Способ очистки скважинного оборудования от асфальтосмолопарафинистых отложений и устройство для его осуществления

 

Использование: изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для удаления асфальто-смоло-парафинистых отложений с внешней поверхности насосных штанг и внутренней поверхности насосно-компрессорных труб (НКТ) в процессе эксплуатации скважины как при ходе колонны насосных штанг вверх, так и вниз. Сущность: для осуществления способа устройство содержит установленную в скважине колонну НКТ, размещенную в ней колонну насосных штанг, связанную со станком-качалкой и плунжерным насосом. На теле насосных штанг установлены скребки-центраторы с режущими кромками с возможностью вращательного движения, с обоих торцев которых жестко закреплены на теле насосных штанг ограничители хода. Между ограничителями хода на теле насосных штанг установлено по меньшей мере два скребка с режущими кромками с возможностью поступательного и вращательного перемещения по телу насосных штанг. Верхний скребок выполнен из материала с удельным весом меньше удельного веса добываемой жидкости, а нижний - из материала с удельным весом больше удельного веса добываемой жидкости. Очистку тела насосной штанги и внутренней поверхности НКТ при ходе колонны насосных штанг вверх производят за счет всплытия верхнего скребка до ограничителя и путем перемещения нижнего скребка другим ограничителем, а очистку при ходе колонны насосных штанг вниз производят путем перемещения верхнего скребка верхним ограничителем и за счет погружения в добываемую жидкость нижнего скребка до нижнего ограничителя. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для удаления асфальто-смоло-парафинистых отложений (АСПО) с внешней поверхности насосных штанг и внутренней поверхности насосно-компрессорных труб (НКТ) в скважинах, эксплуатирующихся штанговыми глубинно-насосными установками.

Известен способ очистки скважинного оборудования от АСПО путем срезания таких отложений режущими элементами скребков, жестко установленных на теле штанги. При возвратно-поступательном движении колонны насосных штанг кромки режущих элементов скребков соприкасаются с внутренней поверхностью НКТ, в результате чего происходит удаление АСПО с внутренней поверхности НКТ (например, авт. св. СССР N 1838590, кл. E 21 B 37/02, 1992).

Недостаток известного способа неполная очистка скважинного оборудования, так как АСПО удаляются только с внутренней поверхности НКТ и вообще не удаляются с внешней поверхности насосных штанг.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является способ очистки скважинного оборудования от АСПО, включающий установку на тело насосных штанг скребков-центраторов с режущими кромками с возможностью вращательного движения, скребков с режущими кромками с возможностью поступательного и вращательного перемещения по штанге, жесткое закрепление на теле штанги с обоих торцев скребков-центраторов центраторов ограничителей хода в виде специальных упоров, установленных друг от друга на расстоянии, не превышающем половину хода плунжера глубинного насоса, и спуск в колонну НКТ колонны насосных штанг с установленными на них скребками-центраторами, скребками, ограничителями хода и с плунжерным насосом, шток которого связан с нижним концом колонны штанг, а верхний конец колонны штанг связан со станком-качалкой (например, Рекламный проспект Центрального научно-исследовательского института металлургии и материалов. Екатеринбург, опубл. 1992).

Известно устройство для очистки скважинного оборудования от асфальто-смоло-парафинистых отложений (АСПО), включающее установленную в скважине колонну НКТ, размещенную в ней колонну насосных штанг, связанную верхним концом со станком-качалкой, а нижним со штоком плунжерного насоса, и установленные на теле штанг скребки-центраторы с режущими кромками с возможностью вращательного движения, скребки с режущими кромками с возможностью поступательного и вращательного перемещения и жестко закрепленные на теле штанг с обоих торцев скребков-центраторов ограничители хода, установленные на расстоянии друг от друга, не превышающем половину хода плунжера глубинного насоса (Рекламный проспект Центрального научно-исследовательского института металлургии и материалов. Екатеринбург, опубл. 1992).

При ходе колонны насосных штанг вверх скребок увлекается вверх нижним ограничителем хода специальным упором, перемещаясь поступательно и вращательно на расстояние, не превышающее половину хода плунжера глубинного насоса. Режущие кромки скребков в процессе из перемещения соприкасаются с внутренней поверхностью НКТ, в результате чего происходит очистка труб от АСПО.

