лубрикатор геофизический с защитой от гидратообразования

Формула изобретения

Лубрикатор, содержащий присоединительный фланец, превентор, секционную камеру и уплотнительное устройство, состоящее из герметичного корпуса и уплотнительных элементов, установленных в корпусе, отличающийся тем, что на наружной поверхности корпуса уплотнительного устройства закреплен взрывозащищенный нагревательный элемент прямого нагрева, подключаемый к электрической сети промышленной частоты, изолированный от внешней среды слоем теплоизоляционного материала и защитным кожухом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к газовой промышленности, а именно к устройствам, обеспечивающим проведение геофизических исследований и работ в действующих газовых скважинах приборами и инструментами на геофизическом кабеле.

Известен лубрикатор, содержащий уплотнительное устройство, состоящее из корпуса, содержащего уплотнительные элементы, которые представляют собой соединенные между собой сменные втулки с калиброванным внутренним отверстием под геофизический кабель (калиброванные втулки). Втулки соединяются муфтами, через которые подводится и отводится уплотнительная смазка от насосной станции - станции подачи уплотнительной смазки (Ю.В. Зайцев и др. «Освоение и ремонт нефтяных и газовых скважин под давлением». Стр.170-171. М., Недра, 1982).

Лубрикатор с упомянутым уплотнительным устройством позволяет снизить утечки скважинного газа в атмосферу при движении геофизического кабеля за счет перемещения в зазоре между геофизическим кабелем и калиброванными втулками нагнетаемой под избыточным давлением густой уплотнительной смазки, которая создает гидравлический затвор.

Недостатком описанного лубрикатора является то, что в начальный период спуска прибора в скважину, когда гидравлический затвор еще не сформировался, в калиброванных втулках происходит резкое падение давления газа при значительном снижении его температуры и конденсации из него водяного пара. Это приводит к образованию ледово-гидратных пробок, перекрывающих зазор между кабелем и стенками калиброванных втулок. При этом происходит прихват геофизического кабеля в результате его примораживания к стенкам калиброванных втулок. Такое явление весьма часто наблюдается при работе с описанным устройством в действующих газовых скважинах при устьевом давлении более 30 МПа.

Известен также лубрикатор, имеющий в своем составе переводник для нагнетания реагентов ингибиторов гидратообразования, устанавливаемый ниже уплотнительного устройства. Переводник имеет штуцер для подсоединения линии подачи ингибитора под избыточным давлением (Каталог продукции ASEP Eimar 2010 National Oilwell Varco, Переводник для нагнетания реагентов. Раздел 3 - Оборудование контроля давления при канатных работах, стр.165).

Переводник позволяет подавать в лубрикатор реагенты ингибиторов гидратообразования для предотвращения выпадения гидратов за счет разложения гидратно-ледовой пробки при воздействии на нее нагнетаемого реагента.

Недостатком лубрикатора с таким переводником является появление в составе лубрикатора дополнительного функционального узла, который увеличивает длину и металлоемкость лубрикатора, а также то, что для нагнетания реагентов ингибиторов гидратообразования необходимо использовать высоконапорный насос, рукав высокого давления и дорогостоящие реагенты.

Наиболее близким к настоящему изобретению техническим решением является использование для защиты от гидратообразования аппаратуры индукционного обогрева, например аппаратуры АИН (Дрягин В.В. Научно-техническая продукция ЗАО "Интенсоник & К" // НТВ "Каротажник". Тверь: Изд. АИС. 2001. Вып № 85).

Аппаратура индукционного обогрева состоит из высокочастотного источника питания и набора индукционных нагревательных элементов, которые выполняются в соответствии с конфигурацией обогреваемого объекта и плотно к нему прижимаются при помощи зажимов. Для прогрева уплотнительного устройства лубрикатора изготавливается специальный индукционный нагревательный элемент, который плотно прилегает к уплотнительному устройству и крепится к нему зажимами. Высокочастотный источник питания подсоединяется проводами к нагревательному элементу и производится прогрев элементов уплотнительного устройства токами высокой частоты.

Недостатками описанного устройства является конструктивная сложность высокочастотного источника питания и, соответственно, низкая надежность, необходимость использования специальных соединительных кабелей и высокая стоимость аппаратуры индукционного обогрева.

Сущностью изобретения является удешевление работ, упрощение конструкции, повышение надежности и эффективности работы лубрикатора в условиях возможного образования в его уплотнительном устройстве ледово-гидратных пробок.

Это достигается тем, что в лубрикаторе, содержащем присоединительный фланец, превентор, секционную камеру и уплотнительное устройство, состоящее из герметичного корпуса и уплотнительных элементов, установленных в корпусе, на наружной поверхности корпуса уплотнительного устройства закрепляется взрывозащищенный нагревательный элемент прямого нагрева, изолированный от внешней среды слоем теплоизоляционного материала и защитным кожухом, подключаемый к электрической сети промышленной частоты.

