Погружной дозатор химического реагента Российский патент 2017 года по МПК E21B37/06 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к погружным устройствам для подачи реагента в скважину, на поверхность погружных электродвигателей и вход электроцентробежных насосов, и может быть использовано для предотвращения коррозии, отложения солей и парафинов на нефтедобывающем оборудовании для повышения надежности работы УЭЦН.

Уровень техники

Известно устройство для дозированной подачи реагента в скважину, включающее контейнер с химическим реагентом и помещенный между ним и штанговым насосом плунжерный насос-дозатор. Плунжер дозирующего насоса прикреплен к штоку, приводимому в движение перепадом давления жидкости во время работы штангового насоса (SU 1617198, F04B 47/00; Е21В 43/00).

К недостаткам устройства можно отнести невозможность его использования с другими видами нефтедобывающих насосов (центробежными, осевыми и т.д.) и неравномерность подачи реагента из-за постепенного разбавления его скважинной жидкостью во время эксплуатации, отсутствие контроля выхода реагента, расположение контейнера с химией под дозирующим насосом затрудняет вынос химреагента, невозможность подключения телеметрической системы.

Известно устройство для дозированной подачи реагента в скважину, емкость для реагента и сообщенный с ней насос-дозатор с собственным приводом и системой управления, которые помещены внутри скважины ниже нефтедобывающего оборудования, питание привода насоса-дозатора подведено от батареи гальванических элементов, расположенных в герметичной полости устройства (RU 2446272, Е21В 37/06).

Недостатком известной конструкции является то, что невозможно удаленно контролировать расход химического реагента, существует необходимость герметичной изоляции батареи от попадания на нее химического реагента и пластовой жидкости, а также данный контейнер должен выдерживать большие пластовые давления, что также создает риск преждевременной разгерметизации герметичной полости, к недостаткам также можно отнести то, что химический реагент расположен в отдельном контейнере, который помещен в дополнительный корпус, что приводит к уменьшению полезного объема химического реагента, а как следствие и уменьшению срока дозировки данного устройства. Также стоит отметить невозможность заполнения химическим реагентом указанной установки через внешний корпус, что создает сложности при сборке дозатора и невозможность подключения телеметрической системы.

Наиболее близким аналогом заявленного технического решения является дозатор погружной интеллектуальный, состоящий из контейнера с поршнем и неподвижной мембраной, заполненный составом для дозирования, расположенный в корпусе в форме трубы, с одной стороны которого установлены концевая деталь и герметичный модуль с электронным блоком, соединенный электрическим проводником в изоляционной оболочке, находящимся в герметичной трубе, и расположенным с другой стороны управляемый клапан, который установлен в основании и соединен внутренними каналами с приемным устройством, имеющим пробойник неподвижной мембраны, электронный блок получает питание и управляющий сигнал по нулевому проводу трехфазного электрического привода погружного насоса и передает его на управляемый клапан (RU 115468, G01F 13/00, Е21В 37/06).

Недостатком известной конструкции является то, что химический реагент расположен в отдельном контейнере, который помещен в дополнительный корпус, что приводит к уменьшению полезного объема химического реагента, а как следствие, и уменьшению срока дозировки данного устройства, также из рисунка видно, что электрический провод проходит между наружным корпусом и корпусом контейнера химического реагента, что также увеличивает зазор между стенками указанных выше корпусов и, как следствие, приводит к уменьшению срока дозировки данного устройства.

Также стоит отметить невозможность заполнения химическим реагентом указанной установки через внешний корпус, что создает сложности при сборке дозатора и сложность подключения телеметрической системы. Также при установке телеметрической системы и выходе ее из строя становится невозможным работа погружного дозатора химического реагента.

Сущность изобретения

Технической задачей, поставленной в настоящем изобретении, является осуществление постоянного контроля за давлением и температурой и вибрацией, увеличение срока работы погружного дозатора, повышение его надежности, а также расширение его функциональных возможностей.