При ходе колонны насосных штанг вниз скребок, удерживаемый в верхнем положении силами сцепления между внутренней поверхностью НКТ и режущими кромками, производит очистку тела штанги режущими кромками, образованными торцевой поверхностью скребка, и внутренней цилиндрической полостью скребка, прилегающей к телу штанги. Как только величина силы сцепления между внутренней поверхностью скребка и тело штанги превысит величину силы сцепления между внутренней поверхностью НКТ и режущими кромками скребка, скребок начнет перемещаться вниз, производя тем самым очистку НКТ от АСПО.

При этом скребок-центратор своими режущими кромками также производит срезание АСПО с НКТ как при ходе колонны штанг вниз, так и вверх.

Недостатком известного способа и устройства является недостаточная эффективность очистки скважинного оборудования, а именно: внешней поверхности насосных штанг от АСПО, поскольку очистка тела насосных штанг производится только при ходе колонны штанг вниз, и производится лишь частичная очистка тела насосных штанг при ходе колонны штанг вверх. Это объясняется тем, что при ходе колонны насосных штанг вверх, когда скребок и нижний ограничитель хода находятся в соприкосновении, относительная скорость скребка и штанги равна нулю, поэтому не происходит очистка тела штанги от АСПО. При ходе колонны штанг в них обязательный контакт между режущими кромками скребка и внутренней поверхностью НКТ обеспечивается не всегда, следовательно, отсутствуют силы трения между скребком и НКТ, поэтому тело штанги при ходе колонны штанг вниз будет очищаться от АСПО лишь частично, когда образуется контакт между скребком и НКТ.

Кроме того, установка на теле штанг ограничителей хода с интервалом между собой, не превышающем половину хода плунжера глубинного насоса, требует для обеспечения эффективной очистки всего тела штанг и внутренней поверхности НКТ дополнительных скребков-центраторов и ограничителей их хода, что усложняет конструкцию устройства и технологию очистки скважинного оборудования.

Цель изобретения состоит в повышении эффективности очистки скважинного оборудования путем обеспечения очистки насосных штанг и внутренней поверхности НКТ в процессе эксплуатации скважины как при ходе колонны насосных штанг вверх, так и вниз, при одновременном упрощении.

Поставленная цель достигается тем, что в способе, включающем установку на тело насосных штанг скребков-центраторов с режущими кромками с возможностью поступательного и вращательного перемещения, жесткое закрепление на теле штанг с обоих торцев скребков-центраторов ограничителей хода, и спуск в колонну НКТ колонны насосных штанг с установленными на них скребками-центраторами, скребками, ограничителями хода и с плунжерным насосом, шток которого связан с нижним концом колонны штанг, а верхний конец колонны штанг связан со станком-качалкой, новым является то, что очистку при ходе колонны насосных штанг вверх производят за счет всплытия в добываемой жидкостью до верхнего ограничителя хода первого скребка и путем перемещения нижним ограничителем хода другого скребка, а очистку при ходе колонны насосных штанг вниз производят путем перемещения верхним ограничителем хода первого скребка и за счет погружения в добываемую жидкость до нижнего ограничителя хода другого скребка.

Для реализации способа в устройстве, включающем установленную в скважине колонну НКТ, размещенную в ней колонну насосных штанг, связанную верхним концом со станком-качалкой, а нижним со штоком плунжерного насоса, и установленные на теле штанг скребки-центраторы с режущими кромками с возможностью вращательного движения, скребки с режущими кромками с возможностью поступательного и вращательного перемещения и жестко закрепленные на теле штанг с обоих торцев скребков-центраторов ограничители хода, новым является то, что между ограничителями хода на теле штанг установлено по меньшей мере два скребка с возможностью поступательного и вращательного перемещения, при этом скребок, обращенный в сторону верхнего ограничителя хода, выполнен из материала с удельным весом меньше удельного веса добываемой жидкости, а скребок, обращенный в сторону нижнего ограничителя хода, выполнен из материала с удельным весом больше удельного веса добываемой жидкости.

Благодаря тому, что на теле штанг между ограничителями хода установлено по меньшей мере два скребка с возможностью поступательного и вращательного перемещения, при этом скребки выполнены из материала с разным удельным весом. Появилась возможность за один ход плунжерного насоса обеспечить очистку одновременно поверхностей тела штанги и НКТ как при ходе колонны насосных штанг вверх, так и вниз.

