Устройство для очистки насосно-компрессорных труб

Изобретение относится к нефтегазовой отрасли, в частности к технике для очистки насосно-компрессорных труб (НКТ) и может быть использовано для подсоединения к гибкой насосно-компрессорной трубе (ГНКТ).
Известно устройство для очистки от отложений внутренней поверхности насосно-компрессорных труб в скважине, содержащее корпус с центральным осевым каналом и с боковыми радиально размещенными окнами для выхода моющей жидкости, расположенными в несколько рядов вдоль оси корпуса, узел перемещения корпуса, снабженный резьбовым разъемом для соединения, и подшипниковый узел (см. описание к патенту на полезную модель Российской Федерации №52440, МПК Е21В 37/02, опубл. 27.03.2006 г. ).
Для повышения эффективности очистки известное устройство содержит жестко связанный с корпусом полый съемный наконечник, соединенный с корпусом резьбовым соединением. В боковых стенках наконечника в диаметральных плоскостях выполнен ряд поперечных сквозных отверстий, 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. В отверстиях закреплены очистные элементы, размещенные на его наружной поверхности и выполненные в виде отрезков троса или проволоки.
К недостаткам известного устройства относится то, что оно имеет сложную конструкцию, не обеспечивает надежную эффективную очистку, так как спуск устройства и разрушение заторов возможно осуществлять только за счет веса устройства, поскольку узел подвески закреплен на тяговом органе.
Известно устройство для очистки внутренней поверхности стеклопластиковых насосно-компрессорных труб, содержащее корпус с центральным осевым каналом и боковыми радиально размещенными окнами для моющей жидкости, расположенными в несколько рядов вдоль оси корпуса, узел перемещения корпуса, снабженный резьбовым разъемом для соединения (см. описание к патенту на полезную модель Российской Федерации №149272, МПК В08В 9/00, опубл. 27.12.2014 г. ).
Боковые радиально размещенные окна оснащены моющими соплами, расположенными вдоль оси корпуса в количестве не менее двух, причем сопла следующего ряда смещены относительно предыдущего с образованием винтовой линии на поверхности подаваемого внутрь труб корпуса.
Корпус с моющими соплами имеет возможность только поступательного перемещения и не имеет возможности совершать вращательные движения вокруг своей оси, что снижает эффективность очистки внутренней поверхности.
Известна установка для очистки внутренней поверхности насосно-компрессорных труб, принятая в качестве прототипа, содержащая корпус с центральным осевым каналом и с боковыми радиально размещенными окнами для выхода моющей жидкости, расположенными в несколько рядов вдоль оси корпуса, узел перемещения корпуса, снабженный резьбовым разъемом для соединения, подшипниковый узел для обеспечения возможности вращения корпуса (см. описание к патенту на полезную модель Российской Федерации №147406, МПК В08В 9/053, опубл. 10.11.2014 г. ).
При работе данного устройства вращение роторной сопловой головки и необходимая для разрушения солеотложений сила воздействия водяных струй требуют высокого рабочего давления, что обеспечивается использованием соответствующих насоса и рукава высокого давления, выполненных с возможностью достижения давления нагнетания не менее 800 бар.
Кроме того, недостатком известного устройства является то, что корпус имеет большой диаметр, приближенный к внутреннему диаметру очищаемой трубы НКТ, вследствие чего, при нахождении в трубе сильного затора, закрывающего большую часть внутреннего проходного сечения трубы, корпус инструмента упирается в затор и не может пройти дальше, тем самым, не выполнена основная функция по очищению внутренней колонны труб. Корпус имеет одно осевое отверстия для выхода рабочей жидкости, но его не хватает для быстрого очищения загрязнения.
