RU93458U1

RU93458U1 - CORROSION SUBMERSIBLE PUMP UNIT PROTECTION DEVICE

Info

Publication number: RU93458U1
Application number: RU2009146833/22U
Authority: RU
Inventors: Алексей Вячеславович Куршев; Вильдан Алиевич Тубаяков; Аркадий Рувимович Эпштейн; Линар Радикович Хасаншин
Original assignee: Алексей Вячеславович Куршев; Вильдан Алиевич Тубаяков; Аркадий Рувимович Эпштейн; Линар Радикович Хасаншин
Priority date: 2009-12-16
Filing date: 2009-12-16
Publication date: 2010-04-27

Abstract

Устройство защиты погружной насосной установки от коррозии, состоящее из погружного электронасосной установки, которая объединяет электродвигатель с гидрозащитой, насос и кабельную линию, спускаемых в скважину на подъемных насосно-компрессорных трубах, оборудование устья, станцию управления и трансформатор, отличающее тем, что в нижней части установки размещается проволочный щеточный диск, материалом которого является коррозионно-стойкая, высоколегированная витая сталь, наружный диаметр которого превышает внутренний диаметр обсадной колонны. Corrosion protection device of a submersible pump installation, consisting of an electric submersible pump installation that combines an electric motor with hydraulic protection, a pump and a cable line, lowered into the well by lifting tubing, wellhead equipment, a control station and a transformer, characterized in that in the lower part The unit houses a wire brush disc, the material of which is corrosion-resistant, high-alloy twisted steel, the outer diameter of which exceeds the inner diameter of the casing th column.

Description

Полезная модель относится к нефтяной промышленности в частности к добыче нефти из скважин в осложненных геолого-технических условиях.The utility model relates to the oil industry, in particular, to oil production from wells in complicated geological and technical conditions.

Известен скважинный насос, представляющий собой вертикальную конструкцию одинарного действия с неподвижным цилиндром, подвижным металлическим плунжером и шариковыми клапанами спускаемыми в скважину на колонне насосно-компрессорных труб и насосных штанг (1). Нефтепромысловое оборудование: Справочник / Под ред. Е.И.Бухаленко 2-е изд., переработанное и дополненное М.: Недра, 1990.-559 с: ил. - аналог.A well pump is known, which is a vertical single-action design with a fixed cylinder, a movable metal plunger and ball valves lowered into the well on a string of tubing and sucker rods (1). Oilfield Equipment: Handbook / Ed. EI Bukhalenko 2nd ed., Revised and supplemented by M .: Nedra, 1990.-559 pp., Ill. - analogue.

Недостатком скважинного насоса является применимость только в малодебитных скважинах и необходимость использования сложного металлоемкого наземного оборудования (станок-качалка), а также, его ограниченная применимость при большом газовом факторе и большой кривизне скважин, характерной для кустового бурения и значительного износа из-за значительной коррозии в обводненных скважинах со значительной минерализацией.The disadvantage of a downhole pump is its applicability only in low-production wells and the need to use complex metal-intensive ground equipment (rocking machine), as well as its limited applicability with a large gas factor and a large curvature of the wells, typical for cluster drilling and significant wear due to significant corrosion in watered wells with significant salinity.

Наиболее близким техническим решением является установка погружного центробежного насоса, в которую входит погружной электронасосный агрегат, который объединяет электродвигатель с гидрозащитой, насос и кабельную линию, спускаемые в скважину на подъемных насосно-компрессорных трубах; оборудование устья; станцию управления и трансформатор, в нижней части установки размещается изолированный от корпуса электрод, электрически связанный с общей точкой обмоток электродвигателя соединенных в “звезду” через диодную сборку, причем ее «положительная» клемма подключена к электроду. Конструкция позволяет на электроде получить разность потенциалов относительно колонны НКТ вследствие перетоков в трехфазных обмотках электродвигателя при работе насоса и обеспечить катодную защиту металлического оборудования от коррозии и предупреждение накопление твердых отложений на защищаемом оборудовании (Патент РФ №2217579) (2).The closest technical solution is the installation of a submersible centrifugal pump, which includes a submersible electric pump unit, which combines an electric motor with hydraulic protection, a pump and a cable line, lowered into the well on lifting tubing; mouth equipment; a control station and a transformer, in the lower part of the installation there is an electrode isolated from the housing, electrically connected to a common point of the motor windings connected to a “star” through a diode assembly, and its “positive” terminal is connected to the electrode. The design allows to obtain a potential difference on the electrode relative to the tubing string due to overflows in the three-phase windings of the electric motor during pump operation and to provide cathodic protection of metal equipment from corrosion and to prevent the accumulation of solid deposits on the protected equipment (RF Patent No. 2217579) (2).

