RU15908U1 - Скребок для очистки насосно-компрессорных труб от асфальто-смоло-парафинистых отложений (варианты) - Google Patents

Abstract

(19) Российская Федерация

(54)СКРЕБОК ДЛЯ ОЧИСТКИ НАСОСНО-КОМПРЕССОРНЫХ ТРУБ ОТ АСФАЛЬТО-СМОЛО-ПАРАФИНИСТЫХ ОТЛОЖЕНИЙ (АСПО)ГвАРИАИты (57) Цель: повышение эффективности очистки труб (Т) от АСПО, повышение эксплуатационной надежности скребка (С) за счет обеспечения очистки по всему периметру Т при движении как вниз, так и вверх, надежного выноса АСПО жидкостью, исключения зацепов и ударов, образования пробок в скважине, подбросов С и обрыва скребковой проволоки, при одновременном упрощении конструкции. Сущность: С содержит корпус (К) 1, который по первому варианту выполнен составным по меньшей мере из двух стержней 8 и 9; по второму варианту К1 выполнен составным из втулок И, установленных на тросе 12; по третьему варианту К1 выполнен в виде стержня. На наружной поверхности К1 равномерно по периметру и со смещением по оси К 1 жестко закреплены очистные элементы (ОЭ) 2, состоящие из пластины 3 с обоюдоострыми краями 4, и режущего элемента (РЭ) 5, выполненного в виде выпуклой пластины в форме ромба с режупщми кромками. РЭ5 ориентирован выпуклой поверхностью в сторону очищаемой Т6, а направление большой диагонали ромба совпадает с направлением оси К1. Кромки РЭ5 имеют одностороннюю заточку в направлении вогнутой внутренней поверхности РЭ 5, Расстояние между ОЭ2 выполнено превышающим внутренний диаметр очищаемой трубы. На К1 дополнительно установлены обоюдоострые пластины 17. 3 н. и 3 з.п.ф-лы. 5 ил.

Реферат

Description

СКРЕБОК ДЛЯ ОЧИСТКИ НАСОСНО-КОМПРЕССОРНЫХ ТРУБ ОТ АСФАЛБТО-СМОЛО-ПАРАФРШИСТЫХ ОТЛОЖЕНИЙ

( 5ЛРИХ1НТЬ(;

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности, к устройствам для очистки внутренней поверхности насосно-компрессорных труб (НКТ) от асфальто-смолопарафинистых отложений (АСПО) в скважинах, оборудованных электроцентробежными насосами, и фонтанирующих, с последующим удалением АСПО потоком жидкости из скважины.

Известные на сегодняшний день скребки для очистки НКТ от АСПО в скважинах делятся на три типа:

-летающие;

-спиралеобразные, шнековые;

-пластинчатые.

Применение летающих скребков имеет большие ограничения. При их применении требуется тщательная выбраковка НКТ с целью предотвращения застревания, затслинивания скребков в НКТ. Попытки использования летающего скребка на скважинах с высоким дебитом за счет увеличения веса скребка приводили к быстрому выходу его из строя. При малых дебитах скребок застревал в НКТ в зоне интенсивного отложения парафина.

Работа значительного многообразия спиралеобразных скребков основана на вращательном движении режущих элементов, закрепленных под определенным углом на корпусе.

МПК Е 21 в 37/02

Однако крайне недостаточная скорость вращения режущих элементов, определяемая низким инерционным моментом скребка во время его движения, приводит к низкому качеству очистки труб. К тому же в интервалах интенсивного отложения парафина в НКТ возможна полная остановка скребка; пробивание таких интервалов путем подъема скребка и его резкого опускания эффекта не дают; проточные каналы забиваются парафином; затруднен процесс подъема скребка; многократно увеличивается вероятность подброса скребка, как следствие перепутывание скребковой проволоки и ее возможный обрыв.

Широкое распространение на промыслах получили пластинчатые скребки разных модификаций. Эффективность срезания АСПО с внутренней поверхности НКТ определяется в таких скребках формой режущих элементов, их расположением, углом заточки режущих кромок.

