Скребок-центратор

 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к устройствам для предотвращения образования асфальто-смолопарафиновых отложений (АСПО) в насосно-компрессорных трубах скважины и может быть использовано для улучшения рабочих параметров скважины и увеличения ее межочистного периода. Скребок-центратор содержит сформированный на штанге корпус цилиндрической формы с конусными поверхностями на торцах. Корпус выполнен из полимерного материала, снабжен неразрывно связанными с ним ребрами со скошенными концами и расположенными под углом α к оси штанги с выходом на его боковую и конусную поверхности. Ребра образуют каналы. Корпус выполнен с возможностью отклонения потоков жидкости в каналах под одинаковым углом в обоих направлениях вращения относительно оси штанги. Это обеспечивает нейтрализацию образующихся вращающих моментов на скребке-центраторе при возвратно-поступательном движении колонны штанг за счет выполнения ребер с зеркальным отображением относительно поперечной плоскости, что образует в поперечном разрезе крестообразную фигуру и продолжение ближайших к центру корпуса концов ребер под углом 180-α к оси штанги. Исключается образование вращающего момента на колонне штанг, уменьшаются гидравлические сопротивления при работе скребка-центратора. 4 ил.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к устройствам для предотвращения образования асфальто-смолопарафиновых отложений (АСПО) в насосно-компрессорных трубах скважины, и может быть использовано для улучшения рабочих параметров скважины и увеличения ее межочистного периода.

При работе скважинных установок колонна насосных штанг совершает циклические возвратно-поступательные движения внутри колонны насосно-компрессорных труб (НКТ), сопровождающиеся износом труб и штанг и отложением парафина в скважинах, осложненных асфальто-смолопарафиновыми отложениями. Для снижения скорости износа НКТ, штанг и штанговых муфт и борьбы с отложением парафина в скважинах, осложненных АСПО, предложено большое количество различных устройств: штанговые центраторы, протекторы, направляющие, стабилизаторы, скребки, скребки-центраторы. Все конструкции в той или иной степени центрируют колонну штанг внутри НКТ и имеют протекторные функции.

Известна конструкция центратора с прямыми каналами для пропуска жидкости, состоящего из двух половин, удерживаемого на штанге силой трения [1].

Недостатком данной конструкции является необходимость установки дополнительного оборудования на устье скважины штанговращателя для вращения колонны штанг относительно оси.

Известен центратор, который имеет спиральные каналы для пропуска жидкости и составляется из двух половин или отливается на штанге, а каналы снабжены острыми гранями для удаления парафина со стенок НКТ, шаг спирали каналов выбран таким образом, чтобы сгребающему воздействию подвергалась вся внутренняя поверхность труб [2].

Недостатком конструкции центратора является образование вращающего момента на колонне штанги, вызывающего его отворот за счет сопротивления жидкости и внутренней поверхности НКТ о поверхность центратора.

Наиболее близким к заявленному техническому решению, принятому за прототип, является центратор для насосных штанг, содержащий сформированный на штанге корпус с конусными поверхностями на торцах, выполненный из полимерного материала, снабженный металлическими ребрами со скошенными концами и расположенными внутри корпуса с выходом на его боковую и конусные поверхности, а металлические ребра неразъемно связаны с корпусом [3].

Основной недостаток конструкции центратора для насосных штанг - сложность конструкции при изготовлении и эксплуатации, относительно большое гидравлическое сопротивление, а также неполное перекрытие внутренней поверхности насосно-компрессорных труб.

Цель изобретения - исключение образования вращающего момента на колонне штанг, обеспечение полного перекрытия внутренней полости НКТ и уменьшение гидравлического сопротивления при работе скребка-центратора.

