Скважинный очиститель лифта насосно-компрессорных труб

Полезная модель относится к средствам нефтехимической технологии, работающим в жидкой среде, и может быть использовано в химической, нефтегазовой и других отраслях промышленности для улучшения процессов получения гомогенных смесей.
Из патента №158201 RU известен скважинный щелевой фильтр, характеризующийся тем, что содержит корпус в виде трубы из непроницаемого материала с щелевыми отверстиями, направленными вдоль образующей, при этом длина отверстий, по меньшей мере, в три раза больше ширины, по оси корпуса установлен шток, на котором закреплены с возможностью вращения и перемещения вдоль штока крыльчатки, разделенные пружинами, вокруг корпуса фильтра, соосно с ним, установлен кожух в виде трубы с выполненными на его образующей поперечными щелевыми отверстиями длиной, равной половине длины окружности кожуха, расположенными по всей его высоте в шахматном порядке, кожух и корпус скреплены на концах болтами, расположенными перпендикулярно к продольной оси щелевого фильтра. На концах корпуса щелевого фильтра выполнены резьбовые соединения для возможности формирования с помощью соединительных втулок многосекционного щелевого фильтра. Щелевые отверстия на кожухе расположены с шагом, равным четырем поперечным размерам отверстия.
Из патента №2453682 RU известен скважинный фильтр, содержащий перфорированный каркас, размещенные на каркасе полимерные диски, образующие щели между собой, отличающийся тем, что диски выполнены из армированного скотча, на клейкой стороне которого закреплен монослой дисперсных частиц. Диски выполнены из двухстороннего скотча. В качестве дисперсных частиц применен кварцевый песок. Размер дисперсных частиц составляет 50-1000 мкм.
Из патента US 2166197 известен роторный измельчитель, имеющий крыльчатку с заостренными и/или зубчатыми краями.
Наиболее близким аналогом является известный из патента №2301700 RU диспергатор, содержащий крыльчатки и пружину, отличающийся тем, что введены дополнительные крыльчатки, шпилька с фиксаторами и втулки, установленные на шпильке между крыльчатками, для обеспечения динамического взаимодействия кромок лопастей соседних крыльчаток, кромки лопастей заострены, причем две группы крыльчаток выполнены большего размера и установлены на концах шпильки возле фиксаторов, две другие группы крыльчаток выполнены меньшего размера и установлены между группами крыльчаток большего размера, между группами крыльчаток меньшего размера установлена пружина, крыльчатки большего размера и крыльчатки меньшего размера выполнены с возможностью вращения в противоположные стороны, крыльчатки большего размера выполнены диаметром, близким к диаметру нефтепровода. Недостатком является сложность конструкции, что влечет за собой повышенную вероятность заклинивания диспергатора в трубе, а также сложность разъема конструкции.
Задачей полезной модели является увеличение межочистного периода колонны насосно-компрессорных труб, повышение эффективности гомогенизации, упрощение извлечения устройства из колонны.
Решение задачи: скважинный очиститель состоит из звеньев, соединенных между собой кольцами с возможностью вращения колец. За счет этого достигается гибкость конструкции и оперативность изменения числа звеньев. В состав каждого из звеньев, в свою очередь, входит набор надетых на вал с возможностью вращения вокруг вала и разделенных между собой втулками крыльчаток различного диаметра, кромки лопастей которых заострены на угол от 30 до 60 град как внутри, так и снаружи. Также, по крайней мере, один из типов крыльчаток имеет зубцы на наружной кромке с заострением на угол от 30 до 60 град, а сами они обработаны температурой до значения HRC от 56 до 60. За счет этого достигается высокая эффективность измельчения, и повышается однородность смеси. На одном из концов очистителя установлен гибкий парашют диаметром меньше на 2-4 мм внутреннего диаметра очищаемой трубы, и имеющий радиальные прорези. За счет этого достигается стабилизация положения очистителя, а также повышение эффективности очистки трубы. Кроме того, на верхушке первого звена закреплен грибкообразный наконечник быстроразъемного соединения. Это сокращает время операция опускания-поднятия очистителя.
