Устройство для слива нефтесодержащей жидкости при подъеме колонны труб из скважины Российский патент 2025 года по МПК E21B33/08 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для сбора нефтесодержащей жидкости при подъеме колонны труб из скважины.

Известно устьевое оборудование (патент RU № 2244097, МПК Е21В 33/08, Е21В 19/00, опубл. 10.01.2005), выполненное с возможностью осуществления спускоподъемных операций с насосно-компрессорными и бурильными трубами, включающее корпус, выполненный в виде верхней и нижней частей, блоки клиньев, выполненные с возможностью образования сквозного канала между корпусом и блоками клиньев для стока жидкости в скважину, механизм отворота труб, отражатель брызг конической формы, установленный со стороны рабочего места, обтиратель с выполненным в нем отверстием, отражатель потока жидкости в виде конуса, установленный на нижней части корпуса с возможностью фокусировки потока жидкости к центру и по наружной стенке колонны насосно-компрессорных труб через отверстие обтирателя в скважину.

Недостатками данного оборудования являются:

- сложность конструкции, обусловленная большим количеством узлов и деталей;

- отсутствие защиты от сброса механических частиц в скважину из жидкости, вытекающей из подымаемой колонны труб;

- ограниченные функциональные возможности, так как устройство не позволяет сливать нефтесодержащую жидкость обратно в скважине при изливе из колонны труб в процессе её подъёма из скважины. В результате изливающаяся из колонны труб жидкость оказывается на рабочей площадке;

- плохие условия труда рабочих бригады вследсвие попадания нефтесодержащей жидкости на рабочих и на рабочую площадку;

- загрязнение нефтесодержащей жидкостью рабочей площадки, работающей техники и устьевого оборудования, а также окружающей территории скважины.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для слива жидкости при подъеме колонны труб из скважины (патент RU № 2798538, МПКЕ21В 33/08; Е21В 19/00; опубл. 23.06.2023), включающее корпус с воронкой в виде отвода, присоединенного к боковому патрубку обсадной колонны, а воронка изготовлена в виде перевернутого усеченного конуса, причем основание конуса снабжено косым срезом, направленным в сторону обсадной колонны, причём корпус сообщен с нагнетательной линией насоса и снабжен герметично по периметру вставленным, при помощи своего уплотнения, фильтром тонкой очистки, а воронка дополнительно снабжена герметично по периметру вставленным, при помощи соответствующего уплотнения, фильтром грубой очистки, причем фильтр грубой очистки изготовлен с возможностью задержания 50-70% механических примесей из жидкости, а фильтр тонкой очистки - 75-90%.

Недостатками данного оборудования являются:

- низкая надёжность работы устройства, из-за ограниченного расхода (пропускной способности) нефтесодержащей жидкости при её перетекании через корпус с фильтром тонкой очистки. В результате создается «запирание потока» нефтесодержащей жидкости в фильтре тонкой очистки корпуса и часть нефтесодержащей жидкости перетекает через верхнюю кромку воронки на рабочую площадку, а не в скважину;

- трудоёмкость работ по периодической очистке двух раздельных фильтров в процессе подъема колонны труб с изливающей нефтесодержащей жидкостью. Это связанно с тем, что в процессе извлечения колонны труб из скважины, по мере засорения фильтров их необходимо демонтировать с устройства, промывать и вновь монтировать в устройство для продолжения подъёма колонны труб из скважины;

- ограниченные функциональные возможности, так как устройство не позволяет сливать нефтесодержащую жидкость обратно в скважине при изливе из колонны труб в процессе её подъёма из скважины. В результате изливающаяся из колонны труб жидкость оказывается на рабочей площадке;

- плохие условий труда рабочих бригады вследсвие того, что воронка не закреплена на устьевом фланце, а лишь прислонена к ней, то при выводе нижнего конца трубы из муфты происходит слив нефтесодержащей жидкости на рабочих и на рабочую площадку до размещения нижнего конца трубы над воронкой;

- загрязнение нефтесодержащей жидкостью рабочей площадки, работающей техники и устьевого оборудования, а также окружающей территории скважины.

