УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ОБСАДНОЙ И ЛИФТОВОЙ КОЛОНН ОТ ОТЛОЖЕНИЙ, СПУСКАЕМОЕ НА ГИБКОЙ ТРУБЕ

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к очистке обсадных и лифтовых колонн от отложений.
При добыче углеводородов очистка обсадных и лифтовых колонн от отложений является серьезной проблемой, вызывающей осложнения в работе скважин, нефтепромыслового оборудования и трубопроводных коммуникаций. Их образование приводит к снижению производительности системы и эффективности работы насосных установок.
Известно устройство для очистки скважины от органико-механических отложений [Пат. РФ №2100574 Е21В 37/02, опубл. 27.12.1997], состоящее из корпуса с окнами, в которых размещены очистные элементы, взаимодействующий с ними толкатель, выполненный в форме клина, и фиксатор положения очистных элементов. Каждый очистной элемент снабжен компенсаторами нагрузки, размещенными между очистным элементом и толкателем, который подпружинен относительно корпуса, а фиксатор выполнен в виде переключателя положения толкателя, причем шток переключателя соединен с хвостовиком, выполненным с возможностью осевого возвратно-поступательного перемещения.
Недостатком данного устройства является недостаточная эффективность очистки внутренней поверхности обсадных и лифтовых колонн, по причине жесткой конструкции устройства, не позволяющей щеткам выдвигаться и эффективно очищать стенки обсадных и лифтовых колонн от различных типов отложений - очистные элементы действуют по принципу ножа - срезают отложения парафина, но недостаточно эффективны для удаления ржавчины со стенок обсадных и лифтовых колонн, также затруднительно его использовать в местах деформации труб - ножи не изгибаются и, следовательно, не будут очищать места, где трубы деформированы, или же, в случае серьезной их деформации, устройство не пройдет, а для того чтобы его привести в транспортное положение, необходимо произвести спуск на забой. Также, недостаточная эффективность проявляется в возможности очистки только при подъеме устройства. Еще один недостаток - сложность его конструкции. Высока вероятность заклинивания или засорения одного из конструктивных элементов, что в свою очередь может привести к застреванию устройства в скважине и необходимости проведения ловильных работ.
Известно устройство для удаления отложений и коррозионной окалины [Пат. РФ №2247826 Е21В 37/02, опубл. 10.03.2013], взятое за прототип, состоящее из полого корпуса со сквозными окнами по всей длине, оси которых смещены относительно друг друга по спирали, и элементов скребкования в виде отдельных упругих щеток, установленных в сквозных окнах и представляющих собой втулки с запрессованными пучками стальных проволочек, которые установлены в сквозных окнах с перекрытием друг друга и возможностью перекрытия рабочими поверхностями - торцами отдельных упругих щеток, всего внутреннего периметра очищаемой трубы.
Недостатком данного устройства является недостаточная эффективность очистки внутренней поверхности обсадных и лифтовых колонн от различных типов отложений только за счет возвратно-поступательных движений по стволу скважины. Каждая щетка следует строго в своей плоскости вверх или вниз, без возможности захвата всей внутренней поверхности колонны. Из этого следует, что либо колонна будет плохо очищена, либо придется проводить большое количество спуско-подъемных операций. Помимо этого щетки не могут выдвигаться из корпуса, а значит недостаточно эффективно очищают стенки, снимая небольшой тонкий слой отложений.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является разработка устройства, которое обеспечит эффективную очистку внутренней поверхности обсадных и лифтовых колонн от различных видов отложений, в котором бы сочетались простота конструкции, надежность и высокие очистные возможности.
Техническим результатом, достигаемым при использовании заявляемой полезной модели является повышение эффективности очистки внутренней поверхности обсадных и лифтовых колонн от отложений за счет увеличения площади очистки в следствие вращения чистящей головки, выдвижения щеток за габариты корпуса и снятия ими слоя отложений большей толщины, расширение зоны очистки, сокращение времени очистки.
Поставленная задача и технический результат достигается тем, что предлагаемое устройство для очистки внутренней поверхности обсадных и лифтовых колонн от отложений, спускаемое на гибкой трубе, включает последовательно соединенные винтовой забойный двигатель с полым валом и чистящую головку, полый вал соединен с чистящей головкой при помощи нижнего полого переводника, сообщающегося с ее внутренней полостью, с возможностью вращения и подачи жидкости, чистящая головка состоит из двух частей, верхняя часть представляет собой полый цилиндрический корпус с отверстиями, каждое отверстие выполнено ступенчатым с разными внутренними диаметрами, а нижняя часть представляет собой сферический башмак, при этом внутри каждого отверстия концентрично расположены подпружиненные щетки с размещенной на них жесткой металлической проволокой, подпружиненные щетки выполнены с возможностью выдвижения их из отверстий цилиндрического корпуса под действием центробежной силы и циркулирующей жидкости, и последующего возвращения обратно сжатием пружины, причем винтовой забойный двигатель соединен с гибкой трубой посредством верхнего полого переводника.
