го вещества в растворе;
Ri - растворимость i-го вещества, в данном объеме жидкости в фиксированных термодинамических условиях, т.е.
Ri=f(T, Р, Ф, ∑),
где Т - температура, Р - давление, Ф - химический потенциал растворенных солей, ∑ - совокупность других факторов.
При этом центром зародышеобразования может быть любая энергетическая неоднородность: заряженная частица, свободная поверхностная энергия кристаллической поверхности и ее дефекты.
Еще одно важное положение из теории химической термодинамики. Это понятие термодинамической энтропии, как одно из объективных качеств, характеризующих хаотичность системы. Согласно выводам Л. Больцмана энтропия определяется соотношением:
S=b⋅lnW,
где S - энтропия;
b - постоянная Больцмана;
W - термодинамическая вероятность - число возможных микросостояний системы (в данном случае - скважинного флюида), которые обеспечивают параметры данного макросостояния.
Расчет изменений энтропии в конкретных процессах хорошо известен, так процесс растворения и смешивания приводит к повышению энтропии, а кристаллизация - к ее уменьшению. Условием интенсивного объемного кристаллообразования является высокий уровень энтропии флюида и, чем выше энтропия, тем выше интенсивность кристаллообразования.
Обзор методов электромагнитной обработки жидкостей позволяет отнести, с некоторыми допущениями, к двум основным группам по виду доминирующей энергии воздействия: электрические и магнитные. Характерным случаем является использование постоянных магнитов и электростатических полей.
Электрические методы оказывают существенное воздействие на термодинамическую энтропию жидкостей. Этот фактор используют при деэмульгации водонефтяных эмульсий [патент РФ №2167692, МПК B01D 17/06, опубл. 27.05.2001; патент США №5468385, М.кл. B01D 17/06, опубл. 21.11.95]. Применительно к предлагаемому техническому решению - это формирование электрического поля на элементах скважинной компоновки с равнодействующим вектором электродвижущей силы (эдс), направленным вдоль продольной оси этой компоновки. При обработке флюида переменным электрическим полем усиливается локализация его компонентов - углеводородов, пластовой воды, газа. Пластовая вода, будучи минерализованной, под действием электрического поля обладает высокой подвижностью ионов и заряженных частиц. Эта активность провоцирует интенсивное кристаллообразование в локальных объемах воды. Эффективность метода снижается при уменьшении доли пластовой воды в составе скважинного флюида из-за низкой электропроводности углеводородов.
Применение магнитных методов также сопровождается изменением энтропии жидкостей. Как показано в [«Результаты использования магнитных индукторов обработки нефти при ее добыче и транспорте»; Бородин В.И. и др. // Нефтяное хозяйство. - 2004 г., №4, с. 82-86], воздействие магнитного поля на жидкость связано с ориентацией носителей магнитных моментов (малых у парамагнетиков - солей и больших у ферромагнетиков), коагуляцией их за счет магнитного взаимодействия в более крупные частицы. Постоянное магнитное поле оказывает ориентирующее действие на молекулы жидкости. Установлено, что магнитное поле сдвигает процесс кристаллизации в область низких температур. Переменное магнитное поле повышает число центров кристаллизации во всем температурном интервале. После образования в переохлажденной или пересыщенной системе частиц (зародышей), размер которых превышает критический, они начинают расти, превращаясь в частицы видимого размера. В способе обезвоживания и обессоливания нефти [Патент РФ №2160762, МПК C10G 33/00, опубл. 20.12.2000], заключающемся в высокочастотной магнитной обработке нефти сигналом в формируемом им магнитном поле. Сигнал формируют с набором спектральных компонент как результирующий сигнал системы не менее трех источников СВЧ суммированием их выходных сигналов и управлением взаимной связью между ними. Его применение обусловлено границами обводненности нефти не более 10%. Воздействие влияния магнитного на процесс кристаллообразования связывают с эффектом объемного кристаллообразования СаСО3, BaSO4, SrSO4 [«Влияние электромагнитного поля на процесс кристаллизации карбоната кальция, сульфатов бария и стронция»; В.А. Докичев и др. // Нефть. Газ. Новации. - 2015. - №6. - с. 52-55]. Формирование магнитного поля для воздействия на флюид целесообразно осуществлять таким образом, чтобы результирующий вектор магнитодвижущей силы (мдс) был направлен вдоль продольной оси скважинной компоновки. Следует отметить, как уже было замечено, эффективность магнитных методов падает с ростом обводненности флюида. Высокая электропроводность флюида способствует возникновению вторичных токов, которые оказывают размагничивающее воздействие на основное поле (аналогично вторичной обмотке электрического трансформатора).