Известен скребок пластинчатого типа, режущие элементы которого выполнены в виде раздвижных ножей (см. а.с. СССР .№ 89132, кл. Е21В 37/02, от 1950 г.). При ходе скребка вниз режущие элементы смещаются к оси скребка, тем самым уменьшая до 30% и изменяя до окружности конфигурацию срезания АСПО. При подъеме скребка раздвижные ножи смещаются к стенке НКТ, образуя геометрию сечения в виде эллипса, при этом происходит основной процесс срезания парафина. И поскольку режущая часть скребка работает по принципу бульдозера и конструкция скребка нежесткая, то вынос срезанного парафина крайне нестабилен и затруднен, особенно при скоростях подъема скребка, превышающих скорость движения жидкости и АСПО кверху, по этой причине происходит его скопление в полости скребка вплоть до полного перекрытия его сечения. При повышении давления под скребком происходит его подброс с последующим образованием пробки, состоящей из парафина и перепутанной скребковой проволоки. Для

ликвидации образовавшейся пробки необходимо глушение скважины, что требует дополнительных материальных и трудозатрат.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому скребку пластинчатого типа является скребок, включающий закрепленный на гибком тяговом органе - скребковой проволоке - корпус, очистные элементы и связанный с корпусом грузик. Очистные элементы состоят из раздвижных режущих элементов и закрепленных жестко на грузике режущих ножей, которые усгановлены последовательно относительно друг друга и со смещением в диаметральной плоскости, причем диаметр ножей уменьшается от нижнего конца грузика (см. а.с. СССР № 1 102 899, кл. Е21В 37/02/ от 1982г.). При ходе скребка вниз происходит срезание парафина ножами, а при ходе скребка вверх происходит срезание парафина раздвижными режушими элементами.

Недостатком известного скребка является то, что при движении скребка вниз возможно зависание его на твердых отложениях, так как конструкция ножей на грузике предусматривает не сплошное (по всему периметру очищаемой трубы) срезание АСПО, а только его разрыхление вначале нижним рядом ножей, а затем верхним рядом ножей, при этом в полную нагрузку работают только нижние ножи.

Такое разрыхление отложений не исключает застревание раздвижных режущих элементов при ходе скребка вверх. Не исключено и застревание скребка по причине отклонения лубрикатора фонтанной арматуры. Как следствие - низкая эксплуатационная надежность скребка и низкая эффективность очистки труб от АСПО. Корме того, такому скребку присущи все недостатки раздвижных режущих элементов: высокая вероятность забивания режущих элементов парафином.

вероятность образования пробок из парафина, подбросов скребка, приводящих к обрыву скребковой проволоки. К тому же известное устройство имеет сложную конструкцию.

Целью предлагаемой полезной модели является повышение эффективности очистки труб от АСПО, повышение эксплуатационной надежности скребка за счет обеспечения очистки по всему периметру трубы при движении скребка как вниз, так и вверх, надежного выноса АСПО жидкостью, исключения образования пробок в скважине, подбросов скребка и обрыва скребковой проволоки, исключения зацепов и ударов очистных элементов в фонтанной арматуре при отклонении лубрикатора фонтанной арматуры от вертикали более 30-1°, при одновременном упрош;ении конструкции.

Поставленная цель достигается тем, что в известном скребке, включающем закрепленный на скребковой проволоке корпус, очистные элементы и связанный с корпусом грузик, новым по первому варианту является то, что корпус выполнен составным по меньшей мере из двух стержней, соединенных шарнирно, очистные элементы установлены равномерно по периметру корпуса и со смещением по оси корпуса относительно друг друга и жестко закреплены на нем.

По второму варианту корпус выполнен составным из втулок, установленных на тросе с возможностью их радиального перемещения вместе с тросом, очистные элементы установлены равномерно по периметру корпуса и со смещением по оси корпуса относительно друг друга и жестко закреплены на нем.

По третьему варианту корпус выполнен в виде стержня, на котором равномерно по периметру корпуса и со смещением по оси корпуса относительно друг друга жестко закреплены очистные элементы.

Расстояние между очистными элементами на корпусе выполнено превышающим внутренний диаметр очищаемой трубы, каждый очистной элемент состоит из пластины с обоюдоострыми краями, ориентированными вдоль оси корпуса, и режущего элемента, жестко прикрепленного к торцу пластины и расположенного параллельно оси корпуса, режущий элемент выполнен в виде выпуклой пластины, имеющей форму ромба, стороны которого являются самозатачивающимися режущими кромками, при этом режущий элемент ориентирован выпуклой поверхностью в сторону очищаемой трубы, а направление больщой диагонали ромба совпадает с направлением оси корпуса, заточка режущих кромок режущего элемента выполнена односторонней, в направлении вогнутой внутренней поверхности режущего элемента.

