Штанговый глубинный насос с протекторной защитой Российский патент 2024 года по МПК F04B47/00 C23F13/00 E21B41/02 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и предназначено для откачки из нефтяных скважин жидкости в условиях, вызывающих интенсивную коррозию нефтепромыслового оборудования.

Одним из осложняющих факторов при эксплуатации добывающих скважин является коррозия нефтепромыслового оборудования из-за наличия агрессивных компонентов в продукции, например, сероводорода. Применение химического способа защиты от коррозии с подачей ингибитора не всегда оказывается эффективным, требует постоянного контроля, больших затрат на химические реагенты, дозаторы, капиллярные системы.

Известен протектор скважинный (патент RU №92486, МПК F04В 47/00, опубл. 20.03.2010 в бюл. №8), содержащий защитный корпус, электрод, изготавливаемый из магниевого сплава, перфорированные изоляторы и соединительные муфты. Протектор скважинный содержит патрубок с входными отверстиями для лифтируемой жидкости, установленный выше корпуса, в нижней части которого установлена перфорированная пробка.

Недостатком данного протектора является удаленность протектора от скважинного насоса, что снижает эффективность его защиты от коррозии.

Известен скважинный штанговый насос (патент RU №2303164, МПК F04В 47/00, опубл. 20.07.2007 в бюл. №20), содержащий всасывающий клапан, цилиндр насоса, штанги, нагнетательный клапан, захватный шток и плунжер. Скважинный штанговый насос снабжен протектором, обеспечивающим электрохимическую защиту внутренней поверхности подземной части нефтепромыслового оборудования, состоящим из корпуса, электрода, изготавливаемого, например, из магниевого сплава, причем электрод снабжен нижним и верхним перфорированными центрирующими изоляторами, при этом протектор установлен между всасывающим клапаном насоса и фильтром.

Недостатками данного насоса являются:

- высокое гидравлическое сопротивление, значительный абразивный износ магниевого протектора механическими включениями (песок) в лифтируемой жидкости;

- низкая надежность устройства, связанная с тем, что добываемая продукция омывая протектор и затем поступая во всасывающий клапан, увлекает в насос продукты реакции, которые образуются на поверхности протектора, что приводит к засорению узлов штангового насоса.

Наиболее близкими является скважинный штанговый насос с протекторной защитой (патент RU №121015, МПК F04В 47/00, опубл. 10.10.2012 в бюл. №28), содержащий цилиндр с всасывающим клапаном, плунжер с нагнетательным клапаном, протектор из магниевого сплава, цилиндр снабжен нижней и верхней муфтами, при этом штанговый насос выполнен с возможностью присоединения к колонне лифтовых труб. Протектор обеспечивает электрохимическую защиту внутренней поверхности глубинно-насосного оборудования и состоит из электрода, изготавливаемого из магниевого сплава. Протектор находится внутри перфорированной насосно-компрессорной трубы, заглушенной снизу и являющейся фильтром насоса.

Недостатками данного насоса являются:

- высокое гидравлическое сопротивление, значительный абразивный износ магниевого протектора механическими включениями (песок) в лифтируемой жидкости;

- низкая надежность устройства, связанная с тем, что добываемая продукция, омывая протектор и затем поступая во всасывающий клапан, увлекает в насос продукты реакции, которые образуются на поверхности протектора, что приводит к засорению узлов штангового насоса;

-низкая работоспособность, связанная с удаленностью протектора от скважинного насоса, что снижает эффективность его защиты от коррозии.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности работы штангового глубинного насоса с протекторной защитой обеспечением защиты глубинно-насосного оборудования от коррозии за счет создания электродвижущей силы и защитного потенциала в непосредственной близости к узлам насоса, а также снижения отрицательного абразивного воздействия лифтируемой жидкости механическими включениями, продуктами коррозии вследствие изменения направления потока жидкости, после которого основная часть отложений, образующихся при разрушении протектора, и другие механические включения осаждаются в систему сбора.

