САМООРИЕНТИРУЕМЫЙ ДЕЦЕНТРАТОР НАСОСНО-КОМПРЕССОРНЫХ ТРУБ (ВАРИАНТЫ)

Полезные модели по обоим вариантам относятся к области нефтедобычи, в частности, к объектам для обеспечения отклонения оси насосно-компрессорных труб (НКТ) относительно оси эксплуатационной колонны (обеспечение эксцентричности), с созданием при этом в эксплуатационной колонне направленного свободного пространства для спуска другого оборудования, например, другой колонны НКТ, геофизического кабеля, установки штанговой глубинной насосной и т.п.
Из уровня техники известны два вида децентраторов: жесткоориентируемые и самоориентируемые. Первые из указанных децентраторов известны, например, из патента РФ №2370623, из информации, приведенной на сайте Интернета: http://www.smart-well.ru/52.htm. Особенностью обоих указанных известных децентраторов является наличие продольного канала (паза) в цилиндрическом корпусе для пропускания НКТ и наличие ребер (лопастей) на поверхности указанного корпуса, между которыми размещаются кабели и/или кольтюбинговые трубки. Недостатком жесткоориентируемых децентраторов является невозможность при их использовании спуск в скважину дополнительного оборудования, т.к. эксцентричность НКТ в скважине создается указанными ребрами (лопастями), которые, упираясь в стенку колонны, отодвигают НКТ к другой стенке, но при этом перекрывают пространство до другой стенки колонны.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению по назначению является самоориентируемый децентратор для насосно-компрессорных труб (Патент РФ №99816), который содержит цилиндрический корпус с продольным каналом для прохода НКТ и с продольным каналом, выполненным в виде полусферических пазов со снятыми фасками для спуска дополнительного оборудования, а также - с продольными сквозными пазами с двух сторон корпуса для укладки геофизического и силового кабеля. Причем пазы в корпусе для укладки геофизического и силового кабелей снабжены устройством фиксации, например, в виде болта с прорезью для укладки геофизического кабеля, монтируемого в паз в виде резьбового отверстия с прорезью в корпусе децентратора, и в виде прижимной планки, установленной в поперечный паз корпуса децентратора. Согласно указанному известному решению самоориентируемый децентратор выполнен незакрепленным на НКТ, с возможностью вращения вокруг своей оси, но при этом ограничен в продольном движении вверх и вниз относительно колонны НКТ посредством упорного кольца. Техническим результатом указанного известного технического решения являлось создание устройства, обеспечивающего отклонение оси НКТ относительно оси эксплуатационной колонны по всей длине, с созданием в эксплуатационной колоне направленного свободного пространства для спуска геофизического оборудования, а также защиту геофизического и силового кабеля. Однако и эта известная конструкция децентратора не лишена недостатков, а именно:
- недостаточная прочность участка в зоне снятой фаски у полусферических пазов, т.к. при снятии фаски происходит утончение края, и в дальнейшем при спуске дополнительного оборудования, особенно, тяжеловесного, например, НКТ, может произойти нарушение целостности зоны снятой фаски, что в свою очередь может привести к разрушению децентратора, заклиниванию второй колонны НКТ частями разрушенного децентратора, перекрытие нижнего децентратора частями разрушенного верхнего;
- обязательное наличие всегда нескольких, например, двух продольных сквозных пазов с двух сторон корпуса для укладки различных кабелей, что ослабляет конструктивную прочность всего корпуса, и в случае необходимости размещения только одного кабеля, делает второй открытый паз источником концентрации напряжения, которое возрастает при движении (завихрении) в этом пазе скважинной жидкости;
- наличие механической обработки после литья (нарезка резьбы, снятие фаски).
Единый технический результат, достигаемый предлагаемыми полезными моделями, заключается в повышении прочности участка децентратора, который наиболее часто подвергается механическому воздействию при спуске дополнительного оборудования в скважину, при одновременном исключении снижения прочности всего корпуса за счет обеспечения оптимального количества продольных сквозных пазов, и при одновременном продлении срока работоспособности децентратора, за счет выполнения его идентичным сверху и снизу и обеспечения, благодаря этому, возможности при износе или повреждении его одной стороны пространственно изменять его размещение в другой скважине, меняя верх и низ.