Для исключения зацепов и ударов очистных элементов в фонтанной арматуре, имеющей в качестве запорного элемента клиновую задвижку, и лубрикатор установлен с отклонением от вертикали более 30-1°, на корпусе дополнительно напротив каждого очистного элемента в одной плоскости с обоюдоострыми пластинами, а также над и под крайними очистными элементамижестко закреплены металлические

обоюдоострые пластины, при этом расстояние между указанными пластинами на корпусе выполнено превышающим внутренний диаметр очищаемой трубы.

расположению по отношению друг к другу на корпусе, оптимальной форме и размерам пластинчатых режущих элементов, углу заточки режущих кромок, полированной поверхности корпуса и режущих элементов.

Благодаря тому, что корпус скребка выполнен составным из по меньшей мере двух частей (стержней), обеспечивается беспрепятственное прохождение скребка через лубрикатор фонтанной арматуры в случае отклонения лубрикатора от вертикали, исключая тем самым зацепы и удары режущих элементов и их деформацию. Эту же техническую задачу решает конструкция скребка, в которой корпус выполнен составным из втулок, установленных на тросе с возможностью их радиального перемещения вместе с тросом.

Благодаря предложенному расположению режущих элементов на корпусе и их оптимальному количеству обеспечивается срезание АСПО по всему периметру очищаемой трубы, т.к. не образуется зазора по периметру между режущими кромками режущих элементов, что обеспечивает высокое качество очистки. При этом предложенное расстояние между смежными очистными элементами обусловлено тем, что при движении скребка в скважине срезанная полоса АСПО успевает размельчиться при попадании ее на обоюдоострую пластину и тем самым исключить забивание полости скребка.

Благодаря тому, что очистной элемент предложено выполнить состоящим из пластины с обоюдоострыми краями и режущего элемента, выполненного в виде пластины в форме ромба, ориентированного по большой диагонали вдоль корпуса, а также благодаря оптимальному углу заточки режущих кромок достигается значительное снижение усилий на срезание АСПО, обеспечивается последовательное состругивание со стенки НКТ каждым режущим элементом отложений парафина в виде

лент по всему периметру с последующим попаданием этих отложений на обоюдоострую по краям пластину. Как следствие - происходит дополнительное разрезание каждой такой ленты на две части, как при ходе скребка вниз, так и вверх, что способствует дальнейшему разрушению АСПО на более мелкие фракции. Поэтому вынос более мелких фракций АСПО с жидкостью на поверхность становится более устойчивым.

Ввиду малого фронтального сечения очистных элементов скребка, а также благодаря выполнению поверхностей корпуса и режущих пластин полированными, исключается возможность сгруживания очистными элементами срезанных АСПО и их последующее скопление в полости скребка. Как следствие - исключается образование пробок из АСПО, подбрасывание скребка, перекручивание скребковой проволоки и ее обрыв.

Предложенная форма, геометрия и расположение режущих элементов на корпусе исключает их удары и зацепы в муфтовых соединениях 1ЖТ и фонтанной арматуры.

Благодаря тому, что скребок имеет постоянное сечение и радиус выпуклой пластины режущего элемента выполнен больше радиуса очищаемой трубы, обеспечивается качественная очистка трубы как при ходе вниз, так и при подъеме скребка.

Благодаря тому, что на корпусе дополнительно напротив каждого очистного элемента в одной плоскости с обоюдоострыми пластинами, а также над и под крайними очистными элементами жестко закреплены металлические обоюдоострые пластины, при этом расстояние между указанными пластинами на корпусе выполнено превышающим внутренний диаметр очищаемой трубы, исключаются зацепы и удары очистных элементов в фонтанной арматуре, имеющей в качестве

запорного элемента клиновую задвижку, и лубрикатор установлен с отклонением от вертикали.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен заявляемый скребок по первому варианту ; на фиг. 2 - второй вариант скребка, на фиг. 3 - третий вариант скребка, на фиг. 4 - вид А на фиг. 1; на фиг 5 - режущий элемент.

Скребок содержит корпус 1, на наружной поверхности которого равномерно по периметру и со смещением по оси корпуса 1 относительно друг друга жестко (например, сваркой) закреплены очистные элементы 2. Каждый очистной элемент 2 состоит из пластины 3 с обоюдоострыми краями 4, ориентированными вдоль оси корпуса 1, и режущего элемента 5, жестко прикрепленного к торцу пластины 3 (например, аргоннодуговой сваркой) и расположенного параллельно оси корпуса 1. Режущий элемент 5 выполнен в виде выпуклой пластины с радиусом, превышающим радиус очищаемой трубы 6, и имеющей форму ромба, стороны которого являются режущими кромками 7 (фиг. 5). Режущий элемент 5 ориентирован выпуклой поверхностью в сторону очищаемой трубы 6, а направление большой диагонали ромба совпадает с направлением оси корпуса 1. Режущие кромки 7 элемента 5 имеют одностороннюю заточку в направлении вогнутой внутренней поверхности режущего элемента 5. Расстояние между очистными элементами 2 на корпусе 1 выполнено превышающим внутренний диаметр очищаемой трубы 6.

