МЕХАНИЗМ ДЕПАРАФИНИЗАЦИИ СКВАЖИН АВТОМАТИЧЕСКИЙ МДСА (ВАРИАНТЫ)
MECHANISM OF WELLS DEWAXING, AUTOMATIC MDSA (VERSIONS)

Группа изобретений относится к нефтяной промышленности и может быть использована для удаления асфальтосмолопарафиновых отложений с внутренней поверхности насосно-компрессорных труб.
Известен механизм депарафинизации скважин МДС 10 (РФ, патент на полезную модель №126050, Е21В 37/02, Е21В 37/00, 20.03.2013). Известный механизм депарафинизации скважин содержит электродвигатель-редуктор, барабан для намотки скребковой проволоки, закрепленный на выходном валу редуктора, вертикальную стойку с узлом крепления к трубе лубрикатора. На вертикальной стойке закреплено устройство контроля натяжения скребковой проволоки, и на приваренной к стойке площадке, под отрицательным углом к горизонту от 10 до 20° жестко закреплен электродвигатель-редуктор. Депарафинизатор также содержит лубрикатор, сальниковое устройство, скребковое устройство с узлом присоединения к тяговому органу, устройство управления, индуктивный датчик вращения барабана, первый и второй индуктивные датчики контроля натяжения проволоки. Индуктивные датчики и электродвигатель выполнены с возможностью подключения к устройству управления. Выходной вал редуктора выполнен длиной, обеспечивающей возможность закрепления на нем барабана с расстоянием между его щеками, при котором емкость барабана для проволоки диаметром от 2,2 до 1,8 мм составляет от 800 до 2000 метров. Сальниковое устройство содержит емкость для смазки скребковой проволоки и сальник, снабженный вентилем для сброса давления. Устройство управления содержит электронную вычислительную машину (ЭВМ), аналого-цифровые преобразователи по числу индуктивных датчиков, преобразователь «код-напряжение».
Наиболее близким к предлагаемому является механизм депарафинизации скважин МДС 010, который содержит электродвигатель-редуктор, лубрикатор, вертикальную стойку с узлом крепления к трубе лубрикатора, барабан для намотки скребковой проволоки, закрепленный на выходном валу редуктора, который закреплен на вертикальной стойке на площадке под отрицательным углом к горизонту от 10 до 20°; индуктивный датчик вращения барабана, который содержит катушку индуктивности и фиксатор оборотов барабана, при этом катушка индуктивности датчика вращения барабана закреплена на внутренней стенке дополнительного отделения корпуса редуктора, а фиксатор оборотов закреплен напротив катушки индуктивности на размещенном в дополнительном отделении корпуса редуктора удлиненном конце вала редуктора; при этом выходной вал редуктора выполнен длиной, обеспечивающей возможность закрепления на нем барабана с заданным расстоянием между его щеками; устройство контроля натяжения скребковой проволоки, в котором размещены первый и второй индуктивные датчики контроля натяжения скребковой проволоки, при этом устройство контроля натяжения скребковой проволоки содержит рычаг, закрепленный в его корпусе на оси вращения, свободный конец которого взаимодействует со скребковой проволокой, причем в положении "норма" рычаг находится между датчиками, а в аварийных ситуациях занимает крайние положения с возможностью взаимодействия с соответствующим индуктивным датчиком; сальниковое устройство, которое содержит соединенные между собой по общей осевой емкость для смазки скребковой проволоки и сальник, в котором уплотнитель скребковой проволоки вмонтирован в пробку трубы лубрикатора, вкручивающуюся в ее верхнюю часть; скребковое устройство с узлом присоединения к тяговому органу, размещенное в трубе лубрикатора, индуктивный датчик положения скребка в лубрикаторе, закрепленный снаружи на трубе лубрикатора в его верхней части, при этом стенка трубы лубрикатора в зоне действия датчика выполнена из немагнитного материала; устройство управления, при этом все индуктивные датчики и электродвигатель-редуктор выполнены с возможностью подключения к устройству управления (РФ, патент на полезную модель №139190, Е21В 37/02, 10.04.2014).
Недостаток выявленных в процессе патентного поиска аналога и прототипа заявленного механизма депарафинизации скважин автоматического заключается в следующем.
В известных механизмах депарафининизации электродвигатель-редуктор и закрепленный на выходном валу редуктора барабан для намотки скребковой проволоки, а также устройство контроля натяжения скребковой проволоки конструктивно закреплены на верхнем конце вертикальной стойки, что снижает устойчивость конструкции в целом, а следовательно, снижает безопасность эксплуатации механизма и ухудшает условия его эксплуатации. При этом эти функциональные узлы механизма имеют большой вес, что усложняет сборку всего механизма при их подъеме и закреплении на верхнем конце вертикальной стойки. Этот недостаток присутствует и при замене барабана.
Кроме того, конструктивное закрепление в выявленных известных механизмах депарафинизации электродвигателя-редуктора, барабана для намотки скребковой проволоки, закрепленного на выходном валу редуктора, а также устройства контроля натяжения скребковой проволоки не позволяет произвольно увеличивать длину лубрикатора, во-первых, из-за повышения неустойчивости конструкции. Во-вторых, смещение всей конструкции вниз по вертикальной стойке для улучшения устойчивости конструкции приводит к неработоспособности устройства контроля натяжения скребковой проволоки. Невозможность увеличения длины лубрикатора, в свою очередь, не позволяет увеличить длину корпуса скребкового устройства, т.е. увеличить его вес, что снижает качество очистки, снижает глубину очистки.
В выявленных в процессе патентного поиска механизмах депарафинизации скважин конструкция барабана для намотки сребковой проволоки ограничивает длину проволоки в пределах от 800 до 2000 м при диаметре проволоки от 2,2 до 1,8 мм из-за недопустимого увеличения на щековины барабана бокового давления, создаваемого намотанной на вал барабана проволокой при увеличении ее длины. В результате снижается глубина очистки скважины.
Предлагаемые изобретения решают задачу создания механизма депарафинизации скважин автоматического (варианты), осуществление которого обеспечивает достижение технического результата, заключающегося в повышении безопасности эксплуатации механизма, улучшении условий его эксплуатации, упрощении сборки, повышении качества очистки, увеличении глубины очистки.
