Устройство для очистки геофизического кабеля Российский патент 2022 года по МПК E21B33/08 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к устройствам для предупреждения загрязнения нефтью рабочей площадки, работающей техники, и окружающей территории скважины при подъеме геофизического кабеля из скважины с помощью геофизического подъемника.

Известно устройство для очистки труб (патент RU № 2253007, опубл. 27.05.2005), содержащее кольцевую обойму, выполненную в виде двух раздельных сегментов, образующих в сомкнутом по плоскости разъема состоянии центральное отверстие для прохода очищаемых труб с минимальным зазором, эластичную манжету, плотно охватывающую снаружи поверхность очищаемых труб и выполненную с неограниченной возможностью движения в различных радиальных направлениях, при этом кольцевая обойма в виде двух кольцевых сегментов выполнена с кольцевой полостью, в которой размещена эластичная манжета для обеспечения неограниченной возможности ее движения в различных радиальных направлениях, полый цилиндрический корпус выполнен с конусным отверстием для установки сменных герметизирующих вставок, а кольцевая обойма установлена в конусную поверхность цилиндрического корпуса и жестко зафиксирована выдвижными упорами.

Недостатки данного устройства:

- низкое качество очистки труб и быстрый неравномерный износ эластичной манжеты в связи с ее несовершенной конструкцией, вследствие того, что эластичная манжета выполнена из резины и подвергается циклам растяжения на муфте и сжатию на теле трубы при подъеме из скважины каждой трубы. В результате эластичная манжета изнашивается и ее рабочая кромка счищающая грязь и отложения с наружной поверхности труб теряет упругость и не охватывает плотно снаружи поверхность очищаемых труб. В итоге имеем некачественную очистку наружной поверхности поднимаемых из скважины труб;

- узкая область применения устройства, так невозможно использовать для очистки геофизического кабеля при подъеме из скважины;

- плохие условия труда обслуживающего персонала, так как персоналу приходится работать с некачественно очищенными при подъеме трубами;

- загрязнение окружающей территории скважины при ремонтных работах. Это связано с тем, что грязь, оставшаяся на трубах после подъема труб из скважины в процессе перекладывания труб на мостки распространяется по окружающей территории скважины;

- плохая экологическая обстановка на скважине, так как некачественно очищенные трубы укладываются на мостки;

- снижается культура работы обслуживающего персонала, так как им приходится работать с некачественно очищенными трубами.

Также известен обтиратор трубный устьевой самоцентрирующийся (патент RU № 2745503, опубл. 25.03.2021), характеризующийся тем, что включает корпус, состоящий из одного или двух связанных между собой дисков с проходными диаметрами по центру, диски выполнены в виде полумесяца или сплошным кольцом, диски содержат сквозные отверстия и/или резьбовые соединения под шпильки или гайки, причем отверстия на верхнем диске имеют потаи, верхний диск содержит верхнюю и нижнюю горизонтальные радиальные расточки, верхняя предназначена для установки в нее эластичного обтиратора, устанавливаемого при спуске-подъеме насоно-компрессорных труб (НКТ) с кабелем ЭЦН, а нижняя расточка совместно с нижним диском образуют полость, в которой размещено кольцо, устанавливаемое при спуске-подъеме НКТ, имеющее возможность горизонтального вращения вокруг своей оси и величину рабочего хода в радиальном направлении, кольцо содержит наружный и внутренний бурты, первый предназначен для установки и фиксации эластичного обтиратора, устанавливаемого при спуске-подъеме НКТ, благодаря которому сменный эластичный обтиратор не сползает при прохождении через него присоединительной муфты или замка, а последний для безопасного прохода труб и/или инструмента и/или оборудования через проходной диаметр кольца и выполнен со снятыми фасками или в виде конуса, эластичный обтиратор, устанавливаемый при спуске-подъеме НКТ с кабелем ЭЦН, выполнен в виде плоского диска с внутренним проходным диаметром для прохождения через него труб с кабелем ЭЦН и протекторов с клямсами, от внутреннего отверстия эластичного обтиратора в радиальном направлении выполнены разрезы для образования «лепестков», которые отгибаются в момент прохождения муфты с протекторами и клямсами, предотвращая тем самым разрыв и деформацию эластичного обтиратора, у основания одного из «лепестков» выполнен вырез под кабель, в котором расположены шипы для перекрытия свободного пространства от кабеля, наружный диаметр эластичного обтиратора, устанавливаемого при спуске-подъеме НКТ с кабелем ЭЦН, содержит замок по принципу «папка-мамка», эластичный обтиратор, устанавливаемый при спуске-подъеме НКТ, имеет тарельчатую форму с внутренним диаметром для прохождения через него труб, с одной стороны эластичного обтиратора по наружному диаметру выполнен Г-образный бурт, который совместно с плоскостью образует зев по всей окружности для возможности зацепа за наружный бурт кольца, на одном из дисков установлены ручки для удобства монтажа и транспортировки.

