Система для магнитной обработки жидкости в скважине, оборудованной электроцентробежным насосом с погружным электродвигателем (варианты)

Группа изобретений относится к области нефтедобычи, в частности к системам для магнитной обработки пластовой жидкости различной обводненности в скважине. Система включает устройство для магнитной обработки жидкости проточного типа с трубой, по которой протекает поток добываемой жидкости, и охваченный герметично кожухом магнитный блок, установленный на трубе. Устройство размещено ниже погружного электродвигателя (ПЭД) и выполнено состыкованным с ним посредством соединительного узла в качестве перфорированного патрубка. Патрубок соединен с одного конца с ПЭД, а с другого конца - с трубой указанного устройства. По первому варианту противоположный конец трубы, удаленный от патрубка, снабжен центратором-блокиратором дискового вида и диаметр его поперечного сечения приблизительно соответствует диаметру обсадной трубы скважины. По второму варианту патрубок охвачен герметично кожухом-экраном с одновременным перекрытием им ПЭД и частично упомянутой трубы. Повышается эффективность защиты от отложений при любой обводненности добываемой жидкости. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретения относятся к области нефтедобычи, в частности к двум вариантам системы для магнитной обработки пластовой жидкости различной обводненности в скважине, оборудованной погружной насосной установкой, в состав которой входит электроцентробежный насос (ЭЦН) и погружной электродвигатель (ПЭД), и могут быть использованы при механизированной насосной добыче нефти с целью предотвращения асфальтеносмолопарафиновых отложений (АСПО) на узлах ЭЦН и ПЭД и стенках насосно-компрессорных труб (НКТ), а также для снижения коррозионной активности добываемой жидкости.

При прохождении пластовой жидкости в скважине вследствие охлаждения происходит отложение солей и асфальтеносмолопарафиновых веществ (АСПВ) на глубинном нефтескважинном оборудовании и на стенках НКТ. При этом происходит снижение эффективности работы погружной насосной установки в целом.

Магнитная обработка обеспечивает интенсивную кристаллизацию АСПО в объеме обрабатываемой жидкости, что значительно уменьшает их отложения на рабочих поверхностях погружного электроцентробежного насоса, внутренних стенках колонны НКТ.

Известна погружная насосная установка, содержащая насос с двумя магнитными устройствами (Патент РФ №2183256, кл. Е21В 43/00, опубл. 2002 г.). Одно из магнитных устройств размещено ниже насоса, а другое - выше него. Магнитные устройства выполнены в виде магнитных сепараторов, позволяющих осуществлять магнитную сепарацию твердых частиц, находившихся в нефтяном потоке.

Однако указанная известная погружная насосная установка, оборудованная указанными магнитными устройствами, не обеспечивает защиту ПЭД от АСПО.

Также известна система для магнитной обработки жидкости в скважине, оборудованной штанговым глубинным насосом, на входе которого размещают магнитное устройство, создающее магнитное поле для обработки добываемой жидкости и образованное двухполюсной униполярной магнитной системой с радиальными магнитами и внутренним осевым и внешним осевым магнитопроводами (Патент РФ №2091565, кл. Е21В 43/00, опубл. 1997 г.). Также указанная известная система дополнительно содержит еще одно магнитное устройство, размещенное на колонне штанг выше глубинного насоса.

Недостатком известной системы является сложность конструкции и невозможность ее использования в скважинах с ЭЦН.

Известен ряд устройств для магнитной обработки жидкости проточного типа, установленных внутри НКТ скважины и имеющих в своем составе трубу, по которой протекает поток добываемой жидкости, и охваченный герметично кожухом магнитный блок в виде кольцевых магнитов, установленных на указанной трубе и обеспечивающих омагничивание протекающего внутри трубы потока добываемой жидкости (Патент РФ на ПМ №39133, Патент РФ №2127708, Патент РФ №2242433). Эти конструктивные признаки составляют основу всех указанных известных устройств для магнитной обработки жидкости, а также - ряда других устройств. Их отличие друг от друга заключается в дополнительном введении в конструкцию элементов, например, в виде ферромагнитных колец, установленных с одного торца без зазора у кольцевых магнитов, различным расстоянием между ними, в виде шунтов, которыми зашунтированы внешние полюса по меньшей мере двух кольцевых магнитов, в виде спирали, установленной в трубу, и прочее. Это влияет на степень эффективности магнитной обработки (омагничивания потока жидкости, протекающей по трубе) в различных условиях. Но все эти указанные технические решения могут быть выбраны в качестве прототипа для предлагаемой системы, так как по совокупности признаков их основы и принцип омагничивания являются наиболее близкими.