Сущность заявленной группы изобретений состоит в том,
что для обоих вариантов: в механизме депарафинизации скважин автоматическом (варианты), содержащем электродвигатель-редуктор, лубрикатор, вертикальную стойку с узлом крепления к трубе лубрикатора, которая закреплена в узле нижним концом, барабан для намотки скребковой проволоки, закрепленный на выходном валу редуктора, при этом выходной вал редуктора выполнен длиной, обеспечивающей возможность закрепления на нем барабана с заданным расстоянием между его щеками; индуктивный датчик вращения барабана; устройство контроля натяжения скребковой проволоки, содержащий рычаг, закрепленный в его корпусе на оси вращения, свободный конец которого взаимодействует со скребковой проволокой и, в крайних положениях, с первым и вторым индуктивными датчиками контроля натяжения скребковой проволоки, сальниковое устройство, которое содержит соединенные между собой по общей осевой емкость для смазки скребковой проволоки и сальник, вмонтированный в пробку трубы лубрикатора, вкручивающуюся в ее верхнюю часть; скребковое устройство с узлом присоединения к тяговому органу, размещенное в трубе лубрикатора, индуктивный датчик положения скребка в лубрикаторе, закрепленный снаружи на трубе лубрикатора в его верхней части, при этом стенка трубы лубрикатора в зоне действия датчика выполнена из немагнитного материала; устройство управления, при этом все индуктивные датчики и электродвигатель-редуктор выполнены с возможностью подключения к устройству управления, новым является
по первому варианту: узел присоединения вертикальной стойки к трубе лубрикатора закреплен на его трубе на уровне пола площадки обслуживания под индуктивным датчиком положения скребка в лубрикаторе, электродвигатель-редуктор и закрепленный на его выходном валу барабан для намотки скребковой проволоки жестко закреплены на нижнем конце вертикальной стойки, а устройство контроля натяжения скребковой проволоки закреплено на вертикальной стойке выше барабана для намотки скребковой проволоки, при этом редуктор двигателем направлен в сторону от трубы лубрикатора, а вертикальная стойка закреплена на расстоянии от трубы лубрикатора, обеспечивающем свободное вращение барабана и возможность взаимодействия со скребковой проволокой рычага устройства контроля натяжения скребковой проволоки, при этом электродвигатель-редуктор жестко закреплен под положительным острым углом к горизонту от 10 до 20° на вертикальной стойке на площадке с возможностью установки его начального положения на площадке в горизонтальной плоскости, проходящей через ось его выходного вала, кроме того, введен одинарный подъемно-спусковой блок, который закреплен на верхнем конце вертикальной стойки, длина которой обеспечивает расположение блока над сальниковым устройством, при этом блок закреплен с возможностью регулировки пространственного положения относительно оси сальникового устройства в горизонтальной плоскости, проходящей через ось вращения блока, кроме того, вал барабана для намотки скребковой проволоки представляет собой опорное кольцо, состоящее из двух симметричных частей относительно вертикальной оси симметрии вала барабана, которые соединены между собой резьбовым соединением, а к щековинам барабана каждая часть опорного кольца приварена по окружности кольца с образованием сквозного осевого отверстия, при этом отбортовка щековин отогнута в наружную сторону под острым углом к внутренней поверхности соответствующей щековины, не превышающем 45°, причем проволока разматывается при вращении барабана по часовой стрелке и проходит через рычаг устройства контроля натяжения скребковой проволоки, через одинарный подъемно-спусковой блок, сальниковое устройство индуктивный датчик положения скребка в лубрикаторе и далее - в лубрикатор к скребковому устройству.
По второму варианту новым является: введена вторая вертикальная стойка со вторым узлом присоединения к трубе лубрикатора, которая нижним концом закреплена во втором узле присоединения к трубе лубрикатора, при этом второй узел присоединения к трубе лубрикатора закреплен на трубе лубрикатора на уровне пола площадки обслуживания под индуктивным датчиком положения скребка в лубрикаторе, кроме того, электродвигатель-редуктор и закрепленный на его выходном валу барабан для намотки скребковой проволоки жестко закреплены на нижнем конце второй вертикальной стойки, а выше барабана для намотки скребковой проволоки на второй вертикальной стойке закреплено устройство контроля натяжения скребковой проволоки, при этом редуктор двигателем направлен в сторону трубы лубрикатора, а вторая вертикальная стойка закреплена на расстоянии от трубы лубрикатора, при котором двигатель редуктора не касается трубы лубрикатора и обеспечивается возможность взаимодействия со скребковой проволокой рычага устройства контроля натяжения скребковой проволоки, причем электродвигатель-редуктор жестко закреплен под отрицательным углом к горизонту от 10 до 20° на второй вертикальной стойке на площадке с возможностью регулировки его положения на площадке в горизонтальной плоскости, проходящей через ось его выходного вала, кроме того, введен одинарный подъемно-спусковой блок, который закреплен на верхнем конце первой вертикальной стойки с возможностью регулировки пространственного положения относительно оси сальникового устройства в горизонтальной плоскости, проходящей через ось вращения блока, при этом длина первой вертикальной стойки обеспечивает расположение блока над сальниковым устройством, кроме того, вал барабана для намотки скребковой проволоки представляет собой опорное кольцо, состоящее из двух симметричных частей относительно вертикальной оси симметрии вала барабана, которые соединены между собой резьбовым соединением, а к щековинам барабана каждая часть опорного кольца приварена по окружности кольца с образованием сквозного осевого отверстия, при этом отбортовка щековин отогнута в наружную сторону под острым углом к внутренней поверхности соответствующей щековины, не превышающим 45°, причем проволока разматывается при вращении барабана против часовой стрелки и проходит через рычаг устройства контроля натяжения скребковой проволоки, через одинарный подъемно-спусковой блок, сальниковое устройство, индуктивный датчик положения скребка в лубрикаторе и далее - в лубрикатор к скребковому устройству.
Технический результат достигается следующим образом.