Технической задачей и техническим результатом предлагаемого устройства является повышение надежности и эффективности очистки внутренних поверхностей НКТ с использованием циркуляции рабочей жидкости, подаваемой по ГНКТ.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для очистки насосно-компрессорных труб, содержащем корпус с центральным осевым каналом и боковыми радиально размещенными для выхода моющей жидкости отверстиями, узел для перемещения корпуса, снабженный резьбовым разъемом для соединения, и подшипниковый узел для обеспечения возможности вращения, имеются отличия, а именно, в качестве узла перемещения корпуса использованы гибкие насосно-компрессорные трубы, соединенные с обоймой, в ступенчатой полости которой установлен соединенный с корпусом вал, выполненный с проходным каналом и имеющий возможность свободного вращения в обойме, при этом корпус выполнен с заостренным концом и его диаметр меньше диаметра обоймы, по наружной поверхности корпус имеет продольные радиально размещенные пазы, в которых перпендикулярно граням, выполнены сквозные отверстия для выхода моющей жидкости, а осевой канал корпуса выполнен проходным трехступенчатым и уменьшающимся к заостренному концу по внутреннему диаметру.
Предлагаемое устройство обеспечивает эффективную очистку труб НКТ энергией выходящих струй рабочей жидкости под давлением 210 МПа (210 бар) с одновременным вращением исходящих струй из корпуса наконечника, а осевое усилие от ГНКТ обеспечивает перемещение устройства вдоль НКТ
Устройство для очистки насосно-компрессорных труб поясняется чертежами, где: на фигуре 1 изображен общий вид устройства в сборе; на фиг. 2 - продольное сечение корпуса; на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - поясняющая схема работы устройства.
Устройство для очистки насосно-компрессорных труб содержит корпус 1 с заостренным концом, снабженный проходным трех ступенчатым и уменьшающимся по внутреннему диаметру заостренному концу каналом 2 для моющей жидкости для увеличения напора истечения жидкости. По наружной поверхности корпус 1 имеет продольные радиально размещенные пазы 3. Перпендикулярно граням продольных пазов 3 выполнены сквозные отверстия 4 для выхода моющей жидкости. Корпус 1 соединен с валом 5 резьбовым соединением (резьбовое соединение на чертеже условно не показано). Соединение вала 5 и наконечника 1 уплотнено узлом 6 для предотвращения потери жидкости через резьбу. Вал 5 снабжен проходным каналом и имеет возможность свободного вращения вокруг своей оси без продольного осевого перемещения в обойме 7 (проходной канал вала на чертеже условно не показан). Обойма 7 представляет собой полое цилиндрическое тело со ступенчатой внутренней полостью, в которой размещены два подшипниковых узла 8 и 9 и два уплотнительных узла 10 и 11 для герметичности.
С помощью обоймы 7, соединенной резьбовым соединением с верхним переводником 12 с корпус 1 соединено с ГНКТ (резьбовое соединение на чертеже условно не показано).
Устройство для очистки насосно-компрессорных труб используют следующим образом.
Устройство соединяют с концом ГНКТ посредством верхнего переводника 12 и помещают во внутреннюю полость колонны труб НКТ, спущенных в скважину для очистки их внутренней поверхности. Очистку осуществляют рабочей жидкостью, подаваемой по ГНКТ.
Рабочая жидкость по ГНКТ попадает через проходной канал вала 5 в проходной канал 2 корпуса 1. Затем рабочая жидкость по каналам корпуса 1 выходит струями из отверстий 4. Из-за реактивной силы струи, выходящей строго перпендикулярно плоскости граням продольных пазов 3 корпуса 1, возникает вращающий момент относительно оси устройства, вследствие чего происходит вращение корпуса 1 с валом 5 относительно оси обоймы 7.
В предлагаемом устройстве вращающийся корпус 1 вынесен за габариты обоймы 7. В обойме 7 расположен только основной вращательный механизм, а именно подшипниковый узел 10 и 11, вследствие чего корпус 1 возможно выполнить меньшим диаметром, чем обойма 7. Из-за маленького наружного диаметра корпуса 1 устройство способно проникать и разрушать пробки и заторы во внутренней полости очищаемой трубы.
Эффективная очистка труб достигается выходом струй рабочей жидкости с одновременным вращением исходящих струй из корпуса 1.
Наличие подшипникового узла 10 и 11 с упорными подшипниками под действием осевого усилия позволяет исключить остановку вращения устройства, что повышает надежность его работы.
Перечисленные преимущества дают возможность применять предлагаемое устройство в более сложных условиях для очищения труб даже при глухой пробке загрязнений.