устройство для катодной защиты спускаемого в скважину оборудования

Формула изобретения

1. Устройство для катодной защиты спускаемого в скважину оборудования, включающее станцию катодной защиты (СКЗ), подключенную кабелем на дневной поверхности к обсадной колонне и к колонне насосно-компрессорных труб, а также к анодному заземлителю и к спускаемому в скважину оборудованию, отличающееся тем, что дополнительно включает электрический контакт спускаемого в скважину оборудования с обсадной колонной.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что электрический контакт спускаемого в скважину оборудования с обсадной колонной осуществлен с помощью амортизирующей пружины, установленной на спускаемом в скважину оборудовании.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что для катодной защиты спускаемого в скважину оборудования с установкой электроцентробежного насоса (УЭЦН) СКЗ подключена к ЭЦН дополнительной жилой силового кабеля установки УЭЦН.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам для защиты скважинного оборудования, в том числе глубинного, например электроцентробежных насосов (ЭЦН), штанговых глубинных (ШГН), диафрагменных, винтовых и других насосов; дозаторов глубинных, клапанов и конструкций для газлифтной и фонтанной добычи нефти; электронагревателей и прочего оборудования - от коррозии с наложением контролируемой разности потенциалов (катодная защита) и может быть использовано в различных отраслях промышленности, в том числе нефтяной.

Известно устройство для катодной защиты скважинного оборудования, в том числе с установкой ЭЦН [1], включающее станцию катодной защиты (СКЗ), оснащенную электродом сравнения и ампервольтметром и подключенную кабелем на дневной поверхности к обсадной колонне и к анодному заземлителю.

В результате наложения разности потенциалов между точкой подключения кабеля на дневной поверхности к обсадной колонне и анодным заземлителем с помощью СКЗ, оснащенной электродом сравнения и ампервольтметром, происходит смещение потенциала защищаемого скважинного оборудования и его пассивирование.

Недостатком известного устройства является то, что оно не обеспечивает эффективную защиту глубинного скважинного оборудования и в том числе спущенного в скважину ЭЦН в удаленных от дневной поверхности зонах по причине снижения в них защитной разности потенциалов.

Наиболее близко к предлагаемому устройство для катодной защиты спускаемого в скважину ЭЦН [2], включающее станцию катодной защиты (СКЗ), подключенную кабелем на дневной поверхности к обсадной колонне, к колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) и к анодному заземлителю, причем СКЗ дополнительно подключена к ЭЦН дополнительной жилой силового кабеля установки ЭЦН. СКЗ дополнительно подключена к ЭЦН дополнительной жилой силового кабеля установки ЭЦН через точку подключения кабеля на дневной поверхности к обсадной колонне.

Недостатком прототипа является то, что, например, в идеально вертикальной скважине с большим диаметром эксплуатационной колонны и/или при использовании глубинного оборудования, наоборот, малого диаметра, когда исключен контакт последнего с обсадной колонной, возможно постепенное разъедание (электрохимическая коррозия) обсадной колонны вследствие выполнения ею функции анода при защите глубинного скважинного оборудования известным устройством. Также электрохимическая коррозия обсадной колонны возможна при использовании, например, ЭЦН, покрытого изолирующим материалом (лак, краска, битумный или эпоксидный материал, сульфидный нарост).

Решаемая предлагаемым техническим решением задача и ожидаемый технический результат заключаются в повышении эффективности устройства для катодной защиты спускаемого в скважину оборудования для всех категорий скважин (в том числе вертикальных, наклонных, разного диаметра) за счет полного исключения возможности электрохимической коррозии обсадной колонны.

Поставленная задача решается тем, что устройство для катодной защиты спускаемого в скважину оборудования, включающее станцию катодной защиты (СКЗ), подключенную кабелем на дневной поверхности к обсадной колонне и к колонне насосно-компрессорных труб, а также к анодному заземлителю и к спускаемому в скважину оборудованию, дополнительно включает электрический контакт спускаемого в скважину оборудования с обсадной колонной. Электрический контакт спускаемого в скважину оборудования с обсадной колонной осуществлен с помощью амортизирующей пружины, установленной на спускаемом в скважину оборудовании. Для катодной защиты спускаемого в скважину оборудования с установкой электроцентробежного насоса (УЭЦН) СКЗ подключена к ЭЦН дополнительной жилой силового кабеля УЭЦН.

