RU84455U1

RU84455U1 - INSTALLATION OF SUBMERSIBLE ELECTRIC CENTRIFUGAL PUMP FOR OIL PRODUCTION

Info

Publication number: RU84455U1
Application number: RU2008148863/22U
Authority: RU
Inventors: Асгат Галимьянович Гумеров; Дамир Мухаметович Хайбуллин; Рамиль Мухаметович Хайбуллин; Аркадий Рувимович Эпштейн; Антон Иванович Подъяпольский
Original assignee: Государственное унитарное предприятие "Институт проблем транспорта энергоресурсов"
Priority date: 2008-12-10
Filing date: 2008-12-10
Publication date: 2009-07-10

Abstract

Установка погружного электроцентробежного насоса для добычи нефти, содержащая погружной центробежный насос с электродвигателем, электрод с диэлектрическим центратором и выпрямительным устройством, подключенным к общей точке обмоток по схеме в «звезду», при этом «положительная» клемма подключена к электроду, а «отрицательная» - к общей точке трехфазного двигателя, отличающаяся тем, что электрод с диэлектрическим центратором расположен внутри насосно-компрессорных труб (выше насоса) и закреплен в трубах муфтой через перфорированный фланец, при этом подключение электрода с выпрямительным устройством осуществляют участком бронированного кабеля, проложенного вдоль установки электропогружного насоса, с использованием кабельной головки, защитных поясов и сальниковых уплотнений.Installation of a submersible electric centrifugal pump for oil production, containing a submersible centrifugal pump with an electric motor, an electrode with a dielectric centralizer and a rectifier connected to the common point of the windings according to the scheme in the "star", while the "positive" terminal is connected to the electrode, and the "negative" - to the common point of a three-phase motor, characterized in that the electrode with a dielectric centralizer is located inside the tubing (above the pump) and is fixed in the pipes by a coupling through a perforated Anetsi, wherein the connection electrode unit is performed with a rectifier portion armored cable laid along electric submersible pump installation using a cable head, safety belts and gland seals.

Description

Полезная модель относится к нефтяной промышленности и может быть исользована для интенсификации добычи нефти бесштанговыми насосами в сложных геологических условиях.The utility model relates to the oil industry and can be used to intensify oil production by rodless pumps in difficult geological 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.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 p.

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.The disadvantage of a well pump is its applicability only in low-yield 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 wells, typical for cluster drilling.

Наиболее близким техническим решением является установка погружного центробежного насоса для добычи нефти.The closest technical solution is the installation of a submersible centrifugal pump for oil production.

Установка погружного центробежного насоса состоит из погружного насосного агрегата, состоящего из погружного центробежного насоса и двигателя (электродвигатель с гидрозащитой), кабеля в сборе обеспечивающего подвод энергии к электродвигателю спускаемого в скважину на колонне насосно-компрессорных труб, крепящегося к гидрозащите, насосу и насосно-центробежного насоса поз. одвигателя поз.2 (электродвигатель с гидрозащитой), кабеля в сборе поз.3, спускаемого в скважину на колонне насосно-компрессорных труб поз.4 которой крепится к гидрозащите, насосу и насосно-компрессорным трубам металлическими поясами поз.5, электрод поз.6, сдиэлектрическим центратором поз.7, фиксируемый муфтой поз.8, через перфорированный фланец поз.9, бронированный одножильный кабель поз.10, диодная сборка поз.11, уплотнительные устройства поз.12 и поз.13 для герметизации бронированного кабеля поз.10, подключение электрода поз.6 к кабелю поз.10 осуществляется через соединительное устройство (геофизическая кабельная головка) поз.14. компрессорным трубам металлическими поясами, входящими в состав насоса. В крышке торцевой части корпуса электродвигателя через сальниковое уплотнительное устройство наружно размещен электрод электрически изолированный от корпуса электродвигателя и снабженный центратором. Электрод через диодную сборку электрически соединен с общей точкой обмоток электродвигателя соединенных в «звезду», причем, «положительная» клемма подключается к встроенному электроду, а «отрицательная» - к общей точке статорных обмоток электродвигателя (Патент на изобретение №2217579) (2).The installation of a submersible centrifugal pump consists of a submersible pump unit consisting of a submersible centrifugal pump and an engine (electric motor with hydroprotection), a cable assembly that provides energy to the electric motor lowered into the well on a string of tubing attached to the hydroprotection, the pump and the centrifugal pump pump pos. motor pos.2 (electric motor with hydroprotection), cable assembly pos.3, lowered into the well on the tubing string pos.4 which is attached to the hydroprotection, pump and tubing with metal belts pos.5, electrode pos.6 , with a dielectric centralizer, pos.7, fixed by the sleeve pos.8, through the perforated flange pos.9, single-core armored cable pos.10, diode assembly pos.11, sealing devices pos.12 and pos.13 for sealing an armored cable pos.10, connection of the electrode pos.6 to the cable pos.10 is carried out can be connected through a connecting device (geophysical cable head), item 14. compressor pipes with metal belts included in the pump. An electrode electrically isolated from the motor housing and provided with a centralizer is externally placed in the cover of the end part of the motor housing through an oil seal device. The electrode through the diode assembly is electrically connected to a common point of the motor windings connected to a "star", moreover, the "positive" terminal is connected to the built-in electrode, and the "negative" terminal is connected to the common point of the stator motor windings (Patent for invention No. 2217579) (2).