Недостатком указанных известных решений является то, что они не обеспечивают защиту от АСПО конструктивных узлов погружной насосной установки (ЭЦН и ПЭД) (известные устройства обычно устанавливают в зоне предположительного осаждения АСПО, а это обычно выше погружной насосной установки), в результате чего вся указанная установка со временем может выйти из строя.

Кроме того, все указанные известные устройства нельзя установить в скважину под ПЭД без определенной конструктивной доработки.

Единый технический результат, достигаемый предлагаемыми вариантами изобретений, заключается в повышении эффективности защиты от АСПО при любой обводненности добываемой жидкости как внутрискважинного оборудования, в частности, электроцентробежного насоса и погружного электродвигателя, так и стенок НКТ, при одновременном исключении замагничивания ПЭД.

Указанный технический результат достигается предлагаемой системой для магнитной обработки жидкости в скважине, оборудованной электроцентробежным насосом с погружным электродвигателем, включающей установленное в скважине устройство для магнитной обработки жидкости проточного типа, имеющее в своем составе трубу, по которой протекает поток добываемой жидкости, и охваченный герметично кожухом магнитный блок, установленный на указанной трубе и обеспечивающий омагничивание протекающего по трубе потока добываемой жидкости, при этом согласно изобретению по первому варианту устройство для магнитной обработки жидкости размещено ниже погружного электродвигателя ПЭД и выполнено состыкованным с ним посредством соединительного узла, в качестве которого система содержит перфорированный патрубок, соединенный с одного конца с ПЭД, а с другого конца - с трубой указанного устройства, при этом противоположный конец этой трубы, удаленный от упомянутого перфорированного патрубка, снабжен центратором-блокиратором дискового вида, диаметр поперечного сечения которого приблизительно соответствует диаметру обсадной трубы скважины, в которой установлено устройство для магнитной обработки жидкости, а по второму варианту устройство для магнитной обработки жидкости размещено ниже погружного электродвигателя ПЭД и выполнено состыкованным с ним посредством соединительного узла, в качестве которого система содержит перфорированный патрубок, соединенный с одного конца с ПЭД, а с другого конца - с трубой указанного устройства, при этом перфорированный патрубок охвачен герметично кожухом-экраном с одновременным перекрытием им ПЭД и частично упомянутой трубы.

По обоим вариантам в преимущественном выполнении перфорированный патрубок выполнен длиной не менее 300 мм.

Перфорационные отверстия размещены на перфорированном патрубке равномерно.

Перфорационные отверстия размещены на перфорированном патрубке неравномерно сгруппированными в локальные группы.

Площадь перфорационных отверстий перфорированного патрубка приблизительно соответствует площади поперечного сечения трубы устройства для магнитной обработки жидкости.

По первому варианту в качестве центратора-блокиратора система содержит диск-зонт, выполненный из упругого материала.

Также по первому варианту перфорированный патрубок соединен с трубой устройства для магнитной обработки жидкости через соединительную муфту, а с ПЭД - напрямую или через исследовательскую технологическую аппаратуру.

В качестве исследовательской технологической аппаратуры используют, например, систему телеметрии.

По второму варианту перфорированный патрубок соединен с трубой устройства для магнитной обработки жидкости через соединительную муфту, а с ПЭД - напрямую.

В настоящей заявке соблюдено требование единства изобретения, поскольку оба заявляемых варианта предназначены для получения единого технического результата.

Указанный технический результат достигается за счет следующего.

Благодаря тому что устройство для магнитной обработки жидкости размещено в предлагаемой системе ниже погружного электродвигателя, обеспечивается защита последнего, а также - электроцентробежного насоса от выпадения солей и АСПО.

Размещение устройства для магнитной обработки жидкости соединенным с ПЭД посредством соединительного узла, выполненного в виде перфорированного патрубка, позволяет омывать ПЭД уже омагниченным потоком добываемой жидкости и далее протекающим через ЭЦН, что обеспечивает обработку всей конструкции погружного насосного агрегата однородным омагниченным потоком, а значит, повышает эффективность предотвращения отложений АСПВ на его узлах.

Центратор-блокиратор дискового вида (по первому варианту), установленный на удаленном от перфорированного патрубка конце трубы устройства для магнитной обработки и выполненный с диаметром поперечного сечения приблизительно соответствующим диаметру обсадной трубы, играет роль барьера и не позволяет неомагниченной жидкости интенсивно смешиваться с жидкостью омагниченной, то есть служит своеобразным препятствием, исключающим непроизводительные потери омагниченной жидкости. Благодаря этому обеспечивается высокая эффективность обработки этой жидкостью ПЭД, ЭЦН и НКТ.

