МЕХАНИЗМ ДЕПАРАФИНИЗАЦИИ НАСОСНО-КОМПРЕССОРНЫХ ТРУБ НЕФТЯНЫХ СКВАЖИН

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности, представляет собой механизм по типу лебедки и может быть использована для удаления и предотвращения образования парафино-смолистых отложений с внутренней поверхности насосно-компрессорных труб (НКТ) нефтяных скважин с помощью скребков или других устройств.
Известна «Лебедка для депарафинизации насосно-компрессорных труб нефтяных скважин с помощью скребков» (RU 16517, опубл. 2001 г.) [1]. Известная лебедка используется при очистке НКТ от парафино-смолистых отложений с помощью скребков и соединяется с ними при помощи намотанного на барабан рабочего элемента в виде проволоки. Лебедка содержит вертикальную стойку, в верхней части которой смонтирован соединенный с приводом барабан, ось вращения барабана перпендикулярна стойке. Верхняя часть стойки выполнена в виде с Г-образного кронштейна, на горизонтальной площадке которого установлен мотор-редуктор, на выходном валу которого смонтирован барабан. Лебедка имеет узел крепления к насосно-компрессорной трубе, который смонтирован в нижней части стойки и выполнен с возможностью поворота стойки относительно трубы. Стойка и узел крепления лебедки к насосно-компрессорной трубе по отношению друг к другу выполнены разъемными и с возможностью фиксирования положения стойки относительно трубы. Известная лебедка имеет также устройство контроля натяжения проволоки.
Горизонтальное расположение площадки для монтажа мотор-редуктора препятствует увеличению объема масляной ванны в редукторе и повышению ресурса работы привода лебедки. Конструкция барабана не позволяет производить замену выработавшей ресурс проволоки без демонтажа барабана, особенно при ее запутывании. Мотор-редуктор не имеет защиты от атмосферных осадков, и попадание влаги в электродвигатель через вентилятор и фланцевые соединения с редуктором приводит к выходу электродвигателя из строя. Конструкция лебедки не позволяет фиксировать строго вертикальное положение проволоки при изменении глубины чистки скважины в необходимых пределах от 800 до 1500 метров, что увеличивает износ проволоки. В датчиках устройства контроля натяжения проволоки применяются одинарные элементы, что заметно снижает надежность их работы, а сам узел расположения датчиков не имеет защиты от осадков, что при резких переменах погоды приводит к их залипанию или примораживанию. Корпус редуктора привода барабана выполнен сварным, а сварные швы, как известно, подвержены микротрещинам, которые являются источником утечки масла.
Эти недостатки устранены в механизме для депарафинизации насосно-компрессорных труб нефтяных скважин (RU 75422, публ. 10.08.2008 г.) [2]. Известный механизм также содержит вертикальную стойку, верхняя часть которой выполнена в виде с Г-образного кронштейна, на его горизонтальной площадке установлен мотор-редуктор, на выходном валу которого смонтирован барабан для проволоки. Механизм также имеет узел крепления к насосно-компрессорной трубе, который смонтирован в нижней части стойки и выполнен с возможностью поворота стойки относительно трубы. При этом механизм для депарафинизации оснащен устройством контроля натяжения проволоки, площадка для монтажа мотор-редуктора смонтирована под углом 10-20° к горизонту, а горизонтальная ось его электродвигателя смещена вверх относительно горизонтальной оси редуктора. В качестве датчиков контроля натяжения проволоки используются сдвоенные герконы и магнит.
Наклонное расположение привода барабана позволяет вдвое увеличить объем масла в редукторе и снизить износ деталей червячной и шестеренчатой пар редуктора. Смещение горизонтальной оси электродвигателя вверх относительно горизонтальной оси редуктора исключает возможность попадания в него масла из редуктора через вал двигателя.
Кроме того, одна из торцевых поверхностей барабана, выполненных в виде щек - наружная, выполнена с возможностью съема, что позволяет заменять выработавшую ресурс проволоку без демонтажа барабана. При этом единый съемный кожух, в который помещены барабан и мотор-редуктор, защищают их от попадания на них природных осадков.