Технический результат заявленного изобретения заключается в расширении функциональных возможностей погружного дозатора химического реагента.

Технический результат заявленного изобретения достигается за счет того, что погружной дозатор химического реагента, содержащий цилиндрический корпус, с одной стороны которого установлены герметичный модуль с интеллектуальным блоком, с другой стороны установлено основание с камерой смешивания, с управляемым клапаном, с входным и выходным каналами, сообщенными с камерой смешивания, при этом интеллектуальный блок соединен электрическим проводником в изоляционной оболочке, находящимся в герметичной трубе с управляемым клапаном, а герметичный модуль состоит из ниппеля и фланца, соединенных корпусом, причем в ниппеле герметичного модуля выполнены два канала, в одном из которых герметично установлен датчик температуры, а в другом герметично установлен датчик давления, а во фланце герметичного модуля установлен датчик температуры погружного электродвигателя, при этом указанные датчики электрически соединены с интеллектуальным блоком, при этом интеллектуальный блок выполнен с функцией контроля сопротивления изоляции и температуры обмотки электродвигателя посредством соединения с обмоткой электродвигателя через нулевой провод.

В частном случае реализации заявленного изобретения интеллектуальный блок соединен нулевым проводом трехфазного электрического привода погружного насоса.

В частном случае реализации заявленного изобретения цилиндрический корпус выполнен из коррозионно-стойкого материала, например нержавеющей стали.

В частном случае реализации заявленного изобретения цилиндрический корпус выполнен из коррозионно-стойкого композитного материала, например, стеклопластика или пластика.

В частном случае реализации заявленного изобретения внутренняя полость цилиндрического корпуса выполнена с нанесением антикоррозионно-стойкого покрытия

Краткое описание чертежей

Детали, признаки, а также преимущества настоящего изобретения следуют из нижеследующего описания вариантов реализации заявленной установки с использованием чертежей, на которых показано:

На фиг. 1 изображен погружной дозатор химического реагента

На фигуре цифрами обозначены следующие позиции:

1 - основание; 2 - контейнер; 3 - ниппель; 4 - датчик давления; 5 - датчик температуры; 6 - интеллектуальный блок; 7 - кабель; 8 - корпус; 9 - фланец; 10 - датчик температуры ПЭД; 11 - нулевой провод; 12 - герметичный соединитель; 13 - нулевой провод ПЭД; 14 - полость ПЭД; 15 - корпус ПЭД; 16 - кабель; 17 - герметичный модуль; 18 - кабель; 19 - кабель; 20 - разделитель; 21 - электромагнитный клапан; 22 - заливной канал; 23 - канал; 24 - камера смешивания; 25 - входное отверстие; 26 - выходное отверстие; 27 - канал; 28 - канал.

Раскрытие изобретения

Погружной дозатор химического реагента (фиг. 1) выполнен в виде цилиндрического контейнера (8), заполненного химическим реагентом и ограниченного с одной стороны герметичным модулем (17), а с другой - основанием (1).

В основании (1) выполнена камера смешивания (24) с входным (25) и выходным (26) отверстиями.

В основании (1) установлен электромагнитный клапан (21), вход которого соединен через канал (23), выполненный в основании (1), с химическим реагентом из контейнера (8), а выход соединен с камерой смешивания (24), в которой происходит дозирование химического реагента.

В основании (1) выполнен заливной канал (22) посредством которого контейнер (8) заполнен химическим реагентом.

Корпус (8) соединен с ниппелем (3) и фланцем (9) с образованием герметичного модуля (17). В герметичном модуле установлен интеллектуальный блок (6).

Интеллектуальный блок (6) с помощью кабеля (7), герметично проходящего через ниппель (3), контейнер (2) и основание (1), соединен с электромагнитным клапаном (21).

В ниппеле (3) выполнены канал (28), в котором герметично установлен датчик температуры (5), и канал (27), в котором герметично установлен датчик давления (4).

