УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ТРУБ ОТ АСФАЛЬТОСМОЛОПАРАФИНОВЫХ ОТЛОЖЕНИЙ

Полезная модель относится к нефтегазовой добывающей промышленности, к устройствам для очистки буровых скважин, и может быть использована для очистки труб от асфальтосмолопарафиновых отложений (АСПО).
Известно устройство для обработки стенок скважины для очистки солеотложений стенок труб обсадной колонны, представляющее полый корпус с концентрическим кожухом, с возможностью его осевого вращения. На кожухе спиралью установлены армированные лопасти, с закреплёнными на них щётками. Устройство повышает эффективность и производительность очистки стенок труб (1).
Известно устройство для очистки труб в нефтегазодобывающих скважинах от асфальтосмолопарафиновых отложений, содержащее верхнюю и нижнюю очистные головки, установленные на валу с возможностью вращения, с распорной втулкой между ними. На наружной поверхности головок винтовыми канавками углового профиля образованы рабочие зубья, противоположно направленные, под углом к продольной оси вала до 45°. Устройство позволяет повысить производительность (2).
Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип (ближайший аналог), является устройство для очистки труб в нефтегазодобывающих скважинах от асфальтосмолопарафиновых отложений (3). Устройство включает установленный на оси между грузом-тягой и направляющим наконечником корпус с лучевым ножом, который представляет собой секцию из двух очистных головок, с противоположно направленными под углом к продольной оси режущими элементами. Каждая головка в средней части имеет разгрузочную кольцевую проточку, установлена на валу с возможностью вращения в противоположные стороны, и между головками размещена распорная втулка. Между грузом-тягой и секцией головок установлен стабилизатор, обеспечивающий ограниченное осевое и угловое перемещение. Режущие элементы пары очистных головок противоположно направлены под углом «а» к продольной оси, что позволяет им вращаться в противоположные стороны при воздействии встречного потока скважинной продукции. Режущие элементы лучевого ножа в горизонтальном сечении имеют угол приострения с лезвием, которые разрушают отложение на стенке трубы и направляют его в разгрузочно кольцевую проточку на одной головке и затем в режущий лучевой нож второй головки.
Устройство позволяет очищать скважину, имеющую кривизну, обеспечивает эффективность процесса.
Однако, для повышения эффективности очистки трубы необходимо снизить динамическое сопротивление в потоке и сопротивление трения устройства при срезании слоя отложений.
Технической задачей предложенной полезной модели является повышение эффективности очистки, путём улучшения габаритных и прочностных характеристик устройства.
2
э
Указанная техническая задача решена тем, что в преложенном устройстве, содержащем соединённый осью с грузом-тягой и направляющим наконечником корпус, установленный на ней с возможностью поступательного и вращательного движения, и снабжённый лучевым ножом с рабочими поверхностями, выполненными под углом к центральной оси, согласно полезной модели, корпус выполнен в форме усечённого конуса сужающегося к торцу тяги под углом α = 5 - 7°, с пояском скольжения «С» около широкого основания, с торцевыми фасками под углом β = 45°; длина корпуса составляет 0,7 - 0,5 длины оси между торцами тяги и направляющего наконечника, на которой около указанных торцов выполнены кольцевые канавки; а на образующей поверхности корпуса выполнены рабочие поверхности лучевого ножа под углом δ = 10 - 12° к продольной оси корпуса, и углом заточки ω= 15 - 17° их рёбер большего основания около торца направляющего наконечника; при этом в горизонтальном сечении рабочие поверхности лучевого ножа представляют параболические гребни, с остриём заточки γ = 5 - 7°, и выполнены из коррозионно -стойкой стали с характеристикой прочности 100 - 160 кг/см и твёрдостью 59 - 63 НКС.
Техническая задача решена также тем, что используется сталь марок: 9ХС, 40Х13; ХВГ; ХВСГ; 08ХН28МТ.
Положительный результат при использовании предложения заявителя заключается в следующем:
- устройство разрезает АСПО на секторы и отделяет их от стенки трубы;
- лучевой нож имеет малую длину и обратный конус наружной образующей поверхности, что существенно снижает сопротивление трения;
- лучевой нож имеет малую площадь поперечного сечения, что уменьшает динамическое сопротивление;
- лучевой нож обеспечивает самоочистку при расхаживании;
- прочностные весогабаритные характеристики позволили упростить устройство в изготовлении и эксплуатации;
- устройство не имеет открытых подшипников качения.
Устройство опробовано в изготовлении и испытано при очистке труб в скважине, что позволяет считать предложение заявителя соответствующим критерию: «промышленная применимость».
