САМООРИЕНТИРУЕМЫЙ ДЕЦЕНТРАТОР, УСТАНОВЛЕННЫЙ В СКВАЖИНЕ НА НАСОСНО-КОМПРЕССОРНОЙ ТРУБЕ

Полезная модель относятся к области нефтедобычи, в частности, к объектам для обеспечения отклонения оси насосно-компрессорных труб (НКТ) относительно оси эксплуатационной колонны (обеспечение эксцентричности), с созданием при этом в эксплуатационной колонне направленного свободного пространства для спуска другого оборудования, например, второй колонны НКТ, геофизического кабеля, установки штанговой глубинной насосной и т.п., без нарушения целостности при этом спуске размещенных в продольном пазу децентратора дополнительных средств (кабели, трубки и т.п.).
Из уровня техники известны два вида децентраторов, установленных в скважине: жесткоориентируемые и самоориентируемые.
Жесткоориентируемые децентраторы являются неподвижными, а самоориентируемые децентраторы, установленные в скважине на НКТ, выполнены с возможностью вращения вокруг своей оси (вокруг колонны НКТ). Для реализации конструкции предлагаемого децентратора важно, чтобы он был самоориентируемым и имел в наличии продольный канал для прохода насосно-компрессорной трубы НКТ и сквозной паз, в котором могли быть размещены дополнительные средства. Остальные конструктивные особенности децентраторов являются несущественными в плане выполнения заявляемого объекта.
Из уровня техники известен самоориентируемый децентратор, установленный в скважине на насосно-компрессорной трубе (Патент РФ №99816), корпус которого выполнен с возможностью обеспечения спуска в скважину дополнительного оборудования, например, второй колонны НКТ, при этом в корпусе выполнен продольный канал для прохода насосно-компрессорной трубы НКТ и два сквозных паза, в которых размещены дополнительные средства. При этом для ограничения известного децентратора от продольного движении вверх и вниз относительно колонны НКТ, у него есть ограничитель в виде упорного кольца, размещенного на НКТ выше корпуса децентратора. Причем сквозные пазы в корпусе децентратора предназначены для укладки геофизического и силового кабелей и снабжены устройством фиксации, например, в виде болта с прорезью для укладки геофизического кабеля, монтируемого в паз в виде резьбового отверстия с прорезью в корпусе децентратора, и в виде прижимной планки, установленной в поперечный паз корпуса децентратора. Согласно указанному известному решению децентратор выполнен незакрепленным на НКТ, с возможностью вращения вокруг своей оси, но при этом ограничен в продольном движении вверх и вниз относительно колонны НКТ. Однако эта известная конструкция децентратора не лишена недостатков, а именно: ввиду возможности ее самоориентации (т.е. его вращения вокруг колонны НКТ), при спуске дополнительной (например, второй) колонны НКТ (а это тяжеловесное оборудование), может произойти нарушение целостности дополнительных средств, размещенных в сквозных пазах децентратора, т.к. отсутствует их защита. А это чревато остановкой скважины и заменой поврежденного оборудования, что вызовет простой скважины.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является самоориентируемый децентратор, установленный в скважине на насосно-компрессорной трубе, содержащий корпус, выполненный с возможностью обеспечения спуска в скважину дополнительного оборудования, например, второй колонны НКТ. и который выполнен с продольным каналом для прохода насосно-компрессорной трубы НКТ и со сквозным пазом, в котором размещено дополнительное средство, например, скважинный трубопровод, питающий кабель и т.п. (Патент РФ №137325).
Однако это устройство имеет те же недостатки, что и аналог.
Техническим результатом указанной полезной модели является обеспечение гарантированной защиты от повреждения дополнительного средства, размещенного в сквозном пазу децентратора, при спуске в скважину тяжеловесного оборудования, например, второй колонны НКТ, а также исключение при этом продольного перемещения децентратора в скважине вверх-вниз.
Поставленный технический результат достигается предлагаемым самоориентируемым децентратором, установленным в скважине на насосно-компрессорной трубе, включающим корпус, выполненный с возможностью обеспечения спуска в скважину дополнительного оборудования, с выполненным продольным каналом для прохода насосно-компрессорной трубы НКТ и со сквозным пазом, в котором размещается дополнительное средство, при этом новым является то, что сквозной паз дополнительно снабжен протектором, включающим удлиненный корпус и размещенные на его концевых участках два крепежных хомута, жестко соединенных с корпусом, при этом корпус протектора размещен в сквозном пазу децентратора поверх дополнительного средства таким образом, чтобы он был в пределах габарита поверхности корпуса децентратора в его продольном направлении, а крепежные хомуты выполнены с возможностью крепления децентратора на колонне НКТ с обеспечением зазоров до 5 мм между внутренней поверхностью хомутов и наружной поверхностью НКТ.
