Устройство для очистки внутренней поверхности скважинных труб

 

Устройство для очистки внутренней поверхности скважинных труб относится к нефтяной и газовой промышленности, а именно для очистки внутренней поверхности труб от асфальтосмолопарафиновых и гидратных отложении, а также от асфальтосмолопарафиновых и гидратных отложений в затрубном пространстве при добыче нефти из скважин, разбуренных в зоне вечной мерзлоты. Торцевая рабочая часть устройства выполнена в виде корпуса, помещенного вместе со всем корпусом в оболочку из высокотеплопроводного материала. Наружная часть оболочки имеет различную конфигурацию, что позволяет значительно расширить эксплуатационные возможности устройства. Корпус выполнен герметичным токопроводящим. Внутри корпуса соосно с ним посредством центратора размещен изолированный электрод в виде стержня с заостренным конусом, погруженным в электролит. Рабочая камера сообщается с верхней полостью корпуса. Стержень выполнен составным и закреплен в центраторе посредством втулки с возможностью перемещения его заостренного конца относительно дна рабочей камеры. Устройство может быть использовано на скважинах с давлением до 50 МПа, пробуренных с наклоном к горизонту , для снятия сбивного клапана на скважинах с электронасосным способом добычи нефти. Использование изобретения расширяет технологические и эксплуатационные возможности, повышает эффективность работы устройства, при минимальных затратах электроэнергии, снижает габариты. 3 з.п.ф-лы, 5 ил.

Предлагаемое изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано для очистки внутренней поверхности труб от асфальтосмолопарафиновых и гидратных отложений, в частности, и при добыче нефти из скважин, рзбуренных в зоне вечной мерзлоты.

Известен скважинный электронагреватель (а. с. СССР N 1627671, A1, 15.02.91, Бюл. N 6), содержащий трубчатый корпус с размещенным по спирали на его поверхности длинномерным нагревательным элементом с шагом, увеличивающимся до конца корпуса к токовводу, что обеспечивает интенсивный прогрев рабочего конца. Однако ему характерна значительная токовая нагрузка на кабель, что приводит к увеличению его веса и снижает производительность ремонтных работ на скважине.

Известно устройство для очистки внутренней поверхности скважинных труб, содержащее корпус в виде полого герметично закрытого токопроводящего цилиндра с наконечником, частично заполненным электролитом, в который помещен конец токопроводящего изолированного от корпуса стержня (а.с. N 1613588, E 21 B 43/24, 1990).

Недостатком известного устройства является ограниченная область его применения, а именно, при давлениях на устье скважины менее 0,3 МПа. На фонтанных, газовых, газлифтных и нагнетательных скважинах, где давление достигает 50 МПа, данное устройство не работоспособно. Кроме того, овальная форма торцовой рабочей части не способствует быстрому погружению устройства в асфальтосмолопарафиновые и гидратные отложения и делает его неработоспособным при отложениях пробкообразного характера ("глухие пробки").

Наличие воздушной прослойки между стенками корпуса и поршнем, а также заполнение внутренней полости нефтью приведет к охлаждению цилиндрической части корпуса и "прихвату" устройства в застывшей массе парафина, а увеличение силы тока приводит к увеличению сечения и веса кабеля.

Известно выбранное в качестве ближайшего аналога устройство для очистки внутренней поверхности скважинных труб, содержащее герметичный токопроводящий цилиндрический корпус с торцевой рабочей частью, внутри которого соосно с ним посредством центратора размещен изолированный электрод в виде стержня с заостренным конусом погруженным в электролит, и образующим вместе с центратором и внутренней полостью торцевой части рабочую камеру, сообщающуюся с верхней полостью корпуса (см. патент РФ N 2087675, кл. E 21 B 36/04, 20.08.97).

Недостатком известного устройства являются узкие технологические и эксплуатационные возможности, низкая эффективность его работы, большие затраты электроэнергии и большие габариты.

