скребок-центратор для насосных штанг

Формула изобретения

Скребок-центратор для насосных штанг, содержащий цилиндрическую втулку и лопасти на ней, при этом на торцах цилиндрической втулки выполнены фаски, а каналы, образованные между лопастями, плавно огибают цилиндрическую втулку, отличающийся тем, что цилиндрическая втулка по образующей разделена на две равные части с возможностью жесткой фиксации цилиндрической втулки на теле насосной штанги, при этом лопасти выполнены в виде отдельных ножей, размещенных по винтовой спирали с углом наклона 60-70° к горизонтальной оси цилиндрической втулки, причем основание каждого ножа оснащено стерженьком, жестко зафиксированным в отверстии, просверленном на наружной поверхности цилиндрической втулки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтедобыче, в частности к устройствам для центрирования насосных штанг и удаления парафинообразований, выпадающих на стенках насосно-компрессорных труб (НКТ).

Известен центратор для насосных штанг (натент США № 4995459, МПК E21B 37/02, опубл. в 1988 г.), который имеет спиральные каналы для пропуска жидкости и составляется из двух половин или отливается на штанге, а каналы снабжены острыми гранями для удаления парафина со стенок НКТ, шаг спирали каналов выбран таким образом, чтобы сгребающему воздействию подвергалась вся внутренняя поверхность труб.

Недостатком конструкции центратора является образование вращающего момента на колонне штанги, вызывающего его отворот за счет сопротивления жидкости и внутренней поверхности НКТ о поверхность центратора.

Также известен скребок-центратор (патент RU № 2230886, МПК 8 E21B 37/02, E21B 17/10, опубл. в бюл. № 17 от 20.06.2004 г.), содержащий сформированный на штанге корпус цилиндрической формы с конусными поверхностями на торцах, выполненный из полимерного материала, снабженный неразрывно связанными с ним ребрами со скошенными концами и расположенными под углом к оси штанги с выходом на его боковую и конусную поверхности и образующие каналы, причем он выполнен с возможностью отклонения потоков жидкости в каналах под одинаковым углом в обоих направлениях вращения относительно оси штанги для обеспечения нейтрализации образующихся вращающих моментов на скребке-центраторе при возвратно-поступательном движении колонны штанг за счет выполнения ребер с зеркальным отображением относительно поперечной плоскости с образованием в поперечном разрезе крестообразной фигуры и продолжения ближайших к центру корпуса концов ребер под углом 180° к оси штанги.

Недостатками данного скребка-центратора для насосных штанг являются:

- во-первых, сложность конструкции при изготовлении и эксплуатации;

- во-вторых, относительно большое гидравлическое сопротивление, а также неполное перекрытие внутренней поверхности насосно-компрессорных труб;

- в-третьих, корпус цилиндрической формы скребка-центратора выполнен из полимерного материала, что при больших усилия среза нароста асфальтено-парафиновых отложений с внутренних стенок колонны НКТ может привести к его поломке.

Наиболее близким по технической сущности является скребок-центратор (патент RU № 2312969, МПК 8 E21B 17/10, E21B 37/02, опубл. в бюл. № 35 от 20.12.2007 г.), содержащий цилиндрическую втулку и лопасти на ней, причем лопасти выполнены в виде двухзаходной спирали, верхний и нижний торцы каждой из лопастей повернуты на 180° относительно друг друга, на торцах лопастей и цилиндрической втулки выполнены фаски, а канал, образованный двумя лопастями, плавно огибает цилиндрическую втулку.

Недостатками данного скребка-центратора являются:

- во-первых, канал огибающий цилиндрическую втулку, имеет узкое проходное сечение, в связи с чем создается большое гидравлическое сопротивление поднимающейся по колонне НКТ скважинной жидкости, а при обильном парафиноотложении на внутренних стенках колонны насосно-компрессорных труб (НКТ) ведет к забиванию этого канала продуктами отложений. В результате скребок-центратор начинает работать как «поршень», в связи с чем прекращается подъем скважинной жидкости на устье добывающей скважины;

- во-вторых, сложная конструкция лопастей, а также технология их изготовления приводит к увеличению стоимости готового изделия;

- в-третьих, возможно смещение скрепка-центратора с места первоначальной установки по телу насосной штанги при больших усилия среза нароста асфальтено-парафиновых отложений с внутренних стенок колонны НКТ.

Задачей изобретения является снижение гидравлического сопротивления лопастями скребка-центратора поднимающейся скважинной жидкости, исключение забивания каналов между лопастями асфальтено-парафиновыми отложениями с внутренних стенок колонны НКТ, а также упрощение конструкции и трудоемкости изготовления скрепка-центратора с возможностью жесткой фиксации скребка-центратора на теле насосной штанги в необходимом интервале асфальтено-парафиновых отложений на внутренних стенках колонны НКТ.

Поставленная задача решается скребком-центратором для насосных штанг, содержащим цилиндрическую втулку и лопасти на ней, при этом на торцах цилиндрической втулки выполнены фаски, а каналы, образованные между лопастями, плавно огибают цилиндрическую втулку.

Новым является то, что цилиндрическая втулка по образующей разделена на две равные части с возможностью жесткой фиксации цилиндрической втулки на теле насосной штанги, при этом лопасти выполнены в виде отдельных ножей, размещенных по винтовой спирали с углом наклона 60-70° к горизонтальной оси цилиндрической втулки, причем основание каждого ножа оснащено стерженьком, жестко зафиксированным в отверстии, просверленном на наружной поверхности цилиндрической втулки.

