Лубрикатор

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, в частности к устройствам, предназначенным для герметизации устья нефтяной скважины, на которой проводятся операции депарафинизации насосно-компрессионной трубы с помощью скребка на лебедочном моножильном тросе. Лубрикатор включает корпус с осевым каналом и соединительным фланцем, в головке которого установлен сальник с уплотнителем троса внутри, нажимным штуцером осевого поджатия уплотнителя и удерживаемый тросом скребок для зачистки нефтепродуктовых отложений с внутренней поверхности трубы. Использование закрепленной на нажимном штуцере масляной ванны для смазки троса и поджатия уплотнителя, с маслосъемным протирочным кольцом над ней, а сверху и снизу уплотнителя, по ходу троса, съемных направляющих втулок, опирающихся на вставленные вкладыши, чередуемые уплотнительной начинкой, снижает скользящее трение троса в лубрикаторе и его трение качения по барабану лебедки, предотвращая производственный износ троса в лубрикаторе и заклинивание на барабане лебедки, что повышает надежность и долговечность эксплуатации лубрикатора и уменьшает аварийный простой скважины. 6 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к нефтяной промышленности, а именно к оборудованию уплотнения устья скважин для депарафинизации насосно-компрессионной трубы (далее, НКТ) скребком на лебедочном моножильном тросе.

Используемые в промышленной практике лубрикаторы содержат, как правило, корпус с осевым каналом и соединительным фланцем, а также сальником с уплотнителем внутри для герметизации пропуска моножильного троса и имеют общий недостаток ненадежной и недолговечной работы из-за повышенного трения парафинизированного троса в лубрикаторе и лебедке вплоть до его заклинивания, что увеличивает незапланированные простои нефтяной скважины.

Известен лубрикатор, герметизирующий устье, например, в 4% нефтяных скважин США и представляющий отрезок трубы, временно устанавливаемый над штуцером головки обсадной трубы или НКТ, через который под давлением опускают инструмент для свабирования трубы без глушения скважины. Над лубрикатором устанавливают предохранительный сальник, чтобы он не пропускал нефть, которая поднимается вверх. Когда резиновые свабовые манжеты поднимают вверх по стволу скважины, они перекрывают НКТ, несущую погружной электронасос и действуя в качестве поршня, вытягивают все находящиеся в скважине жидкие смеси (Норман Дж. Хайн. Геология, разведка, бурение и добыча нефти. М.: «Олимп бизнес», 2004, 726 с., с.414-468).

К недостаткам лубрикатора этого типа можно отнести его «поршневую» конструкцию, не позволяющую решить проблему внеплановых глушений нефтяной скважины из-за недостаточно ненадежной и недолговечной эксплуатации моножильного троса, предотвращая его производственный износ в лубрикаторе и заклинивание в лебедке при зачистке НКТ от осаждающихся на ее внутренней поверхности нефтепродуктов асфальтосмолистых и парафиногидратных отложений (далее, АСПО).

Известен также лубрикатор с механизмом регулирования поджатия сальникового уплотнения, выпускаемый в комплекте с автоматизированным оборудованием депарафинизации скважины скребками - КОДС [ЛУБРИКАТОР Л65 машиностроительного предприятия ООО ПКФ Техновек /он-лайн/, 2004, /найдено 24.12.2008 в Интернете: www.technovek.ru].

Недостатком этого устройства является то, что автоматический регулятор депарафинизации нефтяной скважины не уменьшает общую продолжительность ее простоев из-за ненадежной и недолговечной эксплуатации скребкового троса, не избавляет от случаев заклинивания троса в лебедке при зачистке НКТ от осаждающихся на ее внутренней поверхности нефтепродуктов АСПО.

Наиболее близок к заявляемому лубрикатор, содержащий корпус с осевым каналом и соединительным фланцем, в головке которого установлен сальник с крышкой и уплотнителем моножильного троса внутри, связанным с механизмом его поджатия, механизм поджатия уплотнителя выполнен с регулятором силы поджатия (а.с. СССР №1348494).

Достоинством этого устройства является надежная герметизация троса в лубрикаторе с помощью регулятора силы поджатия уплотнителя в сальнике.

К недостаткам этого устройства следует отнести то, что лубрикатор не достаточно надежен в эксплуатации по критерию повышенного производственного износа троса в нем и вероятности заклинивания троса на барабане лебедки, что не позволяет уменьшить продолжительность общих простоев лубрикатора и скважины.

Задачей заявляемого технического решения является повышение надежности и долговечности эксплуатации лубрикатора при производстве спуско-подъемных операций депарафинизации в НКТ.

Поставленная задача решается тем, что в лубрикаторе, содержащем корпус с осевым каналом и соединительным фланцем, в головке которого установлен сальник с уплотнителем моножильного троса внутри, нажимным штуцером с регулятором силы осевого поджатия уплотнителя и удерживаемый тросом скребок для зачистки нефтепродуктовых отложений с внутренней поверхности НКТ, согласно изобретению, на нажимном штуцере закреплена масляная ванна с маслосъемным протирочным кольцом над ней, а сверху и снизу уплотнителя, по ходу троса, установлены съемные направляющие втулки, опирающиеся на вставленные вкладыши, чередуемые уплотнительной начинкой.