Выполнение перфорированного патрубка длиной не менее 300 мм позволяет гарантированно исключить наложение электромагнитных полей погружного электродвигателя и устройства для магнитной обработки, а значит - исключить замагничивание ПЭД.

Выполнение площади перфорационных отверстий перфорированного патрубка приблизительно соответствующей площади поперечного сечения трубы позволяет избежать повышенного гидродинамического напора жидкости на стенки перфорированного патрубка, а значит, обеспечивает надежность работы системы в целом.

Снабжение предлагаемой системы по второму варианту герметичным кожухом-экраном, охватывающим перфорированный патрубок и перекрывающим ПЭД и частично трубу устройства для магнитной обработки, позволяет увеличить эффективность обработки за счет дополнительного исключения потерь омагниченной жидкости и полного воздействия ею на узлы ЭЦН и ПЭД, а также на стенки НКТ.

Заявленные изобретения иллюстрируются чертежами, где на фиг.1 изображена предлагаемая система по первому варианту, на фиг.2 - по второму варианту.

Предлагаемая система для магнитной обработки жидкости состоит из устройства для магнитной обработки жидкости проточного типа, погружного электродвигателя 1 и соединительного узла - перфорированного патрубка 2.

Устройство для магнитной обработки жидкости обязательно включает в себя следующие конструктивные узлы: трубу 3, по которой протекает поток добываемой жидкости 4, установленный на ее внешней поверхности магнитный блок, состоящий по меньшей мере из двух постоянных кольцевых магнита 5, составленных, например, из магнитных стержней или магнитных пластин, главные поверхности которых обращены к оси трубы, за счет чего обеспечивается возможность их магнитного воздействия на поток добываемой жидкости 4 в трубе 3. Указанные магниты охвачены герметично кожухом 6.

В качестве такого устройства для магнитной обработки могут быть использованы конструкции устройств, описанных в патентах РФ №39133, 2127708, 2242433 и другие. Основу всех этих устройств составляют конструктивные узлы, указанные выше. Отличие их друг от друга заключается в введении дополнительных элементов (шунтов для шунтирования по меньшей мере двух кольцевых магнитов; установка ферромагнитных колец у кольцевых магнитов без зазора или с зазором и прочее), позволяющих изменить магнитное воздействие и обеспечить работоспособность в условиях различных нефтесодержащих добываемых жидкостей. Для предлагаемой системы не имеет значения различие в этих конструкциях, главное чтобы происходило омагничивание потока, протекающего по трубе 3.

В заявляемой системе устройство для магнитной обработки жидкости размещено ниже ПЭД 1 и выполнено состыкованным с ним посредством перфорированного патрубка 2, соединенного с одного конца или только напрямую с ПЭД 1 (по второму варианту), а с другого конца - через соединительную муфту 7 с трубой 3. А по первому варианту указанный патрубок 2 может быть соединен с ПЭД или напрямую, или через исследовательскую технологическую аппаратуру, например, через компенсатор или систему телеметрии. Противоположный конец указанной трубы 3, удаленный от упомянутого перфорированного патрубка 2, по первому варианту снабжен центратором-блокиратором 8 дискового вида, выполненным, например, в виде диска-зонта из упругого материала - резины, диаметр которого приблизительно соответствует диаметру обсадной трубы 9, в которой и размещена предлагаемая система. При этом совсем необязательно, чтобы центратор-блокиратор 8 полностью перекрывал пространство обсадной трубы, достаточно лишь, чтобы он перекрывал большую часть поперечного сечения обсадной колонны 9.

Также труба 3 снабжена центратором 10 для равномерного расположения устройства в стволе скважины при его спуске на заданную глубину.

По второму варианту предлагаемая система дополнительно содержит кожух-экран 11, герметично охватывающий полностью перфорированный патрубок 2, ПЭД 1 и частично - трубу 3. По этому варианту труба 3 может быть снабжена двумя центраторами 10 для избежания заклинивания системы из-за перекоса устройства при спуске.

Работает предлагаемая система следующим образом.

На дневной поверхности собирают устройство для магнитной обработки жидкости. Далее с помощью перфорированного патрубка 2 длиной не менее 300 мм соединяют это устройство через трубу 3 с ПЭД 1. ПЭД 1 соединяют с ЭЦН (на чертеже не показан). Если используют систему по второму варианту, то этот патрубок 2, ПЭД 1 и частично трубу 3 герметично охватывают кожухом-экраном 11, который может быть выполнен металлическим. Возможно резьбовое соединение кожуха-экрана 11 с трубой 3.