Эффект от воздействия обоих методов значительно усиливается при возникновении магнитогидродинамического (МГД) резонанса, обусловленного совпадением резонансным характером электромагнитного воздействия с собственными колебаниями электрически заряженных частиц (ионов, свободных радикалов, мельчайших твердых частиц). С учетом динамики физико-химических свойств флюида частота МГД резонанса может быть различной и ее точная идентификация в условиях скважинного пространства проблематична, поэтому вариация типов излучателей и параметров излучения, при последовательной обработке, позволяет добиться существенного увеличения эффективности воздействия.
Таким образом, в условиях неоднородности физического состава скважинного флюида, его химической вариантности необходим комплексный характер электромагнитного воздействия с различными параметрами для обеспечения эффективного воздействия на все фракции флюида при различном химическом составе для защиты от нежелательных отложений на скважинном оборудовании.
В предлагаемом изобретении, помимо защиты от нежелательных отложений, осуществляется защита от коррозии. В большинстве практических случаев протекание электрохимической коррозии обычно характеризуется локализацией анодного и катодного процессов на различных участках коррозирующей поверхности металла. Эти отличающиеся по своим физическим и химическим свойствам участки коррозирующей поверхности металла, на которых происходят анодный или катодный процессы, являются гальваническими элементами. В целом поверхность коррозирующего металла представляет собой многоэлектродный гальванический элемент. Процесс электрохимической коррозии в немалой степени провоцируют блуждающие токи. Механизм их действия - формирование катодных и анодных зон на поверхностях металлических конструкций. Известно, что серьезной причиной, вызывающей коррозию ПЭД и обсадной колонны, является наведенный потенциал с брони кабеля на корпус ПЭД [«О причинах разрушения корпусов погружных электродвигателей в добывающих скважинах»; Закиров В.Р. и др // Нефть. Газ. Новации. - 2009. - №2. - с. 46-51)].
Возбуждение переменного электрического поля с результирующей эдс вдоль продольной оси УЭПН приводит к возникновению уравнительных токов на металлических поверхностях и обеспечивает компенсацию потенциалов многоэлектродных гальванических элементов, что приводит к торможению процесса электрохимической коррозии.
Кроме того, гальванизация зазора между обсадной колонной и ПЭД посредством высокочастотного магнитного поля, равнодействующая мдс которой направлена вдоль продольной оси скважинной компоновки, обеспечивает выравнивание наведенного потенциала между броней и корпусом ПЭД за счет протекания наведенных токов в этом зазоре.
Комбинируя размещение источников электромагнитных полей, осуществляют ингибирование коррозии.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1а, б изображены схематично электромагнитные излучатели, 1а - аксиальный излучатель, 1б - радиальный излучатель; на фиг. 2 изображена структурная схема установки для ингибирования коррозии и образования отложений на скважинном оборудовании; на фиг. 3 показан фрагмент скважинной компоновки с установкой для ингибирования коррозии и образования отложений на скважинном оборудовании, имеющей два излучателя.
Электромагнитные излучателя (фиг. 1а, б) содержат сердечники 1 и 2, выполненные из магнитомягкого материала и имеющие центральные отверстия 3 и 4 для размещения на скважинном оборудовании 5 и 6, например, на основании погружного электродвигателя (ПЭД), несущих деталях (не показаны). Обмотки 7 и 8 показаны упрощенно. Вся компоновка вставлена в обсадную трубу скважины 9.
Сердечник 1 имеет цилиндрическую (тороидальную) форму, на него намотана обмотка возбуждения, плоскость витка которой совпадает с аксиальной плоскостью, проходящей через центральную ось скважинной компоновки. Эта обмотка 7 наводит эдс, результирующий вектор Е которой направлен вдоль оси скважинной компоновки. Эдс вызывает перемещение заряженных и поляризованных частиц флюида, протекание радиальных токов различного характера (ионная, электронная проводимости, токи смещения), замыкаемых через флюид, обсадную трубу 9.
Сердечник 2 также имеет цилиндрическую форму. Его обмотка возбуждения намотана таким образом, что плоскость витка перпендикулярна аксиальной плоскости скважинной компоновки. Обмотка создает мдс, результирующий вектор F которой направлен вдоль оси скважинной компоновки. Мдс наводит в скважинном пространстве магнитное поле, силовые линии которого замыкаются через элементы скважинной компоновки 6, обсадную трубу 9, сердечник 4, пронизывая флюид.