Цель изобретения достигается применением скребка-центратора, содержащего сформированный на штанге корпус цилиндрической формы с конусными поверхностями на торцах, выполненный из полимерного материала, снабженный неразрывно связанными с ним ребрами со скошенными концами и расположенными под углом α к оси штанги с выходом на его боковую и конусную поверхности и образующие каналы, причем он выполнен с возможностью отклонения потоков жидкости в каналах под одинаковым углом в обоих направлениях вращения относительно оси штанги для обеспечения нейтрализация образующихся вращающих моментов на скребке-центраторе при возвратно-поступательном движении колонны штанг за счет выполнения ребер с зеркальным отображением относительно поперечной плоскости с образованием в поперечном разрезе крестообразной фигуры и продолжения ближайших к центру корпуса концов ребер под углом 180-α к оси штанги.

Конструкция скребка-центратора поясняется чертежами:

На фиг.1 представлен скребок-центратор с формой ребер подобно расположению зубьев в шевронном зацеплении, общий вид;

на фиг.2 - скребок-центратор с формой ребер подобной расположением зубьев в шевронном зацеплении, вид с торца;

на фиг.3 - разрез А-А на фиг.1;

на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.1;

На штанге 1 методом наплавки формируется скребок центратор, имеющий обтекаемую форму, минимальное гидравлическое сопротивление и сечением максимально приближенный к диаметру НКТ, состоящий из корпуса 2 цилиндрической формы с конусными поверхностями на концах 5, 6, четырех ребер 3 и 4 и канала 7. Ребра 3 расположены к оси штанги под углом α.

где D - диаметр скребка-центратора;

а - ширина ребра;

l - длина ребра.

Ближайший к центру корпуса 2 конец ребра 5 продолжается под углом 180°-α к оси штанги 1. Другой конец 6 имеет радиус закругления R

где d - диаметр штанги.

Ребра 4 относительно поперечной плоскости имеют расположение зеркального отображения ребер 3, то есть под углом 180°-α, но таким образом, что в поперечном разрезе (фиг.2) образуют крестообразную фигуру.

Скребок-центратор может формироваться на штанге литьем смеси компонентов в форму, установленную на штанге, с последующей полимеризацией.

Скребок-центратор работает следующим образом.

При возвратно-поступательном движении колонны штанг 1 внутри НКТ (на фиг. не указан), поток жидкости, поступая в канал 7 скребка-центратора за счет расположения ребер 3 под углом а относительно оси, отклоняется, создавая вращающий момент в поперечном направлении. При дальнейшем движении поток жидкости отклоняется формой канала 7 в противоположном направлении под тем же углом α и той же площадью ребра 4, создавая противоположный по направлению и равный по величине вращающий момент, тем самым нейтрализуя потоки. Таким образом, конструкция исключает вращающий момент в поперечном направлении, который создает дополнительную крутящую нагрузку на колонну штанг 1.

Внешней поверхностью скребок-центратор контактирует с внутренней поверхности НКТ, очищая ее от осаждаемых веществ. За счет конструкции с полным перекрытием каналов в поперечном направлении, вращение колонны штанг, оборудованных данными скребками, не требуется.

Конструкция скребка-центратора имеет минимальное гидравлическое сопротивление за счет максимального проходного сечения и обтекаемой формы.

Использованная литература

1. Патент США №4343518, кл. F 16 C 29/02, опублик. 1988 г.

2. Патент США №4995459, кл. Е 21 В 37/02, опублик. 1988 г.

3. Патент России №93007795/03, бюл. №14 20.05.96.

Формула изобретения

Скребок-центратор, содержащий сформированный на штанге корпус цилиндрической формы с конусными поверхностями на торцах, выполненный из полимерного материала, снабженный неразрывно связанными с ним ребрами со скошенными концами и расположенными под углом α к оси штанги с выходом на его боковую и конусную поверхности и образующими каналы, отличающийся тем, что он выполнен с возможностью отклонения потоков жидкости в каналах под одинаковым углом в обоих направлениях вращения относительно оси штанги для обеспечения нейтрализации образующихся вращающих моментов на скребке-центраторе при возвратно-поступательном движении колонны штанг за счет выполнения ребер с зеркальным отображением относительно поперечной плоскости с образованием в поперечном разрезе крестообразной фигуры и продолжения ближайших к центру корпуса концов ребер под углом 180-α к оси штанги.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4