На фиг. 1 изображено в общем виде устройство для очистки внутренней поверхности обсадных и лифтовых колонн от отложений.
На фиг. 2 изображена верхняя часть чистящей головки.
На фиг. 3 изображен разрез чистящей головки.
Устройство для очистки внутренней поверхности обсадных и лифтовых колонн от отложений включает последовательно соединенные винтовой забойный двигатель 1 с полым валом 2 и чистящую головку 3 (фиг. 1.). Винтовой забойный двигатель 1 соединен с гибкой трубой 4 посредством верхнего полого переводника 5, а полый вал 2 соединен с чистящей головкой 3 при помощи нижнего полого переводника (на фиг. не показано), сообщающегося с ее внутренней полостью с возможностью вращения и подачи жидкости.
Чистящая головка 3 (фиг. 2) состоит из двух частей. Верхняя часть чистящей головки 3 представляет собой полый цилиндрический корпус 6 с отверстиями 7, а нижняя часть представляет собой полусферический башмак 8.
Каждое отверстие 7 (фиг. 3.) выполнено ступенчатым с разными внутренними диаметрами. Внутри каждого отверстия 7 концентрично расположены подпружиненные щетки 9, с размещенной на них жесткой металлической проволокой 10. Каждая подпружиненная щетка 9 со стороны своей пружины 11 закреплена, например, при помощи сварки, к ступеньке 12 отверстия 7. Выходные торцы отверстия 7 и наружные торцы подпружиненных щеток 9 выполнены с фасками (на фиг. не показано), с возможностью выдвижения их из отверстий 7 под действием центробежной силы и циркулирующей жидкости, и последующего возвращения обратно в полый цилиндрический корпус 6 при помощи сжатия пружины 11.
Устройство работает следующим образом.
На устье скважины монтируют колтюбинговую установку М-10 и подъемное устройство, например, кран КП-25. На крестовину фонтанной арматуры монтируют блок превенторов, герметизатор, инжектор, проводят их опрессовку на рабочее давление. Спуск устройства сопровождается нагнетанием жидкости по гибкой трубе, приводя в действие винтовой забойный двигатель 1, который в свою очередь вращает чистящую головку 3 с установленными на ней щетками, представляющую собой полый цилиндрический корпус 6 с отверстиями 7. Внутри каждого отверстия 7 концентрично расположены подпружиненные щетки 9. Под действием центробежной силы, а также жидкости выходящей из винтового забойного двигателя, подпружиненные щетки 9 выдвигаются из отверстий 7 и воздействуют на стенки обсадной или лифтовой колонны. Жидкость, поступаемая в винтовой забойный двигатель 1, попадает в чистящую головку 3 через полый вал 2 и далее в скважину, через отверстия 7 цилиндрического корпуса, вынося отложения, очищенные подпружиненными щетками 9 с размещенными на них жесткой металлической проволокой 10, со стенок обсадных и лифтовых колонн на поверхность. После окончания очистки нагнетание жидкости по гибкой трубе 4 прекращается, останавливается винтовой забойный двигатель 1, чистящая головка 3 прекращает вращение и подпружиненные щетки 9, сжатием пружин 11, возвращаются обратно. Устройство поднимают на поверхность, производят демонтаж оборудования и скважину пускают в шлейф.
Заявляемое устройство обеспечивает очистку внутренней поверхности обсадных и лифтовых колонн от отложений. Вращение устройства обеспечивают высокий уровень очистки внутренней поверхности обсадных и лифтовых колонн. За счет циркуляции промывочной жидкости происходит вынос отложений на устье скважины. При остановке работы винтового забойного двигателя щетки занимают первоначальное положение. Очистку можно проводить как вниз при спуске, так и вверх при подъеме и извлечении.
Ступенчатое выполнение отверстий связано с необходимостью крепления пружин 11 без ограничения доступа жидкости в отверстия 7.
Заявляемое устройство обеспечивает очистку внутренней поверхности обсадных и лифтовых колонн от отложений. Вращение устройства обеспечивают высокий уровень очистки внутренней поверхности обсадных и лифтовых колонн. За счет циркуляции промывочной жидкости происходит вынос отложений на устье скважины. При остановке работы ВЗД щетки занимают первоначальное положение. Очистку можно проводить как вниз при спуске, так и вверх при подъеме и извлечении.