Техническими результатами являются разработка конструкции устройства, позволяющей расширить функциональные возможности устройства, повысить надёжность работы устройства, снизить трудоёмкость работ при работе с устройством, а также улучшить условия труда рабочих бригады, исключить загрязнения нефтью рабочей площадки, работающих техники и устьевого оборудования, а также окружающей территории скважины.

Технические результаты достигаются устройством для слива нефтесодержащей жидкости при подъеме колонны труб из скважины, включающим корпус, присоединенный к боковому патрубку обсадной колонны труб, а боковой патрубок сообщен с нагнетательной линией насоса, и фильтр, установленный в корпусе.

Новым является то, что корпус выполненный в виде обечайки, внутри жестко и герметично соединен с центратором, имеющим возможность фиксации и крепления на устьевом фланце, при этом наружный диаметр внутренней стенки центратора на 2 мм меньше внутреннего диаметра устьевого фланца, а внутренний диаметр наружной стенки центратора на 4 мм больше наружного диаметра устьевого фланца, в кольцевом углублении, образованном нижней частью корпуса и центратором, вставлен фильтр, причём фильтр выполнен в виде фильтрующих колец с отверстиями, причём диаметр отверстий в каждом фильтрующемся кольце уменьшается сверху вниз на 0,5 мм, а отверстия, выполненные в фильтрующихся кольцах выполнены расширяющимися сверху вниз с углом 30°, при этом фильтр жестко закреплён в кольцевом углублении корпуса нижним и верхним рядами стопорных винтов, причём на нижнем торце корпуса выполнено отверстие, при этом отверстие в кольцевом углубление корпуса соединено с боковым патрубком обсадной колонны труб отводом, причём внутренний диаметр отвода в 1,5 раза больше диаметра бокового патрубка, на верхней поверхности центратора размещен обтиратор, герметично соединенный с центратором и устьевым фланцем шпильми и гайками, кольцевое внутреннее пространство выше фильтра закрыто крышкой, обеспечивающей промывку фильтра, крышка выполнена с отверстиями для крепления на устьевом фланце и имеет возможность герметичного взаимодействия с внутренней поверхностью корпуса по периметру своим уплотнением вставленным в крышку, при этом корпус ниже крышки но выше фильтра оснащён сливным патрубком с вентилем.

На фиг. 1 схематично изображено устройство в продольном разрезе при сливе жидкости

На фиг. 2 схематично изображен увеличенный вид А фильтра

На фиг. 3 схематично изображено устройство в продольном разрезе при промывке фильтра.

На фиг. 4 схематично изображено сечение Б-Б устройства.

На фиг. 5 схематично изображено сечение В-В устройства.

Устройство для слива нефтесодержащей жидкости при подъеме колонны труб 1 (см. фиг. 1, 4, 5) из скважины включает корпус 2 (см. фиг. 1-5), присоединенный к боковому патрубку 3 (см. фиг. 1, 3) обсадной колонны труб 4 (см. фиг. 1, 3, 5), боковой патрубок 3 сообщен с нагнетательной линией 5 (см. фиг. 1, 3) насоса (на фиг. 1-5 не показано), обсадная колонна труб 4 снабжена устьевым фланцем.

Корпус 2 выполнен в виде цилиндрической обечайки, снизу корпус 2 (см. фиг. 1) жестко и герметично, например с помощью ручной электродуговой сварки, соединен с центратором 6 (см. фиг. 1, 2, 3, 5), имеющим отверстия 7 (см. фиг. 1, 3) для крепления на устьевом фланце 8.

Для исключения перелива нефтесодержащей жидкости в случае излива жидкости при подъёме колонны труб из скважины верхняя кромка корпуса 2 находится выше верхнего торца муфты колонны труб 1, установленной на элеваторе.

