Устройство за защита срещу корозия на сондажно оборудване на производствени кладенци, главно електрически центробежни помпи

Притежатели на патента RU 2327856:

Изобретението се отнася до областта на производството на нефт. Устройството включва удължен протектор, направен под формата на дълъг пълноцелен цилиндър с вътрешно тяло, поставено вътре в него, имащо изход от протектора от страната на контакта на последния с оборудване за сондажи и осигуряващ този контакт. Пръчката на сърцевината има допълнителен изход от протектора, противоположен на първия изход. Допълнителният изход е направен удължен, с огъване по посока на съоръжението за сондаж, по дължината е поставен по протектора и по протежение на оборудването на сондажа към горната му част. Секциите на двата терминала на сърцевината-пръчка, съседни на протектора, са снабдени с изолация. Повишава се ефективността на защитата на оборудването, осигурява се експлозия и пожарна безопасност. 4 wp f-кристали, 1 dwg., 1 таб.

Изобретението се отнася до областта на нефтодобива, по-специално до средства за защита на метални конструкции на сондажни съоръжения, като електрически центробежни помпи, от корозия и може да се използва при експлоатацията на нефтени кладенци, изпомпващи агресивна течност: масло-вода смес или други разтвори, продължителен контакт с които води до унищожаване на определено оборудване.

Известно е устройство за катодна защита на оборудването за сондажи, което включва станция за катодна защита (CPS), свързана с кабел на дневната повърхност към корпуса и към аноден заземен електрод, докато CPS е допълнително свързан към долната точка на сондажно оборудване (RF патент № 2230828, клас C23F 13/00, публикуван 2004 г.).

Недостатъкът на това известно устройство е сложността на дизайна и високата му цена поради необходимостта от голям брой оборудване.

Известно е също така устройство за катодна защита на външната повърхност на сондажното оборудване, което съдържа източник на захранване, анод (действа като протектор), разположен в кладенеца, и закрепващи елементи, диелектрични капаци с вертикален ред прозорци на странична повърхност и ограничители-централизатори, равномерно фиксирани върху защитената повърхност, в този случай анодът е направен композитен под формата на отделни тесни ленти, всяка от които е монтирана в диелектричен капак, монтиран в ограничител-централизатор, и височината от последния надвишава дебелината на анодната лента в капака, а диелектричните капаци са прикрепени към защитената повърхност на местата на вертикални стени на прозорци (сертификат за авторско право СССР № 1611988, клас C23F 13/00, публикуван 1990).

Въпреки това, посоченото известно устройство е предназначено главно за защита срещу корозия на тръбите в атмосфера на агресивни газове и изисква честа подмяна на протекторния анод, когато защитеното оборудване влезе в контакт с електролитен разтвор (пластова течност).

По техническа същност най-близкото до предложеното изобретение е устройство за защита от корозия на потопяема електрическа центробежна помпа (ESP), окачено на тръбна нишка, използвано в защитния метод (RF патент № 2231629, CL E21B 41/02, публикуван. 2004 г.). Посоченото известно устройство се състои от удължен протектор, направен под формата на дълъг пълноцелен цилиндър със стоманена сърцевина-пръчка, поставена вътре за целите на армировката, имаща един изход от протектора отстрани на контакта на последния с ESP и предоставянето на този контакт. Като протектор в познатото устройство се използва галваничен протектор, направен от материал с електроден потенциал, който е по-нисък от този на ESP корпуса.

Това известно устройство обаче има следните недостатъци:

- недостатъчна ефективност при защита срещу корозия поради неравномерното разпределение на защитния потенциал по дължината на защитеното оборудване. Ако има само един терминал и ESP протекторът е закрепен през него в горната част на тялото, потенциалната стойност ще бъде много по-малка от минималната защитна, което ще доведе до подзащита на метала;

- изработването на протектор от алуминий или негови сплави води не само до увеличаване на цената на конструкцията, но също така я прави експлозивна и пожароопасна, тъй като този метал се характеризира с нисък афинитет към водород, който, когато протекторът се разтвори по време на работа, може да доведе до натрупване на водород в ограниченото пространство на кладенеца и следователно до вероятност от експлозия на получената нефтена смес;

- освен това, поради закрепването на протектора към защитеното оборудване в известен дизайн само в един момент, рискът от счупване на протектора се увеличава, когато се разтвори по време на работа.

Техническият резултат, постигнат от предложеното устройство, е да се повиши ефективността на защитата на оборудването за сондажи, поради равномерното разпределение на защитния потенциал по цялата дължина на защитеното оборудване, като същевременно се увеличава надеждността на закрепването на протектора към защитеното оборудване.

Допълнителен технически резултат се състои в осигуряване на експлозия и пожарна безопасност, както и в защита срещу разсеяни токове чрез отклоняването им от повърхността на защитеното оборудване.

