Устройство для очистки внутренней поверхности колонны подъемных труб Советский патент 1993 года по МПК E21B37/02 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, к устройствам для очистки внутренней полости колонн труб от парафино-гидратообразований за счет непрерывного их удаления.

Известно устройство для очистки от парафина подъемных труб при плунжерной эксплуатации нэфтяных скважин, содержащее корпус со скребком в верхней части и заслонкой с храповиком, с упирающейся в него биметаллической пластинкой, в нижней части.

Существенным недостатком известного устройства является то, что оно может двигаться вверх только под действием динамического напора движения потока жидкости значительной величины, т.к. вследствие относительно большего веса и малого объема

устройства, выталкивающая (Архимедова) сила скважин.ной жидкости незначительна. Наиболее близким по технической сущности к заявленному является летающий автоматический скребок, содержащий корпус с очистными элементами, верхний и нижний ограничители движения и узел управления скребком.

Недостатком известного устройства является то, что в нем в недостаточной мере используется выталкивающая (Архимедова) сила скважинной жидкости.

Целью изобретения является повышение эффективности предотвращения пара- фино-гидратообразований и их удаления в малодебитных скважинах, оборудованных электроцентробежными насосами.

х|

00

о

ю

4

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено электролизером, расположенным в корпусе летающего автоматического скребка, и выполненным составным из двух частей, причем верхняя его часть выполнена подвижной и имеет форму колокола, на наружной поверхности которого размещены очистные элементы, а нижняя его часть неподвижно размещена над электроцентробежным насосом и выполнена в виде цилиндрической втулки и перфорированной перегородки из диэлектрических материалов, электролизер выполнен в виде центрального электрода с выпрямительным мостом, расположенного в диэлектрической перегородке, и катодного вкладыша, расположенного в колоколе, при этом выпрямительный мост электрически связан с электроцентробежным насосом и центральным электродом, узел уравнения в виде выпускного обратного клапана, установленного в верхней части колокола и расположенного на верхнем ограничителе, магнитного узла для взаимодействия с обратным клаппном в период освобождения колокола от газовой составляющей продуктов электролиза, причем верхний ограничитель выполнен в виде перфорированной перегородки, а нижний огра- ничитель имеет магнитное седло, электрический контакт и ферромагнитное кольцо, при этом магнитное седло и электрический контакт расположены на перфорированной диэлектрической перегородке, а ферромагнитное кольцо расположено на нижнем торце колокола, причем корпус скребка снабжен кольцеобразным подвижным упором длл взаимодействия с парфино- гидратообразованиями в местах сужения проходного сечения колонны подъемных труб, расположенных над верхней частью колокола, и воспламенителем газов, установленным в верхней части колокола с возможностью вгзимодействия с подвижным кольцеообразным упором.

Выполнение верхней части устройства - корпуса летающего автоматического скребка в форме колокола обеспечит сбор в ее полости газов, выделяющихся при электролизе. Электролиз будет производиться после того, как корпус, опустившись на нижний ограничитель и притянувшись к электрическому контакту магнитным седлом замкнет контакт, создав разность потенциалов между центральным электродом и ка- тодным вкладышем корпуса.

Перфорированная перегородка нижней части обеспечивает проход нефти, а выполнение ее диэлектрической позволяет закре- пить в ней центральный электрод с

выпрямительным мостом, магнитное седло и электрический контакт..

Установка в перфорированной перегородка выпрямительного моста обеспечивает подачу постоянного положительного потенциала на центральный электрод, а отрицательного - на электрический контакт и стенки скважины, а при посадке корпуса на магнитное седло и замыкании электрического контакта - через ферромагнитное кольцо корпуса - на катодный вкладыш, обеспечивая автоматическое начало процесса электролиза водной составляющей пластовой жидкости со сбором в корпусе колокола газообразных продуктов электролиза.

Цилиндрическая втулка из диэлектрического материала обеспечивает защиту стенок колонны труб в нижней их части от электролизного разрушения при всплытии корпуса.

