Устройство для очистки внутренней поверхности труб в скважине от отложений при нефтегазодобыче

 

Изобретение относится к области нефтегазодобычи и может быть использовано для поддержания максимального проходного сечения колонны труб, по которой добываемая продукция из продуктивной зоны скважины поднимается на поверхность, путем проведения периодических очисток внутренней поверхности труб от отложений, а также для обеспечения прохода приборов и инструментов в процессе исследований. Для этого устройство содержит по крайней мере одну секцию в виде по крайней мере одной очистной головки с режущими элементами, расположенными под углом α, находящимся в пределах 0^o ≤ α ≤ 45^o к продольной оси головки. Головка установлена на валу, который связан с узлом присоединения к тяговому органу непосредственно или через ясс и/или груз. По крайней мере одна головка выполнена составной из отдельных частей, имеющих возможность фиксированной перестановки относительно друг друга для изменения положения режущих элементов. Расширяется область использования каждого конкретного устройства применительно к конкретным условиям за счет обеспечения возможности его оперативной переналадки и перекомпоновки, в т.ч. путем изменения конфигурации очистных головок. 7 з.п.ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к области нефтегазодобычи и может быть использовано для поддержания максимального проходного сечения колонны труб, по которой добываемая продукция из продуктивной зоны скважины поднимается на поверхность, путем проведения периодических очисток внутренней поверхности труб от отложений. Устройство может быть использовано также и для восстановления максимального проходного сечения колонны труб с целью обеспечения спуска и подъема, например, инструментов и приборов в процессе исследований эксплуатационных скважин.

Известно устройство для очистки внутренней поверхности труб в скважине от отложений при нефтегазодобыче, включающеепо крайней мереодну секцию в видепо крайней мереодной очистной головки с режущими элементами, расположенными под углом α, находящимся в пределах 0^o≤α≤45^o к продольной оси головки, установленной на валу, связанном с узлом присоединения к тяговому органу непосредственно или через ясс и/или груз (1).

Недостатком известного устройства является ограниченная область его использования, поскольку конфигурация очистных головок для каждого конкретного устройства остается неизменной.

Задачей изобретения является получение технического результата, выражающегося в расширении области использования каждого конкретного устройства применительно к конкретным условиям за счет обеспечения возможности его оперативной переналадки и перекомпоновки, в т.ч. путем изменения конфигурации очистных головок.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для очистки внутренней поверхности труб в скважине от отложений при нефтегазодобыче, включающемпо крайней мере одну секцию в виде по крайней мере одной очистной головки с режущими элементами, расположенными под углом α, находящимся в пределах 0^o≤α≤45^o к продольной оси головки, установленной на валу, связанном с узлом присоединения к тяговому органу непосредственно или через ясс и/или груз, согласно изобретению,по крайней мере одна очистная головка выполнена составной из отдельных частей, имеющих возможность фиксированной перестановки друг относительно друга для изменения положения режущих элементов.

В конкретных воплощениях устройства возможно, что: - по крайней мере одна очистная головка одной из секций установлена на ее валу свободно; - отдельные части очистной головки имеют возможность фиксированной перестановки друг относительно друга по высоте очистной головки и/или для изменения положения режущих элементов каждой из частей относительно образующей очистной головки; - фиксированная перестановка друг относительно друга отдельных частей очистной головки осуществлена с возможностью передачи крутящего момента на вал; - возможность передачи крутящего момента на вал осуществлена за счет профильного выполнения в поперечном сечении вала и выполнения отверстий в отдельных частях очистной головки с ответным профилем; - возможность передачи крутящего момента на вал осуществлена за счет выполнения на валу выступа и фиксации в немпо крайней мереодной части очистной головки; - вал по крайней мерео дной секции связан с валом другой секции с возможностью независимого вращательного движения; - по крайней мере одна очистная головка имеет коническую форму.

На фиг.1 показан общий вид устройства; на фиг.2 - укрупненно нижняя часть устройства в разрезе; на фиг.3, 4 - варианты выполнения отдельных частей очистной головки; на фиг.5 - устройство и, в частности, его нижняя часть, в котором очистные головки свободно установлены на валу; на фиг.6 - сечение А-А на фиг.5; на фиг.7 - вариант выполнения режущих элементов винтовыми канавками углового профиля.

Устройство для очистки внутренней поверхности труб в скважине от отложений при нефтегазодобыче включает по крайней мере одну секцию в виде по крайней мере одной очистной головки 1. Несколько или одна, как показано на фиг. 1, 2, очистная головка 1 установлена на валу 2 и образует секцию. Вал 2 связан с узлом 3 присоединения к тяговому органу (не показан). Вал 2 может быть связан с узлом 3 непосредственно или через ясс 4 и груз 5, как это показано на фиг. 1, или только через ясс 4 или груз 5. В качестве тягового органа обычно используется проволока, один конец которой закрепляется на ролике узла 3, а другой - на барабане лебедки, устанавливаемой на поверхности. Возможно и иное выполнение узла 3, обеспечивающее присоединение к нему кабеля, троса или штанг, труб, в т.ч. гибких.