Осуществление полезной модели
Очиститель состоит из звеньев, соединенных между собой кольцами с возможностью вращения колец, что позволяет системе очистителя быть гибкой. Кольца имеют замок, что позволяет оперативно добавлять или заменять звенья. В зависимости от наличия инородных частиц, регулируется количество звеньев (чем больше вредных включений, тем больше звеньев).
На одном из концов очистителя закреплен гибкий парашют диаметром меньше на 2-4 мм внутреннего диаметра очищаемой трубы, что способствует лучшему очищению насосно-компрессорной трубы. Парашют соскребает со стенок труб НКТ прилипшие инородные частицы, удерживает систему очистителя от резкого опускания в трубе во время выключения насоса, что дает возможность тщательнее очистить внутреннюю полость труб, и помогает системе очистителя подняться до упора при низком давлении потока.
В состав каждого из звеньев, в свою очередь, входит набор надетых на вал и разделенных между собой втулками крыльчаток различного диаметра, кромки лопастей которых заострены на угол от 30 до 60 град как внутри, так и снаружи. Также крыльчатки имеют зубцы на наружной кромке с заострением на угол от 30 до 60 град, а сами они обработаны температурой до значения HRC от 56 до 60. Толщина крыльчатки составляет до 3 мм.
Конструкция крыльчаток и функциональность гибкого парашюта существенно повышают однородность смеси. Несколько видов разных диаметров крыльчаток в звеньях, способствуют максимально эффективному измельчению. Диаметр самой крупной крыльчатки обеспечивает зазор в трубе равный от 0,5 до 1,5 мм на сторону. Оставшиеся крыльчатки меньших диаметров обеспечивают измельчение включений в средних и малых слоях потока.
Посадочное место крыльчаток на вал и внутренний диаметр втулок подобраны таким образом, что бы исключить заклинивание и обеспечить свободное вращение на валу - зазор составляет 0,2 мм на сторону. Зазор между крыльчатками и втулками составляет от 0,2 до 1,5 мм.
На верхушке первого (верхнего) звена закреплен наконечник, который имеет форму грибка и является частью быстроразъемного соединения, что дает возможность поднять из скважины очиститель. Таким образом, упрощается и удешевляется процесс извлечения очистителя.
Принцип работы очистителя: очиститель помещают в нефтепровод и запускают нефтегазовый поток. С помощью гибкого парашюта 10 устройство поднимается до арматуры 11 даже при слабом давлении потока, который заставляет вращаться крыльчатки. Крыльчатки 7, 8, 9 имеют разные размеры, разные направления вращения и разные заточки. Поскольку все лопасти имеют острые кромки как внутри, так и по периметру крыльчаток, а крыльчатки 7 и 9 имеют еще и зубцы на острых кромках по периметру, то при вращении дробят инородные частицы, которые находятся в потоке, более эффективно. При выключении насоса, благодаря гибкому парашюту, система очистителя медленно спускается по каналу, соскребая со стенок труб НКТ прилипшие инородные частицы. При избыточном давлении, парашют 10 прогибается, освобождая место для потока. Очиститель достают из скважины, выключив насос и спустив в колонну зацепное устройство, которое цепляется за наконечник 11 и очиститель вытягивают.
Таким образом, полезная модель позволяет обеспечить высокую эффективность гомогенизации нефтегазового потока, упростить извлечение скважинного очистителя лифта НКТ, очистить внутренние стенки труб НКТ от прилипших инородных частиц, что способствует сохранению работоспособности насосов и учетных механизмов, увеличивается межочистной период от 5 до 10 раз.
Описание рисунков.
На фиг. 1, фиг.2, фиг.3 представлен скважинный очиститель лифта насосно-компрессорных труб в сборе. Здесь корпус нефтегазопровода 1, вал звена очистителя 2, шплинт фиксации набора крыльчаток на валу 3, шайба ограничительная для втулок 4, втулка 5, кольцо соединения звеньев 6, крыльчатки разных размеров, разных направлений вращения и разных заточек 7,8,9, парашют гибкий 10; наконечник быстроразъемного соединения 11, арматура насосно-компрессорной трубы 12.