Кольцо из ферромагнитного материала обеспечивает притягивает и удержание корпуса .на магнитном седле.что обеспечивает сбор в корпусе летающего скребка объема газа необходимого не только для создания положительной плавучести устройства, компенсирующего его вес, но и избыточной плавучести, необходимой для преодоления силы магнитного взаимодействия магнитного седпа с ферромагнитным кольцом, что обеспечит более интенсивный подъем летающего скребка и создание необходимых усилий на очистных элементах.

Установка в верхней части корпуса летающего автоматического скребка выпускного обратного клапана обеспечивает при взаимодействии его с магнитным узлом, расположенным на верхнем ограничителе на период освобождения корпуса от газовой составляющей продуктов электролиза. При этом выполнение узла магнитным обеспечивает удержание корпуса летающего, автоматического скребка до того момента, пока вес последнего не преодолеет не только силы положительной плавучести остатков объема газообразных продуктов в нем, но и силы магнитного притяжения, что исключит возможность зависания корпуса у верхнего ограничителя и позволит осуществить более интенсивный спуск корпуса, а соответственно и очистку стенок труб.

Устройство в верхней части колокола воспламенителя газов обеспечивает воспламенение газообразных продуктов реакции электролиза в полости корпуса для придания последнему дополнительной реактивной силы в местах сужения проходного сечения колонны подъемных труб парафино-гидратообразованиями.

Для привода воспламенителя газов служит механически связанный с ним подвижный кольцеобразный упор, установленный в верхней части колокола и непосредственно контактирующий с парафиногидратны- ми сужениями.

Таким образом, перечисленные выше признаки являются существенными, обеспечивающими работоспособность устройства и отвечающими критерию новизна.

Устройство изображено на чертеже.

Устройство содержит верхнюю и нижнюю части узла управления. Верхняя часть - корпус 1 летающего автоматического скребка в форме колокола с очистными эле- ментами 15 на наружной поверхности, катодным вкладышем 3 внутри, ферромагнитным кольцом 4 в нижней части, выпускным обратным клапаном 2 и кольцевым подвижным упором 17, механически связанным с воспламенителем газов 18, в верхней части, имеет возможность перемещения вдоль очи колонны труб. Нижняя часть неподвижно размещена над электроцентробежным насосом 11 и содержит пер- форированную перегородку 9 из диэлектрического материала с выпрямительным мостом 10 в нем. На перегородке 9 укреплены центральный электрод б электролизера, магнитное седло 7 и электриче- ский контакт 16. Положительный выход выпрямительного моста 10, снимающего энергию с электрического ввода электроцентробежного насоса 11, электрически соединен с центральным электродом 6, а отрицательный - с электрическим контактом 16 и стенками колонны труб (земля), которая в своей нижней части изнутри защищена цилиндрической втулкой 5 из диэлектрического материала. Узел управления выполнен в виде магнитного узла 13, 14. закрепленного на перфорированном верхнем ограничителе 12.

Принцип действия устройства заключается в следующем.

Сброшенный в колонну подъемных труб корпус 1 автоматического летающего скребка поддействием собственного веса опускается вниз скважины, очищая от парафино-гидратообразований стенки труб очистными элементами 15. Достигнув уровня нижней части, корпус за счет взаимодействия между ферромагнитным кольцом 4 и магнитным седлом 7 притягивается и садится на последнее, замыкая при этом ферро- магнитным кольцом 4 электрический контакт 16.

При этом за счет того, что выпрямительный мост 10, установленный в диэлектрической перегородке 9, снимает часть

