СПОСОБ, УСТРОЙСТВО И МАГНИТ ДЛЯ МАГНИТНОЙ ОБРАБОТКИ ТЕКУЧИХ СРЕД Российский патент 2012 года по МПК E21B37/00 

Область техники изобретения

Данное изобретение относится к способам и устройству воздействия на текучие среды магнитными полями и магнитами для обработки текучей среды. Конкретнее, данное изобретение относится к устройству, способам и магнитам, использующимся при эксплуатации скважин штанговых насосов при добыче нефти из подземных коллекторов.

Предпосылки создания изобретения

Эксплуатация скважин штанговым насосом является давно установленным способом механизированной добычи нефти из нефтяной скважины. Компоненты системы эксплуатации скважин штанговым насосом легко узнать по всему миру, особенно балансир штангового насоса, обычно образующий наземные компоненты глубинного насоса. Наземные компоненты обычно включают в себя первичный привод, подающий приводную мощность на систему, включающий в себя бензиновый или дизельный двигатели или электродвигатели; зубчатый редуктор для получения необходимого крутящего момента и скорости подачи; рычажный механизм для преобразования вращения в возвратно-поступательное перемещение, включающий в себя балансир; устьевой полированный сальниковый шток, соединяющий балансир с колонной насосных штанг; и устьевое оборудование, часто именуемое «фонтанной арматурой», создающее сальник на устьевом полированном сальниковом штоке для удержания текучей среды в скважине, и включающее в себя циркуляционный тройник для подачи нефти в линии систем хранения и переработки. Под землей скважинное оборудование может включать в себя обсадную колонну скважины; насосно-компрессорную трубу в обсадной колонне, по которой отбирают нефть; колонну насосных штанг, расположенную по центральной оси в скважинной насосно-компрессорной трубе и скомпонованную из секций насосных штанг, соединенных для создания необходимой механической связи между устьевым полированным сальниковым штоком и глубинным насосом; плунжер насоса, содержащий подвижный шариковый клапан и соединенный напрямую с колонной насосных штанг для подъема жидкости в насосно-компрессорной трубе; и цилиндр насоса, представляющий собой стационарный цилиндр глубинного насоса и содержащий неподвижный шариковый клапан для всасывания жидкости в цилиндр во время хода вверх.

В некоторых случаях эксплуатации со штанговыми насосами используют магниты из редкоземельных металлов для помощи в предотвращении или задержки осаждения твердых частиц, которые могут исключить приток в скважину и вывести ее из строя. Воздействие магнитного поля может задержать или исключить осаждение парафинов, асфальтенов и т.п., твердых частиц из природной нефти при ее охлаждении, указанное осаждение имеет тенденцию обуславливать потери на трение, которые могут вызывать напряжение в компонентах колонны насосных штанг или останавливать скважину. Обычно данные магниты с намагничиванием вдоль продольной осевой линии могут представлять собой прямоугольные или цилиндрические магниты, в общем, размещенные на внешней поверхности эксплуатационной насосно-компрессорной трубы для воздействия на текучую среду в насосно-компрессорной трубе магнитным полем. Некоторые из предложенных устройств требуют глубокой модернизации и не могут давать практического решения по условиям требований к добыче на нефтепромысле.

Магниты в некоторых случаях размещают в наземном оборудовании для уменьшения твердого осадка и противодействия осаждению твердых частиц на стенках нефтепроводов. Магниты также используют в соединении с устройствами подготовки различных текучих сред с обработкой магнитным полем, включающих в себя воду, растительные масла и другие текучие среды, обычно с целью ориентации полярных веществ в текучих средах для исключения или уменьшения отложения твердых частиц или для извлечения металлических объектов из текучей среды. Например, магниты размещают на конце колонны насосных штанг для сбора и удаления металлических загрязняющих частиц из нефтяной скважины, но данные инструменты, в общем, нельзя использовать при отборе нефти из скважины.

Существует необходимость создания более эффективных и полезных способов и устройств для воздействия на текучие среды магнитными полями, причем устройств, не требующих модернизации существующего оборудования, которые потенциально способны воздействовать на текучие среды магнитными полями повышенной напряженности, и не мешать работе существующих устройств.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Устройство изобретения создает магнитное поле высокой напряженности, через которое проходит текучая среда, и относительно просто устанавливается на существующее оборудование без серьезной модернизации. Устройство содержит по меньшей мере одну согласованную пару соединенных магнитов противоположной полярности из редкоземельных металлов, в которой каждый магнит имеет обращенную радиально внутрь и обращенную радиально наружу изогнутые поверхности, проходящие вдоль оси в продольном направлении с созданием формы удлиненной половины цилиндра. Внутренняя и внешняя изогнутые поверхности заканчиваются в поперечном направлении с образованием пары плоских поверхностей, соединяющих внутреннюю изогнутую поверхность с внешней поверхностью. Каждый магнит диаметрально заряжен, причем внутренняя и внешняя поверхности имеют одинаковую полярность. Пара плоских поверхностей каждого магнита имеет одинаковую полярность, и данная полярность противоположна полярности изогнутых поверхностей. По меньшей мере одну пару противоположно заряженных магнитов обычно соединяют с размещением их плоских противоположно заряженных поверхностей в контакте магнитным полем.