Режущие элементы 6 очистной головки могут представлять собой пластины и расположены под углом α к продольной оси очистной головки. При этом 0^o≤α≤45^o.

По крайней мере одна очистная головка 1 выполнена составной из отдельных частей 7, имеющих возможность фиксированной перестановки друг относительно друга для изменения положения режущих элементов 6. Отдельные части 7 выполнены таким образом, что могут быть переставлены друг относительно друга по высоте очистной головки. Такая перестановка позволяет увеличить срок службы очистной головки, поскольку в процессе эксплуатации устройства наиболее сильному износу подвергаются кромки режущих элементов 6 в верхней и нижней ее частях. Меняя периодически местоположение отдельных частей 7 друг относительно друга по высоте, можно добиться равномерного их износа, что существенно продлит срок службы очистных головок и устройства в целом. Отдельные части 7 очистной головки могут быть переставлены друг относительно друга таким образом, что будет изменено положение режущих элементов 6 каждой из частей 7 относительно образующей очистной головки, поскольку очистные головки представляют собой тела вращения. Другими словами, каждая из частей 7 может быть повернута относительно другой на тот или иной угол и зафиксирована. В результате режущие элементы 6 могут занять то или иное взаимное расположение как по отношению к образующей очистной головки, так и по отношению друг к другу. Т.е. в одном случае они могут быть выстроены как бы по одной линии (наклонной), когда каждый последующий режущий элемент 6 каждой последующей части 7 является как бы продолжением предыдущего. В другом случае каждый последующий режущий элемент 6 каждой последующей части 7 смещен относительно предыдущего, что выстраивает их как бы в ломаную линию, которая занимает отличное от образующей положение на виде спереди и может иметь характерный наклон, в т.ч. винтовой, при этом в обоих случаях режущие элементы 6 расположены под углом как к продольной оси очистной головки, так и относительно ее образующей.

Режущие элементы 6 могут быть представлены закрепленными в частях 7 наклонными пластинами либо образованы винтовыми канавками углового профиля с радиусом R при вершине угла, равном 0,5-10 мм.

Технология изготовления очистных головок может быть сведена к изготовлению составных отдельных их частей 7 либо к изготовлению в целом с последующим разрезанием на части 7.

Фиксированная перестановка друг относительно друга отдельных частей 7 может быть обеспечена с передачей крутящего момента на вал за счет профильного выполнения в поперечном сечении самого вала и выполнения отверстий в отдельных частях 7 очистной головки с ответным профилем (фиг.4). Другой вариант фиксации с передачей крутящего момента на вал показан на фиг.3 и осуществлен за счет выполнения на валу выступа 8, например путем установки кольца, которое закреплено на валу, например, штифтом или несколькими штифтами. По крайней мере одну часть 7 фиксируют в выступе 8 одним или несколькими штифтами 9. Аналогично зафиксированы остальные части 7 друг с другом. Наличие множества отверстий в частях 7 под штифты 9 (см. фиг.2,3) позволяет осуществлять различные фиксированные перестановки отдельных частей 7 очистных головок. Отверстия под штифты 9 могут быть выполнены сквозными и в этом случае штифты 9 представляют собой стержни, одновременно соединяющие все части 7 и выступ 8 в единое целое. Снизу эта сборка подтягивается резьбовой гайкой 10, имеющей обтекаемую форму. Верхний конец вала, имеющий упор 11, предварительно устанавливается в стакане 12 на радиальных подшипниках 13 с размещенной между ними втулкой 14 и осевых подшипниках 15, верхний из которых установлен между упором 11 и верхним радиальным подшипником 13, а нижний - между стаканом 12 и выступом 8, при этом между верхними осевым и радиальным подшипниками 13, 15 размещено опорное кольцо 16. Такая конструкция закрепления верхнего конца вала 2 обеспечивает свободное его вращение относительно стакана 12, который в свою очередь может являться элементом узла 3 присоединения к тяговому органу, либо ясса 4, либо груза 5.

В случае выполнения, например, устройства двухсекционным, стакан 12 будет служить элементом закрепления вала 17 верхней секции, содержащей свою очистную головку 18 (см. фиг.1). В этом случае будет обеспечена связь вала 2 с валом 17, позволяющая им осуществлять независимое вращательное движение.

Очистная головка 18, как это показано на фиг.2, может быть установлена на валу 17 свободно, что достигается использованием профильной по наружной поверхности втулки 19 (фиг. 2) или двух втулок 20, 21 (фиг.5, 6), одна из которых также имеет профильную в поперечном сечении наружную поверхность (втулка 20) и установлена снаружи втулки 21. Предпочтительно, чтобы втулки 19 и 21 были выполнены из антифрикционного материала (например, бронзы). Возможен вариант свободной установки очистной головки 18 на валу 17, когда отдельные части 7 фиксируются друг относительно друга, как это было описано выше, при помощи штифтов, при этом ни одна из отдельных частей 7 не фиксируется с валом 17, а между последним и частями 7 размещается втулка 19, не имеющая профильной наружной поверхности. Кроме того, если используются штифты в виде стержней, то между верхней частью 7 и верхним осевым подшипником 22, а также между нижней частью 7 и нижним осевым подшипником 22 устанавливаются опорные шайбы 23, предотвращающие выпадение стержней.

