автоматическое устройство очистки глубинно-насосной скважины от парафина

Формула изобретения

1. Автоматическое устройство очистки глубинно-насосной скважины от парафина, содержащее депарафинизатор, имеющий возможность прижатия к откачивающей штанге, и верхний и нижний реверсы, соответственно установленные на двух концах участка нефтепровода, который начинается от устья скважины, температура на котором ниже температуры образования парафина и который подлежит очистке от парафина, причем депарафинизатор состоит из тела скребка, реверсивного зубца с установочным отверстием, дугообразной пластинчатой пружины и возвратной пружины кручения, при этом на верхнем и нижнем концах тела скребка соответственно установлены три дугообразные пластинчатые пружины, равномерно разнесенные по окружности на 60° относительно друг друга, по периферии тела скребка выполнены прямоугольные сквозные отверстия и двутавровые вырезы, расположенные на расстоянии друг от друга, по меньшей мере, в трех рядах, на двух концах тела скребка выполнены лезвия, установленные под углом, равным 60° относительно друг друга, по двум боковым сторонам двутавровых вырезов выполнены расположенные на расстоянии друг от друга круглые выемки, наверху и внизу двутавровых вырезов выполнены углубления, раскрытые вовнутрь, реверсивные зубцы установлены посередине двутавровых вырезов, возвратные пружины кручения симметрично установлены внутри углублений, находящихся наверху и внизу двутавровых вырезов, острия коротких зубцов на боковых сторонах реверсивного зубца имеют форму дуги, радиус которой равен радиусу нефтепровода, острие серединного зубца закруглено, верхний и нижний реверсы, каждый из них, состоят из короткой втулки, разрывного кольца-ограничителя и ступенчатой пружины, при этом разрывное кольцо-ограничитель верхнего реверса установлено внутри конического кольцевого канала наверху короткой втулки, ступенчатая пружина установлена обратным образом внутри кольцевого канала внизу короткой втулки, разрывное кольцо-ограничитель нижнего реверса установлено внутри кольцевого канала в форме обратного конуса внизу короткой втулки, ступенчатая пружина установлена внутри кольцевого канала наверху короткой втулки.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что около каждого установочного отверстия реверсивного зубца выполнено сквозное отверстие, пружина-ограничитель установлена внутри отверстия, на каждом конце отверстия установлен стальной шарик.

3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что на реверсивном зубце на одном конце установочного отверстия выполнена кольцевая выемка.

4. Устройство по пп.1-3, отличающееся тем, что на одном конце каждой дуговой пластинчатой пружины вставлен износостойкий материал.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к устройству очистки от парафина нефтяных скважин, в частности относится к автоматическому устройству очистки от парафина глубинно-насосной скважины.

В процессе добывания нефти подземная сырая нефть добывается и откачивается от забоя скважины на поверхность земли, за это время давление и температура сырой нефти постепенно понижаются, а молекулы парафина в сырой нефти постепенно загустевают и осаждаются на внутренней стенке нефтепровода и на откачивающей штанге, вследствие этого проход скважины постепенно суживается и даже забит, из-за этого добываемое количество сырой нефти постепенно уменьшается, даже приходится прекратить выпуск. Для бесперебойной подачи сырой нефти от забоя на поверхность земли необходимо периодически счищать парафин с нефтепровода и с откачивающей штанги. В существующей технике имеются следующие методы очищения парафина:

1) метод термической плавки, при котором на земле при высокой температуре подогревается сырая нефть, затем наливается в нефтескважину, таким образом расплавляется осаждающий парафин, хотя этот метод очень популярен, но затрачивается большое количество сырой нефти и энергоресурсов, требуется специальное оборудование и специальный служащий персонал, тем самым повышаются расходы на добывание нефти;

2) механический метод очищения парафина, при котором на откачивающей штанге установлено несколько депарафинизаторов-скребков, при помощи такого депарафинизатора очищается осаждающий парафин, вследствие установки большого количества депарафинизаторов препятствуется скачивание сырой нефти, в таком случае не только увеличены расходы на оборудование, но и увеличена нагрузка на станок-качалку;

3) сильно-магнитный метод защиты от парафина, при котором на участке запарафинивания нефтескважины устанавливается сильномагнитное устройство для защиты от парафина, при помощи магнитного поля постоянного магнита такого устройства производится намагничивающая обработка нефтяного потока, за счет чего изменяется структура молекул парафина в нефти и замедляется процесс запарафинивания, этот метод не дает заметный эффект очищения парафина и в настоящее время почти не применяется;

4) химический метод очищения парафина, при котором специально изготовленный химический растворитель заливается в нефтепровод, тем самым расплавляется парафин и парафин очищается, но такой метод имеет более высокую себестоимость. Очень большой недостаток метода периодического очищения парафина заключается в том, что на стенке и на откачивающей штанге все больше и больше оседает парафин за период между двумя очищениями, вследствие чего увеличивается сопротивление нефти по проходу через нефтепровод, увеличивается нагрузка на станок-качалку, эффективность откачивания снижается, выпускаемое количество сырой нефти уменьшается, себестоимость увеличивается.

