Устьевой скребок для очистки кабеля от загрязнений Российский патент 2025 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.

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 насосно-компрессорных труб (НКТ) с кабелем электроцентробежного насоса (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 и достигаемому результату является устройство для очистки геофизического кабеля (патент RU № 2769021, МПК8 Е21В 33/08, опубл. в бюл. №10 от 28.03.2022 г.), 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, при этом 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 очищающими кабель элементами (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.

Недостатки данного устройства:

- во-первых, низкое качество очистки загрязнений (АСПО, нефти, грязи, шлама) с наружной поверхности геофизического кабеля, а именно устройство не позволяет центрировать очищающие кабель элементы, т.е. зубчатые насечки относительно загрязнённого геофизического кабеля, а также устройство не позволяет регулировать усилие воздействия очищающих элементов (зубчатых насечек) на очищаемую поверхность геофизического кабеля в процессе его извлечения из скважины, поэтому загрязнения с поверхности кабеля удаляются неравномерно по длине кабеля;

- во-вторых, низкая надёжность работы в процессе извлечения кабеля из скважины. из-за периодического заклинивания геофизического кабеля в устройстве. Это обусловлено жёстким креплением полукольцевых зубчатых насечек в устройстве, что при извлечении загрязнённого геофизического кабеля приводит к скапливанию загрязнений (АСПО, нефти, грязи, шлама) на наружной поверхности кабеля под устройством. и как следствие приводит к заклиниванию устройства в процессе подъема кабеля;

- в-третьих, из-за неэффективной очистки и низкой надёжности работы устройства происходит загрязнение нефтью рабочей площадки, работающей техники и устьевого оборудования, а также окружающей территории скважины;

в-четвёртых, плохие условия труда (нефть, грязь, АСПО на оборудовании) для операторов геофизического подъемника.

Техническими результатами изобретения являются повышение качества очистки поверхности геофизического кабеля и повышение надёжности работы устройства, исключение загрязнения нефтью рабочей площадки, работающих техники и устьевого оборудования, окружающей территории скважины, а также улучшение условий труда операторов геофизического подъемника.

Технические результаты достигаются устьевым скребком для очистки кабеля от загрязнений, содержащим корпус c отверстием, обойму, эластичную манжету, два продольных паза, выполненных в корпусе, и расположенных под углом 180 градусов по отношению друг к другу, причём корпус выполнен с возможностью радиального смещения относительно устьевого фланца скважины в пределах продольных пазов.

Новым является то, что корпус выполнен из двух половин, образующих отверстие в сомкнутом состоянии по плоскостям разъема корпуса с шириной между половинами корпуса – а₁ и а₂, при этом в каждой из двух половин корпуса выполнены соответствующие полукольцевые выборки, причём в полукольцевые выборки половин корпуса снизу вверх установлены: полукольцевые эластичные манжеты, полукольцевые ножи с режущими кромками, полукольцевые обоймы, причём полукольцевые обоймы неподвижно фиксируют полукольцевые ножи и в соответствующих половинах корпуса с помощью стопорных винтов, при этом усилие крепления полукольцевых ножей в соответствующих половинах корпуса регулируется жесткостью полукольцевых эластичных манжет, а наклон режущих кромок полукольцевых ножей относительно их нижней горизонтальной поверхности составляет 25°, причём обе половины корпуса центрируются относительно геофизического кабеля так, чтобы в сомкнутом состоянии по плоскостям разъема ширина а₁ и а₂ были равны между собой при помощи регулировки винтовых пар, представляющих собой винты, втулки, гайки, причём винты жестко закреплены на верхнем торце одной половины корпуса, а втулки жестко закреплены на верхнем торце другой половины корпуса, причём в рабочем положении винты проходят сквозь соответствующие втулки на свободные концы винтов навёрнуты гайки, при этом снизу обе половины корпуса оснащены двумя продольными пазами, расположенными под углом 180 градусов по отношению друг к другу, обе половины корпуса жестко фиксируются в пределах продольных пазов обеих половин корпуса с помощью болтового соединения на устьевом фланце скважины.

На фиг. 1 схематично в продольном разрезе изображен устьевой скребок для очистки геофизического кабеля от загрязнений.

На фиг. 2 схематично изображен вид сверху устьевого скребка для очистки геофизического кабеля от загрязнений.

На фиг. 3 схематично в сечении Б-Б изображен устьевой скребок для очистки геофизического кабеля от загрязнений.

На фиг. 4 схематично в сечении В-В изображена винтовая пара устьевого скребка для очистки геофизического кабеля от загрязнений.

На фиг. 5 схематично изображена развертка полукольцевого ножа с режущей кромкой.

