Свабовая мандрель для насосно-компрессорной трубы

Изобретение относится к нефтедобыче, а именно к устройству, используемому при свабировании в насосно-компрессорной трубе, в частности в насосно-компрессорной трубе диаметром 2 дюйма. Устройство включает металлический стержень, представляющий собой насосную штангу, головку, при помощи резьбового соединения прикрепленную к нижней части металлического стержня, манжету, установленную на металлическом стержне с возможностью перемещения вдоль его оси, шплинт, установленный в металлическом стержне и головке так, чтобы предотвращать отвинчивание головки, стопор. Стопор выполнен с возможностью закрепления в предварительно заданном месте на металлическом стержне так, чтобы обеспечивать движение манжеты в предварительно заданном диапазоне. Стопор представляет собой кольцо с трапецеидальным сечением, при этом диаметр кольца в ближней к головке части соответствует диаметру головки, и в стопоре выполнен по меньшей мере один канал для текучей среды. Повышается надежность и удобство эксплуатации свабовой мандрели. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к нефтедобыче, а именно к устройству, используемому при свабировании в насосно-компресорной трубе, в частности в насосно-компресорной трубе диаметром 2 дюйма.

Уровень техники

Свабирование представляет собой наиболее простой и довольно эффективный способ освоения скважин.

Свабирование заключается в том, что при возвратно-поступательном перемещении сваба (поршень с клапаном) жидкость порциями перемещается в надпоршневое пространство. В результате создается депрессия на водоносный пласт, вызывающая приток воды из пласта в скважину, очистку фильтра и стенок скважины от глинистой корки, осадков и загустевшего раствора.

Свабирование осуществляется свабом, снабженным обратным клапаном. Сваб спускается на канате в насосно-компрессорные трубы (НКТ) под уровень жидкости, клапан при этом открыт. При движении вверх клапан закрывается, и сваб выталкивает на поверхность столб жидкости, расположенную выше. Глубина погружения сваба зависит от мощности лебедки, агрегата в целом и прочности каната. К преимуществам данного метода относятся плавность создания депрессии, осуществление процесса вызова притока без привлечения дополнительных технических средств.

Из уровня техники известен сваб, раскрытый в патенте RU 2076244. Сущность изобретения: сваб содержит корпус с обратным клапаном, выполненный с кольцевыми буртиками, ограничивающими радиальное перемещение установленных на корпусе уплотнительных элементов. Радиальность перемещений уплотнительных элементов обеспечивает установленная под верхним кольцевым буртиком шайба с радиальными выступами, входящими в ответные пазы, выполненные на верхних торцах уплотнительных элементов. На внутренней стороне уплотнительных элементов выполнены углубления, а с боков - прорези, в которых установлены перемычки, входящие своими боковыми выступами в вышеупомянутые углубления. Между уплотнительными элементами и корпусом расположена эластичная манжета, полость между которой и корпусом сообщена через верхние участки зазоров между уплотнительными элементами с полостью насосных труб над свабом.

Однако в данном решении не раскрывается возможность съемной установки головки сваба посредством резьбового соединения, что усложняет эксплуатацию сваба, а также не раскрывается возможность задания места закрепления верхнего стопора, что уменьшает возможности по использованию клапанов различных размеров.

Также из уровня техники известно выбранное в качестве прототипа решение «Улучшенный скважинный сваб» (патент GB 917863 A). Раскрывается скважинный сваб для подъема скважинной текучей среды из скважинной трубы, содержащий элемент в форме трубы, монтируемый на мандрель, опускаемую в скважинную трубу, и множество резиновых дисков, расположенных продольно по отношению к элементу в форме трубы, причем каждый диск имеет кольцеобразную периферийную часть с диаметром немного меньше, чем диаметр у скважинной трубы, в которой диски должны использоваться, и радиально расширяющуюся кольцеобразную промежуточную часть, имеющую большую гибкость, чем периферийная часть, для обеспечения возможности кругового расширения периферийной части при уменьшении давления между периферийной частью и скважинной трубой во время подъема сваба через текучую среду скважины в одном направлении.