Недостатки данного устройства:

- сложность конструкции устройства, обусловленная большим количеством узлов и деталей;

- низкое качество очистки труб и кабеля ЭЦН извлекаемых из скважины одновременно;

- плохие условия труда обслуживающего персонала, снижающие культуру производства, так как персоналу приходится работать с некачественно очищенными при подъеме трубами;

- загрязнение окружающей территории скважины при ремонтных работах. Это связано с тем, что грязь, оставшаяся на трубах после подъема труб из скважины в процессе перекладывания труб на мостки распространяется по окружающей территории скважины;

- плохая экологическая обстановка на скважине, так как некачественно очищенные трубы укладываются на мостки.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для очистки насосных штанг (патент RU № 2052072, опубл. 10.01.1996), включающее корпус с центральным отверстием и со средствами его крепления на устье скважины, состоящий из двух частей с узлом их фиксации относительно друг друга, и расположенный в полости корпуса очищающий элемент, в виде эластичных диафрагм с центральным отверстием, при этом верхняя часть корпуса выполнена с прорезью, сопрягающейся с центральным отверстием, а узел фиксации частей корпуса выполнен в виде шпилек и упора на одной части корпуса и фигурной прорези под шпильки и защелки для взаимодействия с упором на другой части корпуса, при чем эластичные диафрагмы выполнены с радиальными разрезами со смещением разрывов на 45° в смежных диафрагмах

Недостатки устройства:

- низкая эффективность устройства при очистке поверхности геофизического кабеля. Это связанно с тем, что в процессе извлечения кабеля из скважин он не отцентрован относительно оси скважины, при этом устройство для очистки зафиксировано жестко на устьевом фланце скважины. В результате происходит неравномерная очистка по периметру наружной поверхности геофизического кабеля от нефти, грязи, шлама и т.д.;

- низкое качество очистки поверхности геофизического кабеля от нефти. Это связано с тем, что очищающий элемент, выполненный в виде эластичных диафрагм, из-за своей гибкости не позволяет счистить с поверхности геофизического кабеля спекшийся шлам, нарост грязи и т.д. Это приводит к снижению качества очистки геофизического кабеля;

- загрязнение нефтью рабочей площадки, работающей техники и устьевого оборудования, а также окружающей территории скважины, так как нефть, оставшаяся на геофизическом кабеле после подъема из скважины распространяется по окружающей территории скважины;

- плохие условия труда операторов геофизического подъемника, так как операторам приходится работать с некачественно очищенным от нефти, грязи, шлама и т.д. геофизическим кабелем.

Техническими задачами изобретения являются повышение эффективности и качества очистки поверхности геофизического кабеля, исключение загрязнения нефтью рабочей площадки, работающей техники и устьевого оборудования, а также окружающей территории скважины, улучшение условий труда операторов геофизического подъемника, расширение области применения устройства.

Поставленная техническая задача решается устройством для очистки геофизического кабеля, содержащим полый цилиндрический корпус c цилиндрическим отверстием, кольцевую обойму, образующую в сомкнутом по плоскостям разъема состоянии центральное отверстие для прохода очищаемого геофизического кабеля, эластичную манжету.