Недостатком устройства является опасность перенапряжения защиты и, тем самым, разрушение изоляционных покрытий насосно-компрессорных труб и коррозионного разрушения корпусных деталей установки.The disadvantage of this device is the danger of overvoltage protection and, thus, the destruction of the insulating coatings of tubing and corrosion destruction of the body parts of the installation.

Так, на броне кабеля большинства исследуемых скважин, присутствует ненулевой электрический потенциал, изменяющийся с частотой 50 Гц. Размах изменения потенциала на разных скважинах составил величину от 0,06 до 28 В. Форма кривой близка к синусоидальной. Постоянная составляющая электрического потенциала при этом отсутствует (II=0). Потенциал на броне кабеля возможен из-за нарушения герметичности изоляции. При этом сила анодного тока разрушения может достигать нескольких десятков ампер. Кроме того, скорость разрушений металла тем выше, чем выше скорость потока лифтируемой жидкости, несмотря на отсутствие постоянной составляющей. При скорости потока электролита 12 м/с скорость разрушения испытуемого металла в три раза превышает скорость разрушения в стоячей жидкости. В реальных условиях эксплуатации скважин сила тока между корпусом ПЭД и обсадной колонной может достигать единиц ампера, при скорости потока жидкости - несколько десятков метров в секунду, что еще больше снижает наработку ПЭД и насосной установки в целом. Таким образом, при питании от трансформаторных станций управления на поверхности корпусов ПЭД и других элементов скважинного оборудования наводится значительный электрический потенциал промышленной частоты. В свою очередь, УЭЦН повышенной производительности комплектуются ПЭДами большой мощности, для которых характерны высокие значения напряжений и токов в кабельной линии что, приводит к более высоким значениям электрического потенциала, наводимого на поверхности ПЭДа, вместе с тем высокая производительность УЭЦН обеспечивает повышенную скорость потока лифтируемой жидкости в зазоре между ПЭД и обсадной колонной, что дополнительно ускоряет электролитическое разрушение металла, резко снижая наработку оборудования на отказ.So, on the armor of the cable of most of the studied wells, there is a non-zero electric potential, changing with a frequency of 50 Hz. The range of potential change at different wells ranged from 0.06 to 28 V. The shape of the curve is close to sinusoidal. The constant component of the electric potential is absent (II = 0). The potential on the cable armor is possible due to a violation of the insulation tightness. In this case, the strength of the anode fracture current can reach several tens of amperes. In addition, the rate of destruction of the metal is higher, the higher the flow rate of the lift fluid, despite the absence of a constant component. At an electrolyte flow rate of 12 m / s, the rate of destruction of the test metal is three times higher than the rate of destruction in a standing fluid. Under actual operating conditions of wells, the current strength between the PEM body and the casing can reach amperes, at a fluid flow rate of several tens of meters per second, which further reduces the operating time of the PEM and the pump unit as a whole. Thus, when powered by transformer control stations, a significant electric potential of industrial frequency is induced on the surface of the SEM housings and other elements of downhole equipment. In turn, high-performance ESPs are equipped with high-power PEDs, which are characterized by high voltages and currents in the cable line, which leads to higher values of the electric potential induced on the surface of the PED, and at the same time, high-performance ESPs provide an increased rate of lift fluid flow in the gap between the PEM and the casing, which further accelerates the electrolytic destruction of the metal, dramatically reducing the time between failures.

Целью изобретения является предупреждение коррозионного разрушения скважинного оборудования скважин, вследствие электрохимического воздействия анодного тока.The aim of the invention is the prevention of corrosion damage to downhole equipment of wells, due to the electrochemical effects of the anode current.

Поставленная цель достигается тем, что в нижней части установки размещается проволочный щеточный диск, материалом которого является коррозионностойкая, высоколигированная витая сталь, наружный диаметр которого превышает внутренний диаметр обсадной колонны.This goal is achieved by the fact that in the lower part of the installation is placed a wire brush disk, the material of which is corrosion-resistant, high alloy twisted steel, the outer diameter of which exceeds the inner diameter of the casing.