Однако в данном решении не раскрывается возможность задания места закрепления верхнего стопора, что уменьшает возможности по использованию клапанов различных размеров (см. фиг. 1).

Кроме того, необходимо отметить, что слишком большой ход клапанного элемента вдоль оси сваба приводит к более быстрому износу клапанного элемента, чего можно избежать, ограничивая ход клапанного элемента посредством верхнего стопора.

Раскрытие изобретения

В одном аспекте изобретения раскрыта свабовая мандрель для насосно-компрессорной трубы, содержащая металлический стержень, представляющий собой насосную штангу, головку, при помощи резьбового соединения прикрепленную к нижней части металлического стержня, манжету, установленную на металлическом стержне с возможностью перемещения вдоль его оси, шплинт, установленный в металлическом стержне и головке так, чтобы предотвращать отвинчивание головки, стопор, причем стопор выполнен с возможностью закрепления в предварительно заданном месте на металлическом стержне так, чтобы обеспечивать движение манжеты в предварительно заданном диапазоне; причем стопор представляет собой кольцо с трапецеидальным сечением, при этом диаметр кольца в ближней к головке части соответствует диаметру головки, и в стопоре выполнен по меньшей мере один канал для текучей среды.

В дополнительном аспекте раскрыта свабовая мандрель, в которой стопор выполнен с возможностью закрепления в предварительно заданном месте на металлическом стержне при помощи сварки; металлический стержень имеет диаметр 22 мм и длину 350 мм, свабовая мандрель адаптирована для работы в насосно-компрессионной трубе диаметром 2 дюйма.

Задача, на решение которой направлено предложенное изобретение, - обеспечение простого, надежного устройства свабирования для использования в насосно-компрессорных трубах.

Обеспечиваемый технический результат заключается в повышении надежности и повышении удобства эксплуатации свабовой мандрели.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 показывает сваб, раскрытый в прототипе.

Фиг. 2 показывает схематичное изображение предложенной свабовой мандрели.

Осуществление изобретения

Предлагаемое изобретение разработано для эксплуатации в скважинных насосно-компрессорных трубах диаметром преимущественно 2 дюйма. В целях упрощения конструкции в качестве металлического стержня используется насосная штанга 7/8 дюйма с ниппельной частью с метрической резьбой в нижней части, на которую наворачивается съемная головка (отворот головки необходим для установки свабовой манжеты на свабовую мандрель, для предотвращения отворота головка фиксируется шплинтом). В частном варианте осуществления металлический стержень имеет диаметр 22 мм и длину 350 мм.

Применение предложенной свабовой мандрели, схематично показанной на фиг. 2, сводится к следующему: на металлический стержень 1 устанавливается верхнее стопорное кольцо (стопор) 2, затем устанавливается манжета (не показана на фиг. 2), затем устанавливается головка 3 и закрепляется шплинтом (не показан на фиг. 2). В таком виде свабовая мандрель может использоваться для освоения скважин методом свабирования.

При этом верхнее стопорное кольцо устанавливается в таком месте металлического стержня, чтобы с одной стороны было достаточно пространства для установки манжеты и с другой стороны, чтобы ограничить ее свободный ход. Само наличие стопорного кольца объясняется тем, что при движении вверх манжета может «сесть» на расширяющуюся часть металлического стержня и застрять в этом месте, что ухудшит эксплуатационные свойства манжеты (уменьшит ее надежность), во избежание этого и используется стопорное кольцо. Выбор места установки (закрепления) стопорного кольца определяется с одной стороны длиной манжеты, то есть она должна поместиться в свободное пространство между верхним стопорным кольцом и головкой, а с другой стороны - величиной свободного хода манжеты, так как чрезмерно большое движение манжеты вдоль оси металлического стержня приводит к более быстрому износу манжеты, то есть уменьшает надежность свабовой мандрели.

