УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ОТ ОТЛОЖЕНИЙ ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ НАСОСНО-КОМПРЕСОРНЫХ ТРУБ В СКВАЖИНЕ

Полезная модель относится к области нефтедобычи, в частности, к устройствам для удаления отложений парафина, асфальтенов, смол, солей, гидратов и т.п. из эксплуатационной колонны, насосно-компрессорных труб (НКТ), и может быть использована при проведении ремонтных работ в скважине.
Известно устройство для удаления солеотложений в лифтовых трубах, содержащее узел подвески, закрепленный на тяговом органе, связанный с ним корпус трубчатой формы с центральным осевым каналом и скребковые элементы, связанные между собой телескопически с возможностью осевого перемещения под собственным весом, при этом скребковые элементы размещены в осевом канале корпуса (1).
При работе указанного известного устройства в осевой канал корпуса подают моющий раствор, который, проходя между стенкой корпуса и скребковыми элементами, преобразуется в турбулентные струи и попадает на торец осадка солей, при этом осадок частично растворяется при одновременном воздействии на него скребковыми элементами.
Учитывая, что последние выполнены телескопически, то осадок растворяется ступенями: от телескопического элемента меньшего диаметра к большему.
Недостатком указанного известного устройства является недостаточная эффективность, не обеспечивающая высокое качество очистки. Это обусловлено тем, что скребковые элементы в этой конструкции не зачищают полностью внутренние стенки НКТ, так как имеют диаметр всегда меньше диаметра очищаемой трубы. А струи
моющего раствора, проходя по каналу корпуса, являются вертикальными и не оказывают эффективное гидродинамическое давление на отложения, а значит, не обеспечивают полное смывание всех остатков, особенно сцементированных, со стенки НКТ.
Кроме того, размещение скребковых элементов в корпусе усложняет конструкцию устройства, а значит, делает его менее надежным в работе.
Также известно устройство для очистки внутренней поверхности труб, содержащее несколько полых корпусов, соединенных резьбовыми соединениями, каждый из которых снабжен периферийными каналами с размещением в них одинарных эластичных стержнеобразных скребков, при этом внутри корпусов установлен шток с открытыми продольными каналами для подачи промывочной жидкости, гидравлически соединенными с периферийными каналами (2).
При работе указанного известного устройства по мере износа скребков производится их компенсация путем «проталкивания» указанных скребков через периферийные каналы, и одновременно через эти же каналы подается в НКТ промывочная жидкость. В результате повышается качество очистки.
Однако указанное известное устройство характеризуется сложной конструкцией за счет множества конструктивных узлов и деталей, что снижает надежность работы устройства в целом.
Вместе с этим данное устройство не предназначено для использования непосредственно в скважине, т.к. согласно описанию его работы труба должна быть закреплена на рольгангах и зафиксирована прижимом. Для работы устройства, введенного в очищаемую трубу необходимо подавать охлаждающую жидкость, осуществлять осевую подачу и вращение принудительным образом, что неосуществимо в условиях скважин.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению по назначению является устройство для удаления гидратопарафиновых отложений в нефтяных и газовых скважинах, содержащее последовательно размещенные узел подвески, закрепленный на тяговом органе, связанный с ним корпус трубчатой формы с центральным осевым каналом и с боковыми радиальными приемными окнами, под которыми снаружи корпуса установлена самоуплотняющаяся манжета (пакер-сваб) и жестко связанный с указанным корпусом несъемный полый наконечник (выполненный заодно с корпусом) с размещенными на его наружной поверхности очистными элементами в виде металлических игл и выполненными между ними всасывающими фильтрационными отверстиями (3) В осевом канале корпуса выполнены теплообменные каналы и установлен струйный насос. Теплообменные каналы также имеются и в наконечнике. В кольцевую полость корпуса закачивают нагретую рабочую жидкость (например, пластовую воду), самоуплотняющаяся манжета раскрывается и увлекается вместе с корпусом и насосом в нем до верхней границы отложений. Жидкость, проходя последовательно через боковые радиальные приемные окна корпуса, теплообменные каналы корпуса и теплообменные каналы наконечника, нагревают корпус и очистные элементы - иглы. Происходит разрушение (расплавление) отложений до жидкого состояния и они откачиваются насосом на дневную поверхность.
Недостатками указанного известного устройства являются:
- недостаточная надежность вследствие сложности конструкции;
- отсутствие универсальности, так как предполагает использование только в НКТ одного типоразмера (изменить диаметр очистного элемента невозможно, так как он сделан заодно с корпусом);
- недостаточная ремонтопригодность, так как поломка игл или изменение размеров теплообменных каналов (износ, засорение) и приемных окон потребует замены всего устройства;
- в известном устройстве крайне сложно подобрать эффективный режим работы струйного насоса при одновременной закачке жидкости в струйный насос и кольцевое пространство, т.к. при работе происходит изменение реологии жидкости в зоне работы устройства (в жидкости появляется парафин, смолы, твердые вещества, приводящие к увеличению вязкости).