Новым является то, что полый цилиндрический корпус от боковой поверхности к центру имеет радиальную прорезь шириной h, при этом кольцевая обойма выполнена в виде двух полуцилиндров, установленных в цилиндрическое отверстие полого цилиндрического корпуса, причем внутренние поверхности полуцилиндров, образующие в сомкнутом по плоскостям разъема состоянии центральное отверстие, оснащены полукольцевыми зубчатыми насечками, а эластичная манжета размещена в полом цилиндрическом корпусе выше кольцевой обоймы и выполнена трубчатой с радиальным разрезом от периферии к центру, причем сверху эластичная манжета имеет возможность поджатия с помощью резьбового соединения относительно кольцевой обоймы втулкой, ввернутой сверху в полый цилиндрический корпус, причем втулка оснащена радиальной прорезью шириной b от периферии к центру, при этом ширины h и а, соответственно радиальной прорези полого цилиндрического корпуса и втулки, больше диаметра d, снизу полый цилиндрический корпус оснащен двумя продольными пазами, расположенными под углом 180 градусов, по отношению друг к другу, полый цилиндрический корпус посредством Г-образных штырей c зазором фиксируется на устьевом фланце скважины, причем полый цилиндрический корпус выполнен с возможностью радиального смещения относительно устьевого фланца скважины в пределах продольных пазов.

На фиг. 1 в продольном разрезе изображено предлагаемое устройство для очистки геофизического кабеля.

На фиг. 2 изображен вид сверху устройства для очистки геофизического кабеля.

На фиг. 3 изображен разрез А-А устройства для очистки геофизического кабеля.

На фиг. 4 изображен разрез Б-Б устройства для очистки геофизического кабеля.

Устройство для очистки геофизического кабеля содержит полый цилиндрический корпус 1 (см. фиг. 1 и 4) c цилиндрическим отверстием 2 (см. фиг. 1, 3). Полый цилиндрический корпус 1 от боковой поверхности к центру имеет радиальную прорезь 3 (см. фиг. 1) шириной h, в которое установлена кольцевая обойма 4 (см. фиг. 1, 3).

Кольцевая обойма 4 (см. фиг. 1 и 3) выполнена в виде двух полуцилиндров (4' и 4"), установленных в цилиндрическое отверстие 2 полого цилиндрического корпуса 1. Внутренние поверхности полуцилиндров 4' и 4", образующие в сомкнутом по плоскостям разъема состоянии центральное отверстие оснащены зубчатыми насечками 5' и 5" (см. фиг. 1 и 3), соответственно.

Эластичная манжета 6 (см. фиг. 1 и 4) размещена в полом цилиндрическом корпусе 1 выше кольцевой обоймы 4 и выполнена трубчатой с радиальным разрезом 7 (см. фиг. 4) от периферии к центру.

Сверху эластичная манжета 6 (см. фиг. 1 и 4) имеет возможность поджатия относительно кольцевой обоймы 4 втулкой 8 (см. фиг. 1, 2, 4), ввернутой сверху в полый цилиндрический корпус 1. Полый цилиндрический корпус 1 оснащен наружной резьбой 9 (см. фиг. 1 и 3), а втулка 8 имеет внутреннюю резьбу 10 (см. фиг. 1 и 4).

Втулка 8 оснащена радиальной прорезью 11 (см. фиг. 1) шириной - а от периферии к центру, при этом ширина h и а, соответственно радиальной прорези 3 и 11 полого цилиндрического корпуса 1 и втулки 8, соответственно, больше диаметра d.

Снизу полый цилиндрический корпус 1 оснащен двумя продольными пазами 12' (см. фиг. 1 и 2) и 12", расположенными под углом 180 градусов по отношению друг к другу, длиной с - равной, например 20 мм.

Полый цилиндрический корпус 1 посредством Г-образных штырей 13' и 13" (см. фиг. 1 и 2), например с помощью фиксаторов 14' и 14" (см. фиг. 1), выполненных в виде шплинтов с зазором - b, фиксируется на устьевом фланце 15 (см. фиг. 1) скважины.

В процессе очистки геофизического кабеля 16 (см. фиг.1, 3, 4) при подъеме его из скважины полый цилиндрический корпус 1 имеет возможность радиального смещения с целью центрирования устройства относительно устьевого фланца 15 скважины в пределах продольных пазов 12' и 12" (длины - с), а полуцилиндры 4' и 4" кольцевой обоймы 4, своими соответствующими зубчатыми насечками 5' и 5" имеют возможность очистки геофизического кабеля 16 от спекшейся и уплотненной грязи или шлама, а эластичная манжета 6 счищает нефть с геофизического кабеля 16.

Работает устройство следующим образом.