Дополнительным техническим результатом является обеспечение технологичности при изготовлении децентратора без дополнительной механической обработки.
Поставленный единый технический результат достигается предлагаемым самоориентируемым децентратором насосно-компрессорных труб, включающий корпус с продольным каналом для прохода насосно-компрессорных труб НКТ, и, по меньшей мере, с одним сквозным пазом для укладки дополнительного оборудования, при этом новым по первому варианту является то, 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; а по второму варианту новым является то, 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.
Преимущественно по первому варианту:
- поверхность разреза корпуса выполнена скругленной относительно продольной оси корпуса.
- ребра выполнены со скругленными поверхностями.
- ребра выполнены эллипсообразными, или прямоугольными.
- ребра выполнены как одно целое с корпусом посредством литья или штамповки.
Преимущественно по второму варианту поверхность разреза корпуса выполнена скругленной относительно продольной оси корпуса.
Указанный технический результат достигается за счет следующего.
Благодаря тому, что корпус децентратора по обоим вариантам выполнен в виде сплошного полуцилиндрического тела, обеспечивается возможность его размещения в эксплуатационной колонне, которая представляет собой трубу, с созданием гарантированно свободного пространства для спуска дополнительного оборудования. Указанный корпус - сплошное полуцилиндрическое тело, иными словами, по существу представляет собой объемный сплошной диск, разрезанный пополам, который содержит верхнюю, нижнюю и находящуюся между ними боковую закругленную по окружности стороны, а также содержит поверхность разреза, которая в скважине будет обращена к оси колонны.
Благодаря тому, что по первому варианту указанный корпус снабжен по поверхности разреза двумя продольными угловыми или радиусными пазами, которые в преимущественном исполнении могут быть смещены к боковой поверхности корпуса, обеспечивается создание на поверхности разреза как бы выемок для облегчения спуска дополнительного оборудования. При этом выполнение пазов именно угловыми, преимущественно, с тупыми углами, или радиусными обусловлено тем, то при спуске дополнительное оборудование, а оно чаще представляет собой округлые элементы: трубы, кабели, и т.п., не будет идти преимущественно по одной траектории, как это происходит в прототипе. В прототипе полусферический паз соответствует округлости поверхности дополнительного оборудования и последний всегда будет стремиться при спуске в скважину идти по одинаковой траектории через этот паз, что может привести к истиранию поверхности паза и, значит, к снижению прочности. В предлагаемом же техническом решении траектории захода дополнительного оборудования через угловой паз будут различными, а значит, будет различны участки механического воздействия, что обеспечит большую прочность поверхности этого паза на длительное время. То же самое будет происходить и при радиусном пазе, т.к. на его поверхности будут ребра.
Благодаря тому, что по первому варианту поверхность разреза корпуса снабжена рядом чередующихся канавок и выступов, образующих ребра, обеспечивается следующее:
- упрочнение прочности кромки, т.к. ребра придают ей жесткость;
- обеспечение равномерного износа поверхности угловых и радиусных пазов на поверхности разреза за счет создания условий для разнонаправленной траектории спускаемого оборудования;
- выполнение в преимущественном варианте указанных ребер со скругленными поверхностями позволяет обеспечить плавный спуск дополнительного оборудования без механических «зацепов» поверхности, что обеспечивает сохранность прочности децентратора.
А благодаря тому, что по второму варианту корпус снабжен по поверхности разреза продольным пазом со скругленными углами, также будет обеспечиваться различная траектория захода дополнительного оборудования через эту проточку, а значит, будут различны участки механического воздействия, что обеспечит большую прочность поверхности этого паза на длительное время.
Снабжение децентратора по второму варианту верхней и нижней кромки поверхности разреза фасками, которые по существу выполняют функцию заходных фасок, также обеспечивает равномерность износа поверхности разреза, что обеспечивает прочность.
В результате того, что предлагаемый децентратор по обоим вариантам выполнен, по меньшей мере, с одним сквозным пазом для укладки дополнительного оборудования, исключается снижение прочности всего корпуса за счет обеспечения оптимального количества продольных сквозных пазов (ровно столько, сколько требуется технологически).