Для обоих вариантов: существенные признаки формулы изобретения «Механизм депарафинизации скважин автоматический, содержащий электродвигатель-редуктор, лубрикатор, вертикальную стойку с узлом крепления к трубе лубрикатора, которая закреплена в узле нижним концом, барабан для намотки скребковой проволоки, закрепленный на выходном валу редуктора, при этом выходной вал редуктора выполнен длиной, обеспечивающей возможность закрепления на нем барабана с заданным расстоянием между его щеками; индуктивный датчик вращения барабана; устройство контроля натяжения скребковой проволоки, содержащий рычаг, закрепленный в его корпусе на оси вращения, свободный конец которого взаимодействует со скребковой проволокой и, в крайних положениях, с первым и вторым индуктивными датчиками контроля натяжения скребковой проволоки, сальниковое устройство, которое содержит соединенные между собой по общей осевой емкость для смазки скребковой проволоки и сальник, вмонтированный в пробку трубы лубрикатора, вкручивающуюся в ее верхнюю часть; скребковое устройство с узлом присоединения к тяговому органу, размещенное в трубе лубрикатора, индуктивный датчик положения скребка в лубрикаторе, закрепленный снаружи на трубе лубрикатора в его верхней части, при этом стенка трубы лубрикатора в зоне действия датчика выполнена из немагнитного материала; устройство управления, при этом все индуктивные датчики и электродвигатель-редуктор выполнены с возможностью подключения к устройству управления, …» являются неотъемлемой частью заявленного устройства и обеспечивают его работоспособность, а следовательно, и достижение заявленного технического результата.
По первому варианту. В заявленном механизме депарафинизации узел присоединения к трубе лубрикатора закреплен на его трубе на уровне пола площадки обслуживания. Электродвигатель-редуктор и закрепленный на его выходном валу барабан для намотки скребковой проволоки жестко закреплены на нижнем конце вертикальной стойки, т.е. также на уровне пола площадки обслуживания. В результате, по сравнению с прототипом, центр тяжести всего устройства смещается с верхнего конца вертикальной стойки к ее нижнему концу, что повышает устойчивость всей конструкции, а следовательно, повышает безопасность эксплуатации механизма. Кроме того, смещение центра тяжести конструкции вниз позволяет увеличить вес барабана с проволокой, т.е. увеличить длину намотки скребковой проволоки, а следовательно, и увеличить глубину очистки насосно-компрессорной трубы (НКТ). Одновременно упрощается как сборка конструкции, так и процесс замены барабана, поскольку монтаж редуктора с барабаном для намотки скребковой проволоки выполняется на уровне пола рабочей площадки.
Кроме того, вал барабана для намотки скребковой проволоки представляет собой опорное кольцо, состоящее из двух симметричных частей относительно вертикальной оси симметрии вала барабана, которые соединены между собой резьбовым соединением, а к щековинам барабана каждая часть опорного кольца приварена по окружности кольца с образованием сквозного осевого отверстия. При этом отбортовка щековин отогнута в наружную сторону под острым углом к внутренней поверхности соответствующей щековины, не превышающим 45°.
Как показали испытания, предлагаемая конструкция опорного кольца барабана создает предварительное напряжение щековин барабана, увеличивая тем самым жесткость конструкции барабана и увеличивая допустимое боковое давление на щековины барабана от веса скребковой проволоки, что улучшает условия эксплуатации механизма. Закрепление барабана на уровне пола рабочей площадки в совокупности с предлагаемой конструкцией опорного кольца барабана и отбортовкой щековин, отогнутой в наружную сторону под острым углом к внутренней поверхности соответствующей щековины, не превышающим 45°, позволяют увеличить длину скребковой проволоки, наматываемой на барабан, до 2500 м. Это, в свою очередь дает возможность увеличить глубину очистки НКТ.
Подача скребковой проволоки в трубу лубрикатора при заявляемом закреплении барабана для намотки скребковой проволоки на уровне пола рабочей площадки обеспечивается благодаря введению одинарного подъемно-спускового блока и закреплению его на верхнем конце вертикальной стойки, длина которой обеспечивает расположение блока над сальниковым устройством. При этом благодаря возможности регулировки пространственного положения блока относительно оси сальникового устройства в горизонтальной плоскости, проходящей через ось вращения блока, обеспечивается возможность точной установки скребковой проволоки в трубе лубрикатора по общей осевой со скребковым устройством, что повышает качество очистки. Кроме того, в заявленном устройстве редуктор закреплен на площадке с возможностью регулировки его положения в горизонтальной плоскости, проходящей через ось его выходного вала. Это позволяет регулировать положение привода в горизонтальной плоскости не только вращением вокруг оси вертикальной стойки, но и смещением редуктора по площадке, что улучшает условия эксплуатации, так как позволяет более точно установить скребковую проволоку по осевой трубы лубрикатора, что повышает качество очистки.
При этом электродвигатель-редуктор жестко закреплен на вертикальной стойке, на площадке, под положительным острым углом к горизонту от 10 до 20°, а двигателем направлен в сторону от трубы лубрикатора, а вертикальная стойка закреплена от трубы лубрикатора на расстоянии, обеспечивающем свободное вращение барабана и возможность взаимодействия со скребковой проволокой рычага устройства контроля натяжения скребковой проволоки. В результате обеспечивается работоспособность заявленного механизма депарафинизации, а следовательно, и достижение заявленного технического результата.
Поскольку длина вертикальной стойки обеспечивает расположение блока над сальниковым устройством, то при разматывании обеспечивается свободное прохождение проволоки через рычаг устройства контроля натяжения скребковой проволоки, одинарный подъемно-спусковой блок, сальниковое устройство, индуктивный датчик положения скребка в лубрикаторе и далее - в лубрикатор к скребковому устройству. При этом плавность хода скребковой проволоки обеспечивается благодаря заявленному креплению электродвигателя-редуктора, при котором проволока разматывается при вращении барабана по часовой стрелке. Так как положение проволоки в трубе заранее отрегулировано таким образом, что ее осевая является общей с осевой трубы лубрикатора, то и скребок устанавливается в трубе лубрикатора также по общей осевой, что улучшает условия эксплуатации механизма депарафинизации и повышает качество очистки.
