ИНЖЕКТОР ВВОДА ШАРОВ В ТРУБОПРОВОД Российский патент 2024 года по МПК E21B23/08 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, является элементом наземного оборудования скважины и предназначена для ввода шаров во внутреннюю полость насосно-компрессорных труб без сбрасывания давления и перекрытия потока жидкости в трубопроводе, может применяться при гидравлическом разрыве пласта, а также при освоении, эксплуатации, ремонте нефтяных, газовых и газоконденсатных скважин.

Уровень техники

Из уровня техники известен патентный источник информации (см. CN 101566058 А, опубл. 28.10.2009), в котором раскрыто устройство для подачи шариков для многоступенчатой технологии гидроразрыва нефтяных скважин, которое имеет конструкцию, включающую соединительный тройник, коробку для впрыска шариков, ограничительную пластину, винт с поперечной выемкой, уплотнительное кольцо О-образной формы, стержни для подачи шариков, прижимную втулку, установочный винт с плоским наконечником и дроссельную пробку, при этом соединительный тройник соединен с трубопроводом для гидроразрыва пласта и с масляной трубкой, расположенной на нижнем конце коробки для подачи шариков посредством наружной резьбы, множество стержней для подачи шариков расположены с двух сторон устройства, коробка для подачи шариков расположена соответственно на разной высоте и соединена с прижимной втулкой посредством резьбы, а стержни для подачи шариков и прижимная втулка соединены с коробкой для подачи шариков посредством уплотнительных деталей, во время использования шариковый инжектор с несколькими шариками подсоединяется к трубопроводу гидроразрыва пласта. Благодаря реализации многократной подачи шариков с одноразовой установкой устройство для подачи шариков позволяет избежать многократного отсоединения трубопровода или открытия устья скважины в процессе многоступенчатого гидроразрыва пласта, тем самым повышая эффективность работы, снижая трудоемкость и внося значительный вклад в защиту окружающей среды и безопасное производство.

Из уровня техники известен патентный источник информации (см. описание RU 2633461 С1, опубл. 12.10.2017), в котором раскрыто устройство ввода шаров в трубопровод, содержащее корпус с каналом для перемещения шаров, механизм для ввода шаров, привод, механизм для ввода шаров выполнен в виде стакана со шнеком, соединенным с приводом и снабженным механизмом фиксации шнека от произвольных вращений, стакан установлен в полости корпуса с зазором, определяющим величину размера шаров, и закреплен в корпусе с возможностью фиксации от проворота, при этом стакан снабжен продольным направляющим пазом для установки шаров на витки шнека, продольный направляющий паз совмещен нижним концом со сквозным каналом, расположенным в нижней части корпуса и имеющим одну ось с проходным каналом трубопровода, при этом корпус оснащен каналом для соединения с оборудованием для стравливания воздуха и присоединительными элементами для монтажа сквозным каналом в трубопровод.

Из уровня техники известен патентный источник информации (см. US 2010147866 А1, опубл. 17.06.2010), в котором раскрыто устройство ввода шаров в трубопровод, содержащее корпус с каналом для перемещения шаров, катушку переходную, соединяющую привод с корпусом устройства, механизм для ввода шаров, выполненный в виде стакана со шнеком, соединенным с приводом и снабженным механизмом фиксации шнека от произвольных вращений, стакан установлен в полости катушки, определяющим величину размера шаров, и закреплен в катушке с возможностью фиксации от проворота, корпус снабжен присоединителыными элементами для монтажа сквозным каналом в трубопровод.

Недостатками известного уровня техники являются низкая надежность ввиду того, что внутреннюю полость корпуса размывает потоком жидкости, вследствие того, что корпус напрямую контактирует со средой. Низкая ремонтопригодность устройства ввиду того, что в случае, когда непрерывный поток жидкости размывает внутреннюю полость корпуса, для дальнейшей эксплуатации необходима полная его разборка и замена всего корпуса целиком. Низкая технологичность и высокая металлоемкость изготовления корпуса устройства вследствие тою, что корпус выполнен цельным. Низкая технологичность эксплуатации ввиду того, что для загрузки шаров в устройство необходимо выполнить его полную разборку, снять поворачивающее устройство и вынуть шнек.