То, что мотор-редуктор установлен на площадке с возможностью продольного перемещения с последующей фиксацией положения, позволяет сохранять вертикальность пути прохождения проволоки через лубрикаторное уплотнение насосно-компрессроной трубы в зависимости от количества намотанной на барабан проволоки в заданных техническими характеристиками пределах 800÷1500 м., что в конечном итоге способствует уменьшению ее износа. Датчики устройства контроля натяжения проволоки имеют сдвоенную систему элементов и закрыты специальным защитным кожухом, что повышает работоспособность механизма, а цельнолитой корпус редуктора исключает утечку масла.
В известных лебедках юстировка соосности середины поверхности барабана, на которой намотана проволока, относительно оси лубрикатора насосно-компрессорной трубы выполняется визуально (на глазок) без применения каких-либо средств измерения. Это приводит к неравномерной намотке проволоки на барабан и смещению центра намотки к какой-либо из щек барабана. Это в свою очередь приводит к сползанию витков, закусыванию и межвитковому заклиниванию проволоки в барабане, что, требует постоянной корректировки положения барабана в вертикальной плоскости, либо размотки проволоки и повторной намотки.
Кроме того, использование в известных лебедках стандартного мотор-редуктора в условиях работы нефтяных скважин обнаруживает следующие недостатки. Электродвигатель с редуктором, а также крышка и корпус редуктора соединены болтами через паронитовую или резиновую прокладки. Резкие суточные и сезонные перепады температур приводят к деформации и старению прокладок и разгерметизации соединений, что приводит к попаданию влаги в мотор-редуктор, а также к вытеканию смазочного масла из редуктора. В редукторе не предусмотрена возможность выравнивания избыточного давления с атмосферным. Повышенное давление в корпусе редуктора увеличивает вероятность выдавливания масла через манжеты и прокладки. При потере масла в работающем редукторе возникает сухое трение, вызывающее лавинообразный износ деталей редуктора, приводящий к аварийным ситуациям. Кожух датчиков контроля натяжения проволоки не защищает их нижнюю сторону, что при регламентной периодической очистке механизмов от грязи и нефтепродуктов струей горячего пара может привести к повреждению датчиков и выходу из строя механизма натяжения проволоки.
При необходимости слива масла из редуктора необходимо откручивать пробку сливного отверстия, расположенного в днище редуктора. В этом случае неизбежна частичная утечка масла и попадание его на механизм контроля натяжения проволоки и другие части механизма депарафинизации. Манжеты выходных валов редуктора выполнены из бензомаслостойкой резины и имеют низкий ресурс работы в условиях крайнего Севера, требуя частой замены.
Задача настоящего решения заключается в повышении надежности механизма в целом, включая увеличение ресурса работы мотор-редуктора.
Для решения поставленной задачи механизм депарафинизации нефтяных скважин содержит вертикальную стойку, верхняя часть которой выполнена в виде с Г-образного кронштейна, на его горизонтальной площадке установлен мотор-редуктор, на выходном валу которого смонтирован барабан для проволоки, в нижней части стойки смонтирован узел крепления к насосно-компрессорной трубе, который выполнен с возможностью поворота стойки относительно трубы, площадка для монтажа мотор-редуктора смонтирована под углом 10-20° к горизонту, а горизонтальная ось его электродвигателя смещена вверх относительно горизонтальной оси редуктора, механизм содержит датчики контроля натяжения проволоки, помещенные в защитный кожух, при этом механизм оснащен лазерным устройством юстировки соосности середины поверхности барабана, на которой намотана проволока, относительно оси лубрикатора насосно-компрессорной трубы.
