Устройство для очистки труб в нефтегазодобывающих скважинах от асфальтосмолопарафиновых отложений

 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а конкретнее - к устройствам для очистки внутренней полости труб в нефтегазодобывающих скважинах. Устройство содержит рабочую секцию. Секция включает по меньшей мере две очистные головки с противоположно направленными под углом к продольной оси режущими элементами. Очистная головка в средней части имеет разгрузочную кольцевую проточку, делящую головку на верхнюю и нижнюю части. Длина нижней части не превышает длины верхней части. Режущие элементы на нижней поверхности нижней части имеют угол приострения. Между головками установлена распорная втулка. Головки установлены на. валу с возможностью свободного вращения. Со стабилизатором, закрепленным на верхней части вала, связаны груз и узел присоединения к тяговому органу. Соединение груза со стабилизатором обеспечивает ограниченные осевое перемещение и изменение угла между их продольными осями. Изобретение позволяет использовать устройство в скважинах, имеющих кривизну, исключает прилипание смолистых фракций отложений между режущими элементами как второй, так и первой очистных головок, приводящее к образованию непроходимого для жидкости канала. 4 з. п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а конкретнее - к устройствам для очистки внутренней полости подъемных труб.

Известно устройство для очистки внутренних полостей труб от парафиновых и других отложений, содержащее рабочую секцию в виде установленных на валу с возможностью свободного вращения по меньшей мере двух очистных головок с противоположно направленными под углом к продольной оси режущими элементами, распорной втулки, установленной на валу между очистными головками, и стабилизатора, закрепленного на верхней части вала, узел присоединения к тяговому органу и груз, связанные со стабилизатором [1].

Недостатком известного устройства являются: - невозможность использования в колоннах труб, имеющих кривизну, поскольку при определенной длине груза устройство зависает на отложениях и может даже застревать в колонне труб; - прилипание смолистых фракций, асфальтосмолопарафиновых отложений, разрушенных первой очистной головкой, между режущими элементами как второй, так и первой очистных головок, что приводит к образованию не проходимого для жидкости канала; - при большой производительности скважины и значительном газовом факторе ниже устройства создается область повышенного давления, а образование не проходимого для жидкости канала способствует этому. В результате происходит подброс устройства, приводящий, как правило, к его обрыву.

Известно устройство для очистки труб от асфальтосмолопарафиновых отложений, содержащее рабочую секцию в виде установленных на валу с возможностью свободного вращения по меньшей мере двух очистных головок с противоположно направленными под углом к продольной оси режущими элементами, распорной втулки, установленной на валу между очистными головками, и стабилизатора, закрепленного на верхней части вала, узел присоединения к тяговому органу и груз, связанные со стабилизатором соединением, обеспечивающим их взаимное ограниченное осевое перемещение и ограниченное изменение угла между их продольными осями [2].

Это устройство выбрано в качестве ближайшего аналога.

Это известное устройство может быть использовано в колоннах труб, имеющих кривизну. В нем имеется средство для преодолевания зависаний и застреваний устройства.

Однако остальные недостатки предыдущего аналога ему также присущи.

Задачей изобретения является получение технического результата, выражающегося в устранении вышеперечисленных недостатков ближайшего аналога.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для очистки труб от асфальтосмолопарафиновых отложений, содержащем рабочую секцию в виде установленных на валу с возможностью свободного вращения по меньшей мере двух очистных головок с противоположно направленными под углом "α" к продольной оси режущими элементами, распорной втулки, установленной на валу между очистными головками, и стабилизатора, закрепленного на верхней части вала, узел присоединения к тяговому органу и груз, связанные со стабилизатором соединением, обеспечивающим их взаимное ограниченное осевое перемещение и ограниченное изменение угла между их продольными осями, каждая очистная головка в средней части имеет разгрузочную кольцевую проточку, разделяющую упомянутую головку на верхнюю и нижнюю части, причем длина нижней части не превышает длины верхней ее части, а режущие элементы на нижней поверхности нижней части имеют угол приострения. Угол "α" наклона режущих элементов к продольной оси очистных головок находится в пределах 5-45^o.

Целесообразно соединение груза со стабилизатором выполнить с возможностью обеспечения встраивания между ними по меньшей мере одной дополнительной рабочей секции, очистные головки которой могут быть такими же, как на основной, или иными.

Желательно наружный диаметр распорной втулки, стабилизатора, узла присоединения к тяговому органу и груза выполнить равным величине d, удовлетворяющей зависимости d = D - 2 · С, где D - наружный диаметр очистной головки, мм; С - глубина разгрузочной кольцевой проточки, мм.

Целесообразно, чтобы узел присоединения к тяговому органу - проволоке был выполнен в виде установленного в корпусе на оси ролика, охваченного двумя витками упомянутой проволоки, свободный конец которой обвит в несколько витков вокруг нее над роликом.

Изобретение поясняется чертежами. На фиг. 1 показано устройство с одной рабочей секцией, продольный разрез; на фиг. 2 - нижняя часть дополнительной рабочей секции; на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 2.

Верхняя часть дополнительной рабочей секции аналогична верхней части основной рабочей секции и на чертеже не изображена.