Корпус 1 устьевого скребка выполнен из двух половин 1' и 1" (см. фиг. 1-4), образующих отверстие 2 (см. фиг. 1, 2) в сомкнутом состоянии по плоскостям разъема корпуса с шириной между половинами корпуса – а₁ и а₂ (см. фиг. 2, 3).

В каждой половине 1' и 1" (см. фиг. 1 и 2) корпуса 1 выполнены соответствующие полукольцевые выборки 3' и 3" (см. фиг. 1). В полукольцевые выборки 3' и 3" соответствующих половин 1' и 1" корпуса 1 снизу вверх соответственно установлены: полукольцевые эластичные манжеты 4' и 4" (см. фиг. 1); полукольцевые ножи 5' (см. фиг. 1, 3, 5) и 5" (см. фиг. 1, 3) с режущими кромками 6' (см. фиг. 1, 3, 5) и 6" (см. фиг. 1, 3); полукольцевые обоймы 7' и 7" (см. фиг. 1).

Полукольцевые обоймы 7' и 7" неподвижно фиксируют соответствующие полукольцевые ножи 5' и 5" в соответствующих половинах 1' и 1" корпуса 1 с помощью соответствующих стопорных винтов 8' и 8" (см. фиг. 1). Усилие крепления полукольцевых ножей 5' и 5" в соответствующих половинах 1' и 1" корпуса 1 регулируется жесткостью, соответствующих полукольцевых эластичных манжет 4' и 4" (см. фиг. 1).

Наклон режущих кромок 6' и 6" соответствующих полукольцевых ножей 5' и 5" (см. фиг. 1, 5) относительно их нижней горизонтальной поверхности - β составляет 25°. Опытным путём установлено, что угол наклона режущих кромок 6' и 6" соответствующих полукольцевых ножей 5' и 5" равный 25° обеспечивает наиболее качественную очистку (срез загрязнений) наружной поверхности от загрязнений извлекаемого из скважины геофизического кабеля 9 (см. фиг. 1-3), а также исключается накопление загрязнений под устройством.

Все это в целом позволяет исключить заклинивание устройства в процессе очистки геофизического кабеля и положительно влияет как на надежность работы, так и на качество очистки геофизического кабеля в целом.

Обе половины 1' и 1" корпуса 1 центрируются относительно геофизического кабеля 9 так, чтобы в сомкнутом по плоскостям разъема ширины а₁ и а₂ были равны между собой при помощи регулировки винтовых пар 10' (см. фиг. 2 и 4) и 10" (см. фиг. 2), представляющих собой винты 11' (см. фиг. 2, 4) и 11" (см. фиг. 2), втулки 12' (см. фиг. 2, 4) и 12" (см. фиг. 2), гайки 13' (см. фиг. 2, 4) и 13" (см. фиг. 2).

Винты 11' и 11" жестко закреплены на верхнем торце одной половины 1' корпуса 1, а втулки 12' и 12" жестко закреплены на верхнем торце другой половины 1" корпуса 1. В рабочем положении винты 11' и 11" проходят сквозь соответствующие втулки 12' и 12" на свободные концы винтов навёрнуты гайки 13' и 13". Путём регулировки (отворота, заворота) гаек выполняют условие: ширины а₁ = а₂. Это обеспечивает симметричный охват геофизического кабеля 9 режущими кромками 6' и 6" соответствующих полукольцевых ножей 5' и 5".

Снизу обе половины 1' и 1" корпуса 1 оснащены двумя продольными пазами 14' и 14" (см. фиг. 1, 2), расположенными под углом 180 градусов по отношению друг к другу. Например, продольные пазы 14' и 14" имеют длину b - равной, например 18 мм.

Обе половины 1' и 1" корпуса 1 жестко и неподвижно фиксируются в пределах продольных пазов 14' и 14" с помощью болтового соединения, состоящего из болтов 15' и 15" (см. фиг. 1, 2) и соответствующих гаек 16' и 16" (см. фиг. 1), соответственно, в отверстиях 17' и 17" устьевого фланца 18 (см. фиг. 1, 2) скважины.

Устьевой скребок для очистки кабеля от загрязнений работает следующим образом.

Перед началом работы с устройством подбирают твердость эластичных манжет 4' и 4" в зависимости от твердости загрязнений на наружной поверхности геофизического кабеля, например для очистки загрязнений (АСПО, нефти, грязи, шлама) опытным путем установлено, что силикон эластичных манжет 4' и 4" с твердостью по Шору равной 45 ед. обеспечивает как осевое перемещение – h, на фиг. 1 показано условно тонкими линиями верхнее и нижнее положение режущих кромок 6' и 6" в пределах h = 10 мм, что исключает заклинивание геофизического кабеля в процессе его извлечения из скважины, так и создает достаточное усилие полукольцевых ножей 5' и 5" на наружную поверхность очищаемого геофизического кабеля с целью качественной и равномерной очистки его наружной поверхности.

