УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ НЕФТЕПРОМЫСЛОВЫХ ТРУБ ОТ ОТЛОЖЕНИЙ

Полезная модель относится к области нефтегазодобычи и предназначена для удаления отложений с внутренней поверхности стенок труб в нефтегазодобывающих скважинах. Преимущественно данное устройство может использоваться для очистки от отложений и других загрязнений внутренних стенок обсадных труб в нефтегазодобывающих скважинах.
Известно устройство для очистки нефтепромысловых труб (НКТ) от парафиносмолообразований (патент №98222 (RU), МПК Е21В 37/02 опубл. 10.10.2010 г.) с раздвижными скребками, установленными диаметрально противоположно друг другу и утяжелитель. Каждый из скребков выполнен эллипсовидной формы с острой наружной кромкой и оба скребка жестко закреплены на индивидуальных кронштейнах, установленных с возможностью перемещения в наклонных пазах, выполненных в корпусе, а утяжелитель закреплен в нижней части корпуса.
Недостатком известной конструкции является пониженное качество очистки внутренних стенок труб в местах стыков труб или в местах, имеющих неровную стенку, а так же недостаточная надежность конструкции. Проблема пониженного качества очистки вызвана тем, что жесткая рабочая поверхность скребка имеет контакт только с ровной поверхностью трубы, оставляя отложения во вмятинах или на поверхности, расположенной рядом с выступом. Кроме того, при опускании устройства внутрь трубы, в месте, где имеется стык двух труб, скребок может упереться в данный стык, очистка труб в этом месте будет затруднена или невозможна, дальнейшее опускание устройства может привести к деформациям скребков, снижая при этом надежность (долговечность) устройства.
Наиболее близким к заявляемому устройству по технической сущности является устройство для механической очистки внутренней поверхности насосно-компрессорных труб от отложений (патент №157614 (RU), МПК Е21В 37/02, опубл. 10.12.2015 г.). Данное устройство, спускаемое на тросе, состоит из цилиндрического корпуса, на наружной поверхности которого размещены гибкие металлические щетки, а во внутренней полости размещен электродвигатель, закрепленный в корпусе с помощью опор и центрирующийся при помощи двух подшипников качения. К двигателю присоединен вал переменного диаметра с возможностью совершения вибрационно-колебательных движений. Сечение вала в центральной его части имеет эллипсоидную форму, при этом трос закреплен с помощью подвесного переводника, а щетки выполнены с возможностью изгибания вверх-вниз в зависимости от направления движения устройства.
Благодаря тому, что элементы для очистки выполнены в виде упругих щеток, качество очистки внутренних стенок улучшается за счет того, что щетки могут обрабатывать всю внутреннюю поверхность, как с выступами, так и с впадинами.
Однако в данной конструкции есть существенный недостаток. Данный недостаток связан и быстрым засорением щеток продуктами очистки, так как отсутствует вынос продуктов очистки на поверхность и, как следствие, ухудшается качество очистки и снижается производительность. Это вызвано тем, что после очистки небольшого участка трубы необходимо периодически устройство извлекать на поверхность, очищать щетки, промывать скважину и повторять операцию по очистке.
Предлагаемое решение направлено на получение технического результата, которым является повышение качества очистки внутренних стенок труб, надежности устройства и повышение производительности.
Технический результат достигается тем, что в предлагаемом устройстве для очистки нефтепромысловых труб от отложений, содержащее полый корпус, с наружным диаметром D, с возможностью соединения с приводным механизмом, щеточный узел, закрепленный на наружной поверхности корпуса, согласно полезной модели щеточный узел выполнен в виде закрепленных на корпусе дисков с радиальными щетками, при этом каждый диск содержит промывочные секторы, в которых отсутствует одна из щеток с образованием винтового направления промывочных секторов вдоль оси устройства, корпус содержит не менее двух форсунок, расположенных в верхней и нижней частях корпуса диаметрально противоположно друг другу, при этом расстояние от форсунки до щеточного узла составляет не более 10⋅D.
Кроме того отношение диаметра выступов щеток к внутреннему диаметру стенок труб находится в пределах 1,1…1,4.
Такое решение позволяет повысить качество и надежность очистки внутренних стенок труб от загрязнений и повысить производительность благодаря тому, что щеточный узел в процессе очистки будет постоянно омываться и очищаться выходящей из форсунок жидкостью благодаря тому, что расстояние от форсунки до щеточного узла составляет не более 10*D, а продукты очистки будут постоянно выноситься на поверхность. За счет винтового направления промывочных секторов вдоль оси устройства создается турбулентность потока промывочной жидкости, повышая качество очистки. За счет расположенных в верхней и нижней части корпуса не менее двух форсунок диаметрально противоположно друг другу, отсутствуют реактивные силы от струи жидкости, прижимающие устройство к стенке в одном направлении, щетки равномерно взаимодействуют со стенками трубы, повышая равномерность износа щеток и качество очистки.
За счет того, что отношение диаметра выступов щеток к внутреннему диаметру стенок труб находится в пределах 1,1…1,4 упругая щетка с усилием, вызванным изгибом щетки, прижимается к внутренней поверхности трубы, повышается качество очистки. Кроме того, за счет этого уменьшается влияние износа щеток в процессе очистки, повышается надежность и долговечность устройства.
На прилагаемых фигурах иллюстрируется сущность полезной модели.
На фиг. 1 показан общий вид устройства, размещенного внутри очищаемой трубы с частичным продольным разрезом.
