Скважинный магнитный ловитель Российский патент 2025 года по МПК E21B31/06 

Скважинный магнитный ловитель относится к оборудованию и инструментам для ремонта нефтяных и газовых скважин, а именно для подъема с забоя скважин аварийно находящихся ферромагнитных элементов.

Опыт применения известных магнитных ловителей показывает, что их магнитная система, выполненная с выносом рабочей зоны на нижний торец устройства, теряет свою эффективность (способность притягивать ферромагнитные элементы) из-за налипания на торец устройства ферроокислов (ржавчины), связанных с другими включениями скважинной грязи ещё при спуске на забой. А это, во-первых, ослабляет магнитную силу устройства, а во-вторых, мешает улавливаемым ферромагнитным элементам попасть в рабочую зону ловителя. Поэтому поиск новых методов решения данной задачи остается актуальным.

Известен магнитный ловитель, включающий ферромагнитный корпус, внутри которого установлены постоянные магниты с рабочими полюсами, и фрезерную коронку (патент США №3019845, кл. 175-328, опубл. 1962).

Этот известный ловитель имеет малую подъемную силу.

Известен магнитный ловитель, включающий ферромагнитный корпус с фрезерной коронкой, втулку из немагнитного материала, внутри которой размещен постоянный магнит с центральной промывочной трубой и снабжен дополнительным кольцевым магнитопроводом, установленным между корпусом и немагнитной втулкой, с целью увеличения подъемной силы ловителя путем уменьшения бокового рассеяния магнитного потока (а.с. № 592963, МПК Е21ЕВ 31/06, опубл. 28.02.78).

Известны магнитный ловитель, как и другие последующие аналоги (патенты RU № 2049222, опубл. 27.11.1995; № 2094589, опубл. 27.10.1997; № 2106473 С1, опубл. 10.03.1998, № 2272888, опубл. 20.06.2005), пытающиеся увеличить подъемную силу путем улучшения магнитной системы, имеют один главный недостаток, который многократно уменьшает эффективность скважинных магнитных ловителей. Это установленный при многолетней эксплуатации скважинных магнитных ловителей факт налипания на рабочую поверхность – на нижний торец ловителя различного мусора, содержащего ферромагнитного составляющего в виде окалин и других ферроокислов. Налипание частиц, не мешающих своим присутствием основному процессу ремонта, но сильно ослабляющих подъемную силу ловителя, мешает улавливаемым, аварийно находящимся на забое элементам попасть в зону эффективного улавливания и последующего удержания ловителем во время их подъема.

Наиболее близким по технической сущности является (а.с. №592963, МПК Е21В 31/06, опубл. 15.02.1978, бюл. № 6), включающий ферромагнитный корпус с фрезерной коронкой, втулку из немагнитного материала, внутри которой размещен постоянный магнит с центральной промывочной втулкой. Ловитель также снабжен кольцевым магнитопроводом, установленным между корпусом и немагнитной втулкой.

Недостатком является налипание частиц на рабочую поверхность ловителя.

Технической задачей изобретения является повышение эффективности работы скважинного магнитного ловителя и оперативности его применения, особенно при ремонте скважин.

Достигнутый технический результат – максимальное использование магнитной силы применяемых постоянных магнитов, например, содержащих редкоземельные элементы в конструкции магнитной системы скважинного магнитного ловителя, оперативно спускаемого в аварийную зону на геофизическом кабеле.

Техническая задача решается скважинным магнитным ловителем, содержащим цилиндрический корпус из ферромагнитного материала, постоянные магниты, установленные в немагнитном стакане, магнитопровод цилиндрической формы из магнитомягкого материала, охватывающий постоянные магниты.

Новым является то, что постоянные магниты установлены между нижним и верхним ярмами, при этом магнитопровод присоединен к верхнему ярму и выполнен с возможностью скольжения по внутренней поверхности корпуса, на нижнем конце корпуса выполнен уплотнительный узел, на нижнем торце устройства образован карман, заполненный пастообразной массой, причем верхнее ярмо через кулачковое соединение присоединено к подвижному штоку электропривода линейного перемещения, а электропривод своим верхним концом присоединен к геофизическому кабелю через наконечник, при этом к фланцу нижнего конца электропривода присоединен переходник корпуса, в котором выполнены камеры, являющиеся цилиндрами для свободного перемещения в них поршней раздела сред, представляющих собой масло в верхней части камер и скважинную жидкость в нижней части камер.

На фиг. 1 ловитель показан в транспортном положении во время его спуска в рабочий интервал.

На фиг. 2 – показан после приведения в рабочее состояние.

На фиг. 3 показано сечение по линии А-А.

