Пристрій для захисту від корозії глибинного обладнання свердловин, що добувають, переважно
Власники патенту UA 2327856:
Винахід відноситься до галузі нафтовидобутку. Пристрій включає протяжний протектор, виконаний у вигляді довгомірного повнотілого циліндра з розміщеним всередині нього стрижнем-сердечником, що має висновок з протектора з боку останнього контакту з глибинним обладнанням і забезпечує цей контакт. Стрижень-сердечник має додатковий висновок із протектора, протилежний першому висновку. Додатковий висновок виконаний протяжним, з вигином у напрямку глибинного обладнання, по довжині розміщений вздовж протектора та вздовж глибинного обладнання до його верхньої частини. Ділянки обох висновків стержня-сердечника, що примикають до протектора, мають ізоляцію. Підвищується ефективність захисту обладнання, забезпечуються вибухо- та пожежобезпечність. 4 з.п. ф-ли, 1 іл., 1 табл.
Винахід відноситься до галузі нафтовидобутку, зокрема до засобів захисту металевих конструкцій глибинного свердловинного обладнання, наприклад електровідцентрових насосів від корозії, і може бути використане при експлуатації нафтовидобувних свердловин, що відкачують агресивну рідину: водонафтову суміш або інші розчини, тривалий контакт з якими призводить до руйнування вказаного обладнання.
Відомо пристрій для катодного захисту свердловинного обладнання, що включає станцію катодного захисту (СКЗ), підключену кабелем на денній поверхні до обсадної колони і анодного заземлювача, при цьому СКЗ додатково підключена до нижньої точки свердловинного обладнання (Патент Україна №2230828, кл. C23F 00, публікація 2004 р.).
Недоліком зазначеного відомого пристроює складність конструкції та її висока вартість зважаючи на необхідність наявності великої кількості обладнання.
Також відомо пристрій для катодного захисту зовнішньої поверхні внутрішньоскважинного обладнання, що містить джерело живлення, анод (виконує роль протектора), розміщений в свердловині, та елементи кріплення, діелектричні чохли з вертикальним рядом вікон на бічній поверхні та обмежувачі-центратори, рівномірно укріплені на поверхні, що захищається, при цьому анод виконаний складовим у вигляді окремих вузьких смуг, кожна з яких встановлена в діелектричному чохлі, змонтованому в обмежувачі-центраторі, причому висота останнього перевищує товщину смуги анода в чохлі, а діелектричні чохли прикріплені до поверхні, що захищається в місцях вертикальних простінок вікон (А СРСР №1611988, кл.C23F 13/00, опубл. 1990 р.).
Однак зазначений відомий пристрій призначається, в основному, для захисту від корозії насосно-компресорних труб в атмосфері агресивних газів і вимагає частої зміни анода-протектора при контакті обладнання, що захищається з розчином електроліту (пластової рідиною).
Найбільш близьким до пропонованого винаходу з технічної сутності є пристрій для захисту від корозії занурювального електровідцентрового насоса (ЕЦН), підвішеного на колоні насосно-компресорних труб, використовуваний у способі захисту (Патент Україна №2231629, кл. Е21В 41/02, опубл. 20 .). Вказаний відомий пристрій складається з протяжного протектора, виконаного у вигляді довгомірного повнотілого циліндра з розміщеним всередині нього з метою армування сталевим стрижнем-сердечником, що має один висновок з протектора з боку контакту останнього з ЕЦН і забезпечує цей контакт. Як протектор у відомомупристрої використовують гальванічний протектор, виконаний з матеріалу, що має електродний потенціал, менший у порівнянні з матеріалом корпусу ЕЦН.
Однак зазначений відомий пристрій має такі недоліки:
- недостатня ефективність захисту від корозії через нерівномірність розподілу захисного потенціалу по довжині устаткування, що захищається. За наявності тільки одного виводу та забезпечення кріплення через нього протектора з ЕЦН у верхній частині корпусу значення потенціалу буде набагато менше мінімального захисного, що призведе до недозахисту металу;
- Виконання протектора з алюмінію або його сплавів веде не тільки до подорожчання конструкції, але і робить її вибухо-і пожежонебезпечною, т.к. цей метал характеризується низьким спорідненістю до водню, що при розчиненні протектора в процесі експлуатації може призвести до накопичення водню в замкнутому просторі свердловини, а значить, - до ймовірності вибуху нафтової суміші, що видобувається;
- крім того, за рахунок кріплення протектора до обладнання у відомій конструкції тільки в одній точці підвищується ризик обриву протектора при його розчиненні в процесі експлуатації.
Технічний результат, що досягається пропонованим пристроєм, полягає в підвищенні ефективності захисту глибинного обладнання за рахунок рівномірного розподілу захисного потенціалу по всій довжині устаткування, що захищається при одночасному підвищенні надійності кріплення протектора до обладнання, що захищається.
Додатковий технічний результат полягає у забезпеченні вибухо- та пожежної безпеки, а також у захисті від блукаючих струмів за рахунок відведення їх від поверхні устаткування, що захищається.