В случае системы эксплуатации скважины штанговым насосом диаметрально заряженные согласованные комплекты магнитов противоположной полярности можно соединять вокруг участка уменьшенного диаметра штанги насоса, который иногда называют стержнем насосной штанги или корпусом штанги. Проходящий мимо поток нефти или другой текучей среды подвергается воздействию магнитного поля высокой напряженности. Магниты можно устанавливать на стержне насосной штанги без серьезной модернизации. Предохранительный кожух, обычно из нержавеющей стали, размещается поверх магнитов и уплотняется к насосной штанге для исключения контакта текучей среды с магнитом. Кожух из нержавеющей стали и магнит не должны выступать за диаметр участков наибольшего диаметра насосной штанги, которые обычно представляют собой соединительные муфты между участками насосных штанг, чтобы предотвращать потерю объема жидкости в насосно-компрессорной трубе и не создавать помех перемещению вверх и вниз насосной штанги. В особенно коррозионных внешних средах можно выбирать другие материалы для кожуха, включающие в себя, например, титан.

Магнит можно также разместить под глубинным насосом для магнитной обработки текучей среды до ее входа в насос и насосно-компрессорную трубу. Магниты имеют конструкцию, аналогичную описанной выше, и увеличенный диаметр, так что облицовывают внутри секцию насосно-компрессорной трубы, размещенную сразу под цилиндром насоса и имеющую одинаковый диаметр с цилиндром насоса. Данные магниты заряжены так, что магнитное поле излучается наиболее интенсивно в направлении радиально внутрь, тогда как магниты, установленные на насосные штанги, заряжены так, что магнитное поле излучается наиболее интенсивно в направлении радиально наружу. Секцию насосно-компрессорной трубы, содержащую магниты под насосом, можно для удобства называть «магнитным цилиндром». Кожух из нержавеющей стали образует облицовку внутри магнитов и уплотнен к внутреннему диаметру секции магнитного цилиндра под цилиндром насоса так, что исключает контакт текучей среды и магнита. Обычно секция магнитного цилиндра соединена резьбой с цилиндром насоса и создает коаксиальный путь транспортировки текучей среды через магнитное поле и в цилиндр насоса.

Мощные магниты из неодима или другие магниты из редкоземельных металлов можно использовать в практической реализации изобретения. Магниты из неодима обычно включают в себя уменьшенные количества железа и бора. Менее мощные магниты можно использовать, но не обязательно, с одинаковыми результатами. Данные магниты желательно выполнять индивидуально, как половины цилиндров для конфигураций, соответствующих круглому стержню насосной штанги и магнитному цилиндру. Магниты не изготавливают, как цилиндры, разрезаемые пополам и с поддержанием одинаковой с исходным цилиндром полярности. Вместо этого магниты изготавливают индивидуально и заряжают так, что каждая изогнутая поверхность одной половины имеет одинаковую полярность, с напряженностью поля, излучающейся либо внутрь, либо наружу, в зависимости от варианта применения с проходом текучей среды внутри или снаружи магнита. Плоские поверхности краев магнита, соединяющие изогнутые поверхности, имеют полярность, противоположную изогнутым поверхностям. Магниты используют парами, как согласованные комплекты, в которых один магнит имеет изогнутые поверхности одной полярности, а другой магнит имеет изогнутые поверхности противоположной полярности. Аналогично, противоположно заряженные плоские поверхности данных согласованных пар магнитов, создают высокие силы притяжения, которыми магниты могут соединяться.

В системе эксплуатации скважины штанговым насосом, повторяющееся перемещение вверх и вниз мощных магнитов из редкоземельных металлов на колонне насосных штанг в эксплуатационной насосно-компрессорной трубе создает электрический потенциал. Изобретение также включает в себя создание электрического соединения между колонной насосных штанг и эксплуатационной насосно-компрессорной трубой для уменьшения разрядов статического электричества, которые могут вызывать электролитическую коррозию.

Таким образом, изобретена, среди прочего, система эксплуатации скважин штанговым насосом, в которой мощные магниты из редкоземельных металлов сконструированы, по существу, униполярными, в которых большая часть поверхности магнита имеет один заряд, и для охвата колонны насосных штанг без создания помех работе колонны насосных штанг и без прямого контакта с природной нефтью. Изобретены также аналогичные магниты для использования под цилиндром насоса и устройство снятия электрического потенциала.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

После описания изобретения в общих чертах, оно будет описано со ссылками на прилагаемые чертежи.