Устройство может быть односекционным, но секция может быть выполнена с несколькими очистными головками (фиг.5) и все они могут быть установлены на валу свободно при помощи осевых подшипников и распорных втулок 24. Одна очистная головка, несколько или все (фиг.5) могут быть выполнены составными из отдельных частей, как описано выше.

В одном из частных случаев очистная головка может иметь коническую форму (фиг. 1,2). Очевидно, что как при односекционном, так и при многосекционном выполнении устройства (больше одной секции) какие-то очистные головки в секциях также могут иметь коническую форму и в этом случае появляется возможность изменить их конфигурацию путем перестановки друг относительно друга по высоте очистной головки ее отдельных частей 7.

На наружной поверхности стакана 12 и распорных втулок 24 могут быть выполнены продольные стабилизирующие ребра (не показаны).

При наличии в устройстве более одной очистной головки на верхний осевой подшипник 22 устанавливается кольцевая проставка 25 и гайка 26 навинчивается на вал. Последний, как описано выше, присоединяется к узлу 3 присоединения к тяговому органу либо к яссу 4, либо к грузу 5.

Все резьбовые соединения фиксируются стопорными элементами, предотвращающими их самопроизвольное развинчивание.

Устройство работает следующим образом. Осуществляют сборку устройства в том или ином варианте применительно к условиям данной конкретной скважины, что определяется многими факторами, в т.ч. знанием процесса образования отложений, специфики технологии их удаления и практическим опытом. Устройство в собранном виде известным образом опускают в скважину в колонну труб, по которой добываемая продукция поднимается на поверхность. Наличие минимальной циркуляции продукции обеспечивает взаимодействие ее восходящего потока с режущими элементами 6 очистной(ых) головки(ок). Расположение режущих элементов 6 под углом к продольной оси очистной головки принуждает последнюю к вращательному движению, а следовательно, и к воздействию на отложения, которые, например, при варианте сборки устройства, показанного на фиг.5, нижними двумя очистными головками срезаются, а верхними двумя дробятся. В общем случае расположение режущих элементов 6 в отдельных частях 7 очистных головок друг относительно друга тем или иным образом способствует лучшему разрушению отложений за счет увеличения дробящей их способности, а следовательно, и лучшему выносу восходящим потоком продукции. Это объясняется тем, что более мелкие фракции отложений (в основном парафина) менее склонны к комкообразованию и легче выносятся потоком, не образуя пробок в уже очищенном интервале. Осуществляя спуски и подъемы устройства в том или ином варианте сборки, оператор добивается максимальной эффективности работы.

Изобретение позволяет расширить область использования каждого конкретного устройства применительно к конкретным условиям за счет обеспечения возможности его оперативной переналадки и перекомпоновки, в т.ч. и путем изменения конфигурации очистных головок.

Источники информации 1. Патент России 2147064, E 21 B 37/02 2000 г.

Формула изобретения

1. Устройство для очистки внутренней поверхности труб в скважине от отложений при нефтегазодобыче, включающее по крайней мере одну секцию в виде по крайней мере одной очистной головки с режущими элементами, расположенными под углом α, находящимся в пределах 0^o≤α≤45^o к продольной оси головки, установленной на валу, связанном с узлом присоединения к тяговому органу непосредственно или через ясс и/или груз, отличающееся тем, что по крайней мере одна очистная головка выполнена составной из отдельных частей, имеющих возможность фиксированной перестановки относительно друг друга для изменения положения режущих элементов.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что по крайней мере одна очистная головка одной из секций установлена на ее валу свободно.

3. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что отдельные части очистной головки имеют возможность фиксированной перестановки относительно друг друга по высоте очистной головки и/или для изменения положения режущих элементов каждой из частей относительно образующей очистной головки.

4. Устройство по п. 1 или 3, отличающееся тем, что фиксированная перестановка относительно друг друга отдельных частей очистной головки осуществлена с возможностью передачи крутящего момента на вал.

5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что возможность передачи крутящего момента на вал осуществлена за счет профильного выполнения в поперечном сечении вала и выполнения отверстий в отдельных частях очистной головки с ответным профилем.

6. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что возможность передачи крутящего момента на вал осуществлена за счет выполнения на валу выступа и фиксации в нем по крайней мере одной части очистной головки.

7. Устройство по одному из пп. 1-6, отличающееся тем, что вал по крайней мере одной секции связан с валом другой секции с возможностью независимого вращательного движения.

8. Устройство по одному из пп. 1-7, отличающееся тем, что по крайней мере одна очистная головка имеет коническую форму.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7