Благодаря предложенному конструктивному выполнению устройства при ходе колонны насосных штанг вверх скребок, обращенный в сторону верхнего ограничителя хода, и выполненный из материала с удельным весом меньше удельного веса добываемой жидкости, всплывает до верхнего ограничителя хода, производя при этом очистку тела штанги от АСПО. Другой скребок, выполненный из материала с удельным весом больше удельного веса добываемой жидкости, при ходе колонны штанг вверх будет перемещаться вверх нижним ограничителем хода и тем самым режущими кромками будет срезать АСПО с внутренней поверхности НКТ.

А при ходе колонны насосных штанг вниз скребок, выполненный из материала с меньшим удельным весом, чем у добываемой жидкости, будет перемещаться по телу штанги вниз верхним ограничителем хода, тем самым производя очистку режущими кромками внутренней поверхности НКТ, а другой скребок, имеющий большой удельный вес, будет в это время погружаться в добываемую жидкость до нижнего ограничителя хода, в результате чего будет очищаться от АСПО тело штанги.

Таким образом, благодаря предложенному выполнению устройства обеспечивается всплытие одного скребка в добываемой жидкости и погружение другого скребка, а также перемещение этих скребков ограничителя хода по телу штанги, тем самым появилась возможность производить одновременно очистку насосной штанги и внутренней поверхности НКГ в процессе эксплуатации скважины как при ходе колонны насосных штанг вверх, так и вниз.

При этом появилась возможность уменьшить число ограничителей хода, так как скребки выполнены из материала с разным удельным весом, что обеспечивает всплытие одним скребков и погружение при этом других в добываемой жидкости, благодаря чему упрощается конструкция устройства и технология очистки скважинного оборудования.

На фиг. 1 представлено предлагаемое устройство; на фиг. 2 узел А на фиг. 1.

Устройство для очистки скважинного оборудования от АСПО включает установленную в скважине колонну НКТ 1, размещенную в ней колонну насосных штанг 2, связанную верхним концом со станком-качалкой 3, а нижним со штоком плунжерного насоса 4.

На теле насосных штанг 2 установлены скребки-центраторы 5 и 6. С обоих торцев скребков-центратором 5 и 6 жестко закреплены на теле штанг ограничителя хода скребков-центраторов; 7 и 8 для скребка-центратора 5 и 9 и 10 для скребка-центратора 6. Указанные ограничители хода не позволяют скребкам-центратором 5 и 6 перемещаться поступательно по телу штанги, а дают им возможность производить только вращательное движение.

Общее количество скребков-центраторов по длине насосной штанги определяется по схеме: по одному скребку-центратору устанавливают на расстоянии 400 мм от каждой головки штанги. Последующие скребки-центраторы на теле штанги устанавливают с интервалом, не превышающим длину хода плунжерного насоса.

Между ограничителя хода 8 и 9 на теле штанги 2 установлено по меньшей мере два скребка 11 и 12 с возможностью поступательного и вращательного перемещения по телу штанги. Скребок 11, обращенный в сторону верхнего ограничителя хода 8, выполнен из материала с удельным весом меньше удельного веса добываемой жидкости, например, из полиамида ПА 610 ЛТ-1. В процесс прессования скребков 11 в теле их формирована пористая структура, заполненная воздухом. Скребок 12, обращенный в сторону нижнего ограничителя хода 9, выполнен из материала с удельным весом больше удельного веса добываемой жидкости, например, из пластика АБС с металлическим наполнителем. Для удобства использования скребки 11 и 12 выполнены разного цвета.

Количество скребков с разным удельным весом, размещенных между двумя ограничителями хода, может быть по меньшей мере два, большим двух, а также не равным между собой.

Скребки-центраторы 5, 6 и скребки 11, 12 имеют по наружной поверхности выполненные под заданным углом режущие кромки.

Заявленный способ в описанном устройстве осуществляется следующим образом.

При спуске насосных штанг 2 в скважину скребки 11 всплывают в скважинной жидкости до упора с ограничителем хода 8, а скребки 12 погружаются в скважинную жидкость до упора с ограничителем хода 9.

При передаче движения от станка-качалки 3 к глубинному насосу 4 колонна насосных штанг 2 начинает возвратно-поступательное движение.