Предлагаемый скважинный магнитный ловитель содержит цилиндрический корпус 1 из ферромагнитного материала, постоянные магниты 2, установленные между нижним 3 и верхним 4 ярмами в немагнитном стакане 5. К верхнему ярму 4 присоединен магнитопровод 6 цилиндрической формы из магнитомягкого материала, который охватывает постоянные магниты 2, находящиеся в немагнитном стакане 5, и может скользить по внутренней поверхности корпуса 1. На нижнем его конце корпуса 1 выполнен уплотнительный узел 7 для сохранения масла в пространстве между подвижными элементами магнитной системы и корпусом 1. Верхнее ярмо 4 через кулачковое соединение 8 присоединено к подвижному штоку 9 электропривода 10 линейного перемещения. Электропривод 10 своим верхним концом присоединен к геофизическому кабелю 11 через его наконечник 12, а к фланцу 13 нижнего конца электропривода 10 присоединен переходник 14 корпуса 1 магнитного ловителя. На переходнике 14 выполнены камеры 15, например, четыре штуки, являющиеся цилиндрами, для свободного перемещения в них поршней 16 раздела сред. При сборке ловителя в камеры 15 наливается масло, которое сообщается с маслом, налитым в пространство, образованное в корпусе 1 между подвижными элементами магнитной системы. В процессе перехода скважинного магнитного ловителя в рабочее состояние пространство, образованное в корпусе 1, увеличивается, образуя внутреннюю камеру 17, и масло из камер 15 перетекает туда. При этом сумма объёмов дополнительных камер 15 выполнена больше, чем объём внутренней камеры 17, а нижняя часть, разделённых поршнями 16 камер 15, заполняется скважинной жидкостью. Образующийся при перемещениях магнитной системы на нижнем торце устройства карман 18 на время спуска ловителя до зоны работ заполняется пастообразной массой и тем самым, рабочий торец ловителя защищается и от механического засорения. Перед дохождением ловителя в рабочую зону его магнитную систему переводят в рабочее положение, а пастообразная масса при этом выдавливается в пространство между корпусом 1 и эксплуатационной колонной 19 ремонтируемой скважины и, переходя в состав скважинного флюида, ремонтным работам влияния не оказывает.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Перед спуском магнитного ловителя в скважину его электропривод 10 присоединяют к геофизическому кабелю 11 через его наконечник 12, и, подавая соответствующее управляющее напряжение, переводят подвижные элементы устройства в верхнее транспортное положение. При этом положении магнитные силовые линии постоянных магнитов, замыкаясь на корпусе 1, до торца устройства не доходят. А это означает, что торец устройства, не имея намагниченности, не будет собирать из состава скважинного флюида ферромагнитного мусора, не мешающего ремонтным работам. При спуске, не доходя до рабочей зоны, подавая соответствующее управляющее напряжение, подвижные элементы магнитной системы переводят в нижнее, т.е. в рабочее положение. При этом пастообразная масса выдавливается в пространство между корпусом 1 и эксплуатационной колонной 19 ремонтируемой скважины и, переходя в состав скважинного флюида, ремонтным работам влияния не оказывает. Когда ловитель сажают на забой, нижнее ярмо 3 магнитной системы без препятствий доходит и захватывает аварийный ферромагнитный объект.

Сохранение рабочего торца ловителя от налипания, сохраняя магнитную силу магнитной системы и выдвижение нижнего ярма магнитной системы до прямого контакта с улавливаемым ферромагнитным аварийным объектом, и является достигнутым техническим результатом.

Изобретение относится к оборудованию и инструментам для ремонта нефтяных и газовых скважин, а именно для подъема с забоя скважин аварийно находящихся ферромагнитных элементов. Устройство содержит цилиндрический корпус из ферромагнитного материала, постоянные магниты, установленные в немагнитном стакане, магнитопровод цилиндрической формы из магнитомягкого материала, охватывающий постоянные магниты. Постоянные магниты установлены между нижним и верхним ярмами. Магнитопровод присоединен к верхнему ярму и выполнен с возможностью скольжения по внутренней поверхности корпуса. На нижнем конце корпуса выполнен уплотнительный узел, на нижнем торце устройства образован карман, заполненный пастообразной массой. Верхнее ярмо через кулачковое соединение присоединено к подвижному штоку электропривода линейного перемещения. Электропривод своим верхним концом присоединен к геофизическому кабелю через наконечник. К фланцу нижнего конца электропривода присоединен переходник корпуса, в котором выполнены камеры, являющиеся цилиндрами для свободного перемещения в них поршней раздела сред, представляющих собой масло в верхней части камер и скважинную жидкость в нижней части камер. Повышается эффективность работы скважинного магнитного ловителя и оперативность его применения, особенно при ремонте скважин. 3 ил.

Скважинный магнитный ловитель, содержащий цилиндрический корпус из ферромагнитного материала, постоянные магниты, установленные в немагнитном стакане, магнитопровод цилиндрической формы из магнитомягкого материала, охватывающий постоянные магниты, отличающийся тем, что постоянные магниты установлены между нижним и верхним ярмами, при этом магнитопровод присоединен к верхнему ярму и выполнен с возможностью скольжения по внутренней поверхности корпуса, на нижнем конце корпуса выполнен уплотнительный узел, на нижнем торце устройства образован карман, заполненный пастообразной массой, причем верхнее ярмо через кулачковое соединение присоединено к подвижному штоку электропривода линейного перемещения, а электропривод своим верхним концом присоединен к геофизическому кабелю через наконечник, при этом к фланцу нижнего конца электропривода присоединен переходник корпуса, в котором выполнены камеры, являющиеся цилиндрами для свободного перемещения в них поршней раздела сред, представляющих собой масло в верхней части камер и скважинную жидкость в нижней части камер.