На корпусе 1 закреплено по меньшей мере шесть очистных элементов 2. Поверхности корпуса 1 и режущих элементов 5 выполнены полированными, а режущие кромки 7 режущих элементов 5 выполнены самозатачивающимися.

Корпус 1 скребка выполнен составным из по меньшей мере двух стержней 8 и 9, соединенных посредством шарнира 10 (фиг. 1). Корпус 1 выполнен составным из втулок И, установленных на тросе 12 с возможностью их радиального перемещения вместе с тросом (фиг. 2). Корпус выполнен в виде сплошного стержня (фиг. 3).

Под корпусом 1 закреплен грузик 13, имеющий в верхней части форму усеченного конуса 14; вес грузика определяется усилием, необходимым на срезание АСПО 15 скребком при ходе его вниз. В НКТ скребок опускается на скребковой проволоке 16.

В случае, когда в фонтанной арматуре запорный элемент выполнен в виде клиновой задвижки и лубрикатор установлен с отклонением более 30-1°, на корпусе 1 дополнительно напротив каждого очистного элемента 2 в одной плоскости с обоюдоострыми пластинами 3, а также над и под крайними очистными элементами 2 жестко закреплены металлические обоюдоострые пластины 17, при этом расстояние между указанными пластинами на корпусе выполнено превышающим внутренний диаметр очищаемой трубы, как следствие - суммарная высота между верхней кромкой указанной пластины 17 и нижним углом ромба режущего элемента 5 выполнено превышающим высоту ниши для размещения клина задвижки при ее полном открытии.

Скребок, встречая отложение парафина (АСПО 15), состругивает его по внешнему периметру режущих элементов 5 в виде шести равных полос, каждая из которых, в свою очередь, острыми кромками 4 пластин 3 и пластин 17 режется вдоль еще на две части. Скребок за счет веса грузика 13 идет вниз, а срезанный и разрушенный на мелкие фракции парафин потоком жидкости выносится кверху.

срезанного парафина, с производительности ЭЦН (дебита скважины) скребку в нижнем положении дают выдержку 10-15 минут и далее подают сигнал на подъем скребка. По существу скребок в этом случае пойдет по очищенным трубам 6, и скребковая проволока 16 будет испытывать нагрузку, создаваемую только весом грузика 13 скребка и самой проволоки 16. При данной ситуации возможность затяжек скребка, образование пробок и подбросов скребка исключается.

В зависимости от характера работы скважины, объемного содержания АСПО, их физико-химических свойств, интенсивности их выпадания, обводненности нефти, соблюдения установленного режима работы скважины и графика очистки НКТ от парафина возможен вариант выдержки скребка в нижнем положении более длительное время (до нескольких часов), что позволит увеличить межочистной период. В данном случае при подъеме скребка он будет состругивать отложившийся парафин со стенок НКТ, который в зависимости от скоростей движения жидкости и скребка будет выноситься потоком жидкости, опережая скребок, или же при скорости движения жидкости, менее скорости движения скребка кверху, срезанные АСПО будут проваливаться через скребок в НКТ и по этой причине с запозданием выноситься из скважины. Ввиду достаточно малого фронтального сечения (около 5 см) и конструктивного исполнения скребка его забивание парафином маловероятно. В целях предотвращения затирания грузика 13 фракциями парафина при подъеме скребка его (грузика) верхняя часть должна быть усечена конусом 14 на длину 120150мм.

При завершении подъема скребка скважина (насос) должны продолжать работать около двух часов, чтобы срезанные фракции парафина были вынесены из НКТ 6 в нефтепровод.