На фиг. 2. показано сечение А-А щеточного узла устройства в увеличенном масштабе при установке устройства внутрь очищаемой трубы.
На фиг. 3 показано сечение А-А щеточного узла в увеличенном масштабе в сравнении с сечением очищаемой трубы.
На фиг. 4 показано сечение А-А щеточного узла в увеличенном масштабе, при установке устройства внутрь очищаемой трубы, имеющей дефект.
Устройство для очистки нефтепромысловых труб от отложений содержит полый корпус 1 (фиг. 1) с наружным диаметром D. К корпусу 1 присоединяется посредством, например, резьбы Р приводной механизм, например, забойный двигатель или буровые трубы (не показаны).
На корпусе 1 закреплен при помощи, например, сварки щеточный узел 2, состоящий из упругих щеток 3, закрепленных на дисках 4 (фиг. 1 и 2). Щетки 3 выполнены, например, из проволоки или упругого эластомера. Щетки 3 закреплены на дисках 4 при помощи сварки, клея или другим способом.
Диски 4 с щетками 3 содержат промывочные секторы 5 (фиг. 1 и 2), в которых отсутствует одна из щеток 3. Промывочные секторы 5 имеют винтовое направление вдоль оси устройства (фиг. 1).
Корпус 1 содержит не менее двух форсунок 6 и 7, размещенных в верхней и нижней частях корпуса 1 (фиг. 1). Форсунки 6 и 7 закреплены в корпусе 1 при помощи, например, резьбы. Отверстия форсунок 6 и 7 расположены на корпусе 1 диаметрально противоположно.
Отношение диаметра выступов щеток Dщ (фиг. 3) к внутреннему диаметру стенок труб Dт находится в пределах 1,1…1,4.
Устройство работает следующим образом.
Корпус 1 устройства (фиг. 1) соединяют при помощи резьбы Р с приводным механизмом, например, забойным двигателем (не показан) и устанавливают внутрь очищаемой трубы 8 на буровых трубах (не показаны). После того, как устройство спустили на требуемую глубину в зону очистки, включают подачу промывочной жидкости, при этом одновременно происходит вращение вала приводного механизма и устройства.
Промывочная жидкость Ж1 (фиг. 1), поступающая из приводного механизма, поступает внутрь корпуса 1 и к форсункам 6 и 7 и далее выходит из форсунок 6 и 7 с высокой скоростью. Выходящая из форсунок 6 и 7 жидкость Ж2 и Ж3 воздействует на стенки трубы 8 и за счет высокой скорости потока очищает трубу по ее периметру за счет вращения устройства.
Щетки 3 (фиг. 2) за счет своей упругости и контакта с внутренними стенками трубы 8 и вращения устройства очищают стенки трубы 8 от отложений.
Благодаря тому, что расстояние L (фиг. 1) от форсунки 6 и 7 до щеточного узла 2 составляет не более 10⋅D, струи жидкости Ж2 и Ж3 воздействует на щетки 3 щеточного узла 2, очищая щетки 3 от прилипших отложений, соскобленных с внутренней поверхности трубы 8. Кроме того, за счет винтового направления промывочных секторов 5, по которым проходит промывочная жидкость (Ж4), выходящая из нижней форсунки 7 с большой скоростью, создается турбулентность потока, что повышает степень очистки щеток 3 и стенок трубы 8. Далее промывочная жидкость выносит счищенные с трубы и щеток отложения потоком Ж5 на поверхность.
Т.к. отношение диаметра Dщ (фиг. 3) выступов щеток 3 к внутреннему диаметру Dт стенок труб 7 находится в пределах 1,1…1,4 щетки 3 за счет своей упругости надежно контактируют с внутренней стенкой трубы 8 (фиг. 2), заходят и очищают дефективные участки трубы 8, например, вмятины В (фиг. 4), повышается качество очистки и уменьшается влияние износа щеток 3 на качество очистки, повышая надежность (долговечность) устройства.
Кроме того, благодаря тому, что форсунки 6 и 7 (фиг. 1) расположены на корпусе 1 диаметрально противоположно, выход струи жидкости Ж2 и Ж3 из форсунок 6 и 7 направлен тоже в противоположные стороны, благодаря чему результирующая сил реакции от потока жидкости Ж2, Ж3 в поперечном направлении равна нулю. Таким образом, отсутствует сила, прижимающая устройство в одном направлении к стенке трубы, благодаря чему все щетки 3 имеют равномерный контакт с трубой 8, что позволяет повысить качество очистки и равномерность износа щеток 3, повышая надежность устройства.
Таким образом, в отличие от прототипа, в предлагаемом техническом решении за счет расположенных на наружной поверхности корпуса 1 на расстоянии не более 10⋅D форсунок 6 и 7, диаметрально противоположных друг другу, и за счет того, что щеточный узел 2 содержит промывочные секторы 5, имеющие винтовое направление, увеличивается качество очистки стенок трубы от различных загрязнений и повышается производительность, т.к. продукты очистки выносятся на поверхность, щетки 3 самоочищаются потоком жидкости, выходящим из
форсунок 6 и 7, не требуются дополнительные технологические операции по извлечению устройства на поверхность для периодической очистки щеток, а за счет того что отношение диаметра выступов щеток 3 к внутреннему диаметру стенок труб 8 находится в пределах 1,1…1,4 уменьшается влияние износа щеток, повышается надежность и долговечность устройства.