Датчик температуры (5) соединен с интеллектуальным блоком (6) через кабель (18).

Датчик давления (4) соединен с интеллектуальным блоком (6) через кабель (19).

Внутри фланца (9) герметично установлен разделитель (20), в котором герметично установлен соединитель (12) и датчик температуры ПЭД (10), чувствительный элемент которого расположен в маслонаполненной полости ПЭД (14).

Фланец (9) крепится к корпусу ПЭД (15), внутри которого расположен нулевой провод ПЭД (13), который посредством герметичного соединителя (12) и нулевого провода (11) соединен с интеллектуальным блоком (6).

Датчик температуры ПЭД (10) соединен с интеллектуальным блоком (6) посредством кабеля (16).

Через нулевой провод ПЭД (13), который посредством силового кабеля подключен к наземной части, происходит передача управляющего сигнала на интеллектуальный блок (6).

За счет того, что в состав интеллектуального блока введены датчики температуры пластовой жидкости, давления пластовой жидкости, температуры ПЭД, а также функции контроля сопротивления изоляции и температуры обмотки электродвигателя, а также функции определения уровня виброускорений возможно значительно расширить технический функционал погружного дозатора, отказаться от сложного подключения к существующим телеметрическим системам, что делает работу погружного дозатора более стабильной, надежной и не зависящей от работы сторонней телеметрической системы.

Устройство работает следующим образом.

На заводе-изготовителе или непосредственно на скважине перед спуском контейнер (2) заполняют химическим реагентом против коррозии, или солеобразования, или парафинообразования через заливной канал (22). Перед спуском в скважину нулевой провод (11) с помощью герметичного соединителя (12) подключают к нулевому проводу ПЭД (13), а с помощью фланца (9) погружной дозатор прикрепляют к корпусу ПЭД (15).

После того как наземная часть интеллектуального блока передаст сигнал о начале работы по нулевому проводу ПЭД (13), а затем по нулевому проводу (11) в интеллектуальный блок (6), расположенный в герметичном модуле (17), погружная часть интеллектуального блока выдаст сигнал по проводу (7) на электромагнитный клапан (21) об его открытии/закрытии. Химический реагент из контейнера (2) поступает по каналу (23) в электромагнитный клапан (21), а в случае его открытого состояния в камеру смешивания (24), находящуюся в основании (1).

Через входное отверстие (25) в камеру смешивания (24) поступает пластовая жидкость, которая, смешиваясь с химическим реагентом, поступающим в камеру через электромагнитный клапан (21), выносится из камеры смешивания через выходное отверстие (26) и далее с восходящим потоком поступает в нефтедобывающий насос, тем самым полностью защищая все погружное оборудование, в том числе и погружной электродвигатель, от солеобразования, парафинообразоования и коррозии.

Во время работы погружного дозатора с датчика температуры (5), герметично установленного в ниппеле (3) и соединенного с пластовой жидкостью, через канал (28) поступает сигнал на интеллектуальный блок (6), где происходит его обработка и усиление, а затем через нулевой провод ПЭД (13) сигнал передается на наземный интеллектуальный блок.

Во время работы погружного дозатора с датчика давления (4), герметично установленного в ниппеле (3) и соединенного с пластовой жидкостью, через канал (27) поступает сигнал на интеллектуальный блок (6) где происходит его обработка и усиление, а затем через нулевой провод ПЭД (13) сигнал передается на наземный интеллектуальный блок.

Во время работы погружного дозатора с датчика температуры (10), герметично установленного в разделителе (20) и соединенного с маслонаполненной полостью ПЭД (14) поступает сигнал через кабель (16) на интеллектуальный блок (6), где происходит его обработка и усиление, а затем через нулевой провод ПЭД (13) сигнал передается на наземный интеллектуальный блок.

