Самоориентируемый децентратор насосно-компрессорных труб

Полезная модель относится к отрасли нефтегазодобычи, в частности к устройствам обеспечения отклонения оси насосно-компрессорных труб (далее НКТ) в эксплуатируемой обсадной трубе скважины. Технический результат заключается в обеспечении продольной устойчивости децентратора; в уменьшении массы и материалоемкости децентратора при сохранении достаточной прочности и при обеспечении необходимой высоты в ответственных местах изделия; в упрощении монтажных работ; в улучшении технологичности изготовления децентратора.
Известен самоориентируемый децентратор НКТ [1], согласно которому спуск колонны насосно-компрессорных труб производят, отклоняя ось погружного насоса и колонны насосно-компрессорных труб от оси эксплуатационной колонны, для чего на каждую трубу устанавливают децентратор, снабженный верхними и нижними ребрами в количестве не менее четырех, повторяющими внутренний профиль эксплуатационной колонны и образующими зазор для прохождения глубинного прибора на геофизическом кабеле, причем децентратор зафиксирован от осевого перемещения и выполнен с внутренним диаметром корпуса, позволяющим пропускать через себя трубу НКТ, … отверстие для пропуска НКТ выполнено смещенным от центра наружной поверхности децентратора, а на наружной поверхности корпуса выполнены верхние и нижние ребра, в количестве не менее четырех, проходящие под углом к оси корпуса децентратора и смыкающиеся наружной поверхностью с образованием зазора для прохождения глубинного прибора на геофизическом кабеле....ребра выполнены симметричными относительно оси и плоскости, перпендикулярной оси, делящей децентратор по высоте пополам, и повторяют внутренний профиль эксплуатационной колонны.
Недостатком данного децентратора является малая площадь наружной поверхности корпуса, образованная частично из ребер, так как при износе ребер децентратор потеряет необходимую продольную устойчивость и появляется возможность поперечного смещения децентратора вместе с НКТ.
Известен самоориентируемый децентратор НКТ [2], содержащий цилиндрический корпус с внутренним отверстием для прохода НКТ и с продольным каналом, выполненным в виде полусферических пазов со снятыми фасками для прохода дополнительного оборудования, продольные сквозные пазы для укладки геофизических и силовых кабелей. Пазы в корпусе для укладки геофизических и силовых кабелей дополнены устройствами фиксации кабелей. Внутреннее отверстие выполнено с большим диаметром, чем наружный диаметр НКТ, что позволяет корпусу свободно вращаться вокруг оси НКТ. Децентратор ограничен в продольном движении вверх-вниз относительно НКТ посредством упорного кольца и муфты.
Однако это устройство обладает нижеперечисленными недостатками. Децентратор может иметь продольную неустойчивость в обсадной трубе скважины из-за малой величины соотношения высоты корпуса децентратора к диаметру окружности, описывающей корпус. Децентратор имеет повышенную массу и материалоемкость. Наличие устройств фиксации кабелей усложняет конструкцию децентратора и усложняет выполнение монтажных работ.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является нижеприведенная полезная модель [3]: «1. Самоориентируемый децентратор насосно-компрессорных труб, включающий корпус с продольным каналом для прохода насосно-компрессорных труб и, по меньшей мере, с одним сквозным пазом для укладки дополнительного оборудования, отличающийся тем, что 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. 2. Децентратор по п. 1, отличающийся тем, что поверхность разреза корпуса выполнена скругленной относительно продольной оси корпуса. 3. Децентратор по п. 1, отличающийся тем, что в одном варианте поверхность разреза корпуса выполнена скругленной относительно продольной оси корпуса, ребра выполнены со скругленными поверхностями. 4. Децентратор по п. 1, отличающийся тем, что в другом варианте ребра выполнены эллипсообразными или прямоугольными. 5. Децентратор по п. 1, или 3, или 4, отличающийся тем, что ребра выполнены как одно целое с корпусом посредством литья или штамповки. 6. Самоориентируемый децентратор насосно-компрессорных труб, включающий корпус с продольным каналом для прохода насосно-компрессорных труб и, по меньшей мере, с одним сквозным пазом для укладки дополнительного оборудования, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде сплошного полуцилиндрического тела, поверхность разреза которого выполнена в виде продольного паза с закругленными углами, при этом верхняя и нижняя кромки указанной поверхности разреза снабжены фасками. 7. Децентратор по п. 6, отличающийся тем, что поверхность разреза корпуса выполнена скругленной относительно продольной оси корпуса. При этом децентратор выполнен идентичным сверху и снизу».