Технической задачей изобретения является расширение технологических и эксплуатационных возможностей устройства, повышение эффективности его работы при минимальных затратах электроэнергии, снижение габаритов.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в устройстве очистки внутренней поверхности скважинных труб, содержащем токопроводящий цилиндрический корпус, внутри которого соосно с ним посредством центратора размещен изолированный электрод в виде стержня с заостренным конусом, погруженного в электролит, частично заполняющий торцовую рабочую камеру, торцовая часть устройства выполнена в виде конуса, помещенного вместе с цилиндрическим корпусом в оболочку из материала с теплопроводностью выше теплопроводности корпуса, а стержень выполнен составным и закреплен в центраторе посредством втулки с возможностью перемещения его заостренного конца относительно дна рабочей камеры.

Кроме того, для более эффективного удаления отложений наружная поверхность оболочки конуса выполнена фигурной, либо в виде кольцевого гофра, либо в виде прорезей или ребер переменного сечения, расширяющегося к основанию конуса.

Наличие в предлагаемом устройстве технического результата доказывается тем, что, выполняя рабочую часть в виде острого конуса и помещая весь корпус в теплопроводящую оболочку, повышаем эффективность прогрева корпуса, а следовательно, разогрев асфальтосмолопарафиновых и гидратных отложений, что обеспечивает быстрое погружение устройства вглубь отложений.

Оригинальность предлагаемого решения заключается в том, что сочетание толстой высокотеплопроводящей оболочки с фигурным выполнением ее конусной части позволяет расширить диапазон применения устройства на скважинах фонтанных, газлифтных и нагнетательных, где достигаются значения давлений до 50 МПа, а также исключить подброс устройства и аварийные ситуации. Кроме того, устройство может быть использовано для снятия сбивного клапана на скважинах с электронасосным способом добычи нефти, удаления отложений асфальтосмолопарафиновых и гидратных отложенй, в том числе пробкообразного характера в затрубном пространстве скважины, а также на скважинах, пробуренных с большим углом наклона от вертикали.

На фиг. 1 изображено устройство в разрезе; на фиг. 2 - конфигурация поверхности оболочки конической рабочей части с ребрами; на фиг. 3 - то же с прорезями; на фиг. 4 - то же с кольцевым гофром; на фиг. 5 - форма выполнения центратора с втулкой.

Устройство содержит токопроводящий цилиндрический корпус 1 с торцовой рабочей частью в виде удлиненного конуса 2. Корпус 1 герметично закрыт крышкой 3 с изолятором 4.

Внутри корпуса 1 соосно с ним посредством крышки 3, изолятора 4 и центратора 5 помещен изолированный электропроводящий стержень 6, заостренный конец 7 которого с помощью резьбового соединения закреплен во втулке 8 центратора 5.

Внутренняя полость конуса 2 под центратором 5 образует рабочую камеру AB, частично заполненную электролитом 9 (солевой, щелочной или кислотный раствор), в который погружен заостренный конец 7 стержня 6. С помощью втулки 8 регулируется эквидистантное расстояние H между дном рабочей камеры AB и острием конца 7, что определяет выбор величины потребляемого кабеля, снижение мощности источника питания.

Центратор 5 (фиг. 5) выполнен в виде шайбы с проточками по периметру и отделяет рабочую камеру AB от камеры конденсатора CD, из которой сконденсированная жидкость через проточки свободно поступает в рабочую камеру. Кроме того, центратор 5 исключает возможность касания заостренного конца 7 стержня 6 со стенками конуса 2 при прохождении скважин, пробуренных с большим углом наклона от вертикали.

К крышке 3 крепится токоприемный узел 10. Технологический разъем 11 служит для замены стержня 6 с центратором 5 без разборки токоприемного узла 10.

Корпус 1 устройства вместе с торцовой конусной частью 2 помещен в оболочку 12 из материала, теплопроводность которого выше теплопроводности корпуса 1 с конусом 2 (например, медь, латунь, корпус - нержавеющая сталь).

Это позволяет увеличить теплопередачу из внутренней полости устройства наружу, повысить прочность устройства и сократить его длину. Последнее дает возможность установить дополнительные грузы-утяжелители, что облегчает проход устройства внутри насосно-компрессорных труб.

Коническая часть 13 оболочки 12 выполнена фигурной либо с прорезями 14 (фиг. 3), либо с ребрами 15 (фиг. 2), либо с кольцевым гофром 16 (фиг. 4).

Очистка внутренней поверхности скважинных труб осуществляется следующим образом.