Изобретение было реализовано при изготовлении и испытании лубрикатора в полевых условиях.

На фиг.1 представлена схема уплотнительного устройства лубрикатора в разрезе. Уплотнительное устройство включает муфту 1, в которой закреплен корпус 2. В корпусе 2 размещены уплотнительные элементы в виде калиброванных втулок 3. Калиброванные втулки 3 входят в закрепленную на кожухе 2 муфту 4, в которой установлена втулка 5 с отверстиями 6. В нижней части муфты 4 закреплены втулки 7, являющиеся хвостовиком уплотнительного устройства. Между кожухом 2 и калиброванными втулками 3 имеется кольцевой канал 8, а в муфте 4 установлен штуцер 9. Муфта 4 имеет опорную поверхность 10 и направляющий цилиндр 11. На корпусе 1 закреплен взрывозащищенный нагревательный элемент прямого нагрева 12 с кабельным разъемом 13. Взрывозащищенный нагревательный элемент 12 изолирован от окружающей среды теплоизолирующей прослойкой 14 и предохранительным кожухом 15. В муфте 1 установлен штуцер 16. Через центральное отверстие уплотнительного устройства 17, которое сообщено со штуцерами 9 и 16, проходит геофизический кабель 18.

Уплотнительное устройство закрепляется к верхней части секционной камеры лубрикатора нижней частью муфты 4. Установка муфты 4 производится на опорную поверхность 10. При этом хвостовик 7 входит в секционную камеру (на фигуре не показана).

Лубрикатор работает следующим образом. После монтажа лубрикатора с пропущенным через центральное отверстие уплотнительного устройства 17 геофизическим кабелем 18 и размещенными в секционной камере прибором и грузами, а также после подсоединения к уплотнительному устройству рукавов гидравлической системы, производится включение взрывозащищенного нагревательного элемента 12 в электрическую сеть промышленной частоты при помощи предварительно подсоединенного к кабельному разъему 13 электрического кабеля (на фигуре не показан). Взрывозащищенный нагревательный элемент 12 предохранен от непроизводительных потерь тепла теплоизолирующей прослойкой 14. и защищен от механических повреждений кожухом 15. Через штуцер 9 в уплотнительное устройство подается уплотнительная смазка. Уплотнительная смазка в начале нагнетания быстро заполняет кольцевой зазор 8. Далее через отверстия 6 втулки 5 смазка попадает в зазор между геофизическим кабелем 18 и внутренним отверстием калиброванных втулок 3, а также в зазор между геофизическим кабелем и хвостовиком 7. Взрывозащищенный нагревательный элемент 12 обеспечивает прогрев корпуса уплотнительного устройства 2, уплотнительной смазки в кольцевом зазоре 8 и калиброванных втулок 3, в результате чего температура последних повышается. При сообщении внутренней полости лубрикатора со скважинной средой, при дросселировании газа в зазоре между геофизическим кабелем 18 и внутренним отверстием калиброванных втулок 3, образование гидратов и прихват геофизического кабеля 18 не происходит, поскольку понижение температуры газа в результате процесса дросселирования скважинной среды компенсируется нагреванием калиброванных втулок 3 и уплотнительной смазки.

После начала спуско-подъемных операций и прохода скважинных приборов с грузами, подвешенными на геофизический кабель 18 под превентор, устанавливается постоянный уровень подачи уплотнительной смазки от станции подачи уплотнительной смазки через штуцер 9. При этом уплотнительная смазка проходит через отверстия 6 во втулке 5 и попадает в зазор между геофизическим кабелем 18 и внутренней стенкой калиброванных втулок 3, создавая устойчивый гидравлический затвор, исключающий утечки скважинного газа в атмосферу. Хвостовик 7 предотвращает уход уплотнительной смазки в скважину. При получении устойчивого гидравлического затвора, взрывозащищенный нагревательный элемент 12 отключается от источника электрической энергии. Уплотнительная смазка, отработанная в зазоре между геофизическим кабелем 18 и калиброванными втулками 3, удаляется из уплотнительного устройства через штуцер 16.

В случае прекращения подачи уплотнительной смазки по какой-либо причине и появления признаков гидратообразования, взрывозащищенный нагревательный элемент 12 вновь подключается к источнику электрической энергии и производится повторный прогрев калиброванных втулок 3.

Испытания опытного образца лубрикатора, изготовленного в соответствии с настоящим изобретением, показали стабильность выхода лубрикатора на режим герметизации геофизического кабеля при исключении возможности гидратообразования и более быстрого создания устойчивого гидравлического затвора из уплотнительной смазки в калиброванных втулках уплотнительного устройства. Стоимость необходимого для защиты от гидратообразования комплекта оборудования сократилась на 35%, затраты электрической энергии снизились на 14%.