ПРОТИВОПОЛЕТНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА
ANTILOCK DEVICE FOR ELECTROCENTROPIC PUMP

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано в процессе добычи нефти электроцентробежными насосами для предотвращения их падения на забой скважины.
Известно устройство для предотвращения падения колонны подъемных труб с электропогружным насосом на забой скважины (авторское свидетельство СССР №1541373, МПК8 Е21В 23/00, 31/00, 1990 г.), содержащее размещенный в колонне обсадных труб заякоривающий узел и механизм его привода, выполненный в виде установленного на устье скважины с возможностью взаимодействия с колонной подъемных труб подпружиненного ролика с генератором электрического тока, установленной под электропогружным насосом с возможностью взаимодействия с колонной обсадных труб пары взаимно подпружиненных дополнительных роликов, имеющих по крайней мере один генератор электрического тока, заякоривающий узел выполнен в виде конусного плашечного захвата, размещенного под ним стержня с расположенным на нем основным и дополнительным электромагнитами противоположного действия, причем подвижные клинья плашечного захвата шарнирно соединены посредством планок со стержнем, а генераторы основного и дополнительных роликов электрически связаны между собой посредством кабеля электропогружного насоса и коллектора кабельного барабана.
Недостатком данного устройства является его ненадежность в работе из-за применения электрической схемы в управлении заякоривающего механизма, а именно:
- вероятность отказа электросистемы из-за ее работы в агрессивной среде, которая может привести к пробоям электрических узлов;
- ненадежность контактных соединений;
- возможное повреждение проводов при спускоподъемных операциях и в агрессивной среде;
- наличие в скважине отложений, приводящих к заклинке роликов, дальнейшему их проскальзыванию и, как следствие, несрабатыванию генератора электрического тока.
Отсутствие амортизирующего узла может привести к срыву и поломке заякоривающего механизма от удара или смятию деталей устройства.
Также известно устройство для предотвращения падения подземного оборудования на забой скважины, например погружного электронасоса (авторское свидетельство СССР №874968, Е21В 23/00, 31/00, 1990 г.), содержащее ствол с кольцевым выступом, опорным и предохранительным кольцами, установленные на стволе с возможностью взаимодействия амортизирующий узел и заякоривающий механизм, причем амортизирующий узел выполнен в виде установленного под опорным кольцом уплотнительного элемента с конусом, а заякоривающий механизм выполнен в виде подвижной гильзы с окнами, в которых установлены размещенные над кольцевым выступом ствола шары.
Недостатками данного устройства являются:
- во-первых, отсутствие жесткой фиксации инструмента при его обрыве, отсутствие жесткой остановки инструмента при падении - оно лишь замедляет падение, амортизирует, а при наличии на стенках эксплуатационной колонны отложений, при недостаточной вязкости промывочной жидкости в скважине заякоривающий механизм скользит под весом оборванного инструмента, который в конечном итоге оказывается на забое скважины, при этом происходит порыв кабеля электропогружного насоса. И наоборот, при большой вязкости флюида, находящегося в скважине, при спуске инструмента возможно преждевременное самопроизвольное срабатывание устройства, что приведет к его заклиниванию;
- во-вторых, во время работы электроцентробежного насоса создается вибрация, а данное устройство, находясь в контакте со стенкой колонны, не ограничивает степень свободы инструмента, колебания от вибрации при работе насоса не гасятся, что приводит к ослаблению резьбовых соединений колонны НКТ и, как следствие, обрыву инструмента.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является противополетное устройство (патент RU №2175048, МПК8 Е21В 23/00), содержащее верхний и нижний переводники, ствол с установленным в его верхней части опорным кольцом, расположенные на стволе с возможностью взаимодействия амортизирующий узел с конусом и заякоривающий механизм, при этом на стволе ниже конуса выполнены симметричные фигурные пазы, имеющие короткий и длинный участки, соединенные между собой переходным участком с углом наклона 45°, причем длинный участок выполнен от нижней части конуса до нижнего переводника, длина короткого участка равна удвоенной длине минимального подрыва инструмента при спускоподъемных операциях, а расстояние от нижней части конуса до верхней части короткого участка фигурного паза равно высоте заякоривающего механизма, кроме того, в фигурном пазу при входе переходного участка в длинный установлено замковое устройство одностороннего действия, а в сквозном отверстии, выполненном в конусе и стволе, установлен срезной штифт, при этом заякоривающий механизм состоит из корпуса, расположенного на стволе с возможностью осевого перемещения, установленных равномерно по окружности корпуса и подпружиненных относительно него захватов двойного действия, в нижней части выполненных в виде заходного кулачка и в верхней имеющих зубья, кольца, установленного на корпусе, опоясывающего захваты и являющегося осью, относительно которой качаются захваты, обоймы, расположенной в нижней части корпуса с возможностью радиального вращения относительно него и жестко связанной с ним в осевом направлении, причем на внутренней поверхности обоймы выполнены канавка прямоугольного профиля и над ней выемка, а на наружной поверхности корпуса в виде секторов выполнены буртики прямоугольного профиля, во внутренней части обоймы жестко по посадке с натягом перпендикулярно оси устройства установлены диаметрально противоположные направляющие штифты.