Конструктивная особенность предлагаемого децентратора, а именно: наличие ребер на всей поверхности разреза по первому варианту, выполнение фасок на нижней и верхней кромках поверхности размера по второму варианту, позволяет рассматривать его идентичным сверху и снизу и обеспечивает благодаря этому возможность при износе или повреждении его одной стороны пространственно изменять его размещение в скважине, меняя верх и низ. Это продляет срок работоспособности децентратора. Также на эту цель работает и выполнение в преимущественном исполнении по обоим вариантам поверхности разреза корпуса скругленной относительно продольной оси корпуса.
Выполнение ребер по первому варианту как одно целое с корпусом посредством литья или штамповки, делает изготовление заявляемого децентратора технологичным и простым.
Предлагаемая полезная модель иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид децентратора по первому варианту; на фиг. 2 - вид сверху децентратора по первому варианту с радиусными пазами; на фиг. 3 - вид сверху децентратора по первому варианту с угловыми пазами; на фиг. 4 - общий вид децентратора по второму варианту.
Предлагаемый децентратор насосно-компрессорных труб по обоим вариантам содержит корпус 1, выполненный в виде сплошного полуцилиндрического тела, с продольным каналом 2 для прохода НКТ (на чертеже не указаны), по меньшей мере, один сквозной паз 3 для укладки дополнительного оборудования (например, кабелей, кольтюбинговых трубок и т.п.). Поверхность разреза 4 корпуса 1 снабжена двумя продольными угловыми, преимущественно, с тупыми углами, или радиусными пазами 5, смещенными в преимущественном исполнении к боковой поверхности 6 корпуса 1. По первому варианту поверхность разреза 4 снабжена рядом чередующихся канавок 7 и выступов, образующих ребра 8 (в преимущественном исполнении, эллипсообразными или прямоугольными). По второму варианту верхняя и нижняя кромки поверхности разреза 4 снабжены фасками 9 и 10 соответственно. В преимущественном исполнении поверхность разреза 4 корпуса 1 выполнена скругленной относительно продольной оси корпуса 1.
Предлагаемый децентратор отливают по выплавляемой модели, например, из материала - литьевая сталь 15Л, 20Л, 25Л, 30Л и аналоги. Возможные размеры предварительные: высота 40 мм, ширина 80 мм, длина 150 мм. Но указанные размеры могут изменяться в зависимости от размеров обсадной колонны скважины. По второму варианту фаски 9 и 10 на корпусе 1 одинаковые, преимущественно, размером 10 мм под углом 30-45 градусов к оси колонны. Но могут быть и различными по размерам и располагаться под другими углами. Размер ребер также может быть различным, например, в зависимости от веса спускаемого оборудования, от его габаритов и т.п.
Таким образом, верхняя поверхность и нижняя поверхность децентратора являются условными, поскольку они являются идентичными и позволяют увеличить срок работоспособности объекта, за счет возможности пространственно изменять его размещение в скважине, меняя верх и низ.
Работает предлагаемый децентратор следующим образом. Производят сборку колонны НКТ и спуск ее в эксплуатационную колонну традиционным способом. При этом на каждую насосно-компрессорную трубу посредством полого канала 2 надевается корпус 1 децентратора. Выше децентратора предварительно на НКТ размещается упорное кольцо (на чертеже не показано), которое ограничивает движении децентратора вверх. Ограничителем движения корпуса децентратора вниз является муфта НКТ. Причем при компоновке колонны НКТ, в сквозном пазе 3 (или в пазах, в зависимости от необходимого количества кабелей) устанавливается соответствующий кабель, например, геофизический для снятия характеристик скважины. Указанный кабель фиксируется путем использования различных типов крепежей, например, с помощью конусных зажимов-защелок или с помощью пружинных фиксаторов. Кабель может быть зафиксирован не у каждого децентратора, а например, через один. При спуске в скважину децентратора происходит отклонение насосно-компрессорных труб к одной из сторон эксплуатационной колонны, образуя свободный канал у поверхности разреза 4 децентратора для спуска дополнительного оборудования. После проведения полной компоновки оборудования, скважину выводят на рабочий режим.
Таким образом, благодаря конструктивным особенностям предлагаемого децентратора, обеспечивающим его прочность и высокий срок службы, будет обеспечена надежная работа оборудования в скважине.