В качестве устройства юстировки соосности середины поверхности барабана, на которой намотана проволока, относительно оси лубрикатора насосно-компрессорной трубы механизм содержит съемную лазерную указку. Кроме того, на верхней крышке редуктора установлен клапан сброса давления, автоматически выравнивающий давление с атмосферным. Манжеты выходных валов мотор-редуктора, включая вал электродвигателя, выполнены из фторкаучука или из полиуретана. Защитный кожух датчиков контроля натяжения проволоки содержит защитную откидную крышку. Для слива масла из картера редуктора, механизм содержит шаровой кран со штуцером под сливной шланг и заглушку штуцера. Съемные детали мотор-редуктора, включая фланцы, крышки валов, а так же верхняя крышка редуктора посажены на силиконовый герметик с рабочим диапазоном температур от +130°С до -50°С.
Наличие в заявленном механизме устройства юстировки соосности середины поверхности барабана, на которой намотана проволока, относительно оси лубрикатора насосно-компрессорной трубы, приводит к равномерной намотке проволоки на барабан без смещения центра намотки к какой-либо из щек барабана. Это исключает сползание витков, закусывание и межвитковое заклинивание проволоки в барабане. В результате механизм депарафинизации не требует постоянной корректировки положения барабана в вертикальной плоскости, а также размотки проволоки и повторной намотки.
Кроме того, клапан сброса давления, установленный на верхней крышке редуктора, автоматически выравнивает давление с атмосферным. Это предотвращает выдавливание масла при работе редуктора через сальники, манжеты и прокладки мотор-редуктора и возможное попадание масла на механизм натяжения проволоки и распределительную коробку.
Манжеты выходных валов мотор-редуктора, включая вал электродвигателя, выполненные из фторкаучука или из полиуретанового эластомера, имеют ресурс в два-три раза больший, чем маслобензостойкая резина. Их применение увеличивает надежность редуктора за счет уменьшения вероятности вытекания масла из-за изношенных манжет.
Откидная крышка кожуха для датчиков контроля натяжения проволоки защищает датчики при регламентных работах по очистке механизма депарафинизации скважин острым паром от грязи и нефтепродуктов. Перед обработкой паром эту крышку закрывают на защелку, исключая прямое попадание струи пара на датчики контроля натяжения проволоки. В отличие от заглушенного пробкой отверстия для слива отработанного масла, размещенного в нижней точке стандартного редуктора, в заявленном механизме для слива масла из картера редуктора предусмотрен шаровой кран со штуцером под сливной шланг и заглушку штуцера. В этом случае для слива масла на наружный штуцер надевается пластиковая трубочка и при открытии крана отработанное масло стекает по ней в подставленную емкость. Во избежание случайного открытия вентиля, последний делается съемным, а штуцер оснащается заглушкой на резьбе. При транспортировке механизма и монтажных работах кран, во избежание его поломки, заменяется временной пробкой на резьбе, а перед заливкой масла пробка заменяется на кран. Применение крана с трубочкой исключает попадание масла при сливе на узлы механизма депарафинизации, а также на распределительную коробку и в почву.
В отличие от пресс-шпана, паронита или резины, применяемых для герметизации выходных валов мотор-редуктора, включая вал электродвигателя, силиконовый герметик с рабочим диапазоном температур от +130°С до -50°С, обеспечивают идеальную герметичность и длительную надежную работу устройства, а также упрощает монтажные и ремонтные работы на мотор-редукторе.
Новый технический результат, который может быть достигнут при использовании заявленного механизма, состоит в повышении его работоспособности, надежности при эксплуатации, простоте при ремонте и обслуживании, а также упрощении монтажных и технологических работ при сборке.
Полезная модель иллюстрируется рисунками, где на фиг.1. изображен общий вид механизма депарафинизации; на фиг.2. - устройство юстировки соосности середины поверхности барабана, на которой намотана проволока, относительно оси лубрикатора насосно-компрессорной трубы; на фиг.3 - то же, вид А; на фиг.4. - клапан сброса давления; на фиг.5 - монтаж шарового крана для слива отработанного масла в углу днища корпуса редуктора; на фиг.6 - заглушка штуцера крана для слива отработанного масла; на фиг.7 - установка кожуха датчиков контроля натяжения проволоки с нижней откидной крышкой; на фиг.8 - то же вид А.