При этом, поскольку длина вертикальной стойки обеспечивает расположение одинарного подъемно-спускового блока над сальниковым устройством, это позволяет, увеличивая длину стойки, увеличивать длину трубы лубрикатора. В свою очередь, это позволяет увеличить длину корпуса скребкового устройства, а следовательно, увеличить его вес, что улучшает условия эксплуатации, так как позволяет проходить плотные слои отложений, а также повышает качество очистки.
Устройство контроля натяжения скребковой проволоки закреплено на вертикальной стойке выше барабана для намотки скребковой проволоки, что обеспечивает его работоспособность, так как устройство контролирует натяжение скребковой проволоки как при спуске, так и при подъеме скребкового устройства.
Благодаря тому, что узел присоединения вертикальной стойки к трубе лубрикатора закреплен на трубе лубрикатора под индуктивным датчиком положения скребка в лубрикаторе, обеспечивается возможность контроля крайнего положения скребка в лубрикаторе, что повышает безопасность эксплуатации механизма депарафинизации, а также улучшает условия эксплуатации.
По второму варианту технический результат достигается следующим образом. В заявленном устройстве введена вторая вертикальная стойка со вторым узлом присоединения к трубе лубрикатора, которая нижним концом закреплена во втором узле присоединения к трубе лубрикатора, закрепленным на трубе лубрикатора на уровне пола площадки обслуживания. Кроме того, электродвигатель-редуктор и закрепленный на его выходном валу барабан для намотки скребковой проволоки жестко закреплены на нижнем конце второй вертикальной стойки, т.е. также на уровне пола площадки обслуживания. В результате, по сравнению с прототипом, центр тяжести всего устройства смещается с верхнего конца вертикальной стойки к ее нижнему концу, что повышает устойчивость всей конструкции, а следовательно, повышает безопасность эксплуатации механизма. Кроме того, смещение центра тяжести конструкции вниз позволяет увеличить вес барабана с проволокой, т.е. увеличить длину намотки скребковой проволоки, а следовательно, и увеличить глубину очистки насосно-компрессорной трубы (НКТ). Одновременно упрощается как сборка конструкции, так и процесс замены барабана, поскольку монтаж редуктора с барабаном для намотки скребковой проволоки выполняется на уровне пола рабочей площадки.
Кроме того, вал барабана для намотки скребковой проволоки представляет собой опорное кольцо, состоящее из двух симметричных частей относительно вертикальной оси симметрии вала барабана, которые соединены между собой резьбовым соединением, а к щековинам барабана каждая часть опорного кольца приварена по окружности кольца с образованием сквозного осевого отверстия. При этом отбортовка щековин отогнута в наружную сторону под острым углом к внутренней поверхности соответствующей щековины, не превышающим 45°.
Как показали испытания, предлагаемая конструкция опорного кольца барабана создает предварительное напряжение щековин барабана, увеличивая тем самым жесткость конструкции барабана и увеличивая допустимое боковое давление на щековины барабана от веса скребковой проволоки, что улучшает условия эксплуатации механизма. Закрепление барабана на уровне пола рабочей площадки в совокупности с предлагаемой конструкцией опорного кольца барабана и отбортовкой щековин, отогнутой в наружную сторону под острым углом к внутренней поверхности соответствующей щековины, не превышающим 45°, позволяют увеличить длину скребковой проволоки, наматываемой на барабан. Это, в свою очередь дает возможность увеличить глубину очистки НКТ.
Подача скребковой проволоки в трубу лубрикатора при заявляемом закреплении барабана для намотки скребковой проволоки на уровне пола рабочей площадки обеспечивается благодаря введению одинарного подъемно-спускового блока и закреплению его на верхнем конце первой вертикальной стойки, длина которой обеспечивает расположение блока над сальниковым устройством. При этом благодаря возможности регулировки пространственного положения блока относительно оси сальникового устройства в горизонтальной плоскости, проходящей через ось вращения блока, обеспечивается возможность точной установки скребковой проволоки в трубе лубрикатора по общей осевой со скребковым устройством, что повышает качество очистки. Кроме того, в заявленном устройстве редуктор закреплен на площадке с возможностью регулировки его положения в горизонтальной плоскости, проходящей через ось его выходного вала. Это позволяет регулировать положение привода в горизонтальной плоскости не только вращением вокруг оси вертикальной стойки, но и смещением редуктора по площадке, что улучшает условия эксплуатации, так как позволяет более точно установить скребковую проволоку по осевой трубы лубрикатора, что повышает качество очистки.
При этом электродвигатель-редуктор жестко закреплен на второй вертикальной стойке, на площадке, под отрицательным острым углом к горизонту от 10 до 20°, двигателем направлен в сторону трубы лубрикатора, а вторая вертикальная стойка закреплена на расстоянии от трубы лубрикатора, при котором двигатель редуктора не касается трубы лубрикатора и обеспечивается возможность взаимодействия со скребковой проволокой рычага устройства контроля натяжения скребковой проволоки. В результате обеспечивается работоспособность заявленного механизма депарафинизации, а следовательно, и достижение заявленного технического результата.
Поскольку длина первой вертикальной стойки обеспечивает расположение блока над сальниковым устройством, то при разматывании обеспечивается свободное прохождение проволоки через рычаг устройства контроля натяжения скребковой проволоки, одинарный подъемно-спусковой блок, сальниковое устройство, индуктивный датчик положения скребка в лубрикаторе и далее - в лубрикатор к скребковому устройству. При этом плавность хода скребковой проволоки обеспечивается благодаря заявленному креплению электродвигателя-редуктора, при котором проволока разматывается при вращении барабана против часовой стрелки. Так как положение проволоки в трубе заранее отрегулировано таким образом, что ее осевая является общей с осевой трубы лубрикатора, то и скребок устанавливается в трубе лубрикатора также по общей осевой, что улучшает условия эксплуатации механизма депарафинизации и повышает качество очистки.
Кроме того, поскольку длина первой вертикальной стойки обеспечивает расположение одинарного подъемно-спускового блока над сальниковым устройством, это позволяет, увеличивая длину стойки, увеличивать длину трубы лубрикатора. В свою очередь, это позволяет увеличить длину корпуса скребкового устройства, а, следовательно, увеличить его вес, что улучшает условия эксплуатации, так как позволяет проходить плотные слои отложений, а также повышает качество очистки.