напряжение с выхода электроцентробежного насоса 11, а положительный и отрицательный выводы моста электрически соединены соответственно с центральным электродом 6 и электрическим контактом 16, который при посадке корпуса на седло через ферромагнитное кольцо 4 электрически соединяется с катодным вкладышем 3 начинается процесс электролиза водной составляющей скважинной жидкости в электролизере центральный электрод 6 - катодный вкладыш 3. Процесс сопровождается выделением, в частности, газообразных продуктов, которые собираются в колоколе корпуса скребка. Во время процесса скважинная жидкость имеет возможность прохода через перфорацию перегородки 3. После сбора объема газа, необходимого для компенсации веса корпуса скребка и силы взаимодействия ферромагнитного кольца 4 с магнитным седлом 7, корпус 1 скребка отрывается от седла 7 и устремляется вверх, очищая стенки труб очистными элементами 15. Для исключения же процесса электролиза и защиты стенок колонн труб установлена цилиндрическая втулка 5 из диэлектрического материала. При подходе корпуса скребка 1 к верхнему перфорационному ограничителю 12,корпус 1 притягивается магнитным узлом 13, 14, который удерживая корпус, взаимодействует с выпускным обратным клапаном 2 корпуса на период освобождения колокола от газообразных продуктов до тех пор, пока вес камеры не станет больше суммы магнитной силы, силы давления потока жидкости и выталкивающей (Архимедовой) силы остаточного объема газа. Камера открывается и движется вниз. Цикл повторяется. При образовании парафиногидратных сужений проходного сечения колонны труб для придания дополнительной реактивной силы за счет сжигания части газообразных продуктов под колоколом, подвижный кольцевой упор 17 в верхней части корпуса 1 скребка, упираясь в сужение перемещается механически приводя в действие воспламенитель газов 18. Установленный в верхней части колокола корпуса, и поджимающий часть газообразных продуктов. Корпус скребка приобретает кратковременный значительный импульс энергии.

Экономический эффект от внедрения изобретения заключается в повышении межремонтного цикла нефтяных скважин за счет постоянного процесса очистки труб, резком сокращении необходимого количества остановок скважин с необходимостью очистки поверхности труб от парафино-гидратообразований, отсутствии холостых ходов устройства и в связи с этим - повышении объема добываемой жидкости. Формула изобретения 1. Устройство для очистки внутренней поверхности колонны подъемных труб, содержащее летающий автоматический скребок с узлом управления, верхний и нижний ограничители и очистные элементы, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности предотвращения парафино- гидратообразований и их удаления в мало- дебитных скважинах, оборудованных электроцентробежными насосами, оно снабжено электролизером, расположенным в корпусе летающего автоматического скребка, и выполненным составным из двух частей, причем верхняя его.часть выполнена подвижной и имеет форму колокола, на наружной поверхности которого размещены очистные элементы, а нижняя его часть неподвижно размещена над электроцентробежным насосом и выполнена в виде цилиндрической втулки и перфорированной перегородки из диэлектрических материалов, электролизер выполнен в виде цент рального электрода с выпрямительным мостом, расположенного в диэлектрической перегородке и катодного вкладыша, расположенного в колоколе, при этом выпрямительный мост электрически связан с

-

10

15

20

25

30 -

электроцентробежным насосом и центральным электродом, узел управления выполнен в виде выпускного обратного клапана, установленного в верхней части колокола и расположенного на верхнем ограничителе, магнитного узла для взаимодействия с обратным клапаном в период освобождения колокола от газовой составляющей продуктов электролиза, причем верхний ограничитель выполнен в виде перфорированной перегородки, а нижний ограничитель имеет магнитное седло, электрический контакт и ферромагнитное кольцо, при этом магнитное седло и электрический контакт располо- женына перфорированной диэлектрической перегородке, а ферромагнитное кольцо расположено на нижнем торце колокола.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что, с целью придания скребку дополнительной реактивной силы, оно снабжено кольцеобразным подвижным упором для взаимодействия с парафино-гидратооб- разованиями в местах сужения проходного сечения колонны подъемных труб, расположенным над верхней частью колокола и воспламенителем газов, установленным в верхней части колокола с возможностью взаимодействия с подвижным кольцеобразным упорсг-i

Сущность изобретения: корпус скребка выполнен составным. Верхняя его часть имеет форму колокола и снабжена катодным вкладышем, ферромагнитным кольцом и обратным клапаном. Нижняя его часть неподвижно установлена над ЭЦН и имеет диэлектрическую цилиндрическую втулку, перфорированную перегородку с центральным электродом электролизера, магнитное седло, электрический контакт, выпрямительный мост. После заполнения верхней части корпуса продуктами электролиза происходит ее подъем до верхнего ограничителя. Узел управления скребком, расположенный на верхнем ограничителе, открывает обратный клапан.Происходит освобождение верхней части корпуса скребка от продуктов электролиза, и она опускается на магнитное седло, расположенное в нижней части корпуса. Для придания устройству дополнительной реактивной силы оно может быть снабжено воспламенителем газов. 1 ил. (Л С