ПРОТИВОПОЛЕТНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА Российский патент 2018 года по МПК E21B23/00 E21B40/00 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано в процессе добычи нефти электроцентробежными насосами для предотвращения их падения на забой скважины.

Известно устройство для предотвращения падения колонны подъемных труб с электропогружным насосом на забой скважины (авторское свидетельство СССР №1541373, МПК8 Е21В 23/00, 31/00, 1990 г.), содержащее размещенный в колонне обсадных труб заякоривающий узел и механизм его привода, выполненный в виде установленного на устье скважины с возможностью взаимодействия с колонной подъемных труб подпружиненного ролика с генератором электрического тока, установленной под электропогружным насосом с возможностью взаимодействия с колонной обсадных труб пары взаимно подпружиненных дополнительных роликов, имеющих по крайней мере один генератор электрического тока, заякоривающий узел выполнен в виде конусного плашечного захвата, размещенного под ним стержня с расположенным на нем основным и дополнительным электромагнитами противоположного действия, причем подвижные клинья плашечного захвата шарнирно соединены посредством планок со стержнем, а генераторы основного и дополнительных роликов электрически связаны между собой посредством кабеля электропогружного насоса и коллектора кабельного барабана.

Недостатком данного устройства является его ненадежность в работе из-за применения электрической схемы в управлении заякоривающего механизма, а именно:

- вероятность отказа электросистемы из-за ее работы в агрессивной среде, которая может привести к пробоям электрических узлов;

- ненадежность контактных соединений;

- возможное повреждение проводов при спускоподъемных операциях и в агрессивной среде;

- наличие в скважине отложений, приводящих к заклинке роликов, дальнейшему их проскальзыванию и, как следствие, несрабатыванию генератора электрического тока.

Отсутствие амортизирующего узла может привести к срыву и поломке заякоривающего механизма от удара или смятию деталей устройства.

Также известно устройство для предотвращения падения подземного оборудования на забой скважины, например погружного электронасоса (авторское свидетельство СССР №874968, Е21В 23/00, 31/00, 1990 г.), содержащее ствол с кольцевым выступом, опорным и предохранительным кольцами, установленные на стволе с возможностью взаимодействия амортизирующий узел и заякоривающий механизм, причем амортизирующий узел выполнен в виде установленного под опорным кольцом уплотнительного элемента с конусом, а заякоривающий механизм выполнен в виде подвижной гильзы с окнами, в которых установлены размещенные над кольцевым выступом ствола шары.

Недостатками данного устройства являются:

- во-первых, отсутствие жесткой фиксации инструмента при его обрыве, отсутствие жесткой остановки инструмента при падении - оно лишь замедляет падение, амортизирует, а при наличии на стенках эксплуатационной колонны отложений, при недостаточной вязкости промывочной жидкости в скважине заякоривающий механизм скользит под весом оборванного инструмента, который в конечном итоге оказывается на забое скважины, при этом происходит порыв кабеля электропогружного насоса. И наоборот, при большой вязкости флюида, находящегося в скважине, при спуске инструмента возможно преждевременное самопроизвольное срабатывание устройства, что приведет к его заклиниванию;

- во-вторых, во время работы электроцентробежного насоса создается вибрация, а данное устройство, находясь в контакте со стенкой колонны, не ограничивает степень свободы инструмента, колебания от вибрации при работе насоса не гасятся, что приводит к ослаблению резьбовых соединений колонны НКТ и, как следствие, обрыву инструмента.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является противополетное устройство (патент RU №2175048, МПК8 Е21В 23/00), содержащее верхний и нижний переводники, ствол с установленным в его верхней части опорным кольцом, расположенные на стволе с возможностью взаимодействия амортизирующий узел с конусом и заякоривающий механизм, при этом на стволе ниже конуса выполнены симметричные фигурные пазы, имеющие короткий и длинный участки, соединенные между собой переходным участком с углом наклона 45°, причем длинный участок выполнен от нижней части конуса до нижнего переводника, длина короткого участка равна удвоенной длине минимального подрыва инструмента при спускоподъемных операциях, а расстояние от нижней части конуса до верхней части короткого участка фигурного паза равно высоте заякоривающего механизма, кроме того, в фигурном пазу при входе переходного участка в длинный установлено замковое устройство одностороннего действия, а в сквозном отверстии, выполненном в конусе и стволе, установлен срезной штифт, при этом заякоривающий механизм состоит из корпуса, расположенного на стволе с возможностью осевого перемещения, установленных равномерно по окружности корпуса и подпружиненных относительно него захватов двойного действия, в нижней части выполненных в виде заходного кулачка и в верхней имеющих зубья, кольца, установленного на корпусе, опоясывающего захваты и являющегося осью, относительно которой качаются захваты, обоймы, расположенной в нижней части корпуса с возможностью радиального вращения относительно него и жестко связанной с ним в осевом направлении, причем на внутренней поверхности обоймы выполнены канавка прямоугольного профиля и над ней выемка, а на наружной поверхности корпуса в виде секторов выполнены буртики прямоугольного профиля, во внутренней части обоймы жестко по посадке с натягом перпендикулярно оси устройства установлены диаметрально противоположные направляющие штифты.