Все это снижает эффективность работы устройства.
Технический результат, обеспечиваемый предложагаемой полезной моделью, заключается в повышении надежности за счет упрощения конструкции, при сохранении эффективности работы, при одновременном обеспечении универсальности для любого типоразмера НКТ, технологичности и ремонтопригодности.
Указанный технический результат решается предложенным устройством для очистки от отложений внутренней поверхности насосно-компрессорных труб в скважине, включающем последовательно размещенные узел подвески, закрепленный на тяговом органе, связанный с ним корпус с центральным осевым каналом и с боковыми радиальными приемными окнами, под которыми снаружи корпуса установлена самоуплотняющаяся манжета, и жестко связанный с указанным корпусом полый наконечник, с размещенными на его наружной поверхности очистными элементами, при этом новым является то, что в корпусе дополнительно выполнены гидромониторные каналы в виде боковых отверстий, наклонно направленных в сторону забоя скважины и размещенных под самоуплотняющейся манжетой, наконечник выполнен съемным в виде полого металлического стакана, днище которого имеет резьбовое соединение с корпусом, в боковых стенках наконечника имеются ряд поперечных сквозных отверстий, выполненных в диаметральных плоскостях, по два отверстия в каждой указанной
плоскости, причем каждая диаметральная пара отверстий расположена поэтажно по высоте наконечника и одновременно смещена по окружности друг относительно друга, с размещением в них очистных элементов из поперечно установленных в полости наконечника отрезков троса или проволоки, причем концы каждого указанного отрезка заведены в указанные диаметральные пары отверстий с выходом их за пределы наружной поверхности наконечника, с образованием рабочих концов очистных элементов, и жестко закреплены в отверстиях посредством твердеющего композитного состава, заливаемого в полость наконечника.
При этом между корпусом и узлом подвески может быть установлен опорно-осевой подшипник, а корпус снабжен резьбовым разъемом с узлом подвески.
В предлагаемом устройстве самоуплотняющаяся манжета выполнена из эластичного материала, например, резины, армированной пружинной проволокой для придания жесткости лепесткам манжеты
Длина рабочего конца очистного элемента равна или превышает расстояние от наружной поверхности наконечника до внутренней поверхности насосно-компрессорных труб.
А максимальная длина рабочего конца очистного элемента выполнена из расчета не превышения допустимого усилия на тяговой орган при удалении соскребаемого очистными элементами слоя отложений.
Поперечные сквозные отверстия в боковых стенках наконечника, выполненные в диаметральных плоскостях, и в которых установлены очистные элементы, могут быть размещены по всей длине наконечника.
Наконечник с очистными элементами имеет форму «ерш».
При этом твердеющий композитный материал относится к материалам холодного или горячего отверждения.
Приведенный выше технический результат обеспечивается за счет следующего.
Благодаря тому, что в корпусе дополнительно установлены наклонно направленные гидромониторные каналы, обеспечивается импульсное воздействие на отложения выходящих из указанных каналов струй одновременно с механическим воздействием очистных элементов, в результате чего происходит гарантированное разрушение указанных отложений по всему периметру колонны НКТ.
Наряду с указанным, предложенное устройство характеризуется наличием простых деталей и узлов, что повышает надежность его работы. А установка между корпусом и узлом подвески опорно-осевого подшипника позволяет исключить закручивание тягового органа, к которому прикреплен узел подвески, а значит, исключается возникновение аварийной ситуации по этой причине.
Выполнение наконечника съемным позволяет улучшить ремонтопригодность устройства, вследствие возможности замены этой детали, например, ввиду износа рабочих концов очистных элементов.
Кроме того, предлагаемая в заявляемом устройстве конструкция наконечника с очистными элементами и прием крепления (установки) последних в наконечнике позволяет, по мере необходимости, производить замену очистных элементов без замены самого наконечника, например, путем помещения в печь для выгорания твердеющего композитного материала с последующим удалением вышедших их строя отрезков троса и замены их новыми. Указанное также повышает ремонтопригодность устройства в целом.
Вместе с этим, при установке в наконечнике новых отрезков троса, последние могут быть выбраны различной длины, в зависимости от типоразмера НКТ, что делает предложенное устройство универсальным.
Предложенное устройство иллюстрируется чертежом, где показан его общий вид.
Заявляемое устройство для очистки от отложений внутренней поверхности насосно-компрессорных труб в скважине состоит из корпуса 1 с центральным осевым каналом 2, связанным с узлом подвески 3, например, посредством резьбового разъема 4, закрепленным на тяговом органе 5 (например, на скребковой проволоке, каротажном кабеле и т.п.)
Между корпусом 1 и узлом подвески 3 установлен опорно-осевой подшипник 6 для исключения закручивания тягового органа 5 при работе.