Наружный диаметр - d₁ внутренней стенки центратора 6 на 2 мм меньше внутреннего диаметра - d₂ устьевого фланца 8, а наружный диаметр устьевого фланца 8 - d₃ на 4 мм меньше внутреннего - d₄ наружной стенки центратора. Данные величины зазоров подобраны опытным путем, что обеспечивает гарантированную установку центратора на устьевой фланец 8, учитывая механические допуски и погрешности изготовления (овальность, корабление и т.д.).

Внизу корпус 2 и центратор 6 образуют кольцевое углубление 9 (см. фиг. 1-3).

В кольцевое углубление 9 вставлен фильтр 10 (см. фиг. 1, 2, 3, 5). Фильтр 10 выполнен в виде фильтрующих (см. фиг. 1 и 2) колец, например трёх колец 11' (см. фиг. 2), 11" (см. фиг. 2, 5), 11'" (см. фиг. 2) с соответствующими отверстиями 12' (см. фиг. 2), 12" (см. фиг. 2, 5), 12'" (см. фиг. 2).

Диаметр отверстий 12', 12", 12'" в каждом соответствующем фильтрующемся кольце 11', 11", 11'" уменьшается сверху вниз на величину 0,5 мм. Например, диаметр отверстий 12 ' в кольце 11' равен 1,5 мм, тогда диаметр отверстий 12'' в кольце 11'' равен 1,5 мм - 0,5 мм = 1,0 мм, диаметр отверстий 12'" в кольце 11'" равен 1,0 мм - 0,5 мм = 0,5 мм. Сами отверстия 12', 12", 12'", выполненные в фильтрующихся кольцах 11', 11", 11'" выполнены расширяющимися сверху вниз с углом 30° (см. фиг. 2).

Фильтр 10 жестко закреплён в кольцевом углублении корпуса 9 нижним 13 (см. фиг. 1-3) и верхним 14 рядами стопорных винтов.

На нижнем торце центратора 6 выполнено отверстие 15 (см. фиг. 1 и 3). Отверстие 15 в кольцевом углублении корпуса 2 соединено с боковым патрубком 3 отводом 16 (см. фиг. 1-3). Внутренний диаметр - D отвода 16 в 1,5 раза больше диаметра - d бокового патрубка 3. Например, при d = 50 мм, D = 50×1,5 = 75 мм.

Обтиратор 17 (см. фиг. 1 и 3) установлен на центраторе 6. Отверстия устьевого фланца 8, отверстия 7 центратора 6 и отверстия обтиратора 17 совмещены. С помощью шпилечно-гаечного соединения 18 (см. фиг. 1, 3, 4) / 19 (см. фиг. 1 и 3) (например, 6 шпилек и 12 гаек (сверху-снизу каждой шпильки) устройство закреплено на устьевом фланце 8. Обтиратор 17 имеет разрез от периферии к центру для пропуска через себя колонны труб 1 и необходим для очистки наружной поверхности колонны труб 1 при её извлечении из скважины. Элеватор 20 (см. фиг. 1, 3, 4) установлен под нижний конец муфты нижней трубы колонны труб 1.

Для промывки фильтра 10 устройство снабжено крышкой 21 (см. фиг. 3, 4) с отверстиями 22 (см. фиг. 3, 4) для крепления на устьевом фланце 8 и имеет возможность герметичного взаимодействия с внутренней поверхностью корпуса 2 по периметру своим уплотнением 23 (см. фиг. 3, 4), вставленным в центратор 2. В качестве уплотнения 23 применяют кольца резиновые уплотнительные круглого сечения для гидравлических и пневматических устройств. Конструкция и размеры. по ГОСТ 9833-73. Например с типоразмером кольца: 5 0 0 - 5 1 0 - 5 8.

Корпус 2 ниже крышки 21, но выше фильтра 10 оснащён сливным патрубком 24 (см. фиг. 1, 3) с вентилем 25.