Удлиненный корпус протектора выполнен в виде плоской или изогнутой пластины П-образного, или U-образного, или Ω -образного поперечного сечения.
Крепежные хомуты выполнены в виде прижимной ленты с соединительным элементом, или в виде червячных хомутов, или в виде неповоротных хомутов, или в виде хомутов-стяжек, или в виде шарнирных хомутов, или в виде пружинных хомутов.
Корпус протектора выполнен из металла, или из жесткого пластика, или из армамида, или из текстолита, или из волокнита, или из легких сплавов.
В качестве дополнительного средства сквозной паз децентратора содержит питающий или геофизический кабель, и/или полую трубку.
Он установлен на колонне НКТ в количестве нескольких штук.
Дополнительное оборудование выполнено в виде второй колонны насосно-компрессорных труб.
Указанный технический результат достигается за счет следующего.
Благодаря тому, что сквозной паз предлагаемого децентратора дополнительно снабжен протектором, включающим удлиненный корпус и размещенные на его концевых участках два крепежных хомута, появилась возможность обеспечить защиту дополнительного средства, размещенного в сквозном пазу децентратора, от механического повреждения при спуске в скважину, например, тяжеловесного оборудования (например, вторая колонна НКТ, спускаемая в скважину, может весить до 80 тонн и быть длиной до 3000 м). Это объясняется тем, что при спуске это оборудование будет «биться» о стенки скважины ввиду своей массы, протяженности и отсутствия реальной возможности не допустить этого процесса. Поэтому всегда будет риск повреждения дополнительного средства, размещенного в сквозном пазу. И то, что в прототипе указанное оборудование фиксируется путем использования различных типов крепежей, например, с помощью конусных зажимов-защелок или с помощью пружинных фиксаторов, не может обеспечить защиту его от механических повреждений. Тем более, что в прототипе рекомендуют проводить подобную фиксацию не у каждого децентратора, а например, через одно. Предлагаемый же самоориентируемый децентратор рекомендуется устанавливать в скважине на колонне НКТ на каждом соединении труб колонны НКТ в полной комплектации, что гарантированно обеспечит защиту дополнительного средства практически по всей длине.
А благодаря тому, что корпус протектора вмонтирован (практически сопряжен, причем может быть и жестко сопряжен, т.е. посредством этого соединен, с боковыми стенками сквозного паза децентратора) в сквозном пазу децентратора поверх дополнительного средства и при этом не выступает за внешние габариты корпуса децентратора в его продольном направлении, также работает на указанную выше цель - гарантированная защита, т.к. этим практически исключается «выход» корпуса протектора из паза во время спуска в скважину тяжеловесного оборудования.
Установка корпуса протектора таким образом, чтобы он не выходил за габарит корпуса децентратора в его продольном направлении позволяет, во-первых, исключить механическое повреждение корпуса при спуске тяжеловесного оборудования в скважину; во-вторых, обеспечить этим долговременную защиту дополнительного средства в этих условиях; в-третьих, исключить вероятность застревания децентратора (вследствие мешающего бы, выступающего и цепляющегося за обсадную трубу фактора - корпуса протектора) и невозможность его свободного вращения вокруг НКТ, что может привести к разрушению (или к сколам) децентратора и/или к заклиниваю второй колонны НКТ.
Выполнение крепежных хомутов протектора жестко соединенными с корпусом, обеспечивает, во-первых, их надежное закрепление на корпусе, и во-вторых, при закреплении децентратора на НКТ обеспечить исключение его перемещения вдоль НКТ. Все децентраторы в известных из уровня техники решениях были защищены от продольного перемещения вдоль НКТ упорным кольцом, которое надо было устанавливать выше децентратора (децентраторы обычно устанавливают над муфтой НКТ, которая и препятствует его перемещению вниз). Но для установки этого упорного кольца надо было предварительно выполнять проточку ниппельной части НКТ, которую заводят в продольный канал децентратора. А учитывая, что в скважину устанавливают несколько децентраторов, то работа по установке упорного кольца была трудоемкой, а главное, что выполнение проточки ниппельной части НКТ может привести к возникновению напряжений в металле и к некоторому снижению его прочности, что в каких-то жестких скважинных условиях не исключает появление аварийной ситуации с колонной НКТ. Предлагаемый же децентратор лишен этого недостатка, благодаря введению в его конструкцию протектора с крепежными хомутами.