При этом количество витков аксиальной обмотки и количество витков ортогональной обмотки, материалы сердечников подобраны таким образом, чтобы обеспечить:
- стабильность параметров по каждому каналу излучения;
- максимальное согласование выходного импеданса по каждому каналу излучения со средой излучения для эффективной передачи электромагнитной энергии.
Диапазон частот излучения, применительно к поставленной задаче, составляет от 10 кГц до 1 МГц по аксиальному излучателю и от 0 до 1Мгц по ортогональному излучателю. При этом количество излучателей, их типы могут быть различными в зависимости от решаемой задачи.
Установка 10 (фиг. 2) для ингибирования образования отложений на скважинном оборудовании содержит электромагнитные излучатели 11, 12, предназначенные для размещения на скважинном оборудовании, генераторы 13 и 14, подключенные своими выходами к излучателям 11 и 12. Установка 10 содержит электронный блок управления 15, обеспечивающий управление генераторами 13, 14, блок сопряжения 16 с погружным электродвигателем 17 (ПЭД), обеспечивающий электрическое соединение с обмоткой ПЭД.
Конструктивно блоки установки 10 размещены в отдельном баростойком корпусе, который механически соединен с основанием ПЭД. Излучатели 11, 12 могут быть пристыкованы к корпусу установки 10 или механически разнесены от него.
Набор датчиков 18, 19 установлены в скважинном пространстве и подключены к электронному блоку управления 18.
Установка 10 содержит блок электропитания, включенный в состав блока сопряжения 16 и связанный с обмоткой ПЭД 17 электропогружного насоса для осуществления отбора электроэнергии от его обмотки или получении электроэнергии от наземной аппаратуры через эту обмотку для питания блоков установки 10.
Электронный блок 15 управления связан через блок 16 каналом 20 связи с аппаратурой 21 мониторинга и управления, размещенной на земной поверхности.
В качестве датчиков 18, 19 используют датчики, выбранные из группы, состоящей из датчиков давления, температуры, обводненности и расхода, а также параметров работы излучателя.
Канал 20 связи обеспечивает двухстороннюю связь между скважинной частью и наземной аппаратурой. Он может быть беспроводным или проводным. В качестве проводного канала целесообразно использовать силовые цепи питания ПЭД 17.
Электронный блок 15 управления обеспечивает двухстороннюю связь с наземной аппаратурой 21 мониторинга, передавая измерительную и контрольную информацию и принимая внешние команды и уставки.
На фиг. 3 приведен пример реализации установки 10. Здесь схематично изображена часть скважинной компоновки с установкой 10. Здесь в обсадную трубу 9 спущен ПЭД 17, к основанию которого пристыкован один из возможных вариантов установки 10, включающей в себя аксиальный 22 и радиальный 23 излучатели, корпус установки 10. В данном случае генераторы 11 и 12 обеспечивают подачу на излучатели электрических сигналов, параметры и временная зависимость которых соответствуют командам, формируемым в электронном блоке 15 управления. При этом управляющий выход генератора 13 подключен к обмотке возбуждения аксиального излучателя 22, а управляющий выход генератора 14 подключен к обмотке возбуждения ортогонального излучателя 23. Электромагнитные излучатели 22 и 23 формируют совместно с элементами скважинного пространства - ПЭД 17, обсадной трубой 9, корпусом установки 10 и скважинным флюидом переменное электромагнитное поле, функционально зависящее от выходных сигналов генераторов 13 и 14, а также свойств скважинной среды.
Благодаря наличию двух независимых излучателей 22 и 23 электромагнитное поле варьируется в широких пределах в отношении пространственного положения и временной зависимости.
Формирование законов изменения выходных сигналов осуществляется на основании априорных данных и/или информационной обратной связи с использованием стохастических и/или регулярных зависимостей, в том числе, с последующей оптимизацией.
В условиях неоднородности физического состава скважинного флюида, его химической вариантности необходимо для эффективного воздействия на все фракции флюида, для защиты от коррозии и нежелательных отложений на скважинном оборудовании обеспечить:
- широкий диапазон излучения - от 10 кГц до 1 МГц по аксиальному излучателю и от 0 до 1 МГц по ортогональному излучателю;
- независимость воздействия на скважинный флюид по каждому излучателю;
- взаимную инвариантность при выборе и регулировании параметров по каждому излучателю;
- расширение области электромагнитного воздействия для интенсификации процессов при значительной протяженности скважинной компоновки;
- стабильность параметров по каждому излучателю;
- максимальное согласование выходного импеданса по каждому излучателю со средой излучения для эффективной передачи электромагнитной энергии.