Однако недостатком устройства является сниженная производительность при осложненных геологических условиях; повышенной вязкости, значительном газовом факторе, повышающем «газовую засеренность» насосного оборудования, а также, вследствие дополнительного попадания газа генерируемого электродом, в проточную часть насоса.However, the disadvantage of this device is reduced performance under complicated geological conditions; increased viscosity, a significant gas factor that increases the "gas contamination" of pumping equipment, and also, due to the additional ingress of gas generated by the electrode, into the flow part of the pump.

Цель полезной модели - повышение эффективности работы установки путем интенсификации добычи нефти в сложных геолого-технических условиях.The purpose of the utility model is to increase the efficiency of the installation by intensifying oil production in difficult geological and technical conditions.

Техническая задача решается тем, что в верхней части установки выше клапана размещается с помощью муфты и перфорированного фланца изолированный от корпуса электрод, электрически связанный с общей точкой обмоток электродвигателя соединенных в «звезду» через диодную сборку, причем ее «положительная» клемма подключена к электроду, электрическая связь с общей точкой обмоток с электродом обеспечивается через участок одножильного кабеля, например геофизического, проложенного вдоль установки, закрепленного хомутами и двух сальниковых уплотнений, расположенных в нижней части корпуса двигателя и верхней части насоса.The technical problem is solved in that in the upper part of the installation above the valve is placed, using a coupling and a perforated flange, an electrode insulated from the body, electrically connected to a common point of the motor windings connected to the "star" through a diode assembly, and its "positive" terminal is connected to the electrode, electrical connection with a common point of the windings with the electrode is provided through a section of a single-core cable, for example, geophysical, laid along the installation, fixed with clamps and two stuffing boxes bearings located at the bottom of the motor housing and the top of the pump.

На фиг. схематически изображена заявляемая установка для для добычи нефти.In FIG. schematically shows the inventive installation for oil production.