Раскрытие сущности изобретения

Технической задачей является создание надежного, ремонтопригодного, технологичного и удобного в эксплуатации устройства.

Технический результат изобретения заключается в обеспечении защиты нижней части корпуса, а также ускорении и упрощении ремонта.

Технический результат достигается тем, что инжектор ввода шаров в трубопровод содержит корпус, состоящий из верхней и нижней частей, жестко скрепленных между собой фланцевым соединением, с тремя каналами для перемещения шаров, в верхней части корпуса расположены канал для загрузки/дозагрузки шаров и канал для подачи шаров в трубопровод, в нижней части корпуса расположен канал для прохода шаров в трубопроводе, являющийся частью трубопровода, механизм для ввода шаров в трубопровод, выполненный в виде стакана со шнеком, который образует проходной канал для шаров, жестко соединен с приводом посредством подшипникового узла, жестко соединенного с верхней частью корпуса, и установлен в канал для подачи шаров в трубопровод, при этом нижняя часть корпуса снабжена уплотненными резиновыми кольцами защитными гильзами, жестко закрепленными с ней фланцевыми соединениями и позиционированными относительно проходного канала верхней части корпуса при помощи штифтов, а также переходными катушками для монтажа корпуса в трубопровод, жестко соединенными с ней фланцевыми соединениями, между защитными гильзами и переходными катушками установлены металлические кольца.

Внутренняя полость защитных гильз выполнена с применением технологии упрочнения поверхностного слоя с высокой твердостью.

На нижней части корпуса и на каждой защитной гильзе конструктивно выполнена ступенька.

Привод выполнен в виде шагового двигателя.

Нижняя часть корпуса снабжена строповочными петлями.

Защитные гильзы служат протектором для нижней части корпуса, не позволяющие его промыть постоянным потоком жидкости. При износе защитные гильзы подлежат замене, следовательно, корпус, в частности нижняя часть корпуса, рассчитан на весь срок службы устройства. При этом не возникает необходимости разборки корпуса устройства, и разборки устройства в целом.

Переходные катушки, служащие переводником от корпуса устройства к трубопроводу, за счет которых осуществляется монтаж устройства в трубопровод, посредством быстроразъемного соединения (БРС), служат протектором для нижней части корпуса устройства. При негативном воздействии перекачиваемой среды на катушки, со временем они подлежат замене, вследствие размытия, износа внутренней полости постоянным потоком жидкости, таким образом, при ремонте устройства корпус не подлежит замене и рассчитан на весь срок службы инжектора.

Металлические кольца, расположенные между переходными катушками и защитными гильзами, служат герметизирующими прокладками, не позволяющие потоку жидкости выйти за пределы внутренней полости устройства. Они выполнены меньшей твердости, чем соединяемые детали, при фланцевом соединении такая герметизация является надежным решением. При ремонте устройства данные кольца подлежат замене вместе с переходными катушками и защитными гильзами. В случае, если данные герметизирующие кольца были бы выполнены, например, резиновыми или из другого эластомерного материала, то при промытии внутренней полости защитных гильз и переходных катушек постоянным потоком агрессивной среды, среда начинает действовать на кольца, тем самым моментально нарушилась бы герметичность, что привело бы к немедленной остановке линии трубопровода.

Резиновые кольца, установленные на внешний диаметр защитных гильз, служат герметизирующими элементами между нижней частью корпуса и гильзами, не позволяющие перекачиваемой среде выйти за пределы устройства между переходными катушками и корпусом.

Штифты, установленные между защитными гильзами и нижней частью корпуса, служат направляющими элементами при монтаже защитных гильз, они предотвращают возможность неправильного позиционирования проходного отверстия от верхней части корпуса до канала трубопровода.