При ходе колонны штанг вверх скребок 11, имеющий удельный вес меньше удельного веса добываемой жидкости, всплывает вверх вследствие разницы удельных весов добываемой жидкости и скребка 11 и под воздействием потока добываемой жидкости вслед за перемещающимися ограничителем хода 8, и производит очистку наружной поверхности тела штанги 2 от АСПО своей поверхностью, охватывающей штангу 2. Очистка тела штанги при ходе колонны вверх осуществляется, с одной стороны, за счет того, что скорость всплытия скребка 11 меньше скорости движения колонны штанг, с другой стороны, за счет наличия сил сцепления между внутренней поверхностью НКТ и режущими кромками скребка 11. Как следствие тело штанги перемещается относительно зафиксированного скребка 11, и происходит очистка тела штанги. В процессе хода колонны штанг вверх силы сцепления между внутренней поверхностью НКТ и режущими кромками скребка 11 ослабляются и скребок 11 всплывает до верхнего упора 8, производя в процессе всплытия очистку тела штанги 2.

При ходе колонны штанг вверх скребок 12 с удельным весом больше удельного веса добываемой жидкости перемещается до соприкосновения его с ограничителем хода 9, и обеспечивает очистку тела штанги от АСПО. При наличии контакта между ограничителем хода 9 и скребков 12, скребок 12 своими режущими кромками очищает внутреннюю поверхность НКТ от АСПО.

При ходе колонны насосных штанг вниз ограничитель хода 8 своей торцевой поверхностью увлекает скребок 11 вниз. Этот скребок 11 своими режущими кромками при заданном угле наклона очищает от АСПО внутреннюю поверхность НКТ. Одновременно скребок 12 погружается в жидкость вслед за перемещающимся ограничителем хода 9. Вследствие того, что скорость перемещения ограничителя хода 9 превышает скорость погружения скребка 12 в жидкость, происходит очистка тела штанги 2. При возможном появлении сил сцепления между внутренней поверхностью НКТ и режущими кромками скребка 12 тело штанги 2 перемещается относительно скребка 12 и происходит очистка тела штанги. При ослаблении сил сцепления скребок 12 погружается в жидкость до контакта с ограничителем 9.

В устройстве скребки-центраторы 5 и 6 обеспечивают наилучшее функционирование скребков 11 при ходе колонны штанг вниз и скребков 12 при ходе колонны штанг вверх.

Таким образом, в процессе эксплуатации скважины осуществляется очистка скважинного оборудования. одновременно тела штанг и внутренней поверхности НКТ, от АСПО как при ходе колонны штанг вверх, так и вниз при одновременном упрощении.

Формула изобретения

1. Способ очистки скважинного оборудования от асфальтосмолопарафинистых отложений, включающий установку на тело насосных штанг скребков-центраторов с режущими кромками с возможностью вращательного движения, скребков с режущими кромками с возможностью поступательного и вращательного перемещения, жесткое закрепление на теле штанг с обоих торцев скребков-центраторов ограничителей хода и спуск в колонну насосно-компрессорных труб колонны штанг с установленными на них скребками-центраторами, скребками, ограничителями хода и с плунжерным насосом, шток которого связан с нижним концом колонны штанг, а верхний конец колонны штанг связан со станком-качалкой, отличающийся тем, что очистку при ходе колонны насосных штанг вверх производят за счет всплытия в добываемой жидкости до верхнего ограничителя хода первого скребка и путем перемещения другого скребка нижним ограничителем хода, а очистку при ходе колонны насосных штанг вниз производят путем перемещения первого скребка верхним ограничителем хода и за счет погружения в добываемую жидкость до нижнего ограничителя хода другого скребка.

2. Устройство для очистки скважинного оборудования от асфальтосмолопарафинистых отложений, включающее установленную в скважине колонну насосно-компрессорных труб, размещенную в ней колонну насосных штанг, связанную верхним концом со станком-качалкой, а нижним со штоком плунжерного насоса, и установленные на теле штанг скребки-центраторы с режущими кромками с возможностью вращательного движения, скребки с режущими кромками с возможностью поступательного и вращательного перемещения и жестко закрепленные на теле штанг с обоих торцев скребков-центраторов ограничители хода, отличающееся тем, что между ограничителями хода на теле штанг установлено по меньшей мере два скребка с возможностью поступательного и вращательного перемещения, при этом скребок, обращенный в сторону верхнего ограничителя хода, выполнен из материала с удельным весом меньше удельного веса добываемой жидкости, а скребок, обращенный в сторону нижнего ограничителя хода, выполнен из материала с удельным весом больше удельного веса добываемой жидкости.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

NF4A Восстановление действия патента Российской Федерации на изобретение

Извещение опубликовано: 10.10.2006        БИ: 28/2006