Перед извлечением геофизического кабеля 9 из скважины устанавливают обе половины 1' и 1" корпуса 1 устьевого скребка на устьевой фланец 18. Затем без жесткой фиксации крепят обе половины 1' и 1" корпуса 1 через их продольные пазы 14' и 14" болтовым соединением, состоящим из болтов 15' и 15" и соответствующих гаек 16' и 16" в отверстиях 17' и 17" устьевого фланца 18 скважины. Далее винты 11' и 11" вставляют сквозь соответствующие втулки 12' и 12", на свободные концы винтов 11' и 11" наворачивают гайки 13' и 13", соответственно. Путём регулировки (отворота, заворота) гаек 13' и 13", прижимают режущие кромки 6' и 6" (см. фиг. 1 и 3) полукольцевых ножей 5' и 5" к наружной поверхности геофизического кабеля 9. Затем центрируют устройство относительно геофизического кабеля 9, т.е. путем регулировки (отворота, заворота) гаек 13' и 13", поэтому с целью центрирования режущих кромок 6' и 6" относительно друг друга выполняют условие: ширины а₁ = а_2, например 8,8 мм.

Ширина – а₁ (а₂) зависит от диаметра очищаемого геофизического кабеля и подбирается по таблице, определенной опытным путём для кабеля одножильного грузонесущего геофизического бронированного по ТУ 3585-001-91988690-2011, применяемого для свабирования производства «Севгеокабель».

Например, для геофизического кабеля с наружным диаметром 8,8 мм минимальная ширина а₁ (а₂) = 4 мм, что исключает взаимодействие торцов режущих кромок 6' и 6" в процессе очистки от загрязнений геофизического кабеля, что обеспечивает независимое перемещение полукольцевых ножей 5' и 5" относительно друг друга.

Таблица

Диаметр геофизического кабеля, мм Ширина а₁ (а₂), мм 8,8 4 10,2 5,4 10,7 5,9 11,1 6,3 12,0 7,2 13.2 8,4

Далее с помощью ключа жестко затягивают гайки 16' и 16" соответствующих болтов 15' и 15" в отверстиях 17' и 17" устьевого фланца 18 скважины, т.е. жестко и неподвижно крепят обе половины 1' и 1" корпуса 1 относительно устьевого фланца 18 в пределах продольных пазов 14' и 14" на расстоянии с = 12 мм (см. фиг. 1).

Затем начинают подъем геофизического кабеля 9 (см. фиг.1-3) из скважины. В процессе подъема геофизического кабеля 9 из скважины режущие кромки 6' и 6" полукольцевых ножей 5' и 5" (см. фиг. 1) охватывают за наружную поверхность очищаемый геофизический кабель 9, не позволяя загрязнениям в виде спекшейся и уплотненной грязи или шлама подняться выше устройства, размалывая их в песок. Это происходит вследствие того, что наружные концы режущих кромок 6' и 6" перемещаются в пределах h = 10 мм относительно наружной поверхности геофизического кабеля, что исключает заклинивание геофизического кабеля в процессе его извлечения из скважины, так и создает достаточное усилие обжима наружной поверхности геофизического кабеля 9.

Поэтому результате извлечения геофизического кабеля из скважины происходит равномерная очистка по всему периметру наружной поверхности геофизического кабеля от нефти, грязи, шлама и т.д.

Повышается надёжность работы устройства в процессе извлечения кабеля из скважины, в следствии того, что эластичные манжеты 4' и 4" обладают пружинными свойствами и в зависимости от жесткости эластичной манжеты 4' и 4" при подъёме геофизического кабеля из скважин создаются сопротивления на режущую кромку полукольцевых ножей 5' и 5". В результате полукольцевые ножи 5' и 5" независимо друг от друга перемещаются в осевом направлении относительно очищаемого геофизического кабеля, срезая загрязнения с наружной поверхности геофизического кабеля. Такая конструкция позволяет исключить заклинивание устройства в процессе подъема геофизического кабеля, при этом загрязнения с наружной поверхности геофизического кабеля не скапливаются на наружной поверхности кабеля под устройством и не попадают на устье скважины.

Повышается качество очистки загрязнений с геофизического кабеля благодаря возможности центрирования (регулировки ширины а₁ = а₂ в сомкнутом по плоскостям разъема половин 1' и 1" корпуса 1) и возможности создания регулируемого обжимного усилия сжатия полукольцевых ножей 5' и 5" независимо друг от друга на геофизический кабель 9 с помощью жесткой фиксации болтовым соединением 15' и 15" обеих половин 1' и 1" корпуса 1 в соответствующих продольных пазах 14' и 14".