На фиг.1 показана схема основных элементов системы эксплуатации скважины штанговым насосом, включающей в себя варианты осуществления изобретения.

На фиг.2 показана согласованная пара магнитов согласно изобретению такого типа, которые используются в колонне насосных штанг системы эксплуатации скважин штанговым насосом или в магнитном цилиндре под цилиндром насоса.

На фиг.3 показана секция эксплуатационной насосно-компрессорной трубы в системе эксплуатации скважин штанговым насосом, в частично открытом виде, в эксплуатационной насосно-компрессорной трубе, с частичным продольным разрезом по магниту и окружающему кожуху изобретения, установленными на секции колонны насосных штанг.

На фиг.4 показано частичное продольное сечение нижнего конца системы эксплуатации скважины штанговым насосом, включающей в себя обсадную колонну ствола скважины в грунте и коаксиальную эксплуатационную трубу, включающую в себя, снизу вверх, колонну насосных штанг, цилиндр насоса, плунжер насоса, подвижный и фиксированный шариковые клапаны, магнитный цилиндр, магниты, гильзу магнита и газовый сепаратор.

На фиг.5 показано поперечное сечение по линии 5-5 на фиг.1 ствола скважины с системой эксплуатации скважины штанговым насосом, включающей в себя, от центра, насосную штангу, согласованную пару магнитов, гильзу магнита, кольцевое пространство, через которое текучая среда транспортируется по эксплуатационной трубе, эксплуатационную трубу, кольцевое пространство, в котором эксплуатационная труба коаксиально размещена, и обсадную колонну ствола скважины.

На фиг.6 показано поперечное сечение по линии 6-6 на фиг.1 ствола скважины с системой эксплуатации скважины штанговым насосом, включающей в себя, от центра, центральное пространство в магнитном цилиндре, через которое текучая среда транспортируется к насосу, гильзу магнита, согласованную пару магнитов, магнитный цилиндр, кольцевое пространство, в котором магнитный цилиндр размещен, и обсадную колонну ствола скважины.

На фиг.7 показано продольное сечение по линии 7-7 на фиг.6.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение описано более подробно ниже со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых показаны некоторые варианты осуществления изобретения. В действительности, изобретение может быть осуществлено в различных вариантах, при этом примеры, приведенные в данном документе, не следует трактовать как ограничивающие, напротив, варианты осуществления, приведенные в данном описании, предназначены для удовлетворения применимых нормативных требований.

На фиг.1 показана, обозначенная в целом позицией 10, система эксплуатации скважин штанговым насосом, имеющая двигатель 12, действующий в качестве первичного привода, создающего вращательное движение. Наземные компоненты включают в себя двигатель 12, получающий энергию от электричества, дизельного топлива или бензина, или другого источника энергии. Зубчатый редуктор 14 понижает скорость вращения и создает крутящий момент, необходимый для привода системы эксплуатации скважины штанговым насосом. Зубчатый редуктор соединяет, снабженный противовесом кривошип 15 с балансиром 16, установленным на стойках 18 балансира. Балансир качается вверх и вниз на опорном подшипнике 17 балансира, преобразуя вращение первичного привода в попеременное перемещение вверх и вниз для привода системы эксплуатации скважин штанговым насосом. Голова 20 балансира соединяет балансир с устьевым полированным сальниковым штоком 22, уменьшая поперечную нагрузку на колонну насосных штанг так, что колонна насосных штанг насосной системы перемещается линейно вверх и вниз. Соединительное устройство 24 соединяет устьевой полированный сальниковый шток 22 с подвеской 23, связанной с головой балансира, которая движется с поворотом головы балансира, поддерживая вертикальную ориентацию устьевого полированного сальникового штока. Оборудование 26 устья скважины, в некоторых случаях называемое «фонтанной арматурой», комплектует показанную наземную компоновку, и создает сальник 28 на устьевом полированном сальниковом штоке для удержания текучих сред в скважине и циркуляционный тройник 30 на эксплуатационной насосно-компрессорной трубе 32 для отвода нефти в линии трубопроводов на хранение или дополнительную переработку. Обсадная колонна 34 ствола скважины обычно включает в себя выпуск 36 для удаления текучих сред, которые могут накапливаться снаружи эксплуатационной насосно-компрессорной трубы, и создает удобный путь удаления газа, отделяющегося от жидкостей и скоплений в кольцевом пространстве между обсадной колонной ствола скважины и эксплуатационной трубой.