Маслосъемное протирочное кольцо над ванной изготовлено из маслостойкой резины.

Маслосъемное протирочное кольцо над ванной может быть выполнено из угленаполненного фторопласта.

Направляющие втулки уплотнителя выполнены из бронзы.

Направляющие втулки уплотнителя могут быть изготовлены из полиуретана.

Вкладыши уплотнителя выполнены из полиуретана.

Начинка уплотнителя изготовлена из фторопласта.

Сущность предлагаемого технического решения выражается в совокупности элементов уплотнителя сальника лубрикатора из специально подобранной комбинации трех материалов в условиях, когда трос при скольжении вниз пропитывают смазкой в масляной ванне, а при движении вверх - очищают в протирочном кольце над ванной от масла и остатков АСПО, чем снижают скользящее трение в лубрикаторе и трение качения по барабану лебедки для предотвращения излишнего производственного износа троса в лубрикаторе и возможного его заклинивания на барабане лебедки.

Закрепление масляной ванны на нажимном штуцере обеспечило достаточно эффективную масляную пропитку троса при его движении через лубрикатор, что снизило скользящее трение между последними, а пропуск троса через протирочное кольцо на верхнем выходе из лубрикатора обеспечивает снижение трения качения. Между тросом и барабаном лебедки, предотвращая наросты остатков нефтепродуктов и, как результат, заклинивание троса. При этом ванна играет роль регулятора заданной величины силы осевого поджатая штуцера.

Маслосъемное протирочное кольцо из маслостойкой резины долговечней такого кольца из угленаполненного фторопласта, но зато последнее лучше очищает трос от остатков АСПО и масла перед лебедкой.

Установка съемных направляющих втулок, опирающихся на вставленные вкладыши, в верхнюю и нижнюю части уплотнителя, по ходу троса, способствует снижению скользящего трения троса в лубрикаторе, причем применение бронзы для изготовления втулок более снижает скользящее трение и компенсирует износ, а использование полиуретана способствует лучшему повышению герметизации лубрикатора, а значит и устья скважины.

В свою очередь, комплектация начинки уплотнителя из фторопласта повышает эффект сжимаемости уплотнителя, а значит и герметизации всей системы.

Заявляемое техническое решение поясняется чертежами:

на фиг.1 представлен общий вид лубрикатора;

на фиг.2 - сальник лубрикатора с уплотнителем.

Лубрикатор 1 герметизирует устье скважины, в обсадную трубу 2 которой опущен на НКТ 3 погружной центробежный электронасос 4. В НКТ, для производства спуско-подъемных операций по зачистке ее внутренней поверхности от нефтепродуктовых отложений АСПО 5, заведен на лебедочном моножильном тросе 6 раскрывающийся скребок 7.

В головке лубрикатора 1, жестко закрепленного на фланце 8, ответном фланцу 9 НКТ, смонтирован сальник 10 и нажимной штуцер 11, в верхней части которого закреплена масляная ванна 12 для смазки троса 6 и осевого поджатия уплотнителя 13, снабженная маслосъемным протирочным кольцом 14 из угленаполненного фторопласта над ней.

Уплотнитель 13 вставлен в сальник 10 и сверху, и снизу, по ходу троса 6, состоит из установленных съемно снижающих скользящее трение и компенсирующих износ направляющих втулок 15 из бронзы, опирающихся на вставленные вкладыши 16 из полиуретана марки MDQ-23165, чередуемые уплотнительной начинкой 17 из фторопласта марки ФУМ-В.

Предлагаемый лубрикатор может быть реализован на основе соответствующих серийных скважинных лубрикаторов путем нарезки необходимого резьбового соединения на нажимной штуцер для комплектации масляной ванной с маслосъемным протирочным кольцом над ней, а уплотнителя - сменными втулками, вкладышами и уплотнительной начинкой.

Лубрикатор 1 работает следующим образом.

В зависимости от предстоящих условий эксплуатации предварительно на нем устанавливают:

- ванну 12 с маслосъемным протирочным кольцом 14 из угленаполненного фторопласта над ней;

- уплотнитель 13 в сальнике 10, с заданной величиной осевого поджатия, укомплектованный бронзовыми направляющими втулками 15, вкладышами 16 из полиуретана марки MDQ-23165 и начинкой 17 из фторопласта марки ФУМ-В.

Затем лубрикатор 1 с помощью его фланца 8 крепят на фланец 9 НКТ 3.

При спуске скребка 7 в НКТ 3 моножильный трос 6, проходя ванну 12, покрывается находящимся в ней смазочным маслом, что позволяет значительно понизить коэффициент трения между тросом 6, с одной стороны, и соответствующим образом укомплектованным уплотнителем 13, с другой.

При подъеме скребка 7 он раскрывается, при этом срезая АСПО 5 со стенок НКТ 3 и вынося затвердевшую массу АСПО 5 на поверхность скважины.