Подготовленную систему на колонне НКТ спускают в скважину внутрь обсадной колонны 9 так, чтобы устройство для магнитной обработки было размещено ниже ПЭД 1. Запускают последний в работу, при этом поток пластовой жидкости начинает подъем вверх по обсадной колонне 9, проходит через трубу 3, омагничиваясь при этом размещенными на ее поверхности кольцевыми магнитами 5, далее проходит через перфорированный патрубок 2, омывает ПЭД 1, поступает в транспортные каналы ЭЦН, далее в НКТ и затем - в выкидную линию на устье скважины.

Учитывая, что весь путь наверх жидкость благодаря предлагаемой системе поднимается омагниченной, этим обеспечивается защита от АСПО всего внутрискважинного нефтепромыслового оборудования, в том числе ПЭД. А благодаря конструктивным особенностям заявляемой системы обеспечивается защита ПЭД от замагничивания.

В результате повышается эффективность и надежность работы всей системы в целом.

1. Система для магнитной обработки жидкости в скважине, оборудованной электроцентробежным насосом с погружным электродвигателем, включающая установленное в скважине устройство для магнитной обработки жидкости проточного типа, имеющее в своем составе трубу, по которой протекает поток добываемой жидкости, и охваченный герметично кожухом магнитный блок, установленный на указанной трубе и обеспечивающий омагничивание протекающего по трубе потока добываемой жидкости, отличающаяся тем, что устройство для магнитной обработки жидкости размещено ниже погружного электродвигателя (ПЭД) и выполнено состыкованным с ним посредством соединительного узла, в качестве которого система содержит перфорированный патрубок, соединенный с одного конца с ПЭД, а с другого конца - с трубой указанного устройства, при этом противоположный конец этой трубы, удаленный от упомянутого перфорированного патрубка, снабжен центратором-блокиратором дискового вида, диаметр поперечного сечения которого приблизительно соответствует диаметру обсадной трубы скважины, в которой установлено устройство для магнитной обработки жидкости.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что перфорированный патрубок выполнен длиной не менее 300 мм.

3. Система по п.1 или 2, отличающаяся тем, что перфорационные отверстия размещены на перфорированном патрубке равномерно.

4. Система по п.1 или 2, отличающаяся тем, что перфорационные отверстия размещены на перфорированном патрубке неравномерно сгруппированными в локальные группы.

5. Система по п.1, отличающаяся тем, что площадь перфорационных отверстий перфорированного патрубка приблизительно соответствует площади поперечного сечения трубы устройства для магнитной обработки жидкости.

6. Система по п.1, отличающаяся тем, что перфорированный патрубок соединен с трубой устройства для магнитной обработки жидкости через соединительную муфту, а с ПЭД - напрямую или через исследовательскую технологическую аппаратуру.

7. Система по п.6, отличающаяся тем, что в качестве исследовательской технологической аппаратуры используют, например, систему телеметрии.

8. Система по п.1, отличающаяся тем, что в качестве центратора-блокиратора она содержит диск-зонт, выполненный из упругого материала.

9. Система для магнитной обработки жидкости в скважине, оборудованной электроцентробежным насосом с погружным электродвигателем, включающая установленное в скважине устройство для магнитной обработки жидкости проточного типа, имеющее в своем составе трубу, по которой протекает поток добываемой жидкости, и охваченный герметично кожухом магнитный блок, установленный на указанной трубе и обеспечивающий омагничивание протекающего по трубе потока добываемой жидкости, отличающаяся тем, что устройство для магнитной обработки жидкости размещено ниже погружного электродвигателя (ПЭД) и выполнено состыкованным с ним посредством соединительного узла, в качестве которого система содержит перфорированный патрубок, соединенный с одного конца с ПЭД, а с другого конца - с трубой указанного устройства, при этом перфорированный патрубок охвачен герметично кожухом-экраном с одновременным перекрытием им ПЭД и частично упомянутой трубы.

10. Система по п.9, отличающаяся тем, что перфорированный патрубок выполнен длиной не менее 300 мм.

11. Система по п.9 или 10, отличающаяся тем, что перфорационные отверстия размещены на перфорированном патрубке равномерно.

12. Система по п.9 или 10, отличающаяся тем, что перфорационные отверстия размещены на перфорированном патрубке неравномерно сгруппированными в локальные группы.

13. Система по п.9, отличающаяся тем, что площадь перфорационных отверстий перфорированного патрубка приблизительно соответствует площади поперечного сечения трубы устройства для магнитной обработки жидкости.

14. Система по п.9, отличающаяся тем, что перфорированный патрубок соединен с трубой устройства для магнитной обработки жидкости через соединительную муфту, а с ПЭД - напрямую.