устройство для очистки асфальтеносмолопарафиновых отложений с внутренней поверхности насосно-компрессорных труб

Формула изобретения

Устройство для очистки асфальтеносмолопарафиновых отложений с внутренней поверхности насосно-компрессорных труб, содержащее корпус, на котором смонтированы очистной элемент в виде турбинки, стабилизаторы и подшипник, отличающееся тем, что турбинка выполнена ступенчатой и размещена в нижней части корпуса устройства, вал турбинки с цилиндрической и конической поверхностями, на конической поверхности смонтированы три режущих лопасти, расположенные в поперечной плоскости под углом 120° относительно друг друга, а на цилиндрической поверхности вала равномерно по окружности расположены шесть режущих лопастей, расположенные в поперечной плоскости под углом 60°, при этом отношение длин конической и цилиндрической поверхностей вала равно обратному соотношению максимальных диаметров окружностей, описываемых лопастями по периферии конической и цилиндрической поверхностей вала, и равно обратному соотношению установочных углов лопастей к вертикальной оси устройства конической и цилиндрической поверхностей вала.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для удаления асфальтеносмолопарафиновых отложений с внутренней поверхности насосно-компрессорных труб.

Известно устройство для очистки внутренней полости труб от парафиновых и других отложений, содержащее установленные на валу с возможностью свободного вращения нижней и верхней очистных головок с противоположно направленными режущими элементами, стабилизатором и узел присоединения к тяговому органу (патент РФ №2089719) кл. E21B 37/02, 1997 г. "Устройство для очистки внутренней полости труб от парафиновых и других отложений).

Недостатком данного устройства является высокое сопротивление восходящему потоку, что затрудняет перемещение устройства вниз и низкая эффективность при разрушении твердых асфальтеносмолопарафиновых отложений в условиях ограниченной осевой нагрузки.

В качестве прототипа выбрано устройство для очистки насосно-компресорных труб от асфальтеносмолопарафиновых отложений, содержащее корпус в виде вала с установленными на нем турбинами, стабилизатор в виде продольных пластин, очистные элементы и осевую подвеску (патент РФ №2010952, кл.5 E21B 37/02, 15.04.94 г. "Устройство для очистки насосно-компрессорных труб от парафиногидратных отложений).

Недостатком данного устройства является то, что верхние концы дугообразных ленточных ножей не закреплены, при этом сами ножи выполняют роль пружины, плотно примыкая к внутренней поверхности насосно-компрессорных труб. Следствием этого является ненадежная работа устройства из-за разрушения ножей при динамическом контакте с завальцованными в местах муфтовых соединений насосно-компрессорных труб. Кроме того, одинаковый угол наклона ножей к оси устройства всех турбинок равного диаметра делает работу устройства малоэффективной, так как кинетическая энергия восходящего газожидкостного потока срабатывается на турбинке, обращенной первой к потоку.

Целью настоящего изобретения является повышение надежности и эффективности работы устройства для удаления асфальтеносмолопарафиновых отложений с внутренней поверхности насосно-компрессорный труб.

Данная цель достигается тем, что устройство для очистки асфальтеносмолопарафиновых отложений с внутренней поверхности насосно-компрессорных труб, содержащее корпус, осевую подвеску, стабилизаторы, очистные элементы в виде ступенчатой турбинки (фиг.6), отличающееся тем, что лопасти турбинки расположены на валу с центральной цилиндрической (фиг.7) и нижней конической поверхностями (фиг.8), при этом соотношение длин конической и цилиндрической поверхностей вала равны обратному соотношению окружностей по периферии и установочных углов лопастей.

Устройство для очистки асфальтеносмолопарафиновых отложений имеет следующую конструкцию (фиг.1). В корпусе устройства 1 в нижней части размещена турбинка 2. Вал 3 турбины 2 ступенчатый с цилиндрическими поверхностями 4 и 5 и конической поверхностью 6. На конической поверхности смонтированы три режущих лопасти 7 длиной l₁, образующие максимальный диаметр D₁ по периферии лопастей и расположены в поперечной плоскости под углом 120° относительно друг друга. В продольной плоскости лопасти 7 ориентированы с установленным углом ₁ (фиг.4) к вертикальной оси устройства. На цилиндрической поверхности 5 вала 3 равномерно по окружности расположены шесть режущих лопастей 8 длиной l ₂, расположенные в поперечной плоскости через 60°. В продольной плоскости лопасти 8 имеют установочный угол ₂ (фиг.5) к вертикальной оси устройства. Окружность, описываемая по периферии лопастей 8 имеет длину l ₂, диаметр D₂. Геометрическая характеристика лопаток 8 (фиг.7) - длина l₂, диаметр D ₂ и установочный угол ₂, все они находятся во взаимосвязи с аналогичными характеристиками лопаток 7:

Цилиндрическая поверхность вала 3 является опорой для двухступенчатого подшипника качения 9. На корпусе 1 также смонтированы два стабилизатора 10 и 11 и шарнирный узел 12.

Устройство работает следующим образом. При спуске устройства в скважину (фиг.2) внутри насосно-компрессорных труб встречный поток пластового флюида воздействует на наклонные поверхности лопастей 7 и 8, препятствующих его прямолинейному вертикальному движению, и приводит к вращению турбинки 2 вокруг своей оси. В турбинке 2 происходит преобразование кинетической энергии восходящего потока в механическую, при этом турбинка 2 одновременно является и двигателем и режущим инструментом. Центраторы 10 и 11 располагают устройство в центре потока, а шарнирный узел 12 предотвращает закручивание проволоки (не показано), на которой производится спуск устройства в скважину. В интервале асфальтеносмолопарафиновых отложений при диаметре сужения в насосно-компресорных трубах, превышающем размер D₁, резание и измельчение асфальтеносмолопарафиновых отложений производится режущими лопастями 8, на цилиндрической поверхности 5 и вала 3. При этом необходимый крутящий момент турбины 2 обеспечивается лопастями 7, находящимися в центральной части потока, где наивысшая скорость пластового флюида. Длина l₁, диаметр D ₁ и установочный угол ₁ режущих лопастей 7 подобраны так, чтобы разделить на две части восходящий поток пластового флюида. При этом одна часть в центральной части потока расходуется на образование крутящего момента на лопастях 7, а другая часть потока - кольцевая поступает на лопатки 8. При уменьшении проходного диаметра в насосно-компрессорных трубах менее D ₁ (фиг.3) в процессе резания асфальтеносмолопарафиновых отложений включаются лопасти 7. Уменьшение скорости восходящего потока в насосно-компрессорных трубах из-за асфальтеносмолопарафиновых отложений ниже устройства (зона А) компенсируется конической поверхностью вала 3 между лопастями 7 (зона В) благодаря соотношению диаметров D₀ и D₁ скорость газожидкостной смеси здесь становится равной или превышает скорость в зоне А. Этот высокоскоростной поток обеспечивает эффективную работу лопастей 8. При скорости потока 10 м/с турбина развивает до 9850 об/мин.