Электрическое соединение согласно изобретению, устанавливающее электрическое соединение между одинаково заряженными, соединительной муфтой 24 колонны насосных штанг и эксплуатационной трубой 32, показано позицией 38. Практика изобретения включает в себя перемещение вверх и вниз мощных магнитов в металлической эксплуатационной трубе способом, описываемым ниже, создающим электрический потенциал. Колонна насосных штанг и труба добычи обычно создает отрицательный заряд, а текучая среда, транспортирующаяся через эксплуатационную трубу, создает положительный заряд. Электрическое соединение 38 существенно уменьшает электролитическую коррозию в системе и считается способствующим удержанию парафинов и асфальтенов в растворе, и исключает или по меньшей мере существенно уменьшает образование твердых отложений.

Под землей эксплуатационная труба 32 установлена коаксиально в обсадной колонне 34 ствола скважины и проходит вглубь к месту заложения в нефтяном коллекторе. Устьевой полированный сальниковый шток 22 соединен с колонной насосных штанг из компонентов насосных штанг 40, которые проходят по центральной оси эксплуатационной трубы и образуют кольцевое пространство 41, через которое идет прокачиваемая текучая среда. Секции насосных штанг, соединенные соединительными муфтами 42, создают механическую связь между плунжером 44 глубинного насоса и устьевым полированным сальниковым штоком 22. Колонна насосных штанг может быть сконструирована необходимой длины с использованием секций насосных штанг и соединительных муфт. Одна или несколько, и, обычно, множество секций насосных штанг могут включать в себя магниты, установленные на них, согласно изобретению, способом, описанным ниже. На конце колонны насосных штанг, как показано, установлен плунжер 44 насоса, который установлен в цилиндре 46 насоса, прикрепленном к концу эксплуатационной насосно-компрессорной трубы и равнообъемном эксплуатационной трубе. К цилиндру насоса прикреплен на резьбе магнитный цилиндр 48 и газовый сепаратор 50, который также может быть включен в состав концевой части эксплуатационной насосно-компрессорной трубы для отделения газа от жидкости и направления газа в кольцевое пространство снаружи эксплуатационной насосно-компрессорной трубы.

Следует понимать, что другие устройства можно использовать для эксплуатации со штанговыми насосами и другие способы и устройства для прокачки нефти. Изобретение можно использовать совместно с любыми из них и для обработки других текучих сред. В конкретном примере системы штангового глубинного насоса описанные магниты размещены вокруг стержня штанги; вместе с тем в других устройствах обработки текучей среды магниты можно использовать для обкладки трубы или другого напорного трубопровода текучей среды, как в описанном магнитном цилиндре, или для охвата снаружи трубы или напорного трубопровода, так что текучая среда, находящаяся в нем, подвергается воздействию магнитного поля.

На фиг.2 показана, в целом, позицией 51 согласованная пара магнитов 52, 54 согласно изобретению. Данные магниты обычно изготавливают из редкоземельных металлов и магнитов, содержащих неодим, и применяют для создания магнитных полей или потоков высокой напряженности. Как показано на фиг.2, магниты 52 и 54 имеют радиально внутреннюю и внешнюю изогнутые поверхности 52А, 52В и 54А, 54В, соответственно, искривленные с образованием половины окружности, для использования в соединении с круглым сечением насосной штанги, хотя можно использовать другие изогнутые формы, в зависимости от варианта применения. Данные изогнутые поверхности проходят вдоль осевой линии в продольном направлении, образуя половину цилиндра. Изогнутые поверхности заканчиваются перпендикулярно оси с образованием пары плоских поверхностей, 52С и 54С на магнитах 52 и 54, соответственно, соединяющих внутреннюю изогнутую поверхность с внешней изогнутой поверхностью.

Данные магниты не изготавливают в виде цилиндра, разрезаемого пополам, но изготавливают индивидуально и намагничивают для придания высокой степени униполярного характера. Как показано, магнит 52 является диаметрально заряженным, то есть заряженным в направлении, перпендикулярном продольной оси, и внутренняя и внешняя изогнутые поверхности 52А и 52В имеют одинаковую полярность, указанную на фиг.2, как N (север). Магнит 54 является диаметрально заряженным, и внутренняя и внешняя изогнутые поверхности 54А и 54В имеют одинаковую полярность, противоположную полярности магнита 52, и указанную на фиг.2 как S (юг). Магниты фактически не являются униполярными и плоские продольные поверхности на каждом магните имеют полярность, противоположную полярности изогнутых поверхностей магнита. Таким образом, магнит 52 имеет плоские поверхности 52С с полярностью S (юг), тогда как изогнутые поверхности 52А и 52В имеют полярность N (север). Аналогично, плоские поверхности 54С магнита 54 имеют полярность N (север), тогда как изогнутые поверхности 54А и 54В имеют полярность S (юг). Таким образом, термин «согласованные» означает, что магниты изготовлены в виде пары для совместного использования, при этом каждый магнит имеет высокую степень униполярного характера и полярность, противоположную полярности другого магнита.