Кроме указанной амортизирующей пружины в качестве электрического контакта спускаемого в скважину оборудования с обсадной колонной могут использоваться и другие конструкции (в зависимости от типоразмера спускаемого в скважину оборудования, диаметра обсадной колонны, глубины и наклона скважины), которые обеспечивают надежный электрический контакт узлов спускаемого в скважину оборудования с обсадной колонной.

Предлагаемое устройство с вариантом, когда в качестве конструкции для электрического контакта спускаемого в скважину оборудования (УЭЦН) с обсадной колонной использована амортизирующая пружина, представлено на чертеже. Здесь:

1 - обсадная колонна

2 - установка ЭЦН

3 - насосно-компрессорная труба

4 - анодный заземлитель

5 - станция катодной защиты, оснащенная медно-сульфатным электродом сравнения электродом сравнения и ампервольтметром

6 - кабель (соединительный)

7 - силовой кабель установки ЭЦН

8 - питающие жилы силового кабеля установки ЭЦН

9 - дополнительная жила силового кабеля установки ЭЦН

10 - амортизирующая пружина в качестве электрического контакта УЭЦН с обсадной колонной.

Устройство работает следующим образом. Включают станцию катодной защиты и устанавливают необходимый ток защиты, который выбирают по медно-сульфатному электроду сравнения, установленному в грунте. Происходит равномерная поляризация металла по всей поверхности защищаемого оборудования за счет суммирования токов защиты через верхнюю и нижнюю точки скважинного оборудования, причем в процесс равномерной поляризации за счет электрического контакта спускаемого в скважину ЭЦН с обсадной колонной оказывается включена и обсадная колонна. Таким образом происходит ее защита от электрохимической коррозии.

Порядок работы с устройством.

1. Подключение трех жил четырехжильного силового кабеля к контактам электропитания электроцентробежного насоса, а четвертой жилы четырехжильного силового кабеля к корпусу электроцентробежного насоса, оснащенного амортизирующей пружиной для электрического контакта с обсадной колонной.

2. Спуск и монтаж УЭЦН, оснащенного амортизирующей пружиной для электрического контакта с обсадной колонной.

3. Подключение соединительного кабеля к анодному заземлителю, размещенному в зоне устойчивого электролитического контакта и выполняющему роль растворимого анода.

4. Подключение кабеля растворимого анода к положительному контакту станции катодной защиты.

5. Подключение СКЗ для наложения отрицательного защитного потенциала кабелем на дневной поверхности к обсадной колонне скважины с последующим электрическим контактом СКЗ с НКТ через устьевую арматуру.

6. Подключение четвертой жилы четырехжильного кабеля, подключенной к корпусу электроцентробежного насоса, к отрицательному контакту станции катодной защиты (преимущественно через точку подключения кабеля на дневной поверхности к обсадной колонне).

7. Наложение необходимого тока защиты на систему «обсадная колонна - колонна НКТ - корпус УЭЦН, оснащенный амортизирующей пружиной для электрического контакта с обсадной колонной, - обсадная колонна - анодный заземлитель».

8. Контроль необходимой защитной разности потенциалов с помощью измерительной схемы медно-сульфатного электрода сравнения, установленного в грунте в зоне устойчивого электролитического контакта с системой «обсадная колонна - колонна НКТ - корпус УЭЦН, оснащенный амортизирующей пружиной для электрического контакта с обсадной колонной, - обсадная колонна - анодный заземлитель».

Описанная в п.п.7-8 схема электрохимической защиты исключает возможность постепенного разъедания обсадной колонны, которая утрачивает функции анода, в скважине любой конструкции и с любым скважинным оборудованием.

Заявляемое устройство эффективно и промышленно применимо, т.к. для его реализации используют доступное оборудование и материалы.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Даутов Ф.И. и др. Катодная защита обсадных колонн скважин от коррозии на нефтяных месторождениях, М., ВНИИОЭНГ, 1981, 55 с.

2. Патент РФ №2215062, С 23 F 13/06, 27.10.2003.