Технический результат достигается штанговым глубинным насосом с протекторной защитой, включающим цилиндр с всасывающим клапаном, плунжер с нагнетательным клапаном, протектор из магниевого сплава, цилиндр снабжен нижней и верхней муфтами, при этом штанговый насос выполнен с возможностью присоединения к колонне лифтовых труб.

Новым является то, что цилиндр снабжен полым цилиндрическим кожухом, неподвижно закрепленным в верхней части на цилиндре, при этом выше основного всасывающего клапана полый цилиндрический кожух выполнен по меньшей мере с двумя входными щелевыми фильтрационными отверстиями, перекрытыми металлической сеткой, а в нижней части полый цилиндрический кожух снабжен заглушкой, протектор выполнен в виде магниевых колец, разделенных между собой упорными втулками, магниевые кольца расположены на цилиндре между нижней и верхней муфтами, обеспечивающие ограничение перемещения магниевых колец с упорными втулками, на приеме насоса установлен патрубок и сетчатый фильтр.

На фиг. изображена схема предлагаемого насоса, где цилиндр - 1, всасывающий клапан - 2, плунжер - 3, нагнетательный клапан - 4, нижняя муфта - 5, верхняя муфта - 6, колонна лифтовых труб - 7, полый цилиндрический кожух - 8, заглушка - 9, магниевое кольцо - 10, упорная втулками - 11, входное щелевое отверстие, перекрытые металлической сеткой - 12, 12^/, патрубок - 13, сетчатый фильтр - 14.

Штанговым глубинным насосом с протекторной защитой содержит цилиндр 1 с всасывающим клапаном 2, плунжер 3 с нагнетательным клапаном 4, протектор из магниевого сплава, цилиндр снабжен нижней и верхней муфтами 5, 6, при этом штанговый насос выполнен с возможностью присоединения к колонне лифтовых труб 7.

Цилиндр 1 снабжен полым цилиндрическим кожухом 8, неподвижно закрепленным в верхней части на цилиндре 1.

При этом выше основного всасывающего клапана 2 полый цилиндрический кожух 8 выполнен по меньшей мере с двумя входными щелевыми фильтрационными отверстиями, перекрытыми металлической сеткой 12, 12', а в нижней части полый цилиндрический кожух 8 снабжен заглушкой 9.

Протектор выполнен в виде магниевых колец 10, разделенных между собой упорными втулками 11.

Магниевые кольца 10 расположены на цилиндре 1 между нижней и верхней муфтами 5, 6, обеспечивающие ограничение перемещения магниевых колец 10 с упорными втулками 11.

На приеме насоса установлен патрубок 13 и сетчатый фильтр 14.

Штанговый глубинный насос с протекторной защитой работает следующим образом.

При работе штангового глубинного насоса с протекторной защитой, приводимого в действие приводом через колонну насосных штанг, производится подъем продукции по колонне насосно-компрессорных труб. При движении плунжера 3 вверх всасывающий клапан 2 открывается, нагнетательный клапан 4 закрывается, происходит заполнение цилиндра 1 насоса жидкостью, поступающей из скважины. При движении плунжера 3 вниз нагнетательный клапан 4 открыт, всасывающий клапан 2 закрыт, жидкость из цилиндра 1 поступает в плунжер 3 насоса.

Размещение протектора из магниевых колец 10 непосредственно на цилиндре насоса провоцирует появление электродвижущей силы и защитного потенциала. В результате этого глубинно-насосное оборудование принимает полярность анода, а протектор - катода, что приводит к разрушению протектора и защите глубинно-насосного оборудования от коррозии.

В то же время благодаря наличию на приеме насоса патрубка 13 с сетчатым фильтром 14 за счет изменения направления потока жидкости основная часть отложений, образующихся при разрушении магниевых колец 10, а также другие механические включения осаждаются в полый цилиндрический кожух 8 с заглушкой 9, а остальная часть задерживается сетчатым фильтром 14, что снижает отрицательное абразивное воздействие лифтируемой жидкости и увеличивает надежность работы глубинного насоса по сравнению с аналогами.