При размещении вокруг секции малого диаметра насосной штанги в колонне насосных штанг, плоские поверхности согласованной пары магнитов контактируют друг с другом, соединяя магниты вокруг колонны насосных штанг. При помещении внутрь металлической трубы, представляющей собой цилиндр насоса, плоские поверхности согласованной пары магнитов контактируют друг с другом, соединяя магниты. Конечно, если необходимо, плоские поверхности могут не иметь прямого контакта, если напряженность магнитного поля является достаточной для продуктивной обработки текучей среды. В других вариантах практического применения магниты можно расположить так, чтобы они охватывали снаружи трубу или напорный трубопровод для прохода текучей среды.

На фиг.3 позицией 56, в целом, показаны магниты согласно изобретению, размещенные вокруг секции насосной штанги в подземной секции системы эксплуатации скважины штанговым насосом. Секция насосной штанги 40, которая может иметь длину от одного до нескольких футов (от 0,3048 м), заканчивается концевым участком 45 увеличенного диаметра, прикрепленным к соединительной муфте 42 и, таким образом, соединенным с другой секцией насосной штанги, не показанной на данном виде. Колонна насосных штанг из множества соединенных секций насосных штанг 40 показана на фиг.1. Насосная штанга размещена по центру эксплуатационной трубы 32, и природная нефть проходит к поверхности из подземного коллектора в кольцевом пространстве 41 между насосной штангой и эксплуатационной трубой. Плоскости 52С магнита можно видеть примыкающими к участку малого диаметра секции насосной штанги 40. Кожух 58 из нержавеющей стали или другого подходящего металла окружает магнит и уплотнен на примыкании к участку 45 увеличенного диаметра насосной штанги, например, сваркой, для исключения контакта магнита с природной нефтью, которая может со временем повредить магнит. Следует заметить, что защитный кожух и магнит являются коаксиальными с насосной штангой и не выходят за предел диаметра соединительной муфты 42 и концевого участка 45 увеличенного диаметра, так что не мешают работе насосной штанги в эксплуатационной трубе и выходу нефти из подземного коллектора на поверхность.

На фиг.4 позицией 60, в целом, показан концевой участок колонны насосных штанг в глубине подземной породы 61 в нефтяном коллекторе 62. Обсадная колонна 34 ствола скважины содержит ряд отверстий 63, примыкающих к коллектору 62, через которые природная нефть входит в самую нижнюю секцию обсадной колонны ствола скважины. Природная нефть на глубине под землей часто содержит растворенные газы, и в состав оборудования может быть включен газовый сепаратор 50 для отделения газа от жидкости, чтобы направлять газ на поверхность через кольцевое пространство между обсадной колонной 34 ствола скважины и эксплуатационной трубой 32, и вводить жидкость в самую нижнюю секцию эксплуатационной трубы 32. Обычно газовый сепаратор соединен резьбой с самой нижней секцией цилиндра 66 насоса, примыкающей к эксплуатационной трубе. При практическом осуществлении изобретения, магнитный цилиндр 48 может быть вставлен между газовым сепаратором 50 и цилиндром 66 насоса для улучшения притока нефти в насос. Магнитный цилиндр соединен резьбой для простоты установки с концевым устройством колонны насосных штанг и с минимумом требований по модернизации. Магнитный цилиндр оснащен согласованной парой магнитов 52, 54, рассмотренных при описании фиг.2, в виде облицовки внутри цилиндра. Плоскости 52С магнита 52, показанные на фиг.2, можно видеть в сечении на фиг.4. Магниты закрыты кожухом 59 из нержавеющей стали и изолированы от контакта с нефтью аналогично кожуху 58, рассмотренному при описании насосной штанги согласно фиг.3. Следует понимать, что на фиг.2 показана общая форма магнитов, и что магниты 52 и 54, установленные в магнитном цилиндре, должны иметь размер, отличающий от размера магнитов, установленных на секции насосных штанг в колонне насосных штанг и должны быть заряжены так, что магнитное поле высшей напряженности излучается радиально внутрь, а не радиально наружу.

Также на фиг.4 показан плунжер 44 насоса, включающий в себя подвижный шариковый клапан 68 и стационарный шариковый клапан 70, через которые жидкость перемещается от газового сепаратора 50 через магнитный цилиндр 48 в эксплуатационную трубу 32 для прохождения на поверхность. Плунжер насоса работает как поршневой насос прямого вытеснения, перемещаемый вверх и вниз секциями насосных штанг 40 для втягивания жидкости в эксплуатационную трубу и прокачки ее на поверхность.