Таким образом, использование предлагаемой конструкции инжектора ввода шаров в трубопровод, позволяет защитить нижнюю часть корпуса ускорить и упростить ремонт устройства, вследствие размытия внутренних полостей непрерывным потоком рабочей жидкости, а также в целом увеличивает межремонтный период, а также обеспечивает высокую надежность и долговечность эксплуатации в целом.

Ступенька, выполненная на защитной гильзе и в нижней части корпуса, служит для защиты герметизирующей поверхности от повреждения. При демонтаже защитной гильзы вначале высвобождается диаметр, на котором расположены резиновые кольца, эта поверхность и ответная поверхность нижней части корпуса выполнены с низкой шероховатостью, так как служат герметизирующим элементом. Чем больше площадь контакта защитной гильзы и нижней части корпуса, тем больше будут затираться поверхности друг об друга при демонтаже, тем самым нарушив шероховатость герметизирующей поверхности, что приведет к необходимости замены нижней части корпуса устройства. Ступенька предотвращает затирание данной поверхности при демонтаже, тем самым обеспечивает необходимую шероховатость на весь срок службы устройства.

Краткое описание чертежей

На фигуре 1 изображен общий вид предлагаемого инжектора ввода шаров в трубопровод, на фигуре 2 - вид сбоку, на фигуре 3 - разрез А-А (закрепление защитных гильз в корпусе), на фигуре 4 - вид Б (защитные гильзы), на фигуре 5 - вид В (посадка защитной гильзы в корпусе).

Осуществление изобретения

Инжектор для ввода шаров в трубопровод состоит из верхней части 1 корпуса, нижней части 2 корпуса, жестко соединенных между собой фланцевым соединением 3, тремя каналами для перемещения шаров. Нижняя часть корпуса содержит канал 4 для прохода шаров в трубопроводе, который является составной частью трубопровода, нижняя часть корпуса содержит защитные гильзы 5 и 6, жестко соединенные с ней фланцевыми соединениями 7, внутренняя поверхность гильз выполнена с применением технологии упрочнения поверхностного слоя с высокой твердостью, обеспечивая долговечность работы устройства, позиционирование защитной гильзы относительно проходного канала 8 верхней части корпуса осуществляется при помощи однозначно расположенных штифтов 9, нижняя часть корпуса жестко соединена с переходными катушками 10 и 11 посредством фланцевых соединений 12, надежную герметизацию соединения «катушка-гильза» обеспечивают металлические кольца 13, герметизацию соединения «гильза-корпус» обеспечивают уплотнительные резиновые кольца 14, защитная гильза и корпус конструктивно имеют ступеньку 15, которая обеспечивает демонтаж гильзы из корпуса, не повреждая уплотнительную поверхность 16 корпуса, переходные катушки предназначены для соединения инжектора с трубопроводом посредством быстроразъемных соединений (БРС), верхняя часть корпуса содержит канал 17 для подачи шаров трубопровод, содержащий стакан 18 и шнек 19, по которому осуществляется доставка шаров 20 в канал трубопровода, верхняя часть корпуса содержит канал 21 для загрузки/дозагрузки шаров в устройство, заглушка-досылатель 22 канала служит для загрузки/дозагрузки шаров в устройство, заглушка-досылатель жестко соединена с верхней частью корпуса при помощи БРС, привод 23 жестко соединен с верхней частью корпуса посредством БРС, а также жестко соединен с шнеком, посредством подшипникового узла 24, подшипниковый узел жестко закреплен с верхней частью корпуса, обеспечивая соосность «привод-шнек-корпус», привод может быть выполнен в виде шагового двигателя, который обеспечивает точное позиционирование шнека в устройстве с возможностью дистанционного управления, для монтажа, демонтажа и транспортировки инжектора на нижней части корпуса установлены строповочные петли 25.