Устройство контроля натяжения скребковой проволоки закреплено на второй вертикальной стойке выше барабана для намотки скребковой проволоки, что обеспечивает его работоспособность, так как устройство контролирует натяжение скребковой проволоки как при спуске, так и при подъеме скребкового устройства.
Благодаря тому, что второй узел присоединения второй вертикальной стойки к трубе лубрикатора закреплен на трубе лубрикатора под индуктивным датчиком положения скребка в лубрикаторе, обеспечивается возможность контроля крайнего положения скребка в лубрикаторе, что повышает безопасность эксплуатации механизма депарафинизации, а также улучшает условия эксплуатации.
Для всех вариантов. Из вышеизложенного следует, что предлагаемый механизм депарафинизации скважин автоматический (варианты), при осуществлении обеспечивает достижение технического результата, заключающегося в повышении безопасности эксплуатации механизма, улучшении условий его эксплуатации, упрощении сборки, повышении качества очистки, увеличении глубины очистки.
На фиг. 1 изображен заявляемый механизм депарафинизации скважин автоматический МДСА по первому варианту; на фиг. 2 изображен заявляемый механизм депарафинизации скважин автоматический МДСА по второму варианту; на фиг. 3 - конструкция вала барабана для намотки скребковой проволоки; на фиг. 4 - устройство для замены барабана.
По первому варианту. Механизм депарафинизации скважин автоматический МДСА содержит электродвигатель-редуктор 1, лубрикатор 2, выполненный обогреваемым, вертикальную стойку 3 с узлом крепления 4 к трубе 5 лубрикатора 2, которая закреплена в нем нижним концом, барабан 6 для намотки скребковой проволоки 7, закрепленный на выходном валу (не показан) редуктора 1, при этом выходной вал редуктора 1 выполнен длиной, обеспечивающей возможность закрепления на нем барабана 6 с заданным расстоянием между его щеками 8; индуктивный датчик (не показан) вращения барабана 6; устройство контроля 9 натяжения скребковой проволоки 7, содержащий рычаг 10, закрепленный в его корпусе на оси вращения, свободный конец которого взаимодействует со скребковой проволокой 7 и, в крайних положениях, с первым и вторым индуктивными датчиками контроля натяжения скребковой проволоки (не показаны), сальниковое устройство 11, которое содержит соединенные между собой по общей осевой емкость для смазки 12 скребковой проволоки 7 и сальник 13, вмонтированный в пробку трубы 5 лубрикатора 2, вкручивающуюся в ее верхнюю часть; скребковое устройство 14 с узлом присоединения (не показан) к тяговому органу, размещенное в трубе 5 лубрикатора 2, индуктивный датчик положения скребка в лубрикаторе 15, закрепленный снаружи на трубе 5 лубрикатора 2 в его верхней части, при этом стенка трубы 5 лубрикатора 2 в зоне действия датчика 15 выполнена из немагнитного материала; устройство управления 16, при этом все индуктивные датчики и электродвигатель-редуктор 1 выполнены с возможностью подключения к устройству управления 16, у которого входы 16а, 16б, 16в, 16г являются соответственно входами сигналов с индуктивных датчиков натяжения скребковой проволоки, первого и второго, датчика вращения барабана, датчика положения скребка в лубрикаторе, а выход 16д - выходом управления редуктором. Кроме того, введен одинарный подъемно-спусковой блок 17, который закреплен на верхнем конце вертикальной стойки 3, длина которой обеспечивает расположение блока 17 над сальниковым устройством 11, при этом блок 17 закреплен с возможностью регулировки пространственного положения относительно оси сальникового устройства 11 в горизонтальной плоскости, проходящей через ось вращения блока 17.
Узел присоединения 4 к трубе 5 лубрикатора закреплен на его трубе 5 на уровне пола 18 площадки обслуживания под индуктивным датчиком 15 положения скребка в лубрикаторе 2, электродвигатель-редуктор 1 и закрепленный на его выходном валу барабан 6 для намотки скребковой проволоки 7 жестко закреплены на нижнем конце вертикальной стойки 3, а устройство контроля 9 натяжения скребковой проволоки закреплено на вертикальной стойке выше барабана 6 для намотки скребковой проволоки 7, при этом редуктор 1 двигателем направлен в сторону от трубы 5 лубрикатора 2, а вертикальная стойка 3 закреплена на расстоянии от трубы лубрикатора 5, обеспечивающем свободное вращение барабана 6, при этом электродвигатель-редуктор 1 жестко закреплен под положительным острым углом к горизонту от 10 до 20° на вертикальной стойке 3 на площадке 19 с возможностью регулировки его положения на площадке 19 в горизонтальной плоскости, проходящей через ось его выходного вала. Проволока 7 разматывается при вращении барабана 6 по часовой стрелке, взаимодействуя с рычагом 10 устройства контроля 9 натяжения скребковой проволоки 7, и проходит через одинарный подъемно-спусковой блок 17, сальниковое устройство 11, индуктивный датчик 15 положения скребка в лубрикаторе и далее - в лубрикатор 2 к скребковому устройству 14.
По второму варианту. Механизм депарафинизации скважин автоматический МДСА содержит электродвигатель-редуктор 20, лубрикатор 21, вертикальную стойку 22 с узлом крепления 23 к трубе 24 лубрикатора 21, которая закреплена в нем нижним концом, барабан 25 для намотки скребковой проволоки 26, закрепленный на выходном валу (не показано) редуктора 20, при этом выходной вал редуктора выполнен длиной, обеспечивающей возможность закрепления на нем барабана 25 с заданным расстоянием между его щеками 27; индуктивный датчик (не показан) вращения барабана 25; устройство контроля 28 натяжения скребковой проволоки 26, содержащий рычаг 29, закрепленный в его корпусе на оси вращения, свободный конец которого взаимодействует со скребковой проволокой 26 и, в крайних положениях, с первым и вторым индуктивными датчиками (не показаны) контроля натяжения скребковой проволоки 26, сальниковое устройство 30, которое содержит соединенные между собой по общей осевой емкость для смазки 31 скребковой проволоки 26 и сальник 32, вмонтированный в пробку трубы 24 лубрикатора 21, вкручивающуюся в ее верхнюю часть; скребковое устройство 33 с узлом присоединения (не показано) к тяговому органу, размещенное в трубе 24 лубрикатора 21, индуктивный датчик 34 положения скребка в лубрикаторе 21, закрепленный снаружи на трубе 24 лубрикатора 21 в его верхней части, при этом стенка трубы лубрикатора 21 в зоне действия датчика 34 выполнена из немагнитного материала; устройство управления 35, при этом все индуктивные датчики и электродвигатель-редуктор 20 выполнены с возможностью подключения к устройству управления 35, у которого входы 35а, 35б, 35в, 35г являются соответственно входами сигналов с индуктивных датчиков натяжения скребковой проволоки, первого и второго датчиков вращения барабана, датчика 34 положения скребка в лубрикаторе, а выход 35д - выходом управления редуктором 20.