Устройство для очистки труб от асфальтосмолопарафиновых отложений содержит рабочую секцию в виде установленных на валу 1 с возможностью свободного вращения двух очистных головок 2 и 3. На валу 1 между головками 2 и 3 установлена распорная втулка 4. На верхней части вала 1 закреплен, например, при помощи резьбы стабилизатор 5. Вал 1 в нижней части имеет конусный обтекатель 6. Свободное вращение головок 2 и 3 обеспечивается за счет гарантированного зазора между ними и валом 1, а также подшипников 7. Узел 8 присоединения к тяговому органу 9 (например, проволоки) соединен с грузом 10, последний связан со стабилизатором 5 соединением, обеспечивающим их взаимное осевое перемещение и ограниченное изменение угла между их продольными осями. Это соединение может быть выполнено в виде кругового шарнира 11, помещенного в продольную полость 12 гайки 13, навинченной на стабилизатор 5. В верхней части гайки 13 имеется конусная расточка, благодаря которой обеспечивается изменение угла между продольными осями рабочей секции и груза 10. Такое соединение обеспечивает при необходимости встраивание между грузом 10 и стабилизатором 5 дополнительной рабочей секции. Режущие элементы пары очистных головок 2 и 3 противоположно направлены под углом "α" к продольной оси. Такое расположение режущих элементов позволяет очистным головкам 2 и 3 вращаться в противоположные стороны при воздействии на их тыльные поверхности 14 встречного потока скважинной продукции. Каждая очистная головка в средней части имеет разгрузочную кольцевую проточку шириной L1, разделяющую упомянутую головку на верхнюю 15 и нижнюю 16 части. Длина L2 нижней части 16 не превышает длины L3 верхней ее части 15, т.е. L2 ≅ L3. Режущие элементы на нижней поверхности нижней части имеют угол приострения с лезвием 17. Наружный диаметр распорной втулки 4, стабилизатора 5, узла 8 присоединения к тяговому органу 9 и груза 10 равен величине d, удовлетворяющей зависимости d = D - 2 · С, где D - наружный диаметр очистной головки, мм; С - глубина разгрузочной кольцевой проточки, мм.

Все резьбовые соединения устройства фиксируются от самопроизвольного развинчивания, например резьбовыми штифтами 18.

Очистные головки 2,3 выполнены взаимозаменяемыми, что позволяет их менять местами, поскольку нижняя головка 3 изнашивается быстрее. Длина L2 нижней части каждой из пары очистных головок 2,3 может быть одинаковой или различной.

Узел присоединения тягового органа - проволоки 9 выполнен в виде установленного в корпусе на оси 19 ролика 20, охваченного двумя витками упомянутой проволоки 9. Свободный конец проволоки 9 обвит в несколько витков вокруг нее над роликом 20.

Устройство работает следующим образом. Устройство в собранном виде с дополнительной рабочей секцией или без нее вводится в лубрикатор и далее в очищаемую колонну труб. Восходящий поток скважинной продукции воздействует на тыльные поверхности 14 режущих элементов очистных головок 2,3 и заставляет их вращаться в противоположные стороны. Нижняя часть 16 очистной головки 3 благодаря наличию угла приострения на нижней поверхности режущих элементов интенсивно разрушает лезвием 17 отложения, которые подхватываются потоком скважинной продукции и выносятся в разгрузочную кольцевую проточку. Поток при этом попадает в кольцевую проточку закрученным с повышенной турбулентностью и в таком виде поступает между режущими элементами верхней части 15 очистной головки 3. Повышенная турбулентность потока не позволяет смолистым фракциям отложений прилипать к режущим элементам верхней части нижней очистной головки 3. Аналогичным образом работает и верхняя очистная головка 2. При этом возможность прилипания смолистых фракций к ее режущим элементам еще больше снижается, поскольку поток подходит к режущим элементам ее нижней части уже закрученным, имеющим повышенную турбулентность, и при взаимодействии с тыльными поверхностями режущих элементов меняет направление закрутки на противоположное. При застревании или зависании устройства производят расходку подъемным механизмом, при которой груз 10 наносит удары и проталкивает устройство.

Изобретение позволяет использовать устройство в колоннах труб, имеющих кривизну, исключить прилипание смолистых фракций асфальтосмолопарафиновых отложений, разрушенных первой очистной головкой между режущими элементами как второй так и первой очистных головок, приводящее к образованию непроходимости для жидкости канала.

Источники информации
1. Патент РФ 2041341, кл. Е 21 В 37/02, 1995.

2.Патент РФ 2089719, кл. Е 21 В 37/02, 1997.

Формула изобретения

1. Устройство для очистки труб в нефтегазодобывающих скважинах от асфальтосмолопарафиновых отложений, содержащее рабочую секцию в виде установленных на валу с возможностью свободного вращения по меньшей мере двух очистных головок с противоположно направленными под углом к продольной оси режущими элементами, распорной втулки, установленной на валу между очистными головками, и стабилизатора, закрепленного на верхней части вала, узел присоединения к тяговому органу и груз, связанные со стабилизатором соединением, обеспечивающим их взаимное ограниченное осевое перемещение и ограниченное изменение угла между их продольными осями, отличающееся тем, что каждая очистная головка в средней части имеет разгрузочную кольцевую проточку, разделяющую упомянутую головку на верхнюю и нижнюю части, причем длина нижней части не превышает длины верхней ее части, а режущие элементы на нижней поверхности нижней части имеют угол приостроения.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что соединение груза со стабилизатором выполнено с возможностью обеспечения встраивания между ними по меньшей мере одной дополнительной рабочей секции.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что наружный диаметр распорной втулки, стабилизатора, узла присоединения к тяговому органу и груза равен величине d, удовлетворяющей зависимости
d = D - 2 · C,
где D - наружный диаметр очистной головки, мм;
С - глубина разгрузочной кольцевой проточки, мм.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что угол α наклона режущих элементов очистных головок к продольной их оси находится в пределах 5 - 45^o.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что узел присоединения к тяговому органу - проволоке выполнен в виде установленного в корпусе на оси ролика, охваченного двумя витками упомянутой проволоки, свободный конец которой обвит в несколько витков вокруг нее над роликом.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3