Недостатками данного устройства являются:

- во-первых, амортизирующий элемент выполнен резиновым, что в агрессивной среде при длительной эксплуатации электроцентробежного насоса может привести к потере амортизирующих свойств;

- во-вторых, низкая надежность, связанная с тем, что отсутствие камеры для улавливания шлама и клямс кабеля электроцентробежного насоса приводит к тому, что весь шлам и оторвавшиеся от кабеля клямсы попадают на якорный узел, что может привести к заклиниванию устройства в скважине при срыве с целью извлечения его из скважины. Кроме того, наличие в конструкции устройства срезного элемента, от разрушения которого зависит, сработает устройство или нет, т.е. в случае обрыва колонны труб устройство может оказаться на забое скважины вместе с электроцентробежным насосом и кабелем, а также замкового устройства, которое может заклинить в скважине и в результате не сработает заякоривающий узел.

Недостатком устройства является сложность конструкции и недостаточная надежность.

Задачей изобретения является повышение надежности работы за счет гарантированного срабатывания заякоривающего узла и исключения заклинивания устройства при срыве устройства с целью его извлечения, а также отсутствия в конструкции устройства срезных элементов и замковых устройств с возможность длительной работы амортизирующего элемента в агрессивной среде с расчетной нагрузкой.

Поставленная задача решается противополетным устройством для электроцентробежного насоса.

На фиг. 1 в продольном разрезе представлено противополетное устройство для электроцентробежного насоса.

Противополетное устройство для электроцентробежного насоса содержит верхний 1 (см. фиг. 1) и нижний 2 переводники, ствол 3. На стволе 3 в верхней части подвижно размещен корпус 4 с заякоривающим 5 и амортизирующим (центрирующими) 6 узлами, включающими продольные пазы 7, сухари 8, имеющие возможность вращения на осях 9, на нижней части ствола 3 выполнен конус 10 с возможностью взаимодействия амортизирующего механизма 6 и заякоривающего механизма 7. Пружинные рессоры 11 амортизирующего механизма 6 выполнены из металла с эффектом памяти формы, обладающего высокой коррозионной и эрозионной стойкостью.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работ противополетное устройство находится в вертикальном положении, при этом корпус 4 должен находиться в нижней части ствола 3 до упора, при этом заякоривающий механизм 5 находится в транспортном положении и сухари 8 максимально удалены от внутренней поверхности обсадной колонны (транспортное положение).

Противополетное устройство устанавливается непосредственно под электроцентробежным насосом (ЭЦН) и спускается вместе с ним в скважину на колонне насосно-компрессорных труб (НКТ). После включения установки в работу и нагрева корпусных элементов ПЭДа и, соответственно, лифтируемой жидкости, рессоры, выполненные из материала с эффектом памяти формы, возвращают геометрию к исходной, обеспечивая надежный механический контакт с обсадной колонной в месте установки и создавая условия мгновенного заякоривания при «полете» установки.

В случае обрыва колонны НКТ с ЭЦН или расчленения фрагментов глубинно-насосного оборудования, например газосепаратора, конус 11 нижней части ствола 3 отжимает сухари 8 к обсадной колонне, обеспечивая гашение усилия падения установки и ее торможение, при этом исключается повреждение ЭЦН.

После восстановления температурного режима в скважине (обрыв кабеля, отключение ПЭД) и изменения геометрии рессор 11, выполненных из металла с эффектом памяти формы, в скважине производят ловильно-восстановительные работы.

Для этого спускают в скважину ловитель на трубах (не показано) любой известной конструкции, например, с внутренним захватом. Достигнув интервала обрыва колонны НКТ, ловитель попадает внутрь верхней трубы (не показано), где фиксируется на ее внутренней поверхности.

Предлагаемое противополетное устройство для электроцентробежного насоса позволяет повысить надежность работы и использования материалов, обладающих высокой коррозионной и эрозионной стойкостью, длительно работать в агрессивной среде с расчетной нагрузкой.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть применено в процессе добычи нефти электроцентробежными насосами для предотвращения их падения на забой скважины. Устройство содержит верхний и нижний переводники, корпус, состоящий из заякоривающего и амортизирующего узлов, ствола, расположенного в его центральной части, имеющего коническую и цилиндрическую части. При этом в нижней части корпуса внутри его продольных пазов установлены сухари, которые имеют возможность отклоняться от оси корпуса за счет осевого перемещения вдоль конической части ствола. Кроме того, амортизирующий узел состоит из пружинного центратора, плоские рессоры которого выполнены из металла с эффектом памяти формы. Технический результат заключается в повышении надежности работы устройства и упрощении конструкции. 1 ил.

Противополетное устройство для электроцентробежного, насоса, содержащее верхний и нижний переводники, корпус, состоящий из заякоривающего и амортизирующего узлов, ствола, расположенного в его центральной части, имеющего коническую и цилиндрическую части, отличающееся тем, что в нижней части корпуса внутри его продольных пазов установлены сухари, которые имеют возможность отклоняться от оси корпуса за счет осевого перемещения вдоль конической части ствола, а амортизирующий узел состоит из пружинного центратора, плоские рессоры которого выполнены из металла с эффектом памяти формы.