Однако этот децентратор имеет следующие недостатки. Децентратор может иметь продольную неустойчивость в обсадной трубе скважины из-за малой величины соотношения высоты корпуса децентратора к диаметру окружности, описывающей корпус, а для данного децентратора не задан диапазон соотношения высоты корпуса децентратора к диаметру окружности, описывающей корпус. Децентратор является массивным и материалоемким, так как он изготовлен без выемок и выступов при практически неизменной толщине корпуса. Предполагается наличие механизмов фиксации кабелей у этого децентратора, так как они есть у его прототипа. Эти механизмы усложняют конструкцию и усложняют монтажные работы. Массивность децентратора предопределяет возможность некачественной отливки, использование пресс-форм большого размера и применение машин большого типоразмера, таким образом, есть необходимость улучшения технологичности изготовления децентратора.
Задачей полезной модели являются: обеспечение продольной устойчивости децентратора; уменьшение массы и материалоемкости децентратора при сохранении достаточной прочности и при обеспечении необходимой высоты в ответственных местах изделия; упрощение монтажных работ; улучшение технологичности изготовления децентратора.
Достижение этой задачи приводит к уменьшению себестоимости децентратора.
Цель достигается тем, что самоориентируемый децентратор насосно-компрессорных труб (далее НКТ) включает корпус с продольным каналом для прохода НКТ и, по меньшей мере, с одним сквозным пазом для укладки дополнительного оборудования, при этом корпус выполнен в виде полуцилиндрического тела [4] и снабжен по поверхности разреза двумя продольными радиусными пазами, а поверхность разреза корпуса в продольном направлении выполнена плоской в центральной части и скругленной относительно продольной оси корпуса в верхней и нижней частях, причем с двух сторон корпуса продольный канал продлен выступами шириной от 5 мм до 7 мм и высотой от 25% до 39% высоты большей части корпуса (без учета выступов и выемок), а хвостовые части с двух сторон корпуса дополнены выступами шириной, равной ширине хвостовой части, и высотой от 25% до 39% высоты корпуса (без учета выступов и выемок), причем выступы хвостовых частей имеют трапециевидный вид с фаской, а соответствующие выступы хвостовых частей на обеих сторонах корпуса выполнены симметричными относительно поперечной плоскости симметрии корпуса и с одинаковой высотой с одной и другой стороны, также соответствующие выступы продольного канала на обеих сторонах корпуса выполнены симметричными относительно поперечной плоскости симметрии корпуса и с одинаковой высотой с одной и другой стороны. Корпус в поперечном направлении имеет серпообразный вид из-за наличия двух хвостовых частей корпуса, выступающих от плоскости, проходящей через плоскую продольную часть поверхности разреза корпуса, на 15%-30% от величины диаметра окружности, описанной вокруг корпуса (далее диаметр корпуса), причем высота большей части корпуса без учета выступов и выемок составляет от 25% до 50% диаметра корпуса. На двух сторонах корпуса симметрично сделаны до шести несквозных выемок глубиной до 40% от высоты большей части корпуса (без учета выступов и выемок). Выемки и выступы выполнены с фасками. Продольные сквозные пазы для укладки дополнительного оборудования имеют шероховатые поверхности.
Самоориентируемый децентратор изготавливается путем литья под давлением из стеклонаполненного полиамида или из аналогичного по свойствам материала. Стеклонаполненный полиамид является прочным, износостойким и легким конструкционным материалом.