Введена вторая 36 вертикальная стойка со вторым 37 узлом присоединения к трубе 24 лубрикатора 21, которая нижним концом закреплена во втором узле 37 присоединения к трубе 24 лубрикатора, закрепленным на трубе 24 лубрикатора 21 на уровне пола 38 площадки обслуживания под индуктивным датчиком 34 положения скребка в лубрикаторе 21, кроме того, электродвигатель-редуктор 20 и закрепленный на его выходном валу барабан 25 для намотки скребковой проволоки 26 жестко закреплены на нижнем конце второй 36 вертикальной стойки, а выше барабана 25 для намотки скребковой проволоки на второй вертикальной стойке 36 закреплено устройство контроля 28 натяжения скребковой проволоки 26, при этом редуктор 20 двигателем направлен в сторону трубы 24 лубрикатора 21, а вторая 36 вертикальная стойка закреплена на расстоянии от трубы 24 лубрикатора 21, при котором двигатель редуктора 20 не касается трубы 24 лубрикатора 21, причем электродвигатель-редуктор 20 жестко закреплен под отрицательным углом к горизонту от 10 до 20° на второй 36 вертикальной стойке на площадке 39 с возможностью регулировки его положения на площадке 39 в горизонтальной плоскости, проходящей через ось его выходного вала.
Кроме того, введен одинарный подъемно-спусковой блок 40, который закреплен на верхнем конце первой 22 вертикальной стойки с возможностью регулировки пространственного положения относительно оси сальникового устройства 30 в горизонтальной плоскости, проходящей через ось вращения блока 40, при этом длина первой 22 вертикальной стойки обеспечивает расположение блока 40 над сальниковым устройством 30. Проволока 26 разматывается при вращении барабана 25 против часовой стрелки, взаимодействуя с рычагом 29 устройства контроля 28 натяжения скребковой проволоки 26, и проходит через одинарный подъемно-спусковой блок 40, сальниковое устройство 30, индуктивный датчик 34 положения скребка в лубрикаторе 21 и далее - в лубрикатор 21 к скребковому устройству 33.
Для обоих вариантов. Устройство управления 16 (35) может быть выполнено аналогично описанному в патенте РФ №126050, Е21В 37/02, 20.03.2013 и содержит электронную вычислительную машину (ЭВМ); подключенные к ЭВМ амплитудно-цифровые преобразователи (АЦП) по количеству индуктивных датчиков, преобразующие аналоговые сигналы в цифровой код; подключенный к ЭВМ преобразователь код-напряжение, формирующий управляющий сигнал для редуктора. Входы АЦП являются соответственно входами 16а, 16б, 16в, 16г (35а, 35б, 35в, 35г) являются соответственно входами сигналов с первого и второго индуктивных датчиков натяжения скребковой проволоки 7 (26), датчика вращения барабана 6 (25), датчика 15 (34) положения скребка в лубрикаторе, а выход преобразователя «код-напряжение» 16д (35д) - выходом управления редуктором 1 (20).
1
2
Вал барабана 6 (25) для намотки скребковой проволоки 7 (26) (фиг. 3) представляет собой опорное кольцо 41, состоящее из двух симметричных частей 41 и 41 относительно вертикальной оси симметрии вала барабана 6 (25), которые соединены между собой резьбовым соединением, а к щековинам 8 (27) барабана 6 (25) каждая часть опорного кольца 41 приварена по окружности кольца с образованием сквозного осевого отверстия.
Отбортовка щековин 8 (27) барабана 6 (25) отогнута в наружную сторону под острым углом к внутренней поверхности соответствующей щековины 8 (27), не превышающим 45° (фиг. 3).
Результаты испытаний показали, что выполнение формы отбортовки щековин 8 (27) в совокупности с предлагаемой конструкцией вала барабана 6 (25) позволяют увеличить длину скребковой проволоки на вале барабана до 2500 м для диаметра 1,8 мм.
Индуктивный датчик вращения барабана 6 (25) может быть выполнен, например, в соответствии с аналогичным датчиком, описанным в прототипе (РФ, патент на полезную модель №139190, Е21В 37/02, 10.04.2014), который содержит катушку индуктивности и фиксатор оборотов барабана, при этом катушка индуктивности датчика вращения барабана закреплена на внутренней стенке корпуса редуктора, а фиксатор оборотов закреплен напротив катушки индуктивности на удлиненном конце вала редуктора.
Устройство контроля 9 (28) натяжения скребковой проволоки 7 (26) может быть выполнено, например, в соответствии с аналогичным устройством, описанным в прототипе (РФ, патент на полезную модель №139190, Е21В 37/02, 10.04.2014). К корпусе устройства 9 (28) закреплены первый и второй индуктивные датчики контроля натяжения скребковой проволоки. Рычаг 10 (29) закреплен в корпусе устройства 9 (28) на оси вращения. Свободный конец рычага 10 (29) взаимодействует со скребковой проволокой 7 (26). В положении "норма" рычаг 10 (29) находится между датчиками, а в аварийных ситуациях занимает крайние положения, взаимодействуя с соответствующим индуктивным датчиком.