На фиг.5 показано подземное сечение через обсадную колонну ствола скважины 34 по линии 5-5 на фиг.1 с магнитами 52 и 54, согласованно установленными на насосной штанге 40, изолированными кожухом 58 из нержавеющей стали и коаксиально размещенными в эксплуатационной трубе 32 и обсадной колонне 34 ствола скважины. Точки, в которых магнитные плоскости находятся в контакте, показаны позицией 52С/54С. Жидкость 75, показанная в кольцевом пространстве между магнитной втулкой 58 и эксплуатационной трубой 32, подвергается воздействию мощного магнитного потока магнитов 52 и 54, с энергией, излучающейся радиально наружу от магнитов вдоль всей их длины. Номинальная длина магнита в два фута (0,6 м) определена целесообразной при практической реализации изобретения, где магнит обычным способом установлен на двухфутовой (0,6 м) секции насосной штанги. Если необходимо, можно использовать множество таких секций.

На фиг.6 показано подземное сечение через обсадную колонну 34 ствола скважины по линии 6-6 на фиг.1 и показаны магниты 52 и 54, установленные соединенными друг с другом на внутренней поверхности стенки магнитного цилиндра 48, изолированные кожухом 59 из нержавеющей стали, и коаксиально размещенные в обсадной колонне 34 ствола скважины. Точки, в которых контактируют магнитные плоскости, показаны позицией 52С/54С. Жидкость 75, показанная в области, образованной кожухом 59 из нержавеющей стали, подвергается воздействию мощного магнитного потока магнитов 52 и 54, излучающегося радиально наружу от магнитов вдоль всей длины, и существенно исключает отложения твердого осадка и осаждение твердых частиц из жидкости, входящей в насос. Двухфутовая (0,6 м) секция магнита подтвердила свою полезность для обработки текучей среды, входящей в насос.

На фиг.7 показано продольное сечение по линии 7-7 на фиг.6 и показаны элементы магнитного цилиндра 48 в сечении вдоль его длины и полый цилиндр, образованный двумя секциями 52 и 54 магнитов, через которые жидкость 75 проходит внутри.

На практике, колонна насосных штанг может подвергнуться усталостному износу и оторваться, или некоторые другие операции могут вызвать необходимость прекращения работы скважины и извлечения колонны насосных штанг из ствола скважины. Колонна насосных штанг может оснащаться новыми секциями насосных штанг, если необходимо, с магнитами согласно изобретению, установленными на них и с описанным магнитным цилиндром. После этого колонну насосных штанг можно повторно спустить в скважину и работу скважины можно возобновить, согласно изобретению.

Следует учитывать, что описанные магниты можно использовать для магнитной подготовки нефти на поверхности и различных текучих сред, включающих в себя воду, растительное масло, жидкие жиры и т.п., и что изобретение не ограничено подготовкой природной нефти. Магниты можно ориентировать для внутреннего и внешнего потока, посредством внутренней облицовки напорного трубопровода или выполнение кожуха для насосной штанги, если необходимо.

Группа изобретений относится к нефтяной и газовой промышленности, в частности, может быть использовано при эксплуатации скважин штанговыми насосами при добыче нефти из подземных коллекторов, а также для обработки текучих сред магнитными полями. Устройство включает, по меньшей мере, одну согласованную пару соединенных магнитов противоположной полярности из редкоземельных металлов. Каждый магнит имеет радиально внутреннюю и внешнюю изогнутые поверхности, проходящие вдоль оси в продольном направлении и заканчивающиеся в поперечном направлении с образованием пары плоских поверхностей, соединяющих упомянутые изогнутые поверхности. Каждый магнит является диаметрально заряженным и имеет внутреннюю и внешнюю изогнутые поверхности, имеющие одинаковую полярность, и пару плоских поверхностей, имеющих одинаковую полярность, но противоположную полярности изогнутых поверхностей. Пара магнитов соединена посредством совмещения плоских поверхностей. При этом магниты образуют полый цилиндр. Текучая среда проходит внутри или снаружи цилиндра. Устройство дополнительно содержит систему эксплуатации скважины штанговым насосом, имеющую насосные штанги, перемещающиеся в напорном трубопроводе для прохода текучей среды, окружающей, по меньшей мере, одну пару соединенных магнитов. Повышается эффективность воздействия на текучую среду, упрощается конструкция, 5 н. и 15 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Устройство для магнитной обработки потока текучей среды, содержащее, по меньшей мере, одну согласованную пару соединенных магнитов (52, 54) противоположной полярности из редкоземельных металлов, при этом каждый упомянутый магнит имеет радиально внутреннюю и внешнюю изогнутые поверхности (52А, 52В; 54А, 54В соответственно), проходящие вдоль оси в продольном направлении и заканчивающиеся в поперечном направлении с образованием пары плоских поверхностей (52С, 54С), соединяющих упомянутые внутреннюю изогнутую поверхность с упомянутой внешней изогнутой поверхностью, причем каждый упомянутый магнит (52, 54) является диаметрально заряженным и имеет внутреннюю и внешнюю изогнутые поверхности (52А, 52В; 54А, 54В соответственно), имеющие одинаковую полярность (52А, 52B-N; 54А, 54B-S), и пару плоских поверхностей (52С, 54С), имеющих одинаковую полярность, но противоположную полярности изогнутых поверхностей (52C-S; 54C-N), при этом пара магнитов (52, 54) соединена посредством совмещения упомянутых противоположно заряженных плоских поверхностей (52С, 54С), посредством чего поток текучей среды, проходящий относительно упомянутой пары соединенных магнитов, подвергается воздействию магнитного поля.