Трос 6, проходя уплотнитель 13 и маслосъемное протирочное кольцо 14, теряет со своей поверхности смазочное масло и остатки АСПО 5 и, наматываясь на рабочую поверхность барабана лебедки (не показан), затем легко, при очередном спуске скребка 7 в скважину, с этого барабана сходит, без залипаний, затвердеваний и заклинивания в минимизированной среде АСПО 5.

Заявляемый лубрикатор позволяет в полной мере использовать возможности нового технического направления в области эксплуатации нефтяных скважин - применения современных материалов для рабочих поверхностей деталей, сопряженных с буксировочным скребковым тросом в условиях строгого постоянного соблюдения необходимых смазочно - протирочных профилактических требований к состоянию рабочей поверхности самого троса как при его спуске в скважину, так и при подъеме и наматывании на барабан лебедки.

По предварительным данным, это снизит простои лубрикатора, а значит и частоту аварийных глушений скважины, зависящих от надежности и долговечности эксплуатации троса.

Действующая модель предлагаемого лубрикатора прошла пилотные испытания в г.Нижневартовске на Самотлорском нефтяном месторождении Уральского федерального округа.

Результаты испытаний сведены в таблицу.

Технические результаты испытаний
№ п/п	Сочетание существенных признаков	µ	f, см	P
1	2	3	4	5
0	По прототипу	0,22	0,05	0,0010
1	По заявляемому техническому решению	с резиновым кольцом и бронзовыми втулками	0,19	0,04	0,0008
2		с фторопластовым кольцом и бронзовыми втулками	0,18	0,03	0,0005
3		с резиновым кольцом и полиуретановыми втулками	0,21	0,04	0,0006
4	с фторопластовым кольцом и полиуретановыми втулками	0,20	0,04	0,0007
Примечание:
µ - коэффициент скользящего трения троса в лубрикаторе;
f - коэффициент трения качения троса по барабану лебедки;
р - вероятность порывов троса из-за производственного износа в лубрикаторе и лебедочного заклинивания.

Из представленных табличных данных испытаний следует, что на Самотлорском месторождении наименьшая вероятность порывов моножильного скребкового троса из-за производственного износа и заклинивания достигнута при использовании лубрикатора, укомплектованного по 2-му варианту, отраженному в таблице технических параметров испытаний, когда на нажимном штуцере осевого поджатая уплотнителя закреплена масляная ванна с маслосъемным протирочным кольцом над ней из угленаполненного фторопласта, а в верхнюю и нижнюю части уплотнителя, по ходу троса, установлены бронзовые съемные направляющие втулки, опирающиеся на полиуретановые вкладыши марки MDQ-23165, чередуемые фторопластовой уплотнительной начинкой марки ФУМ-В.

В результате испытаний было установлено, что общий простой нефтяной скважины из-за ненадежной и недолговечной работы лубрикатора, связанной с производственным износом и лебедочным заклиниванием моножильного скребкового троса, может быть, в среднем, уменьшен на 5-7%, путем сопряжения трущихся поверхностей троса и специально подобранных уплотнительных элементов лубрикатора в условиях, когда трос при скольжении вниз эффективно пропитывается смазкой в масляной ванне, а при движении вверх - тщательно протирается от смазочного масла и остатков АСПО в маслосъемном кольце, при этом зафиксировано снижение коэффициента скользящего трения троса в лубрикаторе с µ=0,22 до 0,18, коэффициента трения качения троса по барабану лебедки - с f=0,05 см до 0,04 см и вероятности порывов троса из-за производственного износа в лубрикаторе и лебедочного заклинивания - с р=0,001 до 0,0005.

1. Лубрикатор, содержащий корпус с осевым каналом и соединительным фланцем, в головке которого установлен сальник с уплотнителем моножильного троса внутри, нажимным штуцером осевого поджатия уплотнителя и удерживаемый тросом скребок для зачистки нефтепродуктовых отложений с внутренней поверхности насосно-компрессионной трубы, отличающийся тем, что на нажимном штуцере закреплена масляная ванна с маслосъемным протирочным кольцом над ней, а сверху и снизу уплотнителя по ходу троса установлены съемные направляющие втулки, опирающиеся на вставленные вкладыши, чередуемые уплотнительной начинкой.

2. Лубрикатор по п.1, отличающийся тем, что маслосъемное протирочное кольцо над ванной выполнено из маслостойкой резины.

3. Лубрикатор по п.1, отличающийся тем, что маслосъемное протирочное кольцо над ванной выполнено из угленаполненного фторопласта.

4. Лубрикатор по п.1, отличающийся тем, что направляющие втулки уплотнителя изготовлены из бронзы.

5. Лубрикатор по п.1, отличающийся тем, что направляющие втулки уплотнителя изготовлены из полиуретана.

6. Лубрикатор по п.1, отличающийся тем, что вкладыши уплотнителя выполнены из полиуретана.

7. Лубрикатор по п.1, отличающийся тем, что начинка уплотнителя изготовлена из фторопласта.