На фиг.1 схематически изображено заявляемое устройство.Figure 1 schematically shows the inventive device.

Устройство защиты погружной насосной установки от коррозии состоящей из погружного насосного агрегата, состоящего из погружного центробежного насоса 1 и двигателя 2 (электродвигатель с гидрозащитой), кабеля в сборе Запускаемого в скважину на колонне насосно-компрессорных труб 4, наземного электрооборудования: - трансформаторной комплексной подстанции 5, кабеля 6, обеспечивающего подвод энергии к электродвигателю, который крепится к гидрозащите, насосу и насосно-компрессорным трубам металлическими поясами 6, входящими в состав насоса. В крышке 7 торцевой части корпуса электродвигателя через резьбовой стержень 8 и электропроводящие 9 и 10 втулки установлен проволочный щеточный диск 11, материалом которого является коррозионностойкая, высоколегированная витая сталь, наружный диаметр которого превышает внутренний диаметр обсадной колонны, обеспечивая гарантированный гальванический (металлический) подвижный контакт корпуса погружного двигателя с обсадной колонной. Силовое замыкание конструкции обеспечивается гайкой 12.Corrosion protection device for a submersible pump installation consisting of a submersible pump unit, consisting of a submersible centrifugal pump 1 and motor 2 (hydraulic motor with hydroprotection), a cable assembly Run into a well on a tubing string 4, ground-based electrical equipment: - transformer complex substation 5 , cable 6, providing energy supply to the electric motor, which is attached to the hydraulic protection, the pump and tubing pipes with metal belts 6 included in the pump. A wire brush disk 11 is installed in the cover 7 of the end part of the motor housing through a threaded rod 8 and electrically conductive bushings 9 and 10, the material of which is corrosion-resistant, high-alloy twisted steel, the outer diameter of which exceeds the inner diameter of the casing, providing a guaranteed galvanic (metal) movable contact of the housing casing submersible motor. Power circuit design is provided by nut 12.

Работа устройства осуществляется следующим образом.The operation of the device is as follows.

За счет упругих деформаций эластичных элементов (проволок) щеточного диска обеспечивается электрический контакт корпуса ПЭДа с обсадной колонной, уравнивания тем самым электрические потенциалы всего подземного оборудования, тем самым, исключая его электрохимическое разрушение.Due to the elastic deformations of the elastic elements (wires) of the brush disk, electrical contact of the PEDA casing with the casing is ensured, thereby equalizing the electrical potentials of all underground equipment, thereby eliminating its electrochemical destruction.

Конструкция устройства, благодаря эластичности упругих элементов щеточного диска, не повреждает внутреннюю поверхность эксплуатационной колонны во время спуска насосной установки в зону перфорации, обеспечивает стекание блуждающих токов, исключает образование и накопление продуктов коррозии, обеспечивает более высокую наработку подземного оборудования на отказ и тем самым, увеличивает общий дебит добывающей скважины.The design of the device, due to the elasticity of the elastic elements of the brush disk, does not damage the inner surface of the production string during the descent of the pump unit into the perforation zone, provides drainage of stray currents, eliminates the formation and accumulation of corrosion products, ensures higher MTBF and thereby increases total production well production rate.

Источники информации:Information sources:

1. Нефтепромысловое оборудование: Справочник. / Под ред. Е.И.Бухаленко.-2-е изд., перераб. и доп. - М.: Недра, 1990. - 559 с.: ил, стр.53-58.1. Oilfield equipment: Handbook. / Ed. EI Bukhalenko.-2nd ed., Rev. and add. - M .: Nedra, 1990 .-- 559 p .: silt, p. 53-58.

2. Патент РФ №2217579, приоритет от 05.04.2003.2. RF patent №2217579, priority dated 05.04.2003.

Claims

Corrosion protection device of a submersible pump installation, consisting of an electric submersible pump installation that combines an electric motor with hydraulic protection, a pump and a cable line, lowered into the well by lifting tubing, wellhead equipment, a control station and a transformer, characterized in that in the lower part The unit houses a wire brush disc, the material of which is corrosion-resistant, high-alloy twisted steel, the outer diameter of which exceeds the inner diameter of the casing th column.