При сравнении с ближайшим аналогом выявлено, что предложенная полезная модель отличается размещением и формой корпуса и рабочих поверхностей лучевого ножа, характеристиками их материала, что позволяет считать предложение заявителя соответствующим критерию: «новизна».
Суть полезной модели заключается в следующем:
Рабочие поверхности лучевого ножа образованы сверлением в заготовке по образующей поверхности корпуса под углом β = 10 - 12° к его продольной оси. При больших углах - увеличивается динамическое сопротивление, при меньших - не происходит полного отрыва подрезного сектора АСПО. Образующая поверхность корпуса с лучевым ножом имеет вид усеченного конуса, сужающегося к торцу тяги под углом α= 5 - 7°, у большего основания имеется поясок скольжения, который центрует устройство при спуске и прохождении трубы без АСПО. Поверхности корпуса со стороны торцов тяги и направляющего наконечника имеют скосы - фаски под углом 45°. Форма образующей поверхности корпуса подобрана экспериментально, обеспечивает малое сопротивление динамическое в потоке и сопротивление трения при соприкосновении с поверхностью трубы при расхаживании. На оси около торцов тяги и направляющего наконечника выполнены кольцевые канавки; длина корпуса h составляет 0,7 - 0,5 длины оси L между указанными торцами, эти оптимальные люфты позволяют перемещаться корпусу возвратно - поступательно на 0,3 - 0,5 длины оси. Кроме этого, корпус свободно вращается на оси под действием жидкой струи в трубе, обеспечивая транспортировку срезанных фрагментов отложений и самоочистку рабочих поверхностей лучевого ножа. Нижние рёбра рабочих поверхностей у большего основания имеют угол заточки ω = 15 - 17°, который обеспечивает начало процесса врезания ножа при вхождении устройства в зону отложений. В горизонтальном сечении рабочие поверхности лучевого ножа представляют собой параболические гребни с острием
2
заточки их вершин γ = 5 - 7°. Вращающийся лучевой нож всеми кромками рабочих поверхностей разрезает кольцевой слой отложений в трубе на секторы, подрезает их и отделяет от стенки трубы. Направляющий наконечник, с углом при вершине 10°, выполненный из стали ЗОХМА с твёрдостью закаливания HRC 30...35, центрует устройство по оси трубы. Груз-тяга соединена с осью на резьбе и контрится штифтом. Уменьшить габариты устройства и повысить эффективность очистки трубы позволило изготовление корпуса с лучевым ножом из материала стали марок 9ХС, 40Х13; ХВГ; ХВСГ; 08ХН28МТ, с выбранными пределами прочности 100 - 160 кг/см и твёрдости 59-63 НРСэ.
Полезная модель представлена на фиг. 1.
2
э
На оси 1, соединяющей направляющий наконечник 2 и груз-тягу 3, установлен корпус 4 с лучевым ножом 5, с возможностью вращательного и поступательного движения. Ось в тяге установлена на резьбе и стопорится штифтом 6. На оси выполнены канавки 7. Корпус с лучевым ножом имеет форму усеченного конуса, сужающегося к торцу тяги под углом α = 5 - 7°, с фасками с двух торцов под углом β = 45°. У широкого основания корпуса выполнен поясок скольжения 8. Рабочие поверхности 9 лучевого ножа выполнены под углом δ = 10 - 12° к продольной оси корпуса, с заточкой ребра R у большего основания под углом ω= 15 - 17° (сечение Б - Б). В горизонтальном сечении АА рабочие поверхности лучевого ножа представляют собой параболические гребни 10 с остриём заточки у вершины γ= 5 -7°. Тяга и корпус снабжены стравливающими отверстиями 11. При спуске устройства в трубу на участке без АСПО корпус скользит на пояске 8. На участке трубы с АСПО направляющий наконечник 2 центрует лучевой нож, свободно вращаясь, своими кромками он разрезает и отделяет от стенки слой АСПО, а встречный поток флюида уносит секторы к устью и омывает нож. Лучевой нож выполнен из стали с характеристиками прочности 100-160 кг/см и твёрдости 59-63 HRC.
Источники информации, принятые в описании:
1. Патент РФ №2189432 кл.Е21В37/02 опубл. 20.09.2002г.
2. Патент РФ № 2147064 кл. Е21В37/02 опубл. 27.03.2000 г.
3. Патент РФ № 2126881 кл. Е21В37/02 опубл. 27.02,1999 г. - прототип (ближайший аналог).