Следует также отметить, что формирование электромагнитных полей в зонах воздействия осуществляют синхронно либо асинхронно.
Кроме того, регулируя давление и температуру скважинного флюида на входе в систему электропогружного насоса, можно осуществить дополнительную защиту от нежелательных отложений.
Таким образом, предложенное изобретение позволяет обеспечить эффективную защиту скважинного оборудования от коррозии и нежелательных отложений.
Claims (13)
1. Установка для ингибирования коррозии и образования отложений на скважинном оборудовании, входящем в состав скважинной компоновки, содержащая по крайней мере два электромагнитных излучателя, размещенные вдоль продольной оси скважинной компоновки на определенном расстоянии друг от друга, блок сопряжения с погружным электродвигателем, установленный в отдельном корпусе, в котором размещен также электронный блок управления, соединенный с блоком сопряжения входом-выходом, и генераторы возбуждения по количеству электромагнитных излучателей, входы которых соединены с выходами электронного блока управления, а выходы соединены с обмотками возбуждения соответствующих электромагнитных излучателей, датчики параметров, установленные в скважинном пространстве и подключенные к электронному блоку управления, причем каждый электромагнитный излучатель содержит цилиндрический сердечник из магнитомягкого материала с аксиальной или ортогональной обмоткой, витки которой расположены соответственно аксиально или перпендикулярно оси скважинной компоновки.
2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что содержит блок электропитания, включенный в состав блока сопряжения и связанный с обмоткой погружного электродвигателя установки электропогружного насоса для отбора электроэнергии и питания блоков установки для ингибирования образования отложений.
3. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что блок управления связан каналом связи с аппаратурой мониторинга и управления, размещенной на земной поверхности.
4. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что содержит датчики для измерения параметров среды - давления, температуры, обводненности, расхода, а также параметров работы излучателей.
5. Способ ингибирования коррозии и образования отложений на скважинном оборудовании, входящем в состав скважинной компоновки, включающий размещение на скважинной компоновке электромагнитных излучателей с образованием зон воздействия посредством аксиальной или ортогональной обмотки возбуждения на сердечнике каждого излучателя, причем посредством аксиальной обмотки на сердечнике одного излучателя формируют электродвижущую силу, результирующий вектор которой направлен вдоль оси скважинной компоновки, а посредством ортогональной обмотки на сердечнике другого излучателя формируют магнитодвижущую силу, результирующий вектор которой направлен вдоль оси скважинной компоновки, а воздействие осуществляют электромагнитными полями, разнесенными на определенное расстояние излучателями со своими обмотками вдоль продольной оси скважинной компоновки для обеспечения:
- заданных диапазонов излучения от 10 кГц до 1 МГц по аксиальному излучателю и от 0 до 1 МГц по ортогональному излучателю;
- независимости воздействия на скважинный флюид по каждому излучателю;
- взаимной инвариантности при выборе и регулировании параметров по каждому излучателю;
- расширения области электромагнитного воздействия для интенсификации процессов при значительной протяженности скважинной компоновки;
- стабильности параметров по каждому излучателю;
- максимального согласования выходного импеданса по каждому излучателю со средой излучения для эффективной передачи электромагнитной энергии.
6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что формирование электромагнитных полей в зонах воздействия осуществляют синхронно либо асинхронно.