Зазначений технічний результат досягається пропонованим пристроєм для захисту від корозії.глибинного обладнання добувних свердловин, переважно, електровідцентрових насосів, що включає протяжний протектор, виконаний у вигляді довгомірного повнотілого циліндра з розміщеним всередині нього стрижнем-сердечником, що має висновок з протектора з боку контакту останнього з глибинним обладнанням і забезпечує цей контакт, при цьому новим є те, що стрижень-сердечник має додатковий висновок з протектора, протилежний першому висновку, при цьому згаданий додатковий висновок виконаний протяжним, з вигином у напрямку глибинного обладнання, і по довжині розміщений уздовж протектора і вздовж глибинного обладнання до його верхньої частини, причому ділянки обох висновків стрижня сердечника, що примикають до протектора, забезпечені ізоляцією.
Протектор виконаний із цинкового сплаву.
Ізоляція виконана з діелектричного матеріалу, наприклад, з поліетилену або фторопласту.
Додатковий висновок кріпиться до глибинного обладнання хомутами.
Хомути виконані із матеріалу, склад якого відповідає складу матеріалу глибинного обладнання.
Технічний результат, що досягається, забезпечується за рахунок наступного.
Завдяки виконанню другого додаткового виведення з протектора забезпечується додатковий канал електричного зв'язку з корпусом захисного обладнання.
Виконання цього висновку протяжним з вигином у напрямку устаткування, що захищається і розміщення його по довжині вздовж протектора і згаданого обладнання забезпечує повний захист всієї поверхні.
Причому завдяки такому виконанню другого висновку полегшується відведення блукаючих струмів з поверхні устаткування, що захищається внаслідок забезпечення повноти контакту анода-протектора з обладнанням, що захищається.
Завдякивищевикладеному підвищується ефективність захисту від корозії будь-якого виду глибинного устаткування.
Пропонований пристрій ілюструється кресленням, де наведено загальне компонування пристрою в розрізі.
Пропонований пристрій складається з протяжного протектора 1 (його параметри залежать від багатьох факторів і визначаються розрахунковим шляхом в залежності від передбачуваного терміну служби протектора для конкретних умов свердловини добувної), виконаного у вигляді довгомірного повнотілого циліндра, з розміщеним всередині нього стрижнем-сердечником 2 (вказаний стрижень -сердечник 2 може бути впаяний або запресований тіло протектора 1). Стрижень-сердечник 2 має два протилежно розміщені висновки 3 і 4 з протектора 1, один з яких, а саме висновок 3, забезпечує контакт протектора 1 з глибинним обладнанням, зокрема з відцентровим насосом (ЕЦН) 5 через корпус гідрозахисту (ГЗ) 6. А другий висновок 4 стрижня-сердечника 2 виконаний протяжним з вигином в напрямку ЕЦН 5 і по довжині розміщений вздовж протектора 1 і вздовж корпусу ЕЦН 5 до верхньої частини останнього.
Ділянки висновків 3 і 4 стрижня-серця 2, що примикають до протектора 1, забезпечені ізоляцією 7 і 8 відповідно, з метою запобігання прискореному розчиненню ділянок протектора в місцях виведення зазначеного сердечника.
Пропонований пристрій працює наступним чином. На колоні насосно-компресорних труб (НКТ) 9 спускають у свердловину ЕЦН 5, до нижньої частини якого прикріплюють протектор 1. Його висновком 3 стрижня-серця 2 через ГЗ 6 забезпечують контакт з ЕЦН 5. Інший висновок 4 протектора 1 прикріплюють до корпусу ЕЦН за допомогою хомутів 10 до верхньої частини. При цьому протектор 1 виконують, переважно, з цинкових сплавів, які забезпечують вибухо- та пожежну безпеку, т.к.не дають іскри при ударі об сталеву конструкцію (наприклад, при спуску в свердловину обсадну колону). Крім того, при анодному розчиненні цинкових сплавів практично не виділяється водень, який сам здатний створити вибухопожежонебезпечне середовище. Стрижень-сердечник 2 виконаний з вуглецевої сталі марки 3, 10, 20 або сталі, аналогічною складу сталі ЕЦН. Висновки 3 і 4 стрижня-серця 2 ізолюються воронками з діелектричного матеріалу, наприклад з поліетилену, фторопласту і т.п. Хомути 10, за допомогою яких кріпиться протяжний висновок 4 до корпусу ЕЦН 5, виконані зі сталевої стрічки (вуглецева сталь марки 3, 10, 20 або сталь, аналогічна складу сталі ЕЦН 5). Додатково для запобігання контакту зі стінками обсадної колони при експлуатації корпус протектора 1 встановлюються кільця-центратори (на кресленні не показані), виконані з діелектричного матеріалу.
Пропонований пристрій залишається у свердловині під час експлуатації останньої до повного розчинення, забезпечуючи захист від корозії.
Пропонований пристрій для захисту глибинного обладнання було випробувано на двох видобувних свердловинах Пермського Прикам'я. Результати випробувань представлені в таблиці.