Устройство для очистки труб Советский патент 1993 года по МПК E21B37/02 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, к устройствам для очистки внутренней полости труб насосно- компрессорных колонн нефтяных скважин от парафино- и гидрообразований за счет непрерывный очистки стенок труб в процессе эксплуатации скважин с использованием температурного градиента по стволу скважины.

Известно устройство для очистки от парафина подъемных труб при плунжерной эксплуатации нефтяных скважин, содержащее корпус со скребком в верхней части и заслонкой с храповиком с упирающейся в него биметаллической пластинкой, в нижней части. У сброшенного в скважину устройства при достижении им заданной глубины с определенной температурой биметаллическая пластина освобождает заслонку, которая закрывается пружиной. В результате под действием динамического напора потока жидкости устройство движется вверх. Охлажденная у устья биметаллическая пластина открывает заслонку.

Устройство движется .вниз. Цикл повторяется. В процессе движения устройства трубы очищаются от парафина (авт. св. 244251 кл. Е21 В 43/00, 1964).

Существенным недостатком известного устройства является то, что оно может двигаться вверх под действием динамического напора движения потока жидкости значительной величины, т.к. вследствие относительно большой массы объема устройства выталкивающая (Архимедова) сила нефти незначительная. Поэтому использование устройства на малодебитных скважинах невозможно.

Наиболее близким по технической сущности является летающий скребок, содержащий корпус с очищаемыми элементами, заслонку и термоуправляемый узел управления.

Существенным недостатком известного устройства является недостаток, присущий и аналогу.

Цель изобретения - повышение эффективности предотвращения парафино-гидраел

С

vj

00

ON Ю

4 CJ

тообразований и их удаления в малодебит- ных

Поставленная цель достигается тем, что термоуправляемый узел подъема выполнен в виде пустотелой сильфонной камеры, за- крытой снизу крышкой с резьбовым отверстием, корпус связан с верхней частью сильфона, в резьбовом отверстии крышки установлен регулировочный груз, при этом сильфонная камера в полном обьеме запол- йена жидкостью с более высоким коэффициентом объемного температурного расширения, чем у скважинной жидкости, а корпус выполнен из материала с положительной плавучестью, причем в качестве жидкости для заполнения сильфонной камеры используют ацетон, эфир или этиловый спирт.

Выполнение камеры в виде сильфона предоставляет возможность изменения его объема путем растяжения - сжатия за счет температурного изменения объема рабочей жидкости, заполняющей корпус-сильфон, что в результате позволит изменять суммарную плотность всего устройства.

В качестве рабочей жидкости используются жидкости, имеющие относительно высокий коэффициент температурного объемного расширения для обеспечения изменения объема корпуса-сильфона при из- менении температуры окружающей устройство среды. В качестве возможных предлагаются ацетон (относительное изменение объема при температурном градиенте 50К составляет с учетом коэффициента сжатия от действия давления на глубине скважины с расчетным перепадом темпера- тур равно 5,88%), эфир (то же равно 6,93%), этиловый спирт (то же равно 4,07%).

Наличие над камерой-сильфоном кор- пуса-пробки, закрывающей его верхнее отверстие, и выполнение ее из материала, обладающего положительной плавучестью относительно нефти, например, сосны (плотность 0,5 г/см ), пробковой коры (плот- ность 0,15 г/см3), обеспечивает возможность создания совместно с регулирующими грузиками и с учетом необходимости обеспечения запаса положительной плавучести для поддержания скребков положительной, отрицательной или нулевой плавучести. Например, при использовании поплавка из пробкового дерева при диаметре 50 мм и длине 50,9 мм величина полезной нагрузки до достижения нулевой плавучести составит 100 г, а при длине 254,6 мм -500 г.

Нижняя крышка камеры-сильфона имеет резьбовое отверстие, которое служит как для подвески регулирующих грузиков, так и

для заливки через него в полость корпуса рабочей жидкости, так как необходимым условием работы предлагаемого устройства является заправка его рабочей жидкостью без газовой прослойкой, что обеспечит во- первых, безаварийную работу устройства в скважине в условиях высоких давлений, а во-вторых - полное использование в предлагаемом устройстве эффекта температурного объемного расширения.