Боковой патрубок 3, сообщенный с нагнетательной линией 5, оснащены вентилями 26 и 27 (см. фиг. 1, 3), соотвественно.

Устройство работает в следующей последовательности.

Открывают вентиль 26 бокового патрубка 3 (см. фиг. 1) и закрывают вентиль 25 сливного патрубка 24 и вентиль 27 нагнетательной линии 5 (см. фиг. 1), затем собирают устройство как показано на фиг. 1, сначала устанавливают устройство на устьевой фланец 8, затем устанавливают обтиратор 17 на центратор 6, совмещают отверстия устьевого фланца 8 отверстия 7 центратора 6 и отверстия обтиратора 17 и с помощью шпилечно-гаечного соединения 18/19 (например, 6 шпилек и 12 гаек (сверху-снизу каждой шпильки)) крепят устройство на устьевом фланце 8. Обтиратор 17 имеет разрез от периферии к центру для пропуска через себя колонны труб 1 и необходим для очистки наружной поверхности колонны труб 1 при её извлечении из скважины. Колонну труб 1 извлекают из скважины при помощи подъемного устройства (на фиг. 1-5 не показано) на высоту одной трубы, которую отворачивают, а нижний конец трубы 1 смещают от центра, при этом под нижний конец муфты нижней трубы колонны труб 1 устанавливают элеватор 20.

Для исключения перелива нефтесодержащей жидкости в случае излива жидкости при подъёме колонны труб 1 из скважины верхняя кромка корпуса 2 находится выше верхнего торца муфты колонны труб 1 установленной на элеваторе 20 на величину h = 150 мм (см. фиг. 1).

Расширяются функциональные возможности, так как устройство позволяет сливать нефтесодержащую жидкость обратно в скважину при изливе из колонны труб в процессе её подъёма из скважины. В результате исключается попадание на рабочую площадку, изливающейся из колонны труб жидкости.

Нефтесодержащая жидкость с нижнего конца верхней трубы колонны туб 1 (см. фиг. 1) стекает в корпус 2 и попадает сначала в углубление 9, далее через фильтр 10 стекает через патрубок 16 в боковой отвод 3 через открытый вентиль 26 сливается в обсадную колонну 4 скважины.

Фильтр 10, выполненный в виде фильтрующих колец 11', 11", 11'" с соответствующими отверстиями 12', 12", 12'", расширяющимися сверху вниз с углом 30° задерживает загрязнения (шлама грязи механических частиц). Как указано выше фильтрующее кольцо 11' с отверстиями 12' задерживает загрязнения диаметром 1,5 мм и выше, фильтрующее кольцо 11'' с отверстиями 12'' задерживает загрязнения диаметром от 1,5 мм до 1,0 мм, фильтрующее кольцо 11'" с отверстиями 12'" задерживает загрязнения диаметром 1,0 мм до 0,5 мм.

Таким образом производят подъём колонны труб и, последовательный слив нефтесодержащей жидкости, каждой отвёрнутой от колонны труб 1.

В процессе подъема колонны труб из скважины и слива нефтесодержащей жидкости через устройство происходит засорение (забитие механическими частицами и грязью) самих отверстий 12', 12", 12'" соответствующих фильтрующих колец 11', 11", 11'" фильтра 10, что определяют медленным сливом жидкости из корпуса 2 в обсадную колонну 4 (время слива из корпуса 2 больше суммарного времени поднятия колонны труб 1 и отворота её трубы), что замедляет работу по подъему колонны труб 1.

Для очистки засорившихся отверстий 12', 12", 12'" соответствующих фильтрующих колец 11', 11", 11'" фильтра 10 останавливают подъем колонны труб 1, последнюю отвернутую трубу 1 убирают на технологические подмостки (на фиг. 1-5 не показано). После чего закрывают вентиль 26 бокового патрубка 3 (см. фиг. 1) и открывают: вентиль 25 сливного патрубка 24 и вентиль 27 нагнетательной линии 5

К нагнетательной линии 5 подсоединяют насос (на фиг. 1-5 не показано), а сливной патрубок 24 обвязывают с желобной ёмкостью (на фиг. 1-5 не показано).