2. Устройство по п.1, в котором упомянутые магниты из редкоземельных металлов содержат неодим.

3. Устройство по п.1, в котором упомянутые соединенные магниты образуют полый цилиндр и текучая среда проходит внутри или снаружи упомянутого цилиндра.

4. Устройство по п.1, в котором упомянутая проходящая текучая среда выбрана из группы, состоящей из природной нефти, очищенной нефти, растительного масла и воды.

5. Устройство по п.1, дополнительно содержащее напорный трубопровод (32) для прохода потока текучей среды, окружающий упомянутую, по меньшей мере, одну пару соединенных магнитов (52, 54) и образующий кольцевое пространство (41) с ними, через которое текучая среда проходит снаружи упомянутой пары магнитов.

6. Устройство по п.5, дополнительно содержащее систему (10) эксплуатации скважины штанговым насосом, имеющую насосные штанги (40), перемещающиеся в упомянутом напорном трубопроводе (32), при этом упомянутая пара магнитов (52, 54) соединена вокруг насосной штанги.

7. Устройство по п.6, дополнительно содержащее кожух (58) из нержавеющей стали, окружающий упомянутую пару магнитов (52, 54) на упомянутой насосной штанге (40) и уплотненный относительно упомянутой насосной штанги, так что исключается контакт текучей среды и магнита.

8. Устройство по п.1, дополнительно содержащее магнитный цилиндр (48) для прохода текучей среды, окружающий, по меньшей мере, одну пару магнитов (52, 54), соединенных на внутренней поверхности упомянутого магнитного цилиндра, и образующий внутреннюю полость, через которую текучая среда проходит внутри упомянутой пары магнитов.

9. Устройство по п.8, которое дополнительно содержит систему (10) эксплуатации скважины штанговым насосом, включающую в себя цилиндр (46) насоса, при этом упомянутый магнитный цилиндр (48) размещен под упомянутым цилиндром насоса, и упомянутое устройство дополнительно содержит кожух (59) из нержавеющей стали, окружающий упомянутую пару магнитов внутри и уплотненный относительно упомянутого напорного трубопровода так, что исключается контакт текучей среды и магнита.

10. Система (10) эксплуатации скважины штанговым насосом для отбора природной нефти из подземного коллектора, имеющая первичный привод (12) для создания вращения, балансир (16) для преобразования вращения в возвратно-поступательное перемещение, поршневой насос (44) прямого вытеснения и колонну (40) насосных штанг для соединения балансира с насосом для привода насоса возвратно-поступательным перемещением, при этом упомянутая система дополнительно содержит:
а) по меньшей мере, одну пару противоположно заряженных магнитов (52, 54), соединенных продольно на участке колонны (40) насосных штанг так, чтобы охватывать участок колонны насосных штанг; и
б) кожух (58) поверх упомянутых соединенных магнитов (52, 54), уплотненный к колонне (40) насосных штанг так, чтобы не препятствовать возвратно-поступательному перемещению колонны насосных штанг и для исключения прямого контакта природной нефти с упомянутыми магнитами, при этом упомянутые магниты оказывают воздействие магнитным полем на природную нефть, перемещающуюся мимо упомянутой колонны насосных штанг.

11. Система (10) эксплуатации скважин штанговым насосом для отбора природной нефти из подземного коллектора, имеющая первичный привод (12) для создания вращения, балансир (16) для преобразования вращения в возвратно-поступательное перемещение, лифтовую трубу (32) для соединения с подземным коллектором, поршневой насос (44) прямого вытеснения, размещенный в упомянутой лифтовой трубе, примыкающий к подземному коллектору (62), и колонну (40) насосных штанг для соединения балансира с насосом для привода насоса возвратно-поступательным перемещением, при этом упомянутая система дополнительно содержит:
а) цилиндр (46) насоса, примыкающий к концу лифтовой трубы и охватывающий упомянутый поршневой насос (44) прямого вытеснения; и
б) магнитный цилиндр (48), скрепленный с упомянутым цилиндром (46) насоса, причем упомянутый магнитный цилиндр охватывает, по меньшей мере, одну пару соединенных противоположно заряженных магнитов (52, 54), образующих внутреннюю полость, через которую проходит природная нефть, при этом каждый упомянутый магнит имеет радиально внутреннюю и внешнюю изогнутые поверхности (52А, 52В; 54А, 54В соответственно), проходящие вдоль оси в продольном направлении и заканчивающиеся в поперечном направлении с образованием пары плоских поверхностей (52С, 54С), соединяющих упомянутые внутреннюю изогнутую поверхность с упомянутой внешней изогнутой поверхностью, и каждый упомянутый магнит (52, 54) является диаметрально заряженным, с внутренней и внешней изогнутыми поверхностями (52А, 52В; 54А, 54В соответственно), имеющими одинаковую полярность (52А, 52B-N; 54А, 54B-S) и с парой плоских поверхностей (52С, 54С), имеющих одинаковую полярность, но противоположную полярности изогнутых поверхностей (52C-S; 54C-N), при этом пара магнитов (52, 54) соединена посредством совмещения упомянутых противоположно заряженных плоских поверхностей (52С, 54С), и поток текучей среды, проходящий относительно упомянутой пары соединенных магнитов, подвергается воздействию магнитного поля.