Предлагаемое устройство изображено на чертеже.

Устройство для очистки труб содержит камеру в форме сильфона 1, заполненного рабочей жидкостью, верхнее отверстие которого закрыто корпусом-пробкой 2 из материала с положительной относительно нефти плавучестью с укрепленными на нем скребками-щетками 3, а нижнее отверстие закрыто крышкой 4 с резьбовым отверстием, в котором закреплены регулировочные грузики 5.

Принцип действия устройства для очистки труб заключается в следующем.

Перед спуском устройства в скважину производится расчет регулировочных грузиков 5 исходя из плотности дегазированной на устье скважины нефти для обеспечения минимально необходимой отрицательной плавучести устройства, которое, сброшенное в скважину, погружается в жидкость и движется вниз к забою. В процессе погружения с ростом температуры окружающей среды (скважинной жидкости) происходит нагрев рабочей жидкости в сильфонной камере 1, что приводит к увеличению ее и соответственно, т.к. она залита без газовой прослойки, корпуса устройства. Изменение объема камеры приводит к изменению объема устройства в целом, т.е. к уменьшению относительной плотности устройства в целом до достижения им величины нулевой или положительной плавучести относительно нефти, в результате чего под действием выталкивающей силы нефти, действующей на корпус 2, устройство всплывает до устья скважины. После охлаждения рабочей жидкости более холодной нефтью в верхней части скважины, объем ее и сильфонной камеры уменьшается и устройство опять движется вниз. Цикл повторяется. В процессе движения происходит очистка стенок скважины от образующейся пленки парафи- но- и гидрообразований, а в связи с тем, что процесс очистки стенок производится постоянно, для его обеспечения достаточно применения скребков в виде щеток 3. Предварительный залив рабочей жидкости в ка- меру-сильфон 1 производится через резьбовое отверстие в крышке 4, причем,

объем рабочей жидкости определяется исходя из плотности нефти, величины и плотности материала пробки-поплавка и веса регулировочных грузиков.

Экономический эффект от внедрения описанного устройства заключается в повышении межремонтного цикла нефтяных скважин за счет постоянного процесса очистки труб, резком сокращении необходимого количества остановок скважин в связи с необходимостью очистки поверхности труб от парафиногидрообразований и в связи с этим - повышении объема добывающей жидкости.

Простота конструкции предлагаемого устройства, высокая технологичность ее исполнения и, безусловно, простота ее эксплуатации позволяют обеспечить быстрое его внедрение в нефтедобывающее производство.

Формула изобретения 1. Устройство для очистки труб, содержащее корпус с очищающими элементами,

термоуправляемый узел подъема, выполненный с возможностью изменения движения с нисходящего на восходящее при повышении температуры скважинной жидкости, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности предотвращения парафино-гидратообразований и их удаления в малодебитных скважинах, термоуправляемый узел выполнен в виде пустотелой сильфонной камеры, закрытой снизу крышкой с резьбовым отверстием, корпус связан с верхней частью сйльфона, в резьбовом отверстии крышки установлен регулировочный груз, при этом сильфонная

камера в полном объеме заполнена жидкостью с более высоким коэффициентом объемного температурного расширения, чем у скважинной жидкости, а корпус выполнен из материала с положительной плавучестью.

2. Устройство поп. 1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что в качестве жидкости для заполнения сильфонной камеры используют ацетон, эфир или этиловый спирт.

Сущность изобретения: корпус с очищающими элементами выполнен из материала с положительной плавучестью. Термоуправляемый узел подъема скребка выполнен в виде пустотелой сильфонной камеры, закрытой снизу крышкой с регулировочным грузом. Камера в полном объеме заполнена жидкостью с высоким коэффициентом объемного температурного расширения. В качестве жидкости, заполняющей камеру, используют ацетон, эфир или этиловый спирт. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.