7. Способ по п. 5, отличающийся тем, что регулируют давление и температуру скважинного флюида на входе в систему электропогружного насоса для дополнительной защиты от нежелательных отложений.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016133841A RU2634147C1 (ru) | 2016-08-17 | 2016-08-17 | Установка и способ ингибирования коррозии и образования отложений на скважинном оборудовании |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016133841A RU2634147C1 (ru) | 2016-08-17 | 2016-08-17 | Установка и способ ингибирования коррозии и образования отложений на скважинном оборудовании |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2634147C1 true RU2634147C1 (ru) | 2017-10-24 |
Family
ID=60153934
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016133841A RU2634147C1 (ru) | 2016-08-17 | 2016-08-17 | Установка и способ ингибирования коррозии и образования отложений на скважинном оборудовании |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2634147C1 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2694329C1 (ru) * | 2018-11-29 | 2019-07-11 | ООО "Инновационно-производственный центр "Пилот" | Способ комплексного воздействия для ингибирования образования солеотложений на скважинном оборудовании и установка для его осуществления |
| RU191169U1 (ru) * | 2018-03-02 | 2019-07-26 | Общество с ограниченной ответственностью "Эталон-Центр" | Устройство погружное магнитно-резонансное |
| CN113754176A (zh) * | 2021-09-14 | 2021-12-07 | 重庆华捷地热能开发有限公司 | 一种地热增压阻垢方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1126672A1 (ru) * | 1983-01-26 | 1984-11-30 | Ивано-Франковский Институт Нефти И Газа | Устройство дл очистки фильтров водозаборных скважин |
| 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 |
| CN202926290U (zh) * | 2012-11-30 | 2013-05-08 | 柴天亮 | 磁电防蜡防垢降粘器 |
| RU2529689C2 (ru) * | 2012-08-01 | 2014-09-27 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Инновационно-Производственный Центр "Пилот" | Способ электромагнитного воздействия на скважинное пространство при добыче углеводородного сырья |
| 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 |
-
2016
- 2016-08-17 RU RU2016133841A patent/RU2634147C1/ru active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1126672A1 (ru) * | 1983-01-26 | 1984-11-30 | Ивано-Франковский Институт Нефти И Газа | Устройство дл очистки фильтров водозаборных скважин |
| 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 |
| RU2529689C2 (ru) * | 2012-08-01 | 2014-09-27 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Инновационно-Производственный Центр "Пилот" | Способ электромагнитного воздействия на скважинное пространство при добыче углеводородного сырья |
| CN202926290U (zh) * | 2012-11-30 | 2013-05-08 | 柴天亮 | 磁电防蜡防垢降粘器 |
| 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 (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU191169U1 (ru) * | 2018-03-02 | 2019-07-26 | Общество с ограниченной ответственностью "Эталон-Центр" | Устройство погружное магнитно-резонансное |
| RU2694329C1 (ru) * | 2018-11-29 | 2019-07-11 | ООО "Инновационно-производственный центр "Пилот" | Способ комплексного воздействия для ингибирования образования солеотложений на скважинном оборудовании и установка для его осуществления |
| CN113754176A (zh) * | 2021-09-14 | 2021-12-07 | 重庆华捷地热能开发有限公司 | 一种地热增压阻垢方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2432322C2 (ru) | Способ снижения отложений в водно-нефтяной смеси трубопровода нефтяной скважины | |
| RU2599734C2 (ru) | Способ и система подачи радиочастотного сигнала в систему, содержащую текучую среду | |
| US20240067541A1 (en) | Apparatuses and methods for treating biofilm and legionella in cooling tower systems | |
| RU2634147C1 (ru) | Установка и способ ингибирования коррозии и образования отложений на скважинном оборудовании | |
| US9670078B2 (en) | Treating liquids with electromagnetic fields | |
| US9481587B2 (en) | Treating liquids with electromagnetic fields | |
| RU2570870C1 (ru) | Электромагнитный излучатель, устройство и способ ингибирования образования отложений и коррозии скважинного оборудования | |
| Tang et al. | Effect of pH value on corrosion of carbon steel under an applied alternating current | |
| US20050121396A1 (en) | Apparatus and method for treating substances with electromagnetic wave energy | |
| US20110248019A1 (en) | Method for treating hydrocarbon fluids using pulsating electromagnetic wave in combination with induction heating | |
| US12072307B2 (en) | Method for determining physical representation of species in fluid flowing through system | |
| RU2529689C2 (ru) | Способ электромагнитного воздействия на скважинное пространство при добыче углеводородного сырья | |
| RU2599893C1 (ru) | Управляемый электромагнитный протектор скважинной установки электропогружного насоса | |
| Alimbekova | Electromagnetic Device for Preventing and Combating Operational Disturbances at Oil and Gas Fields | |
| US20230330721A1 (en) | Method, system and signal generator for treating a device to resist formation and build-up of scale deposits | |
| RU2694329C1 (ru) | Способ комплексного воздействия для ингибирования образования солеотложений на скважинном оборудовании и установка для его осуществления | |
| RU2676777C1 (ru) | Автоматизированная система и способ защиты скважинного оборудования от образования нежелательных отложений | |
| RU2602136C1 (ru) | Наземное устройство для подачи жидких систем, преимущественно, ингибитора парафиноотложений, в нефтедобывающую скважину | |
| Boissy et al. | Influence of Viscosifying Polymers on Carbon Steel for EOR Application-EIS Analysis |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| QZ41 | Official registration of changes to a registered agreement (patent) |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20150318 Effective date: 20180710 |