Во время работы погружного дозатора интеллектуальный блок (6) постоянно соединен с обмоткой электродвигателя через нулевой провод ПЭД (13), что позволяет реализовать функцию контроля сопротивления изоляции и температуры обмотки электродвигателя.

Приведенные технические решения, а именно: включение в состав интеллектуального блока функций телеметрической системы, использование в составе погружной установки дозирования химического реагента датчика температуры пластовой жидкости, давления пластовой жидкости, температуры ПЭД, а также функции контроля сопротивления изоляции и температуры обмотки электродвигателя, а также функции определения уровня виброускорений, - позволяют значительно повысить надежность оборудования за счет того, что все функции тмс включены в погружной дозатор химического реагента, а также размещение блока тмс в жидкостно-наполненной камере позволяет тем самым выровнять давления внутри и снаружи, а также за счет использование силиконовой жидкости увеличивается надежность от коротких замыканий и пробоя по дорожке плат и в местах припоя соединительных проводов. Данное техническое решение также позволяет значительно расширить технический функционал погружного дозатора, отказаться от сложного подключения к существующим телеметрическим системам, что делает работу погружного дозатора более стабильной, надежной и не зависящей от работы сторонней телеметрической системы.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к погружным устройствам для подачи реагента в скважину, на поверхность погружных электродвигателей и вход электроцентробежных насосов. Устройство содержит цилиндрический корпус. С одной стороны корпуса установлен герметичный модуль с интеллектуальным блоком. С другой стороны корпуса установлено основание с камерой смешивания, с управляемым клапаном, с входным и выходным каналами, сообщенными с камерой смешивания. Интеллектуальный блок соединен электрическим проводником в изоляционной оболочке, находящимся в герметичной трубе с управляемым клапаном, а герметичный модуль состоит из соединенных корпусом ниппеля и фланца. В ниппеле герметичного модуля выполнены два канала. В одном канале герметично установлен датчик температуры. В другом канале герметично установлен датчик давления. Во фланце герметичного модуля установлен датчик температуры погружного электродвигателя. Указанные датчики электрически соединены с интеллектуальным блоком. Интеллектуальный блок выполнен с функцией контроля сопротивления изоляции и температуры обмотки электродвигателя посредством соединения с обмоткой электродвигателя через нулевой провод. Повышается надежность погружного дозатора химического реагента. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Погружной дозатор химического реагента, содержащий цилиндрический корпус, с одной стороны которого установлены герметичный модуль с интеллектуальным блоком, с другой стороны установлено основание с камерой смешивания, с управляемым клапаном, с входным и выходным каналами, сообщенными с камерой смешивания, при этом интеллектуальный блок соединен электрическим проводником в изоляционной оболочке, находящимся в герметичной трубе с управляемым клапаном, а герметичный модуль состоит из ниппеля и фланца, соединенных корпусом,

отличающийся тем, что

в ниппеле герметичного модуля выполнены два канала, в одном из которых герметично установлен датчик температуры, а в другом герметично установлен датчик давления, а во фланце герметичного модуля установлен датчик температуры погружного электродвигателя, при этом указанные датчики электрически соединены с интеллектуальным блоком,

при этом интеллектуальный блок выполнен с функцией контроля сопротивления изоляции и температуры обмотки электродвигателя посредством соединения с обмоткой электродвигателя через нулевой провод.

2. Дозатор по п. 1, отличающийся тем, что интеллектуальный блок соединен нулевым проводом трехфазного электрического привода погружного насоса.

3. Дозатор по п. 1, отличающийся тем, что цилиндрический корпус выполнен из коррозионно-стойкого материала, например нержавеющей стали.

4. Дозатор по п. 1, отличающийся тем, что цилиндрический корпус выполнен из коррозионно-стойкого композитного материала, например стеклопластика или пластика.

5. Дозатор по п. 1, отличающийся тем, что внутренняя полость цилиндрического корпуса выполнена с нанесением антикоррозионно-стойкого покрытия.