Перед подъемом очищаемого геофизического кабеля 16 из скважины продевают геофизический кабель 16 (см. фиг.1 и 3), например диаметром: d=12 мм через его радиальную прорезь 3 шириной - h, например h=20 мм. Далее устанавливают и крепят полый цилиндрический корпус 1 на устьевой фланец 15 скважины. Для этого совмещают продольные пазы 12' и 12", расположенные под углом 180 по отношению друг к другу, с соответствующими отверстиями 17' и 17", выполненными в устьевом фланце 15. Вставляют Г-образные штыри 13' и 13" в соответствующие продольные пазы 12' и 12" полого цилиндрического корпуса 1 и отверстиями 17' и 17", в устьевом фланце 15. Далее с помощью фиксаторов 14' и 14", выполненных в виде шплинтов, фиксируют полый цилиндрический корпус 1 на устьевом фланце 15 скважины с зазором b, например b=5 мм.

Затем в цилиндрическое отверстие 2 полого цилиндрического корпуса 1 устанавливают кольцевую обойму 4 (см. фиг. 1 и 3), выполненную в виде двух полуцилиндров (4' и 4"), образующих в сомкнутом по плоскостям разъема состоянии центральное отверстие, через которое пропущен геофизический кабель 16, охваченный снаружи зубчатыми насечками 5' и 5", соответствующих полуцилиндров 4' и 4".

Далее сквозь радиальный разрез 7 эластичной манжеты 6 продевают геофизический кабель 16, устанавливая последний по центру эластичной манжеты 6, выполненной трубчатой.

Устанавливают эластичную манжету 6 на кольцевую обойму 4, после чего заводят втулку 8 (см. фиг. 1, 2 и 4) радиальной прорезью 11 шириной - a, например а=20 мм в геофизический кабель 16 (d=16 мм) и заворачивают втулку 8 на верхний конец полого цилиндрического корпуса 1, поджав сверху эластичную манжету 6.

После чего начинают подъем очищаемого геофизического кабеля 16. В процессе подъема очищаемого геофизического кабеля 6 из скважины кольцевая обойма 4 (см. фиг. 1) охватывает за наружную поверхность очищаемый геофизический кабель 16, не позволяя загрязнениям в виде спекшейся и уплотненной грязи или шлама подняться выше устройства, размалывая их в песок, при этом, находящаяся над кольцевой обоймой 4, эластичная манжета 6 c одной стороны счищает с поверхности геофизического кабеля 16 (нефть, буровой раствор, размолотый песок и шлам), а с другой стороны эластичная манжета 6 выполняет роль упругого демпфера, обеспечивая равномерное обжатие наружной поверхности очищаемого геофизического кабеля 6 и снижая нагрузку на подъемное устройство (на фиг. 1, 2, 3, 4 не показано) в процессе извлечения геофизического кабеля из скважины. По мере извлечения геофизического кабеля 16 из скважины в случае появления загрязнений на поверхности геофизического кабеля 16 выше втулки 8 подтягивают втулку 8 внутренней резьбой 10 на наружной резьбе 9 полого цилиндрического корпуса 1.

Повышается эффективность очистки поверхности геофизического кабеля. Это связанно с тем, что в процессе извлечения геофизического кабеля из скважины он самоцентрируется относительно оси скважины, благодаря тому, что полый корпус имеет возможность ограниченного радиального перемещения на длину L, например равную 40 мм, а то, что полый цилиндр зафиксирован на устьевом фланце скважины с зазором - b позволяет полому цилиндрическому корпусу 1 радиально перемещаться относительно устьевого фланца 15 в процессе самоцентрирования геофизического кабеля 16 относительно устройства. В результате происходит равномерная очистка по всему периметру наружной поверхности геофизического кабеля от нефти, грязи, шлама и т.д.

Повышается качество очистки поверхности геофизического кабеля от нефти. Это связано с тем, что сначала спекшийся шлам, нарост грязи размалывается благодаря зубчатым насечкам 5' и 5", выполненным на соответствующих полуцилиндрах 4' и 4" кольцевой обоймы 4, а затем трубчатая эластичная манжета 6 счищает с поверхности геофизического кабеля 16 нефть, буровой раствор, размолотый песок и шлам. Это позволяет качественно очистить геофизический кабель 16.

