установка для принудительной подачи уплотняющей смазки в уплотнительное устройство скважинного лубрикатора

Формула изобретения

Установка для принудительной подачи уплотняющей смазки, состоящая из закрепленных на несущей раме емкости для уплотняющей смазки с пневмоприводным насосом, панели управления и барабанов с рукавами высокого давления, отличающаяся тем, что внутри установки смонтирован паропровод, разделенный запорным краном на входную и выходную зоны, сообщенные соответственно с барабанами входного и выходного паровых рукавов и установленным в емкости нагревательным змеевиком, причем паропровод выполнен с возможностью сообщения с линией подачи сжатого воздуха, а несущая рама покрыта снаружи утепленным кожухом, разделенным на две зоны глухой перегородкой.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, а именно к техническим средствам, обеспечивающим герметизацию гибкого элемента (геофизического кабеля или скребковой проволоки) в скважинном лубрикаторе за счет принудительной подачи уплотняющей смазки в уплотнительное устройство лубрикатора при проведение геофизических исследований и работ в нефтяных и газовых скважинах.

Известна установка для принудительной подачи уплотняющей смазки, содержащая двигатель внутреннего сгорания, компрессор, гидронасос, насос для подачи уплотняющей смазки, емкости для смазки и рабочей жидкости гидросистемы, распределительную и контрольно-регулирующую аппаратуру (Ю.В.Зайцев и др. «Освоение и ремонт нефтяных и газовых скважин под давлением», стр.171, 172, М., Недра, 1982).

Такая конструкция установки позволяет подавать уплотняющую смазку в уплотнительное устройство лубрикаторной установки под давлением, необходимым для эффективной герметизации гибкого элемента - каротажного кабеля, скребковой проволоки.

Недостатком данной установки является наличие большого количества вспомогательных узлов, что увеличивает ее массу и габариты и усложняет регулирование производительности и давления уплотняющей смазки.

Известна также установка подачи уплотняющей смазки, содержащая размещенную на раме емкость, поршневой насос с возвратно-поступательным пневматическим двигателем, блок подготовки и регулирования давления сжатого воздуха и барабаны нагнетательного и возвратного рукавов высокого давления (каталог фирмы Элмар - Wireline Equpment Catalog 2003, Elmar A Varco Company Copyright Varco International Inc, 2002 83).

Такая конструкция установки позволяет более гибко регулировать давление и количество подаваемой смазки, имеет значительно меньшее количество функциональных узлов, меньшие габариты и вес.

Недостатком данной установки является то, что пневматический привод и система подготовки и регулирования сжатого воздуха могут надежно работать только при положительной температуре окружающей среды и требуют размещения установки в обогреваемом помещении, что существенно усложняет ее эксплуатацию на скважинах в зимних условиях.

Кроме этого применяемые в описанных установках рукава высокого давления на морозе теряют гибкость, что затрудняет их размотку и смотку в зимних условиях, а также резко снижает их долговечность.

Сущностью изобретения является обеспечение работоспособности установки подачи уплотняющей смазки в условиях низких температур окружающей среды, повышение эффективности ее использования и увеличение срока службы ее конструктивных элементов.

Это достигается тем, что установка для принудительной подачи уплотняющей смазки выполняется в виде несущей рамы, на которой смонтирована емкость для уплотняющей смазки с пневмоприводным насосом, панель управления, барабаны с рукавами высокого давления - нагнетательным и возвратным, а также паропровод, причем паропровод разделен запорным краном на входную и выходную зоны, сообщенные, соответственно, с барабанами входного и выходного паровых рукавов и установленным в емкости нагревательным змеевиком.

Паропровод выполнен с возможностью сообщения с линией подачи сжатого воздуха, а несущая рама установки разделена внутри на два отсека глухой перегородкой и закрыта снаружи утепленным кожухом.

При таком выполнении установки обеспечивается возможность безопасного поддержания положительной температуры внутри утепленного кожуха в любых климатических условиях при подводе пара от внешнего источника. Одновременно обеспечивается обогрев скважинного лубрикатора паром, прошедшим через установку, что предотвращает загидрачивание уплотнительного устройства скважинного лубрикатора при проведении скважинных исследований.

Таким образом, использование предлагаемого технического решения позволяет обеспечить работоспособность установки в условиях низких температур окружающей среды, повышает эффективность ее использования и увеличивает срок службы ее конструктивных элементов.

На фиг.1 представлена схема установки, на фиг.2 представлена схема обвязки установки в рабочем положении со скважинным лубрикатором и внешним источником пара.