Для штангового насоса типоразмера внутренний диаметр магниевого кольца 10 подбирается исходя из наружного диаметра цилиндра 1. Наружный диаметр магниевого кольца 10 больше диаметра цилиндра 1 на 4 мм. Если наружный диаметр цилиндр насоса типоразмера 175 равен 53,8 мм, то наружный диаметр кольца равен 57,8 мм

Для штангового насоса типоразмера 175 с длиной цилиндра 1 равному 11 футов (3353 мм): 8 шт колец 10 (ширина 100 мм) и 8 шт упорных втулок 11 (ширина 305 мм).

Для штангового насоса типоразмера 175 с длиной цилиндра 1 равному 12 футов (3658 мм): 8 шт колец 10 (ширина 110 мм) и 8 шт упорных втулок 11 (ширина 330 мм).

Для штангового насоса типоразмера 175 с длиной цилиндра 1 равному 14 футов (4267 мм): 9 шт колец 10 (ширина 120 мм) и 9 шт упорных втулок 11 (ширина 340 мм).

Таким образом, предлагаемое изобретение повышает надежность работы штангового глубинного насоса с протекторной защитой обеспечением защиты глубинно-насосного оборудования от коррозии за счет создания электродвижущей силы и защитного потенциала в непосредственной близости к узлам насоса, а также снижения отрицательного абразивного воздействия лифтируемой жидкости механическими включениями, продуктами коррозии вследствие изменения направления потока жидкости, после которого основная часть отложений, образующихся при разрушении протектора, и другие механические включения осаждаются в систему сбора.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и предназначено для откачки из нефтяных скважин жидкости в условиях, вызывающих интенсивную коррозию нефтепромыслового оборудования. Штанговый глубинный насос с протекторной защитой включает цилиндр с всасывающим клапаном, плунжер с нагнетательным клапаном, протектор из магниевого сплава. Цилиндр снабжен нижней и верхней муфтами. Штанговый насос выполнен с возможностью присоединения к колонне лифтовых труб. При этом цилиндр снабжен полым цилиндрическим кожухом, неподвижно закрепленным в верхней части на цилиндре. Выше основного всасывающего клапана полый цилиндрический кожух выполнен по меньшей мере с двумя входными щелевыми фильтрационными отверстиями, перекрытыми металлической сеткой. В нижней части полый цилиндрический кожух снабжен заглушкой. Протектор выполнен в виде магниевых колец, разделенных между собой упорными втулками. Магниевые кольца расположены на цилиндре между нижней и верхней муфтами, обеспечивающими ограничение перемещения магниевых колец с упорными втулками. На приеме насоса установлен патрубок и сетчатый фильтр. Техническим результатом изобретения является повышение надежности работы штангового глубинного насоса с протекторной защитой обеспечением защиты глубинно-насосного оборудования от коррозии за счет создания электродвижущей силы и защитного потенциала в непосредственной близости к узлам насоса, а также снижения отрицательного абразивного воздействия лифтируемой жидкости механическими включениями, продуктами коррозии вследствие изменения направления потока жидкости, после которого основная часть отложений, образующихся при разрушении протектора, и другие механические включения осаждаются в систему сбора. 1 ил.

Штанговый глубинный насос с протекторной защитой, включающий цилиндр с всасывающим клапаном, плунжер с нагнетательным клапаном, протектор из магниевого сплава, цилиндр снабжен нижней и верхней муфтами, при этом штанговый насос выполнен с возможностью присоединения к колонне лифтовых труб, отличающийся тем, что цилиндр снабжен полым цилиндрическим кожухом, неподвижно закрепленным в верхней части на цилиндре, при этом выше основного всасывающего клапана полый цилиндрический кожух выполнен по меньшей мере с двумя входными щелевыми фильтрационными отверстиями, перекрытыми металлической сеткой, а в нижней части полый цилиндрический кожух снабжен заглушкой, протектор выполнен в виде магниевых колец, разделенных между собой упорными втулками, магниевые кольца расположены на цилиндре между нижней и верхней муфтами, обеспечивающими ограничение перемещения магниевых колец с упорными втулками, на приеме насоса установлен патрубок и сетчатый фильтр.