В корпусе выполнены боковые радиальные приемные окна 7 (ориентировочно в количестве 4 шт.) и гидромониторные каналы 8 в виде боковых отверстий (ориентировочно в количестве 6 шт.), наклонно направленные в сторону забоя скважины. Снаружи корпуса 1 между приемными окнами 7 и гидромониторными каналами 8 установлена самоуплотняющаяся манжета 9, выполняющая роль пакера-поршня и перекрывающая пространство между корпусом 1 и НКТ. С указанным корпусом 1 жестко связан наконечник 10, выполненный в виде полого металлического стакана 11, днище 12 которого имеет резьбовое соединение 13 с корпусом 1. В боковых стенках наконечника 10 имеется ряд поперечных сквозных отверстий 14, выполненных в диаметральных плоскостях, по два отверстия в каждой указанной плоскости. Каждая такая пара диаметральных отверстий 14 расположена друг под другом по высоте наконечника 10 и при этом смещена по окружности на небольшой угол α друг относительно друга (угол смещения α определен, исходя из равномерности размещения отверстий 14 на боковых стенках наконечника 10 и его высоты, например, с образованием условной винтовой линии). В каждой паре диаметральных отверстий 14 размещен отрезок 15 троса или многожильной проволоки, который установлен поперек полости 16 наконечника 10 и своими концами заведен в эти отверстия 14 с одновременным выходом их за пределы наружной поверхности
наконечника 10 с образованием рабочих концов 17 очистных элементов. Полость 16 наконечника 10 заполнена твердеющим композитным составом, например, мочевино-формальдегидной смолой. Указанный состав при твердении жестко закрепляет концы отрезка 15 троса в отверстиях 14 наконечника 10. Длина отрезков 15 троса выбирается, исходя из типоразмера НКТ 18, равной диаметру НКТ 18 или несколько больше этого диаметра (для целей увеличения скребкового эффекта).
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
2
Указанное устройство является составной частью комплекса оборудования, обеспечивающего выполнение работ по ремонту скважин. В находящуюся в скважине колонну насосно-компрессорных труб 18 начинают спуск заявляемого устройства посредством перемещения (разматывания) тягового органа 5 при одновременной подаче по давлением 30 атм. в полость НКТ моющего раствора (например, синтетические моющие средства, стабикар и т.д.) из расчета ориентировочно 5-7 л/сек. Эффект очистки усиливается при подаче подогретого моющего раствора до температуры 50-60°С. Учитывая, что полость 19 между НКТ 18 и корпусом 1 перекрыта самоуплотняющейся манжетой 9, моющий раствор устремляется в центральный осевой канал 2 корпуса 1 через приемные окна 7, при этом, за счет сопротивления, возникает дополнительный перепад давления порядка 20-50 атм (в зависимости от расхода закачиваемого моющего раствора), в результате чего на указанную манжету 9, оказывается осевое усилие ~600 кг/см, за счет этого предлагаемое устройство идет вниз по колонне НКТ 18 и происходит очистка. При этом рабочие концы 17 наконечника 10 производят механическое разрушение отложений (учитывая, что их длина равна или больше диаметра НКТ, то происходит полный охват внутренней полости НКТ). Моющий раствор, поступающий в полость НКТ из осевого канала 2 корпуса 1 через гидромониторные каналы 8, производит импульсное воздействие на отложения со скоростью истечения струи из канала 30-50
м/сек, смывая их, а манжета 9, продвигаясь по колонне НКТ 18 как поршень, производит окончательную очистку. Разрушенные отложения идут через башмак колонны в заколонное пространство между НКТ 18 и эксплуатационной колонной и выводятся на дневную поверхность. Указанное воздействие осуществляется и при подъеме предлагаемого устройства. Причем качество очистки можно регулировать скоростью движения устройства посредством изменения скорости движения тягового органа 5.
При этом, учитывая, что между корпусом 1 и узлом подвески 3 установлен подшипник 6, обеспечивается свобода вращения устройства и полное исключение закручивание тягового органа 5.
Учитывая, что наконечник 10 устройства является съемным, то при необходимости использования устройства на скважинах с другим типоразмером НКТ, производят переналадку его очистных элементов (используют отрезки троса другой длины) на другой диаметр.
Таким образом, предлагаемое устройство имеет следующие преимущества перед известными:
- позволяет эффективно очищать лифтовые трубы по всему диаметру НКТ непосредственно на скважине с необходимой периодичностью;
- характеризуется надежной работой, вследствие простоты конструкции;
- обладает универсальностью для различных типоразмеров НКТ;
- обеспечивает высокую ремонтопригодность.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ:
1. Авторское свидетельство СССР №1076571, кл. Е 21 В 37/02, от 1982 г.
2. Патент РФ №2223390, кл. Е 21 В 37/02, от 2002 г.
3. Патент РФ №2101468, кл. Е 21 В 37/02, от 1996 г.