6 января 1993 г. в Китайском патентном бюллетене опубликована заявка на патент под названием «Мачтовый очиститель для глубинно-насосной скважины», номер публикации CN 1067703 А. Техническими особенностями указанной заявки на патент являются следующие: во-первых, острие прицепного зубца, установленного на пружине напорной доски, сильно повреждает откачивающую штангу под растягивающим усилием, из-за этого прочность откачивающей штанги сильно нарушается; во-вторых, острия коротких зубцов на боковых сторонах реверсивного зубца имеют форму прямой линии и точечно контактируют с внутренней стенкой нефтепровода, у такого острия слабая ударостойкость, оно очень легко изнашивается и под растягивающим усилием сильно повреждает внутреннюю стенку нефтепровода, при изношении острия реверсивного зубца депарафинизатор возвратно сползет на прежнее место, не сможет двигаться дальше вверх или вниз и функция автоматического очищения парафина потеряется; в-третьих, необходимо вставить кольцо в муфту каждого нефтепровода, иначе при прохождении депарафинизатором через место нахождения муфты острие короткого зубца реверсивного зубца под действием инерции отскакивания возвратной пружины в первую очередь поступит во вход следующего нефтепровода и задевается, вследствие чего потеряется функция очищения парафина; еще по причине наличия конической трубкой резьбы на нефтепроводе, и длина резьбового соединения нефтепровода зависит от силы ввинчивания и от точности обработки, то получается различная длина резьбового соединения нефтепровода, поэтому необходимо изготовлять кольцо-накладку в различных длинах для сочетания, такая работа очень трудоемка и сложна, трудно осуществима.

Целью настоящего изобретения является преодолении недостатков известных парафиноочистительных устройств и создании парафиноочистительного устройства для глубинно-насосной скважины, которое имеет рациональную конструкцию, удобно и просто в установке и эксплуатации, способно автоматически надежно работать и имеет большой срок службы.

Эта цель достигается тем, что автоматическое устройство очистки глубинно-насосной скважины от парафина содержит депарафинизатор, прижатый к откачивающей штанге, и верхний и нижний реверсы, соответственно установленные на двух концах участка нефтепровода, который начинается от устья скважины, температура на котором ниже температуры запарафинивания и который подлежит очистке от парафина, причем депарафинизатор состоит из тела скребка, реверсивного зубца с установочным отверстием, дугообразной пластинчатой пружины и возвратной пружины кручения, при этом на верхнем и нижнем концах тела скребка соответственно установлены три дугообразные пластинчатые пружины, равномерно разнесенные по окружности на 60 градусов относительно друг друга, по периферии тела скребка выполнены прямоугольные сквозные отверстия и двутавровые вырезы, расположенные на расстоянии друг от друга, по меньшей мере, в трех рядах, на двух концах тела скребка выполнены винтовые лезвия, установленные под углом, равным 60 градусов, относительно друг друга, по двум боковым сторонам двутаврового выреза выполнены расположенные на расстоянии друг от друга круглые выемки, наверху и внизу двутаврового выреза выполнены углубления, раскрытые вовнутрь, реверсивный зубец установлен по середине двутаврового выреза, возвратные пружины кручения симметрично установлены внутри углублений, находящихся наверху и внизу двутаврового выреза, острия коротких зубцов на боковых сторонах реверсивного зубца имеют форму дуги, радиус которой равен радиусу нефтепровода, острие серединного зубца закруглено, верхний и нижний реверсы, каждый состоит из короткой втулки, разрывного кольца-ограничителя и ступенчатой пружины, при этом разрывное кольцо-ограничитель верхнего реверса установлено внутри конического кольцевого канала наверху короткой втулки, ступенчатая пружина установлена обратным образом внутри кольцевого канала внизу короткой втулки, разрывное кольцо-ограничитель нижнего реверса установлено внутри кольцевого канала в форме обратного конуса внизу короткой втулки, ступенчатая пружина установлена внутри кольцевого канала наверху короткой втулки.

Около каждого установочного отверстия реверсивного зубца может быть выполнено сквозное отверстие, пружина-ограничитель установлена внутри отверстия, на каждом конце отверстия установлен стальной шарик.

На реверсивном зубце на одном конце установочного отверстия может быть выполнена кольцевая выемка.

На одном конце каждой дуговой пластинчатой пружины может быть вставлен износостойкий материал для продления срока службы парафиноочистительного устройства.

Вследствие усовершенствования формы