Все это позволяет оказывать эффективное воздействия полукольцевых ножей 5' и 5" на очищаемую поверхность геофизического кабеля в процессе его извлечения из скважины, и качественно очищать загрязнения (АСПО, нефти, грязи, шлама) с наружной поверхности геофизического кабеля.

Исключается загрязнение нефтью рабочей площадки, работающей техники и устьевого оборудования, а также окружающей территории скважины, так как загрязнения (АСПО, нефти, грязи, шлама), не остаются на геофизическом кабеле после подъема из скважины и не распространяются по окружающей территории скважины.

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

Предлагаемое устройство позволяет:

- повысить качество очистки поверхности геофизического кабеля от нефти, грязи, шлама;

- повысить надёжность работы;

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

- улучшить условия труда операторов геофизического подъемника.

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. Техническим результатом изобретения являются повышение качества очистки поверхности геофизического кабеля и повышение надёжности работы устройства. Заявлен устьевой скребок для очистки кабеля от загрязнений, содержащий корпус c отверстием, выполненный с возможностью радиального смещения относительно устьевого фланца скважины в пределах продольных пазов, обойму, эластичную манжету, два продольных паза, выполненных в корпусе и расположенных под углом 180° по отношению друг к другу. При этом корпус выполнен из двух половин, образующих отверстие в сомкнутом состоянии по плоскостям разъема корпуса с шириной между половинами корпуса - а₁ и а₂. В каждой из двух половин корпуса выполнены соответствующие полукольцевые выборки. Причём в полукольцевые выборки половин корпуса снизу вверх установлены: полукольцевые эластичные манжеты, полукольцевые ножи с режущими кромками, полукольцевые обоймы. Полукольцевые обоймы неподвижно фиксируют полукольцевые ножи и в соответствующих половинах корпуса с помощью стопорных винтов. Наклон режущих кромок полукольцевых ножей относительно их нижней горизонтальной поверхности составляет 25°. Обе половины корпуса центрируются относительно геофизического кабеля так, чтобы в сомкнутом состоянии по плоскостям разъема ширина а₁ и а₂ были равны между собой при помощи регулировки винтовых пар, представляющих собой винты, втулки, гайки. Причём винты жестко закреплены на верхнем торце одной половины корпуса, а втулки жестко закреплены на верхнем торце другой половины корпуса. Снизу обе половины корпуса оснащены двумя продольными пазами, расположенными под углом 180° по отношению друг к другу. Половины корпуса жестко фиксируются в пределах продольных пазов обеих половин корпуса с помощью болтового соединения на устьевом фланце скважины. 5 ил., 1 табл.

Устьевой скребок для очистки кабеля от загрязнений, содержащий корпус c отверстием, обойму, эластичную манжету, два продольных паза, выполненных в корпусе, и расположенных под углом 180° по отношению друг к другу, причём корпус выполнен с возможностью радиального смещения относительно устьевого фланца скважины в пределах продольных пазов, отличающийся тем, что корпус выполнен из двух половин, образующих отверстие в сомкнутом состоянии по плоскостям разъема корпуса с шириной между половинами корпуса - а₁ и а₂, при этом в каждой из двух половин корпуса выполнены соответствующие полукольцевые выборки, причём в полукольцевые выборки половин корпуса снизу вверх установлены: полукольцевые эластичные манжеты, полукольцевые ножи с режущими кромками, полукольцевые обоймы, причём полукольцевые обоймы неподвижно фиксируют полукольцевые ножи в соответствующих половинах корпуса с помощью стопорных винтов, при этом усилие крепления полукольцевых ножей в соответствующих половинах корпуса регулируется жесткостью полукольцевых эластичных манжет, а наклон режущих кромок полукольцевых ножей относительно их нижней горизонтальной поверхности составляет 25°, причём обе половины корпуса центрируются относительно геофизического кабеля так, чтобы в сомкнутом состоянии по плоскостям разъема ширина а₁ и а₂ были равны между собой при помощи регулировки винтовых пар, представляющих собой винты, втулки, гайки, причём винты жестко закреплены на верхнем торце одной половины корпуса, а втулки жестко закреплены на верхнем торце другой половины корпуса, причём в рабочем положении винты проходят сквозь соответствующие втулки на свободные концы винтов навёрнуты гайки, при этом снизу обе половины корпуса оснащены двумя продольными пазами, расположенными под углом 180° по отношению друг к другу, обе половины корпуса жестко фиксируются в пределах продольных пазов обеих половин корпуса с помощью болтового соединения на устьевом фланце скважины.