Закрепление стопорного кольца может осуществляться любым известным способом, обеспечивающим надежную фиксацию стопорного кольца на металлическом стержне, таким как, например, сварка, фиксация жестким элементом, проходящим сквозь стержень и кольцо, фиксация стопорным винтом.

Стопор представляет собой кольцо с трапецеидальным сечением, при этом диаметр кольца в ближней к головке части соответствует диаметру головки, и в стопоре выполнен по меньшей мере один канал для текучей среды.

Стопорное кольцо выполнено трапецеидальной формы (см. фиг. 2) для снижения сопротивления движению свабовой мандрели вверх, так как избыточное сопротивление в области стопорного кольца может привести к ухудшению работы манжеты, что связано с тем, что скважинная жидкость в таком случае будет оказывать недостаточное давление на манжету, что приведет к ухудшению ее функционирования как обратного клапана.

Диаметр стопорного кольца в основании трапеции соответствует диаметру головки, что способствует более прямолинейному движению свабовой мандрели по НКТ, что в свою очередь способствует лучшему функционированию манжеты в качестве обратного клапана.

Для улучшения прохождения скважинной жидкости к манжете в стопорном кольце выполнен по меньшей мере один канал, что также обеспечивает надежную работу манжеты в качестве обратного клапана, тем самым гарантируя надежную работу всей свабовой мандрели.

Тип используемой манжеты и ее эксплуатационные характеристики не относятся к сущности заявляемого изобретения, поэтому она подробно не раскрыта в описании. Единственное требование, предъявляемое к манжете в рамках данного изобретения - это то, что она должна функционировать, как обратный клапан, что является типичным требованием, предъявляемым к манжете, используемой при свабировании.

Головка устанавливается на металлическом стержне посредством резьбового соединения, что повышает удобство эксплуатации, благодаря быстрому и удобному съему для замены манжеты. Фиксация головки осуществляется при помощи шплинта, такой вид фиксации широко известен в области техники. В частном варианте осуществления металлический стержень и головка имеют сквозное отверстие, через которое проводят шплинт и фиксируют его в данном отверстии.

В верхней части свабовой мандрели на фиг .2 показана резьба, которая не является существенным признаком предложенного изобретения и служит для закрепления дополнительных блоков, в частности блока крепления к тросу.

Варианты осуществления не ограничиваются описанными здесь вариантами осуществления, специалисту в области техники на основе информации, изложенной в описании, и знаний уровня техники станут очевидны и другие варианты осуществления изобретения, не выходящие за пределы сущности и объема данного изобретения.

1. Свабовая мандрель для насосно-компрессорной трубы, содержащая:
- металлический стержень, представляющий собой насосную штангу,
- головку, при помощи резьбового соединения прикрепленную к нижней части металлического стержня,
- манжету, установленную на металлическом стержне с возможностью перемещения вдоль его оси,
- шплинт, установленный в металлическом стержне и головке так, чтобы предотвращать отвинчивание головки,
- стопор, причем стопор выполнен с возможностью закрепления в предварительно заданном месте на металлическом стержне так, чтобы обеспечивать движение манжеты в предварительно заданном диапазоне;
причем стопор представляет собой кольцо с трапецеидальным сечением, при этом диаметр кольца в ближней к головке части соответствует диаметру головки, и в стопоре выполнен по меньшей мере один канал для текучей среды.

2. Свабовая мандрель по п. 1, в которой стопор выполнен с возможностью закрепления в предварительно заданном месте на металлическом стержне при помощи сварки.

3. Свабовая мандрель по п. 1, в которой металлический стержень имеет диаметр 22 мм и длину 350 мм.

4. Свабовая мандрель по п. 1, причем свабовая мандрель адаптирована для работы в насосно-компрессионной трубе диаметром 2 дюйма.