Технический результат полезной модели достигается тем, что для обеспечения продольной устойчивости децентратора, во-первых, хвостовые части с двух сторон корпуса дополнены трапециевидными выступами с фаской, во-вторых, с двух сторон корпуса продольный канал продлен выступами и, в-третьих, хвостовые части корпуса выступают от плоскости, проходящей через плоскую продольную часть поверхности разреза корпуса, на 15%-30% от величины диаметра корпуса, а на двух сторонах корпуса симметрично сделаны до шести несквозных выемок глубиной до 40% от высоты большей части корпуса (без учета выступов и выемок); а для уменьшения массы и материалоемкости, при сохранении достаточной прочности и при обеспечении необходимой высоты в ответственных местах изделия за счет выступов, на двух сторонах корпуса сделаны до шести несквозных выемок глубиной до 40% от высоты большей части корпуса без учета выступов и выемок; для упрощения монтажных работ, во-первых, продольные сквозные пазы для кабелей изготавливаются с шероховатыми поверхностями для их фиксации, таким образом, отсутствуют механизмы фиксации кабелей, во-вторых, хвостовые части, их выступы и весь разрез корпуса изготовлены с фасками для безударного движения оборудования, в-третьих, децентратор выполнен симметричным относительно поперечной плоскости симметрии корпуса, а улучшение технологичности изготовления децентратора происходит как суммарный эффект от уменьшения массы и материалоемкости, от механических параметров стеклонаполненного полиамида или аналогичного материала, от приведенных выше конструктивных параметров децентратора, и заключаются в следующих дополнительных положительных результатах: время отливания одного изделия уменьшается до двух раз, например, от 10 секунд до 5 секунд; возможно использование пресс-форм меньшего размера и машины для литья меньшего типоразмера; а особенность относительно тонкой конструкции децентратора, когда основное тело вокруг продольного канала связано как бы ребрами жесткости с наружной частью корпуса, приводит к тому, что отливка получается равностенной и более плотной по структуре.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами децентратора: на фиг. 1 изображен вид сверху, на фиг. 2 - вид сбоку по разрезу А-А; на фиг. 3 - вид изометрический.
На фигурах 1 и 2 показано: 1 - корпус; 2 - канал продольный для прохода НКТ (сами НКТ на чертежах не указаны); 3 и 4 - паз сквозной для укладки дополнительного оборудования; 5 - разрез корпуса; 6 - пазы продольные радиусные; 7 - выступы вокруг продольного канала для прохода НКТ; 8 - хвостовая часть корпуса; 9 - выступы трапециевидные на хвостовых частях корпуса; 10 - фаски; 11 - окружность, описанная вокруг корпуса; 12 - выемки несквозные; 13 - технологическая перемычка.
Возможные предварительные размеры децентратора следующие: высота в большей части корпуса 34 мм, высота с выступами в хвостовой части и с выступами вокруг проходного канала 60 мм, диаметр окружности, описанной вокруг корпуса, 124 мм. Но указанные размеры могут изменяться в пределах заявленных диапазонов в зависимости от размеров обсадной трубы скважины и труб НКТ.
Самоориентируемый децентратор изготавливается в виде корпуса 1 с продольным каналом 2 для прохода НКТ. Корпус содержит, по меньшей мере, один сквозной паз 3 или 4 для укладки дополнительного оборудования и корпус изготовлен в виде полуцилиндрического тела и снабжен по поверхности разреза 5 двумя продольными радиусными пазами 6, а поверхность разреза корпуса 5 в продольном направлении выполнена плоской в центральной части и скругленной относительно продольной оси корпуса 1 в верхней и нижней частях. Причем с двух сторон корпуса продольный канал продлен выступами 7 шириной от 5 мм до 7 мм и высотой от 25% до 39% высоты большей части корпуса (без учета выступов и выемок). Хвостовые части 8 с двух сторон корпуса дополнены выступами 9 шириной, равной ширине хвостовой части, и высотой от 25% до 39% высоты большей части корпуса (без учета выступов и выемок). Выступы хвостовых частей имеют трапециевидный вид с фаской 10. Соответствующие выступы 9 хвостовых частей 8 на обеих сторонах корпуса 1 выполнены симметричными относительно поперечной плоскости симметрии корпуса 1 и с одинаковой высотой с одной и другой стороны, также соответствующие выступы 7 продольного канала 2 на обеих сторонах корпуса 1 выполнены симметричными относительно поперечной плоскости симметрии корпуса 1 и с одинаковой высотой с одной и другой стороны. Внешняя часть корпуса 1 в продольном направлении, т.е. по высоте, с зазором повторяет цилиндрический внутренний профиль обсадной трубы скважины (на фигурах обсадная труба не представлена), а в поперечном направлении корпус 1 имеет серпообразный вид из-за наличия двух хвостовых частей 8, выступающих от плоскости, проходящей через плоскую продольную часть поверхности разреза корпуса 1, на 15%-30% от величины диаметра окружности 11, описанной вокруг корпуса 1 (далее диаметр корпуса). Высота большей части корпуса 1 без учета выступов и выемок составляет от 25% до 50% диаметра корпуса 1. На двух сторонах корпуса 1 симметрично сделаны до шести несквозных выемок 12 глубиной до 40% от высоты большей части корпуса (без учета выступов и выемок). Выемки 12 и выступы 7 и 9 выполнены с фасками. Продольные сквозные пазы 3 и 4 для укладки дополнительного оборудования имеют шероховатые поверхности, причем ширина паза меньше диаметра дополнительного оборудования. Продольные сквозные пазы 3 и 4 для укладки дополнительного оборудования после литья имеют технологическую перемычку 13, которую удаляют механической обработкой перед созданием шероховатой поверхности у этих пазов.