А благодаря тому, что крепежные хомуты выполнены с возможностью крепления децентратора на колонне НКТ с обеспечением зазоров до 5 мм между внутренней поверхностью хомутов и наружной поверхностью НКТ, обеспечивается возможность децентратору оставаться самоориентируемым, при одновременном исключении его продольного перемещения вверх-вниз, т.к. при таких малых зазорах радиальные силы трения будут меньше продольных сил.
Выполнение корпуса протектора удлиненным позволяет обеспечить защиту дополнительного средства не только конкретно в сквозном пазу, но и выше и ниже децентратора.
Выполнение корпуса протектора в виде изогнутой пластины П-образного, или U-образного, или Ω -образного поперечного сечения позволяет усилить защитные функции корпуса, т.к. дополнительное средство будет иметь и боковую защиту в виде боковых стенок корпуса протектора и не пострадает в случае возникновения сколов корпуса децентратора в районе сквозного паза при спуске тяжеловесного оборудования. Особенно актуально такое выполнение корпуса для защиты дополнительного средства выше и ниже сквозного паза децентратора.
Выполнение корпуса протектора из металла, или из жесткого пластика (например, на основе поливинилхлорида - винипласт), или из армамида (полиамид стеклонаполненный), или из текстолита (слоистый пластик на основе ткани из волокон и полимерного связующего, например, бакелита, полиэфирной смолы, эпоксидной смолы), или из волокнита (прессовочный материал, состоящий из целлюлозного наполнителя, чаще всего волокнистого, пропитанного феноло (крезоло)-формальдегидной смолой), или из легких сплавов (конструкционные сплавы на основе алюминия, магния, титана, бериллия), обеспечивает с одной стороны его высокую стойкость к жесткому механическому воздействию, а с другой стороны - расширяет технологические возможности нефтедобычи, за счет возможности выбора магнитного или немагнитного материала в зависимости от технологических требований.
Использование в качестве дополнительного средства питающего или геофизического кабеля и/или полой трубки (колтюбинга) обусловлено технологическими требованиями этапов нефтедобычи и поставленными задачами.
Кроме того, следует отметить, что для реализации конструкции предлагаемого децентратора важно, чтобы он был самоориентируемым, обеспечивал возможность спуска в скважину дополнительного оборудования, например, второй колонны НКТ, и его корпус имел бы в наличии продольный канал для прохода насосно-компрессорной трубы НКТ и сквозной паз, в котором могли быть размещены дополнительные средства. Остальные конструктивные особенности децентраторов являются несущественными в плане выполнения заявляемого объекта. Ниже приведен ряд известных самоориентируемых децентраторов, которые отвечают указанным требованиям.
Например, в предлагаемом техническом решении может быть использован известный из патента РФ №137325 децентратор, содержащий корпус с продольным каналом для прохода насосно-компрессорных труб, и, по меньшей мере, с одним сквозным пазом для укладки дополнительного оборудования, причем корпус выполнен в виде сплошного полуцилиндрического тела и снабжен по поверхности разреза двумя продольными угловыми или радиусными пазами, при этом поверхность разреза снабжена рядом чередующихся канавок и выступов, образующих ребра; или, например, известный из патента РФ №99816 децентратор, содержащий цилиндрический корпус с продольным каналом для прохода дополнительного оборудования и продольные сквозные пазы в корпусе для укладки геофизического и силового кабелей, причем цилиндрический корпус снабжен дополнительными полусферическими пазами со снятыми фасками, предназначенными для свободного прохода дополнительного оборудования, а пазы в корпусе для укладки геофизического и силового кабелей снабжены устройством фиксации; или, например, децентратор, известный из патента РФ №145353 и содержащий корпус с продольным каналом для прохода дополнительного оборудования и продольные сквозные пазы в корпусе для укладки геофизического кабеля, причем паз в корпусе для укладки геофизического кабеля выполнен с поперечным рифлением.
Однако, указанные примеры являются не более, как предпочтительным вариантом осуществления заявляемой полезной модели, и при этом не ограничивают все конструктивные варианты предлагаемого технического решения.
Предлагаемая полезная модель иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид предлагаемого децентратора; на фиг. 2 - общий вид протектора, корпус которого П-образного сечения; на фиг. 3 - общий вид корпуса одного из видов децентратора.