Исключается загрязнение нефтью рабочей площадки, работающей техники и устьевого оборудования, а также окружающей территории скважины, так как нефть, не остается на геофизическом кабеле после подъема из скважины и не распространяется по окружающей территории скважины.

Улучшаются условия труда операторов геофизического подъемника, так как операторы работают с качественно очищенным от нефти, грязи, шлама и т.д. геофизическим кабелем.

Предлагаемое устройство для очистки геофизического кабеля позволяет:

- повысить эффективность работы устройства по очистке поверхности геофизического кабеля;

- повысить качество очистки поверхности геофизического кабеля от нефти, грязи, шлама и т.д.;

- исключить загрязнение нефтью рабочей площадки, работающей техники и устьевого оборудования, а также окружающей территории скважины;

- улучшить условия труда операторов геофизического подъемника.

Изобретение относится к устройству для очистки геофизического кабеля. Устройство содержит полый цилиндрический корпус c цилиндрическим отверстием, кольцевую обойму, образующую в сомкнутом по плоскостям разъема состоянии центральное отверстие для прохода очищаемого геофизического кабеля, эластичную манжету. Полый цилиндрический корпус от боковой поверхности к центру имеет радиальную прорезь шириной h. Кольцевая обойма выполнена в виде двух полуцилиндров, установленных в цилиндрическое отверстие полого цилиндрического корпуса. Внутренние поверхности полуцилиндров, образующие в сомкнутом по плоскостям разъема состоянии центральное отверстие, оснащены полукольцевыми зубчатыми насечками, а эластичная манжета размещена в полом цилиндрическом корпусе выше кольцевой обоймы и выполнена трубчатой с радиальным разрезом от периферии к центру. Сверху эластичная манжета имеет возможность поджатия с помощью резьбового соединения относительно кольцевой обоймы втулкой, ввернутой сверху в полый цилиндрический корпус. Втулка оснащена радиальной прорезью шириной a от периферии к центру. Ширины h и а, соответственно радиальной прорези полого цилиндрического корпуса и втулки, больше диаметра d очищаемого геофизического кабеля. Снизу полый цилиндрический корпус оснащён двумя продольными пазами, расположенными под углом 180 градусов по отношению друг к другу. Полый цилиндрический корпус посредством Г-образных штырей c зазором фиксируется на устьевом фланце скважины. Полый цилиндрический корпус выполнен с возможностью радиального смещения относительно устьевого фланца скважины в пределах продольных пазов. Технический результат заключается в повышении эффективности и качества очистки поверхности геофизического кабеля, исключении загрязнения нефтью рабочей площадки, работающей техники и устьевого оборудования, а также окружающей территории скважины, улучшении условий труда операторов геофизического подъемника, расширении области применения устройства. 4 ил.

Устройство для очистки геофизического кабеля, содержащее полый цилиндрический корпус c цилиндрическим отверстием, кольцевую обойму, образующую в сомкнутом по плоскостям разъема состоянии центральное отверстие для прохода очищаемого геофизического кабеля, эластичную манжету, отличающееся тем, что полый цилиндрический корпус от боковой поверхности к центру имеет радиальную прорезь шириной h, при этом кольцевая обойма выполнена в виде двух полуцилиндров, установленных в цилиндрическое отверстие полого цилиндрического корпуса, причём внутренние поверхности полуцилиндров, образующие в сомкнутом по плоскостям разъема состоянии центральное отверстие, оснащены полукольцевыми зубчатыми насечками, а эластичная манжета размещена в полом цилиндрическом корпусе выше кольцевой обоймы и выполнена трубчатой с радиальным разрезом от периферии к центру, причем сверху эластичная манжета имеет возможность поджатия с помощью резьбового соединения относительно кольцевой обоймы втулкой, ввернутой сверху в полый цилиндрический корпус, причем втулка оснащена радиальной прорезью шириной a от периферии к центру, при этом ширины h и а, соответственно радиальной прорези полого цилиндрического корпуса и втулки, больше диаметра d очищаемого геофизического кабеля, снизу полый цилиндрический корпус оснащён двумя продольными пазами, расположенными под углом 180 градусов по отношению друг к другу, полый цилиндрический корпус посредством Г-образных штырей c зазором фиксируется на устьевом фланце скважины, причём полый цилиндрический корпус выполнен с возможностью радиального смещения относительно устьевого фланца скважины в пределах продольных пазов.