Сальниковое устройство 11 (30) может быть выполнено аналогично прототипу. Емкость для смазки 12 (31) снабжена фиксируемой крышкой 43, на которой в месте прохода скребковой проволоки 7 (26) закреплен направляющий элемент 44 таким образом, что скребковая проволока 7 (26) при размотке и намотке на барабан 6 (25) проходит через направляющий элемент строго по продольной оси уплотнителя 45 сальника 13 (32). Под направляющим элементом по общей осевой линии установлено маслосъемное кольцо. В емкости для смазки направляющий элемент представляет собой уплотнитель, в котором выполнено сквозное отверстие для прохода проволоки 7 (26), соосное с уплотнителем сальника 13 (32).
Сальник 13 (32) может быть выполнен аналогично сальнику, описанному в патенте РФ №126050, Е21 В37/02, 20.03.2013, и состоит из пробки-корпуса 47(48), вкручивающегося (фиг. 1) или накручивающегося (фиг. 2) на трубу 5 (24) лубрикатора 2 (21), и уплотнителя 49 (50), размещенного в пробке - корпусе 47 (48) по общей осевой. Сальник 13 (32) может быть снабжен вентилем для сброса давления (не показан). Уплотнитель 49 (50) сальника 13 (32) представляет собой набор чередующихся металлических колец и с отличающейся друг от друга плотностью полиуретановых колец.
Индуктивный датчик 15 (34) положения скребка в лубрикаторе 2 (21) может быть выполнен в форме кольца.
Для поддержания температуры внутри лубрикатора 2 (фиг. 1), благоприятной для эффективной работы скребкового устройства 14, лубрикатор 2 выполнен обогреваемым. Для этого труба 5 лубрикатора 2 может быть, например, обернута утеплителем 42 (фиг. 1) или, например, обогреватель лубрикатора 2 представляет собой нагревательный кабель (не показано), охватывающий трубу 5 лубрикатора 2 по спирали и снабженный средствами подключения к источнику электропитания, аналогично обогревателю лубрикатора в патенте РФ №126050, Е21В 37/02, 20.03.2013.
В примерах выполнения скребковое устройство 14 (33), размещенное в трубе 5 лубрикатора 2, может быть выполнено, например, в соответствии с патентом РФ №2398096, Е21В 37/02, 27.08.2010. В этом случае устройство содержит протяженный корпус 51 (53), на одном из концов которого или на обоих концах на радиальных ножах закреплены режущие головки 52 (54), которые содержат плоские наклонные режущие ножи с заточкой внутрь, соединенные на радиальных ножах концами с образованием равных углов резания и острия.
Для обоих вариантов. Заявленный механизм депарафинизации скважин автоматический МДСА используют следующим образом. Сборку устройства выполняют непосредственно на месте эксплуатации.
По первому варианту. На верхний конец трубы лубрикатора надевают индуктивный датчик 15 положения скребка в лубрикаторе, выполненный в виде кольца.
Узел присоединения 4 вертикальной стойки 3 закрепляют на трубе 5 лубрикатора 2 на уровне пола 18 площадки обслуживания под датчиком 15. В узле 4 закрепляют нижним концом вертикальную стойку 3 с приваренной к ней площадкой 19. На площадке 19 закрепляют двигатель-редуктор 1. При этом двигатель редуктора 1 направлен в сторону от трубы 5 лубрикатора 2. Узел присоединения 4 имеет горизонтальный размер, при котором вертикальная стойка 3 находится на расстоянии от трубы 5 лубрикатора 2, обеспечивающем свободное вращение барабана 6 и возможность взаимодействия со скребковой проволокой 7 рычага 10 устройства контроля 9 натяжения скребковой проволоки, которое закрепляют на вертикальной стойке 3 выше барана 6.
Одновременно монтируют сальниковое устройство 11, для чего емкость для смазки 12 посредством нажимного штуцера соединяют с сальником 13.
На верхнем конце вертикальной стойки 3 закрепляют одинарный подъемно-спусковой блок 17. При этом длина вертикальной стойки 3 при окончательной сборке обеспечивает расположение блока 17 над сальниковым устройством 11.
По второму варианту. На верхний конец трубы лубрикатора надевают индуктивный датчик 34 положения скребка в лубрикаторе, выполненный в виде кольца.
Второй узел присоединения 37 второй вертикальной стойки 36 закрепляют на трубе 24 лубрикатора 21 на уровне пола 38 площадки обслуживания под датчиком 34. В узле 37 закрепляют нижним концом вторую вертикальную стойку 36 с приваренной к ней площадкой 39. На площадке 39 закрепляют двигатель редуктора 20. При этом двигатель редуктора 20 направлен в сторону трубы 24 лубрикатора 21. Узел присоединения 37 имеет горизонтальный размер, при котором вертикальная стойка 36 находится на расстоянии от трубы 24 рубрикатора 21, при котором двигатель редуктора не касается трубы 24 лубрикатора 21 и обеспечивается возможность взаимодействия со скребковой проволокой 26 рычага 29 устройства контроля 28 натяжения скребковой проволоки, которое закрепляют на второй вертикальной стойке 36 выше барабана 25.
Одновременно монтируют сальниковое устройство 11, для чего емкость для смазки 12 посредством нажимного штуцера соединяют с сальником 13.
Выше второго узла присоединения 37 на трубе 24 лубрикатора 21 закрепляют первый узел присоединения 23, в котором нижним концом закрепляют первую вертикальную стойку 22. При небольшой длине корпуса скребкового устройства 33 первый узел присоединения 23 может быть закреплен выше датчика 34 положения скребка.
На верхнем конце первой вертикальной стойки 22 закрепляют одинарный подъемно-спусковой блок 40. При этом длина первой вертикальной стойки 22 при окончательной сборке обеспечивает расположение блока 40 над сальниковым устройством 30.
Для обоих вариантов. Затем свободный конец скребковой проволоки 7 (26) пропускают через устройство контроля 9 (29) натяжения скребковой проволоки 7 (26), а именно через конец рычага 10 (29), контактирующий с проволокой 7 (26), далее через одинарный подъемно-спусковой блок 17 (40), через емкость для смазки 12 (31), сальник 13 (32). Свободный конец проволоки 7 (26) привязывают к скребковому устройству 14 (33). После чего включают электродвигатель-редуктор 1 (20) и скребковое устройство 14 (33) опускают в трубу 5 (24) лубрикатора 2 (21). Затем на трубу 5 (24) лубрикатора 2 (21) накручивают пробку с вмонтированным в нее сальником 13 (32).
