устройство для доставки скважинных приборов на забой в действующих скважинах

Формула изобретения

1. Устройство для доставки скважинных приборов на забой в действующих скважинах, выполненное с возможностью его применения в сочетании со скребком для удаления отложений парафина с поверхности насосно-компрессорных труб, включающее наконечник для крепления его к скважинному прибору и металлический стержень с переменным сечением в виде, по крайней мере, трех последовательно расположенных усеченных конусов, имеющих двойное соотношение большего диаметра к меньшему для обеспечения самопроизвольного движения устройства навстречу восходящему потоку за счет кавитационного эффекта.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что металлический стержень выполнен цельным.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что металлический стержень выполнен сборным.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что металлический стержень выполнен сварным.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано при исследовании и других операциях в насосно-компрессорных трубах действующих скважин.

При спуске скважинных приборов и различных устройств на забой насосно-компрессорных труб в действующих скважинах к ним подвешивают специальные грузы с целью преодоления сил трения и восходящего потока жидкости или газа, Грузы представляют из себя цилиндрические металлические болванки с наконечником для крепления их к скважинным приборам или устройствам [1, 2].

Недостатком известных грузов является то, что они способствуют спуску скважинных приборов и устройств навстречу восходящему потоку жидкости или газа исключительно благодаря силе тяжести.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному устройству является выбранный в качестве прототипа груз [2], представляющий собой металлическую болванку с наконечником для крепления его к скважинному прибору или устройству.

Недостатком известного груза является то, что он способствует спуску скважинных приборов и устройств навстречу восходящему потоку жидкости или газа исключительно благодаря силе тяжести.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается конструкцией.

Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения “новизна”.

Для самопроизвольного движения навстречу восходящему потоку жидкости или газа за счет использования закона Бернулли и явления кавитации заявленное устройство проявляет новое свойство. Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию “существенные отличия”.

Задача изобретения - самопроизвольное движение устройства навстречу восходящему потоку жидкости или газа.

Поставленная задача решается тем, что устройство для доставки скважинных приборов на забой в действующих скважинах выполнено с возможностью его применения в сочетании со скребком для удаления парафина с поверхности насосно-компрессорных труб, включает наконечник для крепления его к скважинному прибору и металлический стержень с переменным сечением в виде, по крайней мере, трех последовательно расположенных усеченных конусов, обращенных усеченным сечением к забою скважины, имеющих двойное отношение большего диаметра к меньшему для обеспечения самопроизвольного движения устройства навстречу восходящему потоку за счет навигационного эффекта.

Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что использование явления кавитации и закона Бернулли широко известны [3].

Возникновение усилий для самопроизвольного движения устройства навстречу восходящему потоку жидкости или газа обусловлено двумя причинами.

1. Эффектом Бернулли. При движении жидкости или газа между стенкой и грузом скорость потока не остается постоянной. Там, где площадь проходного сечения между устройством и стенкой трубы S₁ минимальные, скорость велика и равна V₁, а там, где площадь сечения больше и равна S₂, скорость мала - V₂. В результате этого давление в сечении S₁ будет P ₁ меньше, чем в сечении S₂ - Р₂. По закону Бернулли

где - коэффициент шероховатости, много меньше единицы. Сила, возникающая в результате разности P₂ и P₁, двигает устройство навстречу восходящему потоку.

2. Явление кавитации. В сечении S₁ за счет падения давления происходит выделение из жидкости растворенных газов. В сечении S₂ давление резко возрастает и пузырьки газа захлопываются. Происходит гидравлический удар и возрастание давления в десятки раз.

В результате этих двух процессов устройство самопроизвольно движется навстречу восходящему потоку и увлекает за собой скважинный прибор (устройство) и кабель (проволоку).

Величина силы, толкающей устройство навстречу восходящему потоку, тем больше, чем выше скорость потока и чем больше секций в виде усеченных конусов имеется на устройстве,

В конкретных случаях устройство состоит из цельного, сборного или сварного металлического стержня. Устройство может применяться в сборке со скребком для удаления парафина с поверхности насосно-компрессорных труб (фигура 1) и в сборке со скребком для удаления парафина с поверхности насосно-компрессорных труб и другим скважинным прибором (фигура 2).

Фиг.1 Устройство состоит из наконечника 1 с отверстием 2, с помощью которого он крепится к скважинному прибору или к какому-нибудь устройству, и последовательно расположенных усеченных конусов 3, обращенных к забою скважины, обеспечивающих создание кавитационных эффектов, скребка 4.

Фиг.2. Устройство состоит из наконечника 1 с отверстием 2, с помощью которого он крепится к скважинному прибору или к какому-нибудь устройству, и последовательно расположенных усеченных конусов 3, обращенных к забою скважины, обеспечивающих создание кавитационных эффектов, скребка 4, скважинного прибора 5 (например, расходомера).

Устройство работает следующим образом. Сборку кабель - скважинный прибор и устройство помещают в лубрикатор, установленный на устье скважины и соединенный с насосно-компрессорными трубами. Герметизируют кабель (или проволоку) сальниковым устройством. Открывают задвижку и направляют поток жидкости ил газа через лубрикатор так, чтобы он обтекал устройство. В результате обтекания потоком жидкости или газа устройства возникают усилия, направленные навстречу набегающему потоку. Устройство начинает двигаться навстречу восходящему потоку, увлекая за собой скважинный прибор или другое устройство.

Экспериментальное применение устройства в сочетании со скребком для удаления отложений парафина с поверхности насосно-компрессорных труб на Харьягинском нефтяном месторождении в Республике Коми показало его высокую эффективность.

При использовании в качестве груза стандартного цилиндрического металлического стержня через трое суток работы скважины приходилось промывать горячей нефтью, т.к. спустить скребок было невозможно. При использовании вместо груза заявленного устройства скребок свободно транспортируется до забоя в течение месяца. Отпала необходимость промывать скважину горячей нефтью.

Источники информации

1. Выборных С.Ф. Промысловое геофизическое оборудование и аппаратура. Гостоптехиздат, 1958, с.40.

2. Справочник геофизика т.2. Гостонтехиздат, 1961 с.671-673 (прототип).

3. Рабинович Е.З., Евгеньев А.Е. Гидравлика. М.: Недра, 1987. с.28-73.