Отворачивают верхнии гайки шпилечного соединения 18/19, устанавливают крышку 21 (см. фиг. 3, 4) совмещая её отверстиями 22 для крепления на устьевом фланце 8 и вновь заворачивают верхнии гайки шпилечного соединения 18/19, при этом крышка 21 своим уплотнением 23 герметично взаимодействует по периметру с внутренней поверхностью корпуса 2.

Запускают насос (на фиг. 1-5 не показано) и закачкой (см. фиг. 3) технологической жидкости, например плотностью 1180 кг /см³ промывают от загрязнений (шлама грязи механических частиц) отверстия 12', 12", 12'", соответствующих фильтрующих колец 11', 11", 11'" фильтра 10 в желобную ёмкость (на фиг. 1-5 не показано). Опытным путём определено, что при выполнении диаметра отверстий в каждом фильтрующемся кольце с уменьшением сверху вниз на 0,5 мм, а выполненные отверстий в фильтрующихся кольцах, расширяющимися сверху вниз с углом 30° обеспечивают гарантированный вынос загрязнений из отверстий 12', 12", 12'" соответствующих фильтрующих колец 11', 11", 11'" фильтра 10 в желобную ёмкость.

После прекращения подачи загрязнений (грязи, шлама, механических частиц в желобную ёмкость (определяют визуально) останавливают насос открывают вентиль 26 бокового патрубка 3 (см. фиг. 1) и закрывают: вентиль 25 сливного патрубка 24 и вентиль 27 нагнетательной линии 5 (см. фиг. 1).

Дальше продолжают подъём колонны труб 1 из скважины, как описано выше.

Повышается надёжность работы устройства, так как из-за увеличения в 1,5 раза диаметра патрубка 16 в сравнении с боковым отводом 3 увеличивается расход (пропускная способность) нефтесодержащей жидкости при её перетекании из корпуса через фильтр, а сужающая поток воронка исключена из конструкции устройства, поэтому исключается «запирание потока» при сливе нефтесодержащей жидкости через фильтр, а благодаря десяти кратному увеличению объема корпуса исключается перетекание нефтесодержащей жидкости через верхнюю кромку корпуса на рабочую площадку.

Снижается трудоёмкость работ по периодической промывке фильтра, так как:

- во-первых, в предложенной конструкции используется один фильтр, а не два как в прототипе,

- во-вторых, нет необходимости демонтировать (монтировать) фильтр для промывки, так как фильтр промывается обратной промывкой без проведения демонтажно-монтажных работ,

- в-третьих, фильтр выполнен в виде фильтрующих колец с отверстиями, причём диаметр отверстий в каждом фильтрующемся кольце уменьшается сверху вниз на 0,5 мм, а сами отверстия, выполненные в фильтрующихся кольцах выполнены, расширяющимися сверху вниз с углом 30°. Данные конструктивные новшества облегчают обратную промывку засорившегося фильтра. Всё это в целом снижает трудоёмкость работ по обслуживанию устройства.

Благодаря конструкции корпуса в виде обечайки, охватывающей снаружи устьевой фланец нет необходимости использовать воронку в конструкции устройства, что гарантированно исключает слив нефтесодержащей жидкости на рабочих и на рабочую площадку и гарантированно отводит нефтесодержащую жидкость обратно в скважину, что гарантированно исключает загрязнение нефтесодержащей жидкостью рабочей площадки, работающей техники и устьевого оборудования, а также окружающей территории скважины.