В предлагаемых вариантах выполнения механизма депарафинизации скважин длина вертикальной стойки 3(36) при окончательной сборке обеспечивает расположение блока 17(40) над сальниковым устройством 11(30), т.е. длину вертикальной стойки 3(36) выбирают исходя из длины трубы 5 (24) лубрикатора 2(21). Это позволяет использовать предлагаемое закрепление основных узлов механизма депарафинизации на лубрикаторах любой длины, что, в свою очередь, позволяет, изменяя длину груза скребкового устройства и варьируя, тем самым, его весом, не только повысить качество очистки, но и проходить плотные глубинные отложения, увеличивая глубину очистки скважины.
Заявленный механизм депарафинизации скважин автоматический МДСА (варианты) может быть снабжен устройством для замены барабана (фиг. 4). Устройство содержит вертикальную стойку 55, ручную лебедку 56, закрепленную в средней части вертикальной стойки 55, и закрепленный на верхнем конце вертикальной стойки 55 одинарный подъемно-спусковой блок 57, через который перекинут трос 58 лебедки 56. Устройство закрепляется посредством хомута 59 к вертикальной стойке 3 (36) заявленного механизма депарафинизации скважин. При этом блок 57 устройства располагается над барабаном 6 (25). Устройство позволяет выполнить замену барабана одним человеком.
После сборки выполняют настройку собранного механизма депарафинизации скважин, добиваясь положения скребковой проволоки 7 (26) строго по осевой трубы 5 (24) лубрикатора 2 (21). Этого добиваются благодаря возможности установки начального положения электродвигателя-редуктора 1 (20) на площадке 19 (39) в горизонтальной плоскости, проходящей через ось его выходного вала, а также вращением вокруг вертикальной стойки 3 (27). Кроме того, установку скребковой проволоки 7 (26) по осевой выполняют регулировкой пространственного положения одинарного подъемно-спускового блока 17 (40) относительно оси сальникового устройства 11 (30) в горизонтальной плоскости, проходящей через ось вращения блока 17 (40). В результате скребковая проволока 7 (26) проходит с барабана 6 (25) через рычаг 10 (29) устройства контроля 9 (28) натяжения скребковой проволоки 7 (26), одинарный подъемно-спусковой блок 17 (40), через уплотнитель 46 направляющего элемента 44 емкости для смазки 12 (31) сальникового устройства 11 (30), через уплотнитель 49 (50) сальника 13 (32), индуктивный датчик 15 (34) положения скребка в лубрикаторе 2 (21) и далее - в лубрикатор к скребковому устройству.
После настройки собранного механизма депарафинизации скважин приступают к очистке стенок насосно-компрессорной трубы (НКТ) от парафинистых отложений. Открывают задвижку, включают электродвигатель-редуктор 1(20), который приводит во вращение барабан 6 (25) для намотки скребковой проволоки 7 (26), и опускают скребковое устройство 14 (33) в НКТ. Индуктивный датчик вращения барабана фиксирует каждый оборот барабана 6 (25). Сигнал с выхода датчика вращения барабана принимает устройство управления 16 (35) на вход 16в (35в) и контролирует по этому сигналу глубину погружения скребкового устройства 14 (33), например, пересчитывая количество оборотов барабана 6 (25) в метры.
Проволока 7 (26) разматывается при вращении барабана 6 (25) по часовой стрелке для первого варианта и против часовой стрелки для второго варианта, взаимодействуя с рычагом 10 (29) устройства контроля 9 (28) натяжения скребковой проволоки 7 (26), и проходит через одинарный подъемно-спусковой блок 17 (40), сальниковое устройство 11 (30), индуктивный датчик 15 (34) положения скребка в лубрикаторе 2 (21) и далее - в лубрикатор 2 (21) к скребковому устройству 14 (33).
Устройство контроля 9 (28) натяжения скребковой проволоки 7 (26) отслеживает изменения натяжения. В штатном режиме рычаг 10 (29) устройства контроля 9 (28) находится в среднем положении между закрепленными в его корпусе индуктивными датчиками контроля натяжения проволоки. При спуске скребкового устройства 14 (33), в случае ослабления натяжения проволоки 7 (26) ниже допустимого предела, рычаг 10 (29) занимает крайнее нижнее положение и взаимодействует с соответствующим индуктивным датчиком. Индуцированный датчиком сигнал поступает в устройство управления 16 на вход 16а (35а), которое программно анализирует ситуацию и формирует управляющий сигнал для электродвигателя редуктора 1 (20). Электродвигатель выключается по сигналу с выхода управления 16д (35д) устройства управления 16 (35), отматывание проволоки 7 (26) прекращается.
В это время скребковое устройство 14 (33) под действием собственного веса продолжает медленно продвигаться вперед, срезая парафин.
Устройство управления 16 (35) возобновляет отматывание проволоки после того, когда проволока 3 натянется, а рычаг 10 (29) устройства контроля 9 (28) вновь займет штатное положение. Спуск скребкового устройства 14 (33) продолжается под управление устройства 16 (35), которое формирует сигнал для двигателя редуктора на отматывание проволоки по мере продвижения вниз скребкового устройства 14 (33).
Аналогично срабатывает устройство управления 16 (35) при получении на информационный вход 166 (356) сигнала от датчика, в случае заклинивания скребковой проволоки 7 (26) в барабане 6 (25). Электродвигатель редуктора 1 выключается по сигналу с выхода 16д (35д) устройства управления 16 (35), отматывание проволоки 7 (26) прекращается.
После подъема скребкового устройства 14 (33) в лубрикатор 2 (21) срабатывает датчик 15 (34) положения скребка в лубрикаторе 2 (21) и посылает сигнал на вход 16г (35г) устройства управления 16 (35), которое выключает электродвигатель редуктора 1 и выдает разрешительный сигнал на закрытие задвижки в трубе 8 лубрикатора 5.
Для связи устройства управления 16 (35) с индуктивными датчиками могут быть использованы проводные и беспроводные системы связи.