Установка для добычи нефти состоит из погружного насосного агрегата, состоящего из погружного центробежного насоса поз.1 и электродвигателя поз.2 (электродвигатель с гидрозащитой), кабеля в сборе поз.3, спускаемого в скважину на колонне насосно-компрессорных труб поз.4, который крепится к гидрозащите, насосу и насосно-компрессорным трубам металлическими поясами поз.5, электрод поз.6, с диэлектрическим центратором поз.7, фиксируемый муфтой поз.8, через перфорированный фланец поз.9, бронированный одножильный кабель поз.10, диодная сборка поз.11, уплотнительные устройства поз.12 и поз.13 для герметизации бронированного кабеля поз.10, подключение электрода поз.6 к кабелю поз.10 осуществляется через соединительное устройство (геофизическая кабельная головка) поз.14. Предлагаемая конструкция позволит на электроде получить разность потенциалов относительно колонны НКТ, вследствие перетоков в трехфазных обмотках электродвигателя при работе насоса. Наличие перетоков может быть объяснено, например, разностью сопротивлений трехфазных обмоток статора или неравномерностью их нагрузки вследствие несимметричности расположения установки погружного центробежного насоса в искривленной скважине. При изменении режима работы установки, например, из-за изменения пластового давления, величины газового фактора, отложения солей и парафинов в колонне НКТ, также меняется в сторону увеличения потенциала, исключая отрицательный эффект воздействия. Установка работает следующим образом. Выше погружного центробежного насоса 1, под действием электрического поля вода эмульгированная в нефти и содержащая растворы солей, вследствие вторичных электрических реакций разлагается на молекулы водорода Н₂ из атомов Н на катоде и молекулы кислорода O₂ из радикалов ОН на аноде. Под действием внешнего источника тока (образовавшегося вследствие перекоса фаз связанного с их несимметричностью из-за разности сопротивлений обмоток) с последующим выпрямлением с помощью диодной сборки 11, создаются условия разгазирования воды, эмульгированной в нефти, вследствие ее электролитического разложения с образованием газовой фазы, препятствующей отложению гидратов и солей на поверхности колонн и образованию высокодисперсной газожидкостной смеси пониженной плотности. На электроде 6, подключенном к аноду, будут происходить реакции окисления и коррозия будет происходить именно на этом электроде, обеспечивая эффект катодной поляризации и предотвращение соле и парафиногидратоотложений на установке погружного центробежного насоса и внутренней поверхности НКТ-4. Эффект «холодного кипения» жидкости вследствие электролиза воды, эмульгированной в нефти, происходящий в колонне НКТ 4 и электроде 6, расположенным выше насоса, позволит за счет образования и всплывания газовых пузырьков, одновременно понизить плотность лифтируемого потока, облегчить работу глубинно-насосного оборудования, предотвратить образование «газовой засоренности» в проточной части насоса и создать дополнительную депрессию на пласт. В результате электрических реакций создаются условия катодной поляризации, предохраняющей оборудование от коррозии и одновременным созданием пассивирующей пленки магнетита на защищаемом оборудовании препятствующей дальнейшему окислению. Существование таких «оксидных пленок» доказано различными методами: поляризацией отраженного света, рентгенографическим путем и др.An oil production installation consists of a submersible pump unit, consisting of a submersible centrifugal pump pos. 1 and an electric motor pos. 2 (electric motor with hydroprotection), a cable assembly pos. 3, lowered into the well on a tubing string pos. 4, which attached to the hydraulic protection, the pump and tubing with metal belts pos.5, electrode pos.6, with dielectric centralizer pos.7, fixed by the coupling pos.8, through the perforated flange pos.9, armored single-core cable pos.10, diode assembly pos. 11, unitary enterprise lashing devices pos.12 and pos.13 for sealing an armored cable pos.10, connecting the electrode pos.6 to the cable pos.10 is carried out through a connecting device (geophysical cable head) pos.14. The proposed design will allow to obtain a potential difference on the electrode relative to the tubing string, due to overflows in three-phase motor windings during pump operation. The presence of overflows can be explained, for example, by the difference in the resistance of the three-phase stator windings or by the unevenness of their load due to the asymmetry of the location of the submersible centrifugal pump installation in a curved well. When changing the operating mode of the installation, for example, due to changes in reservoir pressure, gas factor, salt and paraffin deposits in the tubing string, it also changes in the direction of increasing potential, eliminating the negative effect. Installation works as follows. Above the submersible centrifugal pump 1, under the influence of an electric field, water emulsified in oil and containing salt solutions decomposes as a result of secondary electrical reactions into hydrogen molecules H ₂ from H atoms at the cathode and oxygen molecules O ₂ from OH radicals at the anode. Under the action of an external current source (formed due to phase imbalance due to their asymmetry due to the difference in the resistance of the windings), followed by rectification using a diode assembly 11, the conditions for the degassing of water emulsified in oil are created due to its electrolytic decomposition with the formation of a gas phase that prevents deposition hydrates and salts on the surface of the columns and the formation of a highly dispersed gas-liquid mixture of reduced density. On the electrode 6 connected to the anode, oxidation reactions will occur and corrosion will occur on this electrode, providing the effect of cathodic polarization and the prevention of salt and paraffin hydrate deposits on the installation of a submersible centrifugal pump and the inner surface of NKT-4. The effect of “cold boiling” of the liquid due to electrolysis of water emulsified in oil, occurring in the tubing string 4 and electrode 6 located above the pump, will allow due to the formation and rise of gas bubbles, at the same time lower the density of the lift flow, facilitate the operation of deep-well pumping equipment, and prevent the formation of "gas clogging" in the flow part of the pump and create additional depression on the reservoir. As a result of electrical reactions, conditions of cathodic polarization are created, which protects the equipment from corrosion and the simultaneous creation of a passivating film of magnetite on the protected equipment that prevents further oxidation. The existence of such "oxide films" is proved by various methods: polarization of reflected light, X-ray diffraction, etc.

Использование предлагаемой полезной модели позволит увеличить дебит лифтируемой жидкости и повысить межремонтный период работы установки в осложненных условиях поздней стадии разработки месторождений.Using the proposed utility model will increase the flow rate of the fluid to be lifted and increase the overhaul period of the installation in complicated conditions of the late stage of field development.

Источники информации:Information sources:

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

2. Патент на изобретение №2217579. Приоритет от 05.04.2002.2. Patent for the invention No. 2217579. Priority from 04/05/2002.

Claims

Installation of a submersible electric centrifugal pump for oil production, containing a submersible centrifugal pump with an electric motor, an electrode with a dielectric centralizer and a rectifier connected to the common point of the windings according to the scheme in the "star", while the "positive" terminal is connected to the electrode, and the "negative" - to the common point of a three-phase motor, characterized in that the electrode with a dielectric centralizer is located inside the tubing (above the pump) and is fixed in the pipes by a coupling through a perforated Anetsi, wherein the connection electrode unit is performed with a rectifier portion armored cable laid along electric submersible pump installation using a cable head, safety belts and gland seals.