Заявленный механизм депарафинизации нефтяных скважин содержит вертикальную стойку 1, на верхней части которой имеется площадка 2, смонтированная с наклоном под углом 10-20° к горизонту. На площадке 2 болтами жестко закреплен мотор-редуктор 3, на верхней крышке которого установлен клапан сброса давления 4. На выходном валу привода смонтирован барабан 5, при этом горизонтальная ось электродвигателя привода барабана смещена вверх относительно горизонтальной оси редуктора. Барабан 5 может быть смонтирован как у производителя механизма, так и непосредственно на скважине.
Наружная щека барабана выполнена съемной для оперативной замены изношенной проволоки. Барабан с проволокой и мотор-редуктор защищены от внешних осадков единым съемным кожухом (не показаны).
Площадка 2 для установки мотор-редуктора имеет отверстия, выполненные в виде пазов, что позволяет регулировать положение мотор-редуктора и фиксировать его положение посредством крепежных элементов. Датчики 6 контроля натяжения проволоки защищены от атмосферных осадков кожухом 7. В нижней части стойки 1 смонтирован узел крепления 8 механизма к лубрикатору насосно-компрессорной трубы нефтяной скважины. Для равномерной укладки проволоки, на барабан устанавливается съемное лазерное устройство 9, осуществляемое юстировку соосности середины 10 поверхности барабана, на которой намотана проволока, относительно оси лубрикатора 11 насосно-компрессорной трубы, обеспечивающее точность отклонения осей до 1 мм. Устройство содержит съемную лазерную указку с мощностью 0,03 ВТ при напряжении элемента питания - 4,5 вольт.
Лазерное устройство крепится съемно на барабане 5.
На боковой стенке редуктора предусмотрено отверстие для заливки масла (не показано), являющимся одновременно верхним уровнем масла, а в нижней точке боковой стенки, являющейся нижним уровнем масла, расположен шаровой кран 12 для слива отработанной смазки. Кран снабжен штуцером 13 под гибкий шланг 14 для удобства слива отработанной смазки в специальную емкость и заглушкой 15. Защитный кожух датчиков контроля натяжения проволоки содержит защитную откидную крышку 16 с защелкой 17.
Съемные детали мотор-редуктора, включая фланцы, крышки валов, а так же верхняя крышка редуктора (не показаны), посажены на силиконовый герметик нейтральный универсальный, например, марки Henkel-Момент, Quelid с диапазоном теператур от +130 до -50 градусов.
Монтаж и демонтаж барабана производится в направлении вдоль оси его вращения и крепится с помощью гайки и контргайки.
При монтаже лебедки добиваются, чтобы центр лазерного устройства юстировки совпадал с серединой поверхности барабана, на которой намотана проволока. Перед началом намотки проволоки на барабан, кронштейн с лазерным устройством юстировки крепят на барабане 5. Затем путем медленного разворота стойки в узле крепления добиваются попадания лазерного луча в центр лубрикатора насосно-компрессорной трубы.
Добившись соосности середины поверхности барабана, на которой намотана проволока, относительно оси лубрикатора насосно-компрессорной трубы, стойку 1 жестко закрепляют стопорным болтом. При первичной намотке проволоки 8-10 первых витков производят вручную с помощью рукоятки витком к витку. Дальнейшую равномерную укладку механизм обеспечивает автоматически при включении механизма депарафинизации на подъем скребка. Это обеспечивает повышение надежности работы заявляемого механизма депарафинизации и снижает возможность появления аварийных ситуаций при запутывании и заклинивании проволоки. В случае необходимости освобождения пространства непосредственно над скважиной, механизм не демонтируют, а стойку 1 вместе с барабаном 5 разворачивают, например, на 90°. Возврат механизма в исходное положение производят аналогично.
Таким образом, заявленный механизм депарафинизации нефтяных скважин имеет увеличенный ресурс работы мотор-редуктора и в целом обладает повышенной надежностью.