Устройство в полностью собранном виде опускается на грузонесущем кабеле в колонну насосно-компрессорных труб на глубину начала асфальтосмолопарафиновых и гидратных отложений. По кабелю подается питающее напряжение. Под действием электрического тока, протекающего через электролит 9, происходит его разогрев. Подбором расстояния H между концом острия 7 и дном рабочей камеры и глубины его погружения в электролит достигается наиболее быстрый разогрев стенок рабочей камеры, т.е. конуса 2 корпуса 1.

При этом происходит интенсивная теплопередача от стенок рабочей камеры на конусную часть 13 оболочки 12, что в свою очередь приводит к расплавлению асфальтосмолопарафиновых и гидратных отложений.

Разогретый электролит, испаряясь, проникает через кольцевые проточки центратора 5 в цилиндрическую полость корпуса 1, разогревая его стенки, а теплопередача от конусной части 13 оболочки приводит к разогреву всего корпуса устройства.

Погружаясь в расплавленные асфальтосмолопарафиновые и гидратные отложения, устройство обеспечивает их вынос выше токоприемного узла.

Если упомянутые отложения не образуют отложений пробкообразного характера, они выносятся потоком нефти.

Если отложения пробкообразного характера, то они выносятся потоком нефти, поддавливаемым в насосно-компрессорных трубах, цементирующим агрегатом или потоком нефти, находящимся под давлением под пробкой.

При протекании нефти вдоль корпуса устройства происходит частичное охлаждение его цилиндрической части, что приводит к конденсации паров электролита в полости CD.

Образующийся конденсат через проточки центратора 5 стекает в рабочую камеру AВ устройства.

Эффективность очистки труб от отложений, в частности, пробкообразного характера и безопасность работы определяются также конфигурацией внешней поверхности конусной части 13 оболочки 12, которая выбирается в зависимости от состава отложений: - смолопарафин: в этом случае поверхность снабжают продольными прорезями, расширяющимися к основанию конуса (фиг. 3) при прохождении "глухой пробки", происходит разделение на отдельные потоки скопившейся под пробкой газовой пачки, тем самым исключается возможность подброса устройства в трубе.

- асфальтосмолопарафиновые: на наружной поверхности корпуса выполняют ребра, например, треугольного сечения, которые рассекают пробку и увеличивают скорость проходки.

- чистый парафин: в этом случае конфигурация представляет собой кольцевой гофр. При этом газовый фактор меняет направление движения, что снижает его скорость и исключает подброс прибора.

Безаварийное снятие сбивного клапана электроцентробеженого насоса производят ударом по нему острым концом конуса, что исключает сброс в насосно-компрессорные трубы сбивного ломика, который часто застревает в пробке, не долетая до клапана.

Применение предлагаемого устройства позволит быстро и безопасно очистить внутреннюю поверхность насосно-компрессорных труб, затрубного пространства нефтяных фонтанных, газлифтных, газовых скважин с давлением 50 МПа и более, а также нагнетательных, оборудованных электроцентробежными насосами от асфальтосмолопарафиновых и гидратных отложений, в том числе и пробкообразного характера, и обеспечит безаварийное снятие сбивного клапана.

Все это обеспечивает получение дополнительного объема нефти, уменьшение стоимости ремонта и увеличение межремонтного периода скважин.

Формула изобретения

1. Устройство для очистки внутренней поверхности скважинных труб, содержащее герметичный токопроводящий цилиндрический корпус с торцевой рабочей частью, внутри которого соосно с ним посредством центратора размещен изолированный электрод в виде стержня с заостренным конусом, погруженным в электролит и образующим вместе с центратором и внутренней полостью торцевой части рабочую камеру, сообщающуюся с верхней полостью корпуса, отличающееся тем, что торцевая часть устройства выполнена в виде конуса, помещенного вместе с цилиндрическим корпусом в оболочку из материала с теплопроводностью выше теплопроводности корпуса, а стержень выполнен составным и закреплен в центраторе посредством втулки с возможностью перемещения его заостренного конца относительно дна рабочей камеры.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что наружная поверхность конусной части упомянутой оболочки выполнена фигурной.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что наружная поверхность оболочки конуса выполнена в виде кольцевого гофра.

4. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что наружная поверхность оболочки конуса выполнена с прорезями или ребрами переменного сечения, расширяющегося к основанию конуса.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5