Предлагаемый самоориентируемый децентратор, установленный в скважине на насосно-компрессорной трубе, содержит корпус 1, в котором выполнен продольным канал 2 для прохода НКТ 3 и выполнен сквозной паз 4, в котором размещено дополнительное средство 5 (на Фиг. 1 в качестве дополнительного средства показана только колтюбинговая трубка, но может быть и питающий кабель, и/или геофизический кабель и другое). Также децентратор содержит протектор, включающий удлиненный (т.е. выходящий за пределы паза 4 вверх и вниз) корпус 6, который может быть выполнен в виде плоской или изогнутой пластины П-образного, или U-образного, или Ω -образного поперечного сечения (на фиг. 2 показан П-образный корпус, но точно также размещается в пазу 4 между его боковыми стенками, сопрягаясь с ними, и U-образный корпус, и Ω -образный на примере защелки его «плечиками» с боковыми стенками сквозного паза, и плоская пластина), и размещенные на его концевых участках два крепежных хомута 7 и 8, жестко соединенных с корпусом 6. Хомуты 7 и 8 могут быть выполнены в виде прижимной ленты 9 с соединительным элементом 10, например, в виде пряжки, (клямсы). Но могут быть выполнены и в виде традиционных общеизвестных: червячных хомутов (http://irbisarti.by/homuty-chervjachnye); неповоротных хомутов (http://podmosti.com/catalog/lesa-stroitelnye/khomut-nepovorotnyy-48kh48); хомутов-стяжек (http://plombaural.ru/katalog/kabel_nye_styazhki); шарнирных хомутов (http://хомуты-фитинги.рф/sharnirnye-xamuty); пружинных хомутов (http://пружинные-хомуты.рф/).
При этом корпус 6 протектора установлен в сквозном пазу 4 поверх дополнительного средства 5, не выходя за габариты внешней в продольном направлении поверхности 11 корпуса 1 децентратора (в поперечном же направлении корпуса 1 децентратора корпус 6 протектора выходит вверх и вниз из паза 4, ввиду удлиненности и необходимости дополнительной защиты средства 5 корпусом 6 выше и ниже корпуса децентратора). А крепежные хомуты 7 и 8 выполнены с возможностью крепления децентратора на колонне НКТ 3 с обеспечением зазоров 12 до 5 мм между внутренней поверхностью хомутов и наружной поверхностью НКТ 3.
Корпус 6 протектора может быть выполнен из ферромагнитного материала, например, металла, или из неферромагнитного материала, например, жесткого пластика, армамида, текстолита, волокнита, легких сплавов.
По габаритам предлагаемый децентратор может иметь следующие размеры: децентратор наружным диаметром от 114 мм до 500 мм, протектор - для установки полых трубок диаметром от 10 мм до 20 мм, длина протектора от 200 до 450 мм. На одной трубе НКТ устанавливается от одного до четырех децентраторов на расстоянии 2-3 м друг от друга.
Работает предлагаемый децентратор следующим образом. Производят сборку колонны НКТ 3 и спуск ее в эксплуатационную колонну 13 традиционным способом, например, описанным в книге «Справочная книга по добыче нефти». Под ред. Ш.К. Гиматудинова. М., Недра, 1974. При этом на каждую насосно-компрессорную трубу 3 устанавливают корпус 1 децентратора посредством его продольного полого канала 2. Причем при компоновке колонны НКТ, в сквозном пазу 4 устанавливается соответствующее дополнительное средство 5: кабель, например, геофизический для снятия характеристик скважины, или питающий кабель для питания насоса, и/или полую трубку для закачки реагентов. Также в этом сквозном пазу 4 устанавливается протектор таким образом, чтобы его корпус 6 находился поверх дополнительного средства 5, был сопряжен с боковыми стенками паза 4 и не выходил за габарит корпуса 1 децентратора (т.е. не выступал за пределы внешней поверхности корпуса 1 децентратора в продольном направлении). Посредством хомутов 7 и 8 предлагаемый децентратор фиксируется на НКТ 3, но обязательно с образованием зазоров 12 не более 5 мм между внутренней поверхностью хомута и внешней поверхностью НКТ 4, для сохранения самоориентирования, что очень важно при спуске тяжеловесного оборудования в скважину, например, второй колонны НКТ. Обычно предлагаемый децентратор устанавливается в скважине над муфтой 14 НКТ 3 и хомут 8 располагается ниже ее. Эта муфта может являться дополнительным ограничителем движения децентратора вниз. А от перемещения децентратора вверх предохраняет верхний хомут 7. Предлагаемый децентратор, установленный в скважине, производит отклонение насосно-компрессорных труб 3 к одной из сторон эксплуатационной колонны 13, образуя свободный канал для спуска второй колонны НКТ или другого оборудования. После проведения полной компоновки оборудования, скважину выводят на рабочий режим.
Таким образом, благодаря конструктивным особенностям предлагаемого децентратора будет обеспечена надежная и безаварийная работа оборудования в скважине.