корпус погружного устройства для работы в скважине

Формула изобретения

1. Корпус погружного устройства для работы в скважине, содержащий кольцевые пазы на наружной поверхности, в которых расположены кольца из протекторного сплава, отличающийся тем, что кольцевые пазы имеют угол наклона боковых поверхностей паза к его основанию не более 90°, протекторные кольца имеют ответный профиль контактирующей поверхности, наружная поверхность протекторных колец не выступает за внешнюю поверхность корпуса.

2. Корпус погружного устройства для работы в добывающей скважине по п.1, отличающийся тем, что поверхность кольцевых пазов выполнена рифленой.

3. Корпус погружного устройства для работы в добывающей скважине по п.1, отличающийся тем, что протекторный сплав на основе магния, алюминия, цинка содержит индий.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к скважинному оборудованию, в частности к корпусам устройств, работающих в агрессивных средах нефтяных скважин, может использоваться для защиты устройств от коррозии.

Известно устройство для защиты от коррозии погружного оборудования нефтедобывающих скважин по патенту на полезную модель РФ № 52915, E21B 41/02, 1998, содержащее корпус из сплава или металла, имеющего более высокий отрицательный электрохимический потенциал по отношению к материалу оборудования. Внутри корпуса установлен сердечник, взаимодействующий с материалом корпуса и с материалом защищаемого оборудования, имеющий более низкий потенциал по отношению к корпусу. Устройство крепится к торцу оборудования. Недостатком является сложность крепления устройства, увеличение габаритов оборудования, находящегося в скважине. Кроме того, надежность работы устройства электрохимической защиты недостаточно высока из-за возможного отсоединения элементов, контактирующих с защищаемой поверхностью.

Известен скважинный штанговый насос по патенту на изобретение № 2303164, H02K 5/12, 2007, содержащий протектор, расположенный на внутренней поверхности подземной части нефтепромыслового оборудования, между всасывающим клапаном насоса и фильтром. Протектор содержит электрод из магниевого сплава, перфорированные центрирующие изоляторы, присоединительные патрубки и соединительные муфты. Недостатком является сложность конструкции протектора, сложность его крепления к штанговому насосу, увеличение размеров насоса, невысокая надежность.

В качестве ближайшего аналога заявляемому техническому решению выбрана электрическая машина Ветохина ЭВМ, по патенту РФ на изобретение № 2106733, H02K 5/12, 1998. Электрическая машина содержит корпус, в канавки на поверхности которого запрессованы кольца-обручи для электрохимической протекторной защиты. Протекторы изготовлены из сплава Al-Mg-Zn. Недостатком являются большие внешние габариты протекторных колец, выступающие за наружную поверхность корпуса электрической машины, что может привести к их повреждению и снижению надежности работы устройства. Данное устройство из-за выступающих элементов невозможно использовать в условиях ограниченного пространства, например в нефтяной скважине, уменьшение же массы протекторов приводит к уменьшению срока электрохимической защиты устройства от коррозии, снижению надежности его работы. Кроме того, существует проблема надежности крепления колец-протекторов на корпусе электрической машины.

Технической задачей настоящего изобретения является повышение надежности работы погружного устройства в добывающей скважине.

Технический результат заключается в повышении надежности работы протекторных элементов.

Технический результат достигается тем, что в корпусе погружного устройства для работы в скважине, содержащем кольцевые пазы на наружной поверхности, в которых расположены кольца из протекторного сплава, согласно изобретению кольцевые пазы имеют угол наклона боковых поверхностей паза к его основанию не более 90°, протекторные кольца имеют ответный профиль контактирующей поверхности, наружная поверхность протекторных колец не выступает за внешнюю поверхность корпуса. Поверхность кольцевых пазов выполнена рифленой. Кольца выполнены из протекторного сплава на основе магния, алюминия, цинка, протекторный сплав дополнительно содержит индий.

Технический результат обеспечивается за счет того, что кольцевые пазы и протекторные кольца в месте контакта сопрягающихся поверхностей имеют поперечное сечение с одинаковым контуром. Общий контур и выполнение угла наклона боковых поверхностей паза к его основанию не более 90° обеспечивает надежное крепление протекторного кольца в кольцевых пазах корпуса погружного устройства, например погружного насоса. Высота протекторных колец не превышает глубины пазов, т.е., поверхность протекторных колец не выступает за внешнюю поверхность корпуса, что исключает смятие, срез, вырыв, или иное повреждение протекторных колец, выполненных из более мягкого металла, чем металл корпуса, в процессе монтажа или работы погружного оборудования. Для повышения надежности крепления протекторных колец в пазах за счет увеличения площади контакта, поверхность пазов выполняют рифленой. Расширяющаяся вглубь корпуса форма пазов с рифленой поверхностью позволяет разместить в них расчетную массу протекторного сплава, необходимую для длительной работы погружного устройства. Несмотря на то что в ходе разрушения протекторных колец происходит уменьшение их полезной площади, надежность крепления их в пазах не уменьшается. За счет изготовления протекторных колец из сплава на основе магния, алюминия, цинка обеспечивается электрохимическая защита корпуса погружного устройства, выполненного из менее активного металла. Содержание индия в протекторном сплаве предотвращает образование пассивирующей пленки на поверхности протекторных колец, которая затрудняет процесс электрохимической защиты.

На фигуре 1 представлен схематично изображенный корпус погружного устройства.

На фигуре 2 представлен поперечный разрез корпуса в месте установки протекторного кольца.

На фигуре 3 представлен продольный разрез корпуса.

Корпус 1 погружного устройства для работы в добывающей скважине содержит кольцевые пазы 2 с углом наклона боковых поверхностей 3 к основанию 4 паза 2. В кольцевые пазы 2 запрессованы протекторные кольца 5. Кольцевые пазы 2 имеют рифленую поверхность (не показано на рис.)

При установке погружного устройства, например насоса, в скважине происходит защита корпуса 1 от коррозии. Протекторные кольца 5 выполнены из протекторного сплава, включающего алюминий, магний, цинк и индий. Эти металлы имеют более высокую химическую активность по сравнению с материалом корпуса 1, например железом. При работе погружного устройства в жидкой агрессивной среде скважины происходит разрушение протектоного сплава вследствие гальванической коррозии. Поток электронов между металлами протекторных колец 5 и корпуса 1 при их контакте с жидкостью заставляет разлагаться наиболее активный металл, защищая при этом корпус 1 от разрушения. Надежность закрепления протекторных колец 5 повышает надежность их работы и работы корпуса 1 устройства.

Таким образом, заявляемое изобретение позволяет повысить надежность работы погружного устройства в добывающей скважине.