Инжектор для ввода шаров в трубопровод работает следующим образом.

Монтаж устройства проводится в линию трубопровода посредством быстроразъемных соединений (БРС) на катушках переходных, при этом проходной канал устройства становится составной частью канала трубопровода.

Затем снимается заглушка-досылатель 22 с верхней части 1 корпуса и производится загрузка шаров 20 с поэтапным поворотом шнека 19. Когда необходимое количество шаров загружено, заглушка-досылатель устанавливается обратно в устройство посредством БРС, инжектор готов к эксплуатации.

Для подачи шаров в трубопровод привод 23, может быть выполнен в виде шагового двигателя с возможностью дистанционного управления, который поэтапно вращает шнек. Один оборот привода на 360° соответствует подаче одного шара в трубопровод.

При необходимости дозагрузки шаров в устройство, снимают заглушку-досылатель 22, выполняют дозагрузку, сборку выполняют в обратно порядке.

Изобретение относится к инжектору ввода шаров в скважинный трубопровод. Техническим результатом является обеспечение защиты нижней части корпуса, а также ускорение и упрощение ремонта. Инжектор содержит корпус. Корпус состоит из верхней и нижней частей, жестко скрепленных между собой фланцевым соединением, с тремя каналами для перемещения шаров. В верхней части корпуса расположены канал для загрузки/дозагрузки шаров и канал для подачи шаров в трубопровод. В нижней части корпуса расположен канал для прохода шаров в трубопроводе, являющийся частью трубопровода. Механизм для ввода шаров в трубопровод выполнен в виде стакана со шнеком, который образует проходной канал для шаров, жестко соединен с приводом посредством подшипникового узла, жестко соединенного с верхней частью корпуса, и установлен в канал для подачи шаров в трубопровод. Нижняя часть корпуса снабжена уплотненными резиновыми кольцами защитными гильзами, жестко закрепленными с ней фланцевыми соединениями и позиционированными относительно проходного канала верхней части корпуса при помощи штифтов. Также нижняя часть корпуса снабжена переходными катушками для монтажа корпуса в трубопровод, жестко соединенными с ней фланцевыми соединениями. Между защитными гильзами и переходными катушками установлены металлические кольца. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Инжектор ввода шаров в скважинный трубопровод, содержащий

корпус, состоящий из верхней и нижней частей, жестко скрепленных между собой фланцевым соединением, с тремя каналами для перемещения шаров, в верхней части корпуса расположены канал для загрузки/дозагрузки шаров и канал для подачи шаров в трубопровод, в нижней части корпуса расположен канал для прохода шаров в трубопроводе, являющийся частью трубопровода,

механизм для ввода шаров в трубопровод, выполненный в виде стакана со шнеком, который образует проходной канал для шаров, жестко соединен с приводом посредством подшипникового узла, жестко соединенного с верхней частью корпуса, и установлен в канал для подачи шаров в трубопровод,

отличающийся тем, что нижняя часть корпуса снабжена уплотненными резиновыми кольцами защитными гильзами, жестко закрепленными с ней фланцевыми соединениями и позиционированными относительно проходного канала верхней части корпуса при помощи штифтов, а также переходными катушками для монтажа корпуса в трубопровод, жестко соединенными с ней фланцевыми соединениями,

между защитными гильзами и переходными катушками установлены металлические кольца.

2. Инжектор ввода шаров в трубопровод по п. 1, отличающийся тем, что внутренняя полость защитных гильз выполнена с применением технологии упрочнения поверхностного слоя.

3. Инжектор ввода шаров в трубопровод по п. 1, отличающийся тем, что на нижней части корпуса и на каждой защитной гильзе конструктивно выполнена ступенька.

4. Инжектор ввода шаров в трубопровод по п. 1, отличающийся тем, что привод выполнен в виде шагового двигателя.

5. Инжектор ввода шаров в трубопровод по п. 1, отличающийся тем, что нижняя часть корпуса снабжена строповочными петлями.