УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ И ОЧИСТКИ НАСОСНО-КОМПРЕССОРНЫХ ТРУБ ОТ АСФАЛЬТОСМОЛОПАРАФИНИСТЫХ ОТЛОЖЕНИЙ

Полезная модель относится к оборудованию нефтедобывающей промышленности, в частности к устройствам для предотвращения и очистки отложений с высоким содержанием асфальтосмолопарафинов (АСП) в составе скважинного флюида на внутренней стенке и может быть использовано при нефтедобыче, как при помощи штанговой скважинной насосной установки, так и при помощи винтовой штанговой насосной установки.
Известно устройство для борьбы с асфальтосмолопарафинами (патент RU 2229017, E21B 37/02, 16.08.2002). Устройство представляет корпус, который состоит из двух стержней, на нижнем конце корпуса закреплен грузик. По периметру корпуса закреплены жестко разборным соединением очистные элементы.
Известно устройство (патент RU 2230886, E21B 37/02, 09.04.2003), которое представляет собой скребок-центратор, содержащий сформированный на штанге корпус цилиндрической формы с конусными поверхностями на торцах с ребрами со скошенными концами и расположенными под углом к оси штанги.
Известно устройство (патент US 2969115, E21B 37/00, 16.12.1997) со скребком, который состоит из открытой спирали с центральным отверстием, режущей кромки, предназначенный для приема и свободного движения штанги, внутренний диаметр спирали больше, чем у насосных штанг и наружный диаметр спирали меньше, чем у насосов трубы, в которой штанга и скребок предназначены для работы.
Недостатком выше указанных технических решений является неполное устранение проблемы предотвращения отложений АСП при подъеме скважинной жидкости на поверхность, ввиду их общей направленности на соскребание уже отложившихся.
Наиболее близким к заявленному техническому решению, принимаемый нами за прототип, является устройство (патент US 4532988, B23K 31/02, 06.07.1985), включающее насосно-компрессорные трубы, штанговую колонну, скребок, в виде спиралеобразной ленты, концы которой закреплены к штанге при помощи зажимов.
Недостатком данного устройства является невозможность полного решения проблемы предотвращения отложений АСП при подъеме скважинной жидкости на поверхность, ввиду его направленности на соскребание уже отложившихся асфальтосмолопарафинов; узлы крепления концов ленты используют сварочные технологии, что лишает ее конструкцию достаточной прочности при работе в скважине; в качестве материала ленты используют сталь, что в данной конструкции может значительно увеличить износ внутренней стенки насосно-компрессорных труб.
Задачей полезной модели является предотвращение и очистка отложений АСП в том участке, где происходит интенсивное скопление из-за перепада давления и температуры.
Указанная задача решается тем, что в устройстве для предотвращения и очистки насосно-компрессорных труб от асфальтосмолопарафинистых отложений, включающем насосно-компрессорные трубы, штанговую колонну, скребок в виде ленты с режущими кромками, концы которой закреплены на штанге, согласно полезной модели, скребок имеет вид архимедова винта, выполненного из пластичного материала, лопасти его покрыты эластичной лентой и жестко закреплены в осевом направлении на штанге. Задачу предотвращения отложения скребок выполняет благодаря тому, что образуется турбулентный поток из-за вращательного и хаотического движения штанги, на который крепится скребок, на характер движения так же влияет и то, что скребок охлопывается, этим он создает вихревой поток пластовой жидкости и перепад давления, что благоприятно сказывается на характере движения, тем самым, исключая условия образования отложений АСП, так же имея режущие кромки скребок срезает отложения.
В процессе эксплуатации скважины, продуцирующей скважинную жидкость со значительными включениями асфальтосмолопарафинов, вследствие их отложениями на внутренних стенках насосно-компрессорных труб затрудняется подъем продукции на поверхность вследствие резкого сужения проходного сечения, а так же приводит к возрастанию нагрузки на колонну насосных штанг, что в конечном итоге отрицательно сказывается на межремонтном периоде эксплуатации скважины.
На процесс образования отложений АСП существенно влияет снижение давления на забое скважины, уменьшение температуры в пласте и стволе скважины, изменение турбулентного характера движения скважинной жидкости на ламинарный, состав углеводородов, соотношение объема фаз и состояние поверхности труб. Большинство механических устройств для борьбы с отложениями АСП имеют только срезывающий характер работы и никоим образом не могут предотвратить само образование.
На участке 100-400 м толщина отложение интенсивно увеличивается, ввиду изменения давления и температуры. Целесообразно устанавливать скребок именно на этом участке, чтобы добиться максимальной эффективности для предотвращения и очищения отложений. Отложения увеличивается ближе устью скважины. По мере увеличения глубины толщина отложений уменьшается и минимальными будут в зоне подвеса насоса.
На участке, где происходит наибольшее отложение АСП, устанавливается скребок. На фигуре показан скребок в разрезе в увеличенном виде.
Скребок состоит из скребковой пружинной ленты 1, лопастями 2 закрепленными к штанговой колонне 3, причем верхние концы лопастей 2 закреплены к пружинной ленте 1. Лопасти 2 покрыты эластичной лентой 4, которая закреплена к пружинной ленте 1 и к штанговой колонне 3. Пружинная лента имеет режущую кромку 5.
На участке НКТ 6, где образуются отложения АСП штанговая колонна 3, оборудуется скребком, имеющий вид архимедова винта и выполненный из пластичного материала.
Устройство работает, как при возвратно-поступательном движении штанговой колонны, так и при вращательном следующим образом.
При движении штанги 3 вверх пружинная лента 1 соскабливает отложения АСП со стенки НКТ 6, при этом эластичная лента 4 создает давление, которое способствует транспортировке отложений АСП к устью скважины. При движении штанговой колонны 3 вниз, штанговая колонна 3 приближается к оси НКТ 6, а скважинная жидкость, двигаясь по спирали вдоль эластичной ленты 4 дополнительно смывает отложения АСП со стенки НКТ 6.
При вращательном движении штанговой колонны скребок вращается вместе с колонной и работает следующим образом. От хаотического движения штанги скребок охлопывается и тем самым создает турбулентность потока, что способствует предотвращению отложения АСП. Помимо того, откладывающиеся отложения АСП на стенках срезаются пружинной лентой 1.
Устройство позволяет предотвращать и очищать отложения асфальтосмолопарафинов, что, в конечном счете, приводит к повышению межремонтного периода работы скважины, улучшению условий работы штанговой колонны и насосной установки и росту эффективности нефтедобычи.