Установка выполнена в виде несущей рамы 1 (см. фиг.1) с закрепленной на ней емкостью для смазки 2, на которой смонтирован насос 3 с пневматическим приводом 4. На раме 1 также установлена панель управления 5, на которой закреплены гидропанель 6 и блок подготовки и регулирования сжатого воздуха 7. На гидропанели 6 имеется манометр для измерения давления уплотняющей смазки 8. Блок подготовки и регулирования сжатого воздуха снабжен манометром 9, измеряющим давление сжатого воздуха. Насос 3 и пневматический привод 4 связаны с гидропанелью 6 и блоком подготовки и регулирования сжатого воздуха 7 системой рукавов высокого давления 10 и, соответственно, с рукавом подачи смазки 11 и рукавом подачи воздуха 12, которые намотаны на барабанах 13 и 14. На барабане 15 намотан возвратный рукав смазки 16. Под барабанами 13, 14 и 15 размещены барабаны 17 и 18 с намотанными на них, соответственно, входным паровым рукавом 19 и выходным паровым рукавом 20. Входной паровой рукав 19 сообщен с входом паропровода 21, который разделен на входную 22 и выходную 23 зоны запорным краном 24. Выходной паровой рукав 20 сообщен с выходной зоной 23 паропровода 21. Паропровод 21 также имеет запорные краны 25 и 26, а также змеевик, установленный в емкости 2 (на фигуре не показан). Рама 1 закрыта снаружи теплоизолирующим кожухом 27, состоящим из щитов 28, 29, 34, 35, и разделена внутри на две зоны глухой перегородкой 30. Со стороны панели управления 5 кожух 27 имеет дверь 31 и прозрачную крышку 32. С противоположной стороны кожух 27 снабжен дверью 33 с устройством для пропуска рукавов (на фигуре не показано). Гидропанель 6 снабжена запорными кранами высокого давления 36, 37 и предохранительным клапаном 38. Блок подготовки и регулирования сжатого воздуха 7 снабжен запорным краном 39.

Работа установки заключается в следующем.