На фиг.1 схематично изображен скребок-центратор для насосных штанг.

На фиг.2 изображен вид А скребка-центратора для насосных штанг.

На насосной штанге 1 монтируют скребок-центратор (см. фиг.1 и 2), состоящий из цилиндрической втулки 2 и лопастей 3 на ней, причем цилиндрическая втулка 2 по образующей разделена на две равные части 4 и 5 с возможностью их жесткой фиксации с помощью любого известного соединения, например посредством шпилечного 6 или болтового соединения на теле насосной штанги 1.

Лопасти 3 выполнены в виде отдельных ножей 7; 7'; 7'' 7ⁿ, размещенных по винтовой спирали с углом наклона 60-70° к горизонтальной оси цилиндрической втулки 2, причем основание каждого ножа 7; 7'; 7'' 7ⁿ оснащено соответствующим стерженьком 8; 8'; 8'' 8ⁿ, жестко зафиксированным в просверленном в цилиндрической втулке 2 соответствующем отверстии 9; 9'; 9'' 9ⁿ.

На торцах цилиндрической втулки 2 выполнены фаски 10, а каналы 11, образованные между лопастями 3, плавно огибают цилиндрическую втулку 2 по наружной поверхности.

Скребок-центратор работает следующим образом.

Перед монтажом скребка-центратора на насосной штанге 1 (см. фиг.1 и 2) его изготавливают на базе производственного обслуживания нефтегазодобывающего предприятия. После изготовления цилиндрической втулки 2 снаружи в ней сверлят отверстия 9; 9'; 9'' 9ⁿ, в которые вворачивают стерженьками 8; 8'; 8'' 8ⁿ ножи 7; 7'; 7'' 7ⁿ. Поворачивают ножи 7; 7'; 7'' 7ⁿ так, чтобы они размещались по винтовой спирали с углом наклона 60-70° к горизонтальной оси цилиндрической втулки 2, после чего основания ножей 7; 7'; 7'' 7ⁿ прихватывают сваркой.

Скребок-центратор жестко закрепляют с помощью шпилечного соединения 6 на теле штанги 1 в интервале асфальтено-парафиновых отложений (обычно асфальтено-парафиновые отложения откладываются на внутренних стенках колонны НКТ (на фиг.1 и 2 не указан) в верхней части колонны штанг 1, например, в интервале 500 метров). Расстояние между скребками-центраторами устанавливают в соответствии с длиной хода сальникового штока и длиной насосных штанг 1. В зависимости от этих величин на одной несоосной штанге 1 крепят от 5 до 11 скребков-центраторов.

Во время возвратно-поступательного движения насосных штанг 1 со скребком-центратором по колонне НКТ лопасти 3 кромками ножей 7; 7'; 7'' 7ⁿ движутся по внутренним стенкам колонны НКТ, снимая с них слой асфальтено-парафиновых отложений, и одновременно центрируют насосную штангу 1 относительно колонны НКТ, т.е. препятствуют трению штанги 1 о внутренние стенки колонны НКТ 9. Вследствие того, что лопасти 3 расположены по винтовой спирали с углом наклона 60-70° к горизонтальной оси цилиндрической втулки 2, ножи 7; 7'; 7'' 7ⁿ легко срезают парафин, который уносится с потоком скважинной жидкости по каналам 11.

Практическим путем установлено, что расположение ножей 7; 7'; 7'' 7ⁿ под углом наклона 60-70° к горизонтальной оси цилиндрической втулки 2 является оптимальным с точки зрения снижения гидравлически потерь поднимающейся по колонне НКТ скважинной жидкости и нагрузок, действующих на колонну насосных штанг 1 и колонну НКТ, что в свою очередь позволяет повысить надежность работы глубинно-насосного оборудования, увеличить его межремонтный период.

Также при возвратно-поступательном движении колонны штанг 1 внутри колонны НКТ поток скважинной жидкости, поступая в каналы 11 скребка-центратора, за счет выполнения лопастей 3 в виде отдельных ножей 7; 7'; 7'' 7ⁿ, расположенных по винтовой спирали под углом с углом наклона 60-70° относительно оси цилиндрической втулки 2. с малыми гидравлическими потерями поднимается вверх по колонне НКТ.

Лопасти 3, выполненные в виде отдельных ножей 7; 7'; 7'' 7ⁿ скребка-центратора контактируют с внутренней поверхностью колонны НКТ, очищая ее от осаждаемых веществ, при этом за счет того что лопасти 3 выполнены в виде отдельных ножей 7; 7'; 7'' 7ⁿ, размещенных по винтовой спирали с углом наклона 60-70° к горизонтальной оси цилиндрической втулки 2, происходит полное перекрытие ножами 7; 7'; 7'' 7ⁿ внутренней поверхности колонны НКТ в поперечном направлении, а значит вращения колонны штанг 1, оборудованных данными скребками, не требуется.

Конструкция скребка-центратора имеет минимальное гидравлическое сопротивление за счет того, что лопасти 3 выполнены в виде отдельных ножей 7; 7'; 7'' 7ⁿ обтекаемой формы, поэтому каналы 11 имеют максимальное проходное сечение, в связи с чем полностью исключается забивание каналов 11 между лопастями 3 асфальтено-парафиновыми отложениями с внутренних стенок колонны НКТ. Кроме того, скребок-центратор обладает простой конструкцией, а упрощенная технология его изготовления позволяет произвести его изготовление на базе производственного обслуживания нефтегазодобывающего предприятия, тем самым снизить стоимость изделия.