Недостатками данного устройства являются:
- во-первых, амортизирующий элемент выполнен резиновым, что в агрессивной среде при длительной эксплуатации электроцентробежного насоса может привести к потере амортизирующих свойств;
- во-вторых, низкая надежность, связанная с тем, что отсутствие камеры для улавливания шлама и клямс кабеля электроцентробежного насоса приводит к тому, что весь шлам и оторвавшиеся от кабеля клямсы попадают на якорный узел, что может привести к заклиниванию устройства в скважине при срыве с целью извлечения его из скважины. Кроме того, наличие в конструкции устройства срезного элемента, от разрушения которого зависит, сработает устройство или нет, т.е. в случае обрыва колонны труб устройство может оказаться на забое скважины вместе с электроцентробежным насосом и кабелем, а также замкового устройства, которое может заклинить в скважине и в результате не сработает заякоривающий узел.
Недостатком устройства является сложность конструкции и недостаточная надежность.
Задачей изобретения является повышение надежности работы за счет гарантированного срабатывания заякоривающего узла и исключения заклинивания устройства при срыве устройства с целью его извлечения, а также отсутствия в конструкции устройства срезных элементов и замковых устройств с возможность длительной работы амортизирующего элемента в агрессивной среде с расчетной нагрузкой.
Поставленная задача решается противополетным устройством для электроцентробежного насоса.
На фиг. 1 в продольном разрезе представлено противополетное устройство для электроцентробежного насоса.
Противополетное устройство для электроцентробежного насоса содержит верхний 1 (см. фиг. 1) и нижний 2 переводники, ствол 3. На стволе 3 в верхней части подвижно размещен корпус 4 с заякоривающим 5 и амортизирующим (центрирующими) 6 узлами, включающими продольные пазы 7, сухари 8, имеющие возможность вращения на осях 9, на нижней части ствола 3 выполнен конус 10 с возможностью взаимодействия амортизирующего механизма 6 и заякоривающего механизма 7. Пружинные рессоры 11 амортизирующего механизма 6 выполнены из металла с эффектом памяти формы, обладающего высокой коррозионной и эрозионной стойкостью.
Устройство работает следующим образом.
Перед началом работ противополетное устройство находится в вертикальном положении, при этом корпус 4 должен находиться в нижней части ствола 3 до упора, при этом заякоривающий механизм 5 находится в транспортном положении и сухари 8 максимально удалены от внутренней поверхности обсадной колонны (транспортное положение).
Противополетное устройство устанавливается непосредственно под электроцентробежным насосом (ЭЦН) и спускается вместе с ним в скважину на колонне насосно-компрессорных труб (НКТ). После включения установки в работу и нагрева корпусных элементов ПЭДа и, соответственно, лифтируемой жидкости, рессоры, выполненные из материала с эффектом памяти формы, возвращают геометрию к исходной, обеспечивая надежный механический контакт с обсадной колонной в месте установки и создавая условия мгновенного заякоривания при «полете» установки.
В случае обрыва колонны НКТ с ЭЦН или расчленения фрагментов глубинно-насосного оборудования, например газосепаратора, конус 11 нижней части ствола 3 отжимает сухари 8 к обсадной колонне, обеспечивая гашение усилия падения установки и ее торможение, при этом исключается повреждение ЭЦН.
После восстановления температурного режима в скважине (обрыв кабеля, отключение ПЭД) и изменения геометрии рессор 11, выполненных из металла с эффектом памяти формы, в скважине производят ловильно-восстановительные работы.
Для этого спускают в скважину ловитель на трубах (не показано) любой известной конструкции, например, с внутренним захватом. Достигнув интервала обрыва колонны НКТ, ловитель попадает внутрь верхней трубы (не показано), где фиксируется на ее внутренней поверхности.
Предлагаемое противополетное устройство для электроцентробежного насоса позволяет повысить надежность работы и использования материалов, обладающих высокой коррозионной и эрозионной стойкостью, длительно работать в агрессивной среде с расчетной нагрузкой.