При проведении скважинных исследований установка 40 размещается вблизи фонтанной арматуры скважины 41, на которой монтируется скважинный лубрикатор 42 с уплотнительным устройством 43, на котором закреплен паровой кожух 44. Уплотнительное устройство герметизирует гибкий элемент 45. Установка 40 должна сообщаться рукавом подачи смазки 11 с уплотнительным устройством 43 и выходным паровым рукавом 20 с паровым кожухом 44. Возвратный рукав смазки также должен сообщаться с уплотнительным устройством 43. Входным паровым рукавом 19 установка 40 сообщается с внешним источником пара 46. Паровые рукава 19 и 20 сматываются с барабанов 17 и 18 через открытую дверь 33, которая затем закрывается с пропуском рукавов 19 и 20 через устройство для выхода рукавов. Входной паровой рукав 19 подключается к внешнему источнику пара 46, выходной паровой рукав подсоединяется к зоне обогрева скважинного лубрикатора паровому кожуху 44. При этом запорные краны 24 и 25 паропровода 21 находится в закрытом положении, а запорный кран 25 открыт. Пар через входной паровой рукав 19 попадает во входную зону 22 трубопровода 21, и затем пропускается через змеевик, обеспечивая интенсивный разогрев уплотняющей смазки в емкости 2. Пар после прохода через змеевик попадает в выходную зону 23 паропровода 21 и затем удаляется из нее через выходной паровой рукав 20. Одновременно с обогревом уплотняющей смазки в емкости 2 происходит прогрев отсека установки, в котором размещены барабаны 13, 14 и 15 и который отделен от остальной части установки глухой перегородкой 30. Нижний и верхний щиты 28 и 29 предотвращают потерю тепла из полости кожуха 27 через основание и крышу установки и жестко закреплены на раме. Боковые щиты 34 и 35 предотвращают потери тепла через боковые поверхности установки и обеспечивают возможность доступа к узлам установки, находящимся внутри кожуха 27. После прогрева уплотняющей смазки в емкости 2 и рукавов 11, 12 и 16 нагнетательный рукав 11 разматывается с барабана 13 и подключается к уплотнительному устройству скважинного лубрикатора, который подготовлен к монтажу на устье скважины. К уплотнительному устройству 43 также подключается возвратный рукав 16, который полностью сматывается с барабана 15 и отделяется от установки. Выматывается с барабана 14 часть рукава подачи воздуха 12 и подключается к источнику сжатого воздуха (на фиг.2 не показан). Открывается запорный кран 26, который обеспечивает обогрев отсека установки, в котором размещена панель управления 5 с блоком подготовки и регулирования сжатого воздуха 7 и гидропанелью 6 одновременно с прогревом насоса 3, пневматического привода 4 и рукавов 10. При открытом запорном кране 26 пар одновременно проходит по всему контуру паропровода 21 и по змеевику, предохраняя уплотняющую смазку в емкости 2 от остывания. После прогрева всех агрегатов установки и монтажа лубрикатора на устье скважины производится подача сжатого воздуха в блок подготовки и регулирования сжатого воздуха 7 открытием запорного крана 39. Сжатый воздух, пройдя через блок подготовки и регулирования сжатого воздуха 7, приводит в действие пневматический привод 4 насоса 3, который начинает подавать уплотняющую смазку из емкости 2 в гидропанель 6. При запуске насоса 3 кран высокого давления 36 находится в открытом положении и уплотняющая смазка подается в бак 2. Манометр 9 показывает давление сжатого воздуха, поступающего в пневматический привод 4. Блок подготовки и регулирования сжатого воздуха позволяет задать при помощи манометра 9 необходимую величину рабочего давления сжатого воздуха для достижения требуемой величины давления уплотняющей смазки исходя из передаточного отношения пневматического привода 4. Величина давления уплотняющей смазки контролируется по показанию манометра 8 при закрытом кране высокого давления 36. Кран 37 при этом также находится в закрытом положении. При достижении максимального значения давления уплотняющей смазки, которое задается сжатым воздухом, подача уплотняющей смазки прекращается, так как наступает равновесное состояние пневмопривода. Это свойство пневмопривода дает возможность минимизировать подаваемое насосом 3 количество уплотняющей смазки при подаче ее в уплотнительное устройство 43. Открытием крана высокого давления 37 уплотняющая смазка направляется в нагнетательный рукав 11 и далее в уплотнительное устройство 43. Давление уплотняющей смазки при работе установки в комплекте с лубрикатором 42 оценивается по показаниям манометра 8, а установка необходимого давления смазки осуществляется исходя из анализа показаний воздушного манометра 9. Предохранительный клапан 38 обеспечивает защиту установки от превышения давления уплотняющей смазки выше предельного рабочего значения, автоматически перекрывая подачу сжатого воздуха в превмопривод 4 насоса 3 при достижении давления уплотняющей смазки предельного значения. Отработанная в лубрикаторе 42 смазка удаляется в емкость для сбора через возвратный рукав 16. При работе установки прозрачная крышка 32 панели управления 5 позволяет следить за показаниями манометров 8 и 9 и обеспечивает доступ к кранам высокого давления 36 и 37 гидропанели 6 и к блоку подготовки и регулирования сжатого воздуха 7. Дверь 31 дает возможность контролировать уровень уплотняющей смазки в емкости 2, доливать уплотняющую смазку в емкость 2 и обеспечивает предотвращение потерь тепла при работе установки. В процессе работы установки, когда температура в кожухе 27 достигнет оптимальных значений, весь объем подаваемого на установку пара может быть направлен транзитом на обогрев лубрикатора при открытии запорного крана 24 и закрытии запорного крана 25. По окончании скважинных работ нагнетательный рукав 11, возвратный рукав 16 и выходной паровой рукав 20 отсоединяются от лубрикатора 42. Входной паровой рукав отсоединяется от внешнего источника пара 46. При необходимости нагнетательный рукав 11 и возвратный рукав 16 могут быть прогреты паром, выходящим из выходного парового рукава 20, и затем намотаны на барабаны 13 и 15 в нагретом состоянии, что увеличивает их срок службы и упрощает намотку на барабаны. Возвратный рукав 16, кроме того, предварительно продувается сжатым воздухом для удаления из него воды, которая в случае замерзания в рукаве существенно сокращает его срок службы. Паровая линия 21 подключается к линии сжатого воздуха и продувается сжатым воздухом вместе с входным паровым рукавом 19 и выходным паровым рукавом 20. После удаления конденсата из паровой линии 21 и рукавов 19 и 20 рукава сматываются на барабаны 17 и 18, и установка подготавливается к перевозке на другую скважину.

Предлагаемое техническое решение обеспечивает работоспособность установки для принудительной подачи уплотняющей смазки в уплотнительное устройство скважинного лубрикатора, повышает эффективность ее использования и увеличивает долговечность конструктивных элементов установки в условиях низких температур окружающей среды.

Опытной образец установки прошел производственные испытания на газовых месторождениях крайнего севера в зимний период и показал высокую работоспособность и надежность.