12. Способ воздействия на текучую среду магнитным полем, включающий следующие этапы:
а) использование, по меньшей мере, одной согласованной пары магнитов (52, 54) противоположной полярности из редкоземельных металлов, при этом каждый упомянутый магнит имеет радиально внутреннюю и внешнюю изогнутые поверхности (52А, 52В; 54А, 54В соответственно), проходящие вдоль оси в продольном направлении и заканчивающееся в поперечном направлении с образованием плоских поверхностей (52С, 54С), соединяющих упомянутые внутреннюю и внешнюю изогнутые поверхности, причем каждый упомянутый магнит является диаметрально заряженным и имеет внутреннюю и внешнюю изогнутые поверхности, имеющие одинаковую полярность, и пару плоских поверхностей, имеющих полярность, противоположную полярности изогнутых поверхностей;
б) соединение по меньшей мере одной пары магнитов (52, 54) их противоположно заряженными плоскими поверхностями (52С, 54С);
в) прохождение текучей среды мимо соединенных магнитов, которая таким образом подвергается воздействию магнитного поля.

13. Способ по п.12 в котором текучая среда является природной нефтью, магниты (52, 54) из редкоземельных металлов содержат неодим, этап соединения, по меньшей мере, одной пары магнитов (52, 54) их противоположно заряженными плоскими поверхностями (52С, 54С) содержит этап размещения согласованной пары магнитов вокруг участка колонны (40) насосных штанг в системе (10) эксплуатации скважины штанговым насосом для лифтовой трубы (32) в нефтяной скважине, таким образом соединяя магниты вокруг колонны насосных штанг, и этап прохода текучей среды мимо соединенных магнитов содержит управление работой системы эксплуатации скважин штанговым насосом для отбора природной нефти из подземного коллектора через лифтовую трубу.

14. Способ по п.13, дополнительно включающий этап изоляции магнитов (52, 54) от прямого контакта с природной нефтью заключением магнитов в металлический кожух (58) и уплотнением кожуха к колонне (40) насосных штанг, таким образом исключая контакт магнитов с природной нефтью.

15. Способ по п.13, дополнительно включающий этап электрического соединения лифтовой трубы (32) с колонной (40) насосных штанг.

16. Способ по п.15, в котором этап электрического соединения лифтовой трубы (32) с колонной (40) насосных штанг включает в себя этап исключения заземления электрического заряда на колонне насосных штанг.

17. Способ по п.12, в котором текучая среда является природной нефтью, магниты (52, 54) из редкоземельных металлов содержат неодим, этап соединения, по меньшей мере, одной пары магнитов их противоположными заряженными плоскими поверхностями (52С, 54С) содержит этап установки облицовки внутри участка магнитного цилиндра (48) с магнитами (52А, 52В) и этап прохода текучей среды мимо соединенных магнитов содержит этапы соединения магнитного цилиндра (48) и магнитов (52, 54) гидравлической связью с цилиндром (46) насоса (44) системы (10) эксплуатации скважины штанговым насосом и отбора природной нефти из подземного коллектора через магнитный цилиндр (48) с облицовкой магнитами и цилиндр (46) насоса.

18. Способ по п.17, дополнительно включающий этап исключения прямого контакта магнитов (52, 54) с нефтью.

19. Магнит (52) из неодима, содержащий радиально внутреннюю и внешнюю изогнутые поверхности (52А, 52В), проходящие вдоль оси в продольном направлении и заканчивающиеся в поперечном направлении с образованием пары плоских поверхностей (52С), соединяющих внутреннюю и внешнюю изогнутые поверхности, при этом упомянутый магнит является диаметрально заряженным и имеет внутреннюю и внешнюю изогнутые поверхности одинаковой полярности N и пару плоских поверхностей (52С), имеющих полярность S, противоположную полярности изогнутых поверхностей.

20. Магнит (52) по п.19, при этом упомянутый магнит (52) является одним из пары магнитов (52, 54), причем магниты в упомянутой паре являются противоположно заряженными.