Устройство для слива жидкости при подъеме колонны труб из скважины позволяет:

- повысить надёжность работы устройства,

- снизить трудоёмкость работ при работе с устройством,

- расширить функциональные возможности устройства;

- улучшить условия труда рабочих бригады,

- исключить загрязнения нефтью рабочей площадки, работающих техники и устьевого оборудования, а также окружающей территории скважины.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, и предназначено для сбора нефтесодержащей жидкости при подъеме колонны труб из скважины. Техническими результатами является расширение функциональных возможности устройства, повышение надёжности работы устройства, снижение трудоёмкости работ при работе с устройством и исключение загрязнения нефтью рабочей площадки, работающей техники и устьевого оборудования, а также окружающей территории скважины. Устройство для слива нефтесодержащей жидкости при подъеме колонны труб из скважины включает корпус, присоединенный к боковому патрубку обсадной колонны труб, боковой патрубок, сообщенный с нагнетательной линией насоса, и фильтр, установленный в корпусе. Корпус выполнен в виде обечайки, жестко и герметично соединенной внутри с центратором, имеющим возможность фиксации и крепления на устьевом фланце. При этом в кольцевом углублении, образованном нижней частью корпуса и центратором, вставлен фильтр. Причём фильтр выполнен в виде фильтрующих колец с отверстиями, диаметр которых в каждом фильтрующемся кольце уменьшается сверху вниз на 0,5 мм. При этом сами отверстия выполнены расширяющимися сверху вниз с углом 30°. Фильтр жестко закреплён в кольцевом углублении корпуса нижним и верхним рядами стопорных винтов. На нижнем торце корпуса выполнено отверстие, соединенное с боковым патрубком обсадной колонны труб отводом. На верхней поверхности центратора размещен обтиратор, герметично соединенный с центратором и устьевым фланцем шпильками и гайками. Кольцевое внутреннее пространство выше фильтра закрыто крышкой, обеспечивающей промывку фильтра. Крышка выполнена с отверстиями для крепления на устьевом фланце и имеет возможность герметичного взаимодействия с внутренней поверхностью корпуса по периметру своим уплотнением. При этом корпус ниже крышки, но выше фильтра оснащён сливным патрубком с вентилем. 5 ил.

Устройство для слива нефтесодержащей жидкости при подъеме колонны труб из скважины, включающее корпус, присоединенный к боковому патрубку обсадной колонны труб, боковой патрубок, сообщенный с нагнетательной линией насоса, и фильтр, установленный в корпусе, отличающееся тем, что корпус выполненный в виде обечайки, внутри жестко и герметично соединен с центратором, имеющим возможность фиксации и крепления на устьевом фланце, при этом наружный диаметр внутренней стенки центратора на 2 мм меньше внутреннего диаметра устьевого фланца, а внутренний диаметр наружной стенки центратора на 4 мм больше наружного диаметра устьевого фланца, в кольцевом углублении, образованном нижней частью корпуса и центратором, вставлен фильтр, причём фильтр выполнен в виде фильтрующих колец с отверстиями, причём диаметр отверстий в каждом фильтрующем кольце уменьшается сверху вниз на 0,5 мм, а отверстия, выполненные в фильтрующих кольцах, выполнены расширяющимися сверху вниз с углом 30°, при этом фильтр жестко закреплён в кольцевом углублении корпуса нижним и верхним рядами стопорных винтов, причём на нижнем торце корпуса выполнено отверстие, при этом отверстие в кольцевом углубление корпуса соединено с боковым патрубком обсадной колонны труб отводом, причём внутренний диаметр отвода в 1,5 раза больше диаметра бокового патрубка, на верхней поверхности центратора размещен обтиратор, герметично соединенный с центратором и устьевым фланцем шпильками и гайками, кольцевое внутреннее пространство выше фильтра закрыто крышкой, обеспечивающей промывку фильтра, крышка выполнена с отверстиями для крепления на устьевом фланце и имеет возможность герметичного взаимодействия с внутренней поверхностью корпуса по периметру своим уплотнением, вставленным в крышку, при этом корпус ниже крышки, но выше фильтра оснащён сливным патрубком с вентилем.