Уменьшение массы и уменьшение материалоемкости децентратора за счет уменьшения высоты в большей части корпуса и за счет наличия выемок при сохранении достаточной прочности и при обеспечении необходимой высоты в ответственных местах изделия за счет выступов позволяет улучшить технологичность изготовления изделия, которая, например, заключается в уменьшении времени отливания одного изделия до двух раз, например, от 10 секунд до 5 секунд; в возможности использования меньшей пресс-формы и машины для литья меньшего типоразмера; в получении равностенной отливки изделия с плотной структурой, в том числе, в большей части корпуса, которая как ребра жесткости связывает часть корпуса вокруг продольного канала с ее периферийной частью, которая контактирует с обсадной трубой скважины.
Самоориентируемый децентратор работает следующим образом.
Производят сборку колонны НКТ и спуск ее в эксплуатационную скважину традиционным способом. При этом на каждую насосно-компрессорную трубу посредством продольного канала 2 надевается корпус 1 децентратора. Выше децентратора предварительно на НКТ размещается упорное кольцо (на чертеже не показано), которое ограничивает движение децентратора вверх. Ограничителем движения корпуса 1 децентратора вниз является муфта НКТ. Причем при компоновке колонны НКТ, в сквозных пазах 3 или 4 для укладки дополнительного оборудования плотно (за счет того, что ширина паза меньше диаметра кабеля) устанавливается соответствующий кабель. Указанный кабель фиксируется за счет шероховатой поверхности паза и за счет разницы в размерах паза и кабеля. При спуске в скважину децентратора происходит отклонение насосно-компрессорных труб к одной из сторон эксплуатационной колонны, образуя свободный канал у поверхности разреза 4 корпуса для спуска дополнительного оборудования или дополнительной колонны НКТ, причем наличие фасок на выступах хвостовых частей и наличие скругленной относительно продольной оси корпуса верхней и нижней частей поверхности разреза корпуса обеспечивают безударный вход и выход оборудования через децентратор. После проведения полной компоновки оборудования, скважину выводят на рабочий режим.
Список документов, процитированных в заявке:
1. Патент на изобретение RU №2536077 С1 «Способ и устройство для безаварийного спуска геофизического оборудования». Дата подачи заявки: 19.07.2013. Патентообладатель: ОАО Татнефть им. В.Д. Шашина. г. Альметьевск.
2. Патент на полезную модель RU №99816 «Самоориентируемый децентратор насосно-компрессорных труб». Дата подачи заявки: 19.07.2010. Патентообладатель: ООО «Нефтепромысловые технологии АлойлСервис», г. Альметьевск.
3. Патент на полезную модель RU №137325 U1 «Самоориентируемый децентратор насосно-компрессорных труб (варианты)». Дата подачи заявки: 07.11.2013. Патентообладатель: ООО «Синергия-лидер». г. Пермь.
4. Микиша A.M. и Орлов В.Б. Толковый математический словарь. Основные термины. М.: Рус. яз., 1988. - 244 с., 186 ил. ISBN 5-200-00-246-х.