Посоченият технически резултат се постига чрез предложеното устройство за защита от корозия на сондажно оборудване на производствени кладенци, главно електрически центробежни помпи, включително удължен протектор, направен под формата на дълъг плътен цилиндър с вътрешен прът, поставен вътре в него, имащ изход от протекторът от страната на контакта на последния с оборудване за сондаж и осигуряващ този контакт, докато новото е, че пръчката на сърцевината има допълнителен изход от протектора, противоположен на първия изход, докато споменатият допълнителен изход е направен удължен, с огъване в посока на оборудването за сондаж и се поставя по дължината на протектора и по оборудването на сондажа до горната му част, а участъците на двата терминала на сърцевината на сърцевината, съседни на протектора, са снабдени с изолация.

Протектор от цинкова сплав.

Изолация, направена от диелектричен материал като полиетилен или флуоропласт.

Допълнителен изход е прикрепен към оборудването на сондажа със скоби.

Скобите са направени от материал, чийто състав съответства на този на сондажното оборудване.

Постигнатият технически резултат се осигурява от следното.

Поради изпълнението на втория допълнителен изход от протектора е осигурен допълнителен канал за електрическа връзка с корпуса на защитното оборудване.

Удължаването на този изход с огъване в посока на защитеното оборудване и поставянето му по дължината на протектора и споменатото оборудване осигурява пълна защита на цялата повърхност.

Освен това, благодарение на такава конструкция на втория изход, е по-лесно да се отстранят разсеяните токове от повърхността на защитеното оборудване поради пълния контакт на анодния протектор със защитеното оборудване.

Благодарение на горепосоченото, ефективността на антикорозионната защита на всеки тип оборудване за сондажи се увеличава.

Предложеното устройство е илюстрирано с чертеж, който показва общото оформление на устройството в раздел.

Предложеното устройство се състои от удължен протектор 1 (параметрите му зависят от много фактори и се определят чрез изчисление в зависимост от очаквания експлоатационен живот на протектора за специфичните условия на производствения кладенец), направен под формата на дълъг плътен цилиндър, със сърцевина-сърцевина 2, поставена вътре в нея (посочената пръчка-сърцевината 2 може да бъде запоена или притисната в тялото на протектора 1). Сърцевината на пръта 2 има два противоположно разположени извода 3 и 4 от протектора 1, единият от които, а именно отвод 3, осигурява контакт на протектора 1 със сондажното оборудване, по-специално с електрическата центробежна помпа (ESP) 5 през водозащитен корпус (GZ) 6. А вторият извод 4 на сърцевината 2 е направен удължен с огъване в посока на ESP 5 и е поставен по дължината на протектора 1 и по протежение на ESP корпуса 5 до горната част част от последния.

Секциите на клемите 3 и 4 на сърцевината на пръта 2, съседни на протектора 1, са снабдени с изолация 7 и 8, съответно, за да се предотврати ускореното разтваряне на секциите на протектора в точките на изхода на посочения ядро.

Предложеното устройство работи по следния начин. На тръбния низ (тръба) 9 ESP 5 се спуска в кладенеца, към долната част на който е прикрепен протекторът 1. Изходът му 3 на сърцевината-сърцевина 2 през GZ 6 осигурява контакт с ESP 5. Друг изход 4 на протектора 1 е прикрепен към корпуса на ESP 5 посредством скоби 10 към горната му част. В този случай протекторът 1 е направен главно от цинкови сплави, които осигуряват експлозия и пожарна безопасност, тъй като не генерират искри, когато удрят стоманена конструкция (например, когато се сблъскват с кладенец срещу кожух). Освен това, по време на анодното разтваряне на цинковите сплави, водородът практически не се отделя, което само по себе си е в състояние да създаде експлозивна и пожароопасна среда. Сърцевината на пръта 2 е направена от въглеродна стомана от клас 3, 10, 20 или стомана, подобна по състав на ESP стомана. Оловите 3 и 4 на сърцевината на пръта 2 са изолирани с фунии, направени от диелектричен материал, например полиетилен, флуоропласт и др. Скобите 10, с помощта на които удълженият проводник 4 е прикрепен към корпуса на ESP 5, са направени от стоманена лента (въглеродна стомана клас 3, 10, 20 или стомана, подобна на състава на стомана ESP 5). Освен това, за да се предотврати контакт със стените на корпуса по време на работа, централните пръстени (не са показани на чертежа), изработени от диелектричен материал, са монтирани върху защитното тяло 1.

Предложеното устройство остава в кладенеца по време на експлоатацията на последния до пълното му разтваряне, осигурявайки защита срещу корозия.

Предложеното устройство за защита на сондажно оборудване е тествано в два производствени кладенеца в района на Перм Кама. Резултатите от теста са представени в таблицата.