Погружной многоступенчатый центробежный насос
Изобретение относится к технике добычи нефти, в частности к устройствам погружных многоступенчатых центробежных насосов. В одном или нескольких направляющих аппаратах многоступенчатого насоса расположены магнитные системы, состоящие из двух кольцевых магнитов, намагниченных аксиально и помещенных в немагнитные обечайки, зазор между которыми образует канал для прохода перекачиваемой жидкости. Перекачиваемая нефть омагничивается, что существенно уменьшает скорость отложения солей и асфальтосмолопарафинов на внутренних поверхностях насоса и насосно-компрессорных труб. Изобретение направлено на расширение функциональных возможностей насосов и повышение эффективности работы нефтедобывающей скважины. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к технике добычи нефти, в частности к устройствам погружных многоступенчатых центробежных насосов, и предлагается с целью расширения функциональных возможностей насосов и повышения эффективности работы нефтедобывающей скважины.
Известно устройство, содержащее погружной центробежный насос и расположенный ниже насоса модуль магнитной обработки добываемой нефти для предотвращения отложений и неорганических веществ на внутренних поверхностях насосной установки (Патент RU 2223922 С2, кл. С 02 F 1/48, 2004 г.). Недостаток данного устройства - его сложность, т.к. модуль содержит корпус, установленный внутри корпуса вал, который является продолжением вала самого центробежного насоса, на валу крепится крыльчатка, а в корпусе рассекатель потока в виде открытого с обоих концов стакана, внутри стакана втулка, соединенная со стаканом перегородками из постоянных магнитов.
Наиболее близким к предлагаемому решению по технической сущности является погружной многоступенчатый центробежный насос, включающий металлический корпус в виде трубы и вставленный в него пакет ступеней, представляющих собой собранные на валу рабочие колеса и направляющие аппараты. Число ступеней колеблется от 127 до 413 (Акульшин А.И., Бойко B.C. и др. Эксплуатация нефтяных и газовых скважин. - М.: Недра, 1989 г., стр.360). Недостатком этого насоса является малый межремонтный период, обусловленный тем, что каналы для прохождения жидкости в рабочих колесах и направляющих аппаратах со временем перекрываются отложениями органических (асфальтосмолопарафиновых отложений - АСПО) и неорганических (различных солей) веществ. Спектральный анализ отложений на рабочем колесе и направляющем аппарате насоса, проработавшего до ремонта на одной из скважин Удмуртии, показывает, что основными компонентами являются элементы: кальций, сера, магний, - всего ˜90%. А органические вещества - АСПО в основном откладываются на стенах НКТ, когда температура добываемого флюида снизится до температуры кристаллизации АСПО.
Основной технической задачей предлагаемого устройства является уменьшение неорганических отложений на внутренних поверхностях деталей насоса и АСПО на внутренних поверхностях НКТ, увеличение межремонтного периода и повышение эффективности работы скважины за счет омагничивания нефти в самом насосе.
Поставленная задача решается тем, что в погружном, центробежном, многоступенчатом насосе, содержащем корпус с расположенным в нем пакетом ступеней, представляющим собой собранные на валу рабочие колеса и направляющие аппараты с каналами для прохождения перекачиваемой жидкости, согласно изобретению в одном или нескольких направляющих аппаратах на нижнем конце насоса располагается магнитная система. Магнитная система состоит из двух кольцевых магнитов из сплава на основе Nd-Fe-B. Один магнит помещен и залит компаундом в немагнитной обечайке с внешней конической поверхностью, а второй - в обечайке с внутренней конической поверхностью, при этом канал для протекания перекачиваемой жидкости образован между сопряженными коническими поверхностями обечаек. Кольца намагничены аксиально, и магнитное поле от полюса одного кольцевого магнита к противоположному полюсу второго магнита направлено поперек потока жидкости в одном направляющем аппарате, а в соседнем магниты направлены друг к другу одинаковыми полюсами, что приводит к высокой напряженности основной составляющей магнитного поля вдоль потока нефти. В результате реализуется высокоградиентное магнитное поле как поперек, так и вдоль потока нефти.
На фиг.1 изображены две ступени центробежного насоса.
На фиг.2 показана магнитная система с полем поперек потока жидкости.
На фиг.3 показана магнитная система с полем вдоль потока жидкости.
Верхняя ступень на фиг.1 - это обычная ступень насоса с валом 1, с рабочим колесом 2 и направляющим аппаратом 3. Нижняя ступень выполнена согласно изобретению, где в направляющем аппарате 3 расположены немагнитные обечайки 4 и 5 с магнитами 6. Обечайка 4 выполнена с внешней конической поверхностью 7, а обечайка 5 - с внутренней конической поверхностью 8. В направляющем аппарате они установлены с сопряжением конических поверхностей и с зазором 9 для протекания перекачиваемой жидкости. Обечайки защищают магниты от воздействия перекачиваемой жидкости, а их гладкие поверхности 7 и 8 обеспечивают низкое гидродинамическое сопротивление потоку жидкости. Кроме того, магниты в обечайках залиты компаундом.
На фиг 2 кольцевые магниты 6 в обечайках 4 и 5 образуют магнитное поле в зазоре 9, направленное поперек потока жидкости. Стрелками показано направление намагниченности в магнитах и поля в зазоре. На фиг.3 намагниченность магнитов направлена так, что образует поле в зазоре вдоль потока жидкости.
Устройство работает следующим образом. При вращении вала и жестко закрепленного на нем рабочего колеса нефть движется по каналам от периферии одного направляющего аппарата к его центру, потом к центру рабочего колеса, затем к периферии следующего рабочего колеса и направляющего аппарата и т.д. Путь движения нефти показан штриховой линией на фиг.1. При этом в направляющем аппарате с магнитной системой нефть протекает по каналу конической формы между двумя обечайками в магнитном поле высокой напряженности. Воздействие магнитного поля вызывает коагуляцию пара и ферромагнитных частиц, находящихся в нефти. Образующиеся в объеме нефти более крупные частицы являются зародышами кристаллизации всех растворенных в нефти веществ. Таким образом, при дальнейшем движении нефти по следующим ступеням насоса, а потом и по НКТ происходит активная кристаллизация асфальтенов, смол, парафинов, серы и солей в объеме потока, а не на поверхностях оборудования скважины. Отложения на внутренних поверхностях оборудования существенно уменьшаются, основная их часть выносится потоком из скважины. Это приводит к значительному увеличению межочистного и межремонтного периодов, что обеспечивает повышение эффективности работы скважины целиком.
1. Погружной центробежный многоступенчатый насос, содержащий корпус с расположенным в нем пакетом ступеней, представляющим собой собранные на валу рабочие колеса и направляющие аппараты, отличающийся тем, что на нижнем конце насоса установлена, по меньшей мере, одна магнитная система, состоящая из двух кольцевых магнитов, намагниченных аксиально и помещенных в немагнитные обечайки, установленные одна относительно другой с зазором, образующим канал для прохода перекачиваемой жидкости.
2. Насос по п.1, отличающий тем, что один магнит помещен и залит компаундом в немагнитной обечайке с внешней конической поверхностью, а второй - в обечайке с внутренней конической поверхностью, при этом канал для протекания перекачиваемой жидкости образован между сопряженными коническими поверхностями обечаек.
3. Насос по п.1 или 2, отличающий тем, что при установке в насосе двух магнитных систем последние расположены в соседних направляющих аппаратах и магниты одной системы образуют магнитное поле, направленное поперек потока жидкости, а магниты соседней системы - вдоль потока.