Конструкция предлагаемого скребка простая и надежная в эксплуатации. Полностью исключаются при его работе образование пробок в скважине как при спуске скребка, так и при подъеме, подбросы скребка и обрыв скребковой проволоки. Исключается зацепление режущих элементов в фонтанной арматуре. Вследствие применения предлагаемого устройства увеличивается межочистной период по удалению АСПО из НКТ. Зав. сектором патентнолицензионной работы ОАО ПермНИПИнефть 15.03.2000г. Т.А.Юшкина

Claims (6)

1. Скребок для очистки насосно-компрессорных труб от асфальто-смоло-парафинистых отложений, включающий закрепленный на скребковой проволоке корпус, очистные элементы и связанный с корпусом грузик, отличающийся тем, что корпус выполнен составным по меньшей мере из двух стержней, соединенных шарнирно, очистные элементы установлены равномерно по периметру корпуса и со смещением по оси корпуса относительно друг друга и жестко закреплены на нем, расстояние между очистными элементами на корпусе выполнено превышающим внутренний диаметр очищаемой трубы, каждый очистной элемент состоит из пластины с обоюдоострыми краями, ориентированными вдоль оси корпуса, и режущего элемента, жестко прикрепленного к торцу пластины и расположенного параллельно оси корпуса, режущий элемент выполнен в виде выпуклой пластины, имеющей форму ромба, стороны которого являются самозатачивающимися режущими кромками, при этом режущий элемент ориентирован выпуклой поверхностью в сторону очищаемой трубы, а направление большой диагонали ромба совпадает с направлением оси корпуса, заточка режущих кромок режущего элемента выполнена односторонней, в направлении вогнутой внутренней поверхности режущего элемента.

2. Скребок по п.1, отличающийся тем, что на корпусе дополнительно напротив каждого очистного элемента в одной плоскости с обоюдоострыми пластинами, а также над и под крайними очистными элементами жестко закреплены металлические обоюдоострые пластины, при этом расстояние между указанными пластинами на корпусе выполнено превышающим внутренний диаметр очищаемой трубы.

3. Скребок для очистки насосно-компрессорных труб от асфальто-смоло-парафинистых отложений, включающий закрепленный на скребковой проволоке корпус, очистные элементы и связанный с корпусом грузик, отличающийся тем, что корпус выполнен составным из втулок, установленных на тросе с возможностью их радиального перемещения вместе с тросом, очистные элементы установлены равномерно по периметру корпуса и со смещением по оси корпуса относительно друг друга и жестко закреплены на нем, расстояние между очистными элементами на корпусе выполнено превышающим внутренний диаметр очищаемой трубы, каждый очистной элемент состоит из пластины с обоюдоострыми краями, ориентированными вдоль оси корпуса, и режущего элемента, жестко прикрепленного к торцу пластины и расположенного параллельно оси корпуса, режущий элемент выполнен в виде выпуклой пластины, имеющей форму ромба, стороны которого являются самозатачивающимися режущими кромками, при этом режущий элемент ориентирован выпуклой поверхностью в сторону очищаемой трубы, а направление большой диагонали ромба совпадает с направлением оси корпуса, заточка режущих кромок режущего элемента выполнена односторонней, в направлении вогнутой внутренней поверхности режущего элемента.

4. Скребок по п.3, отличающийся тем, что на корпусе дополнительно напротив каждого очистного элемента в одной плоскости с обоюдоострыми пластинами, а также над и под крайними очистными элементами жестко закреплены металлические обоюдоострые пластины, при этом расстояние между указанными пластинами на корпусе выполнено превышающим внутренний диаметр очищаемой трубы.

5. Скребок для очистки насосно-компрессорных труб от асфальто-смоло-парафинистых отложений, включающий закрепленный на скребковой проволоке корпус, очистные элементы и связанный с корпусом грузик, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде стержня, на котором равномерно по периметру корпуса и со смещением по оси корпуса относительно друг друга жестко закреплены очистные элементы, расстояние между очистными элементами на корпусе выполнено превышающим внутренний диаметр очищаемой трубы, каждый очистной элемент состоит из пластины с обоюдоострыми краями, ориентированными вдоль оси корпуса, и режущего элемента, жестко прикрепленного к торцу пластины и расположенного параллельно оси корпуса, режущий элемент выполнен в виде выпуклой пластины, имеющей форму ромба, стороны которого являются самозатачивающимися режущими кромками, при этом режущий элемент ориентирован выпуклой поверхностью в сторону очищаемой трубы, а направление большой диагонали ромба совпадает с направлением оси корпуса, заточка режущих кромок режущего элемента выполнена односторонней, в направлении вогнутой внутренней поверхности режущего элемента.

6. Скребок по п.5, отличающийся тем, что на корпусе дополнительно напротив каждого очистного элемента в одной плоскости с обоюдоострыми пластинами, а также над и под крайними очистными элементами жестко закреплены металлические обоюдоострые пластины, при этом расстояние между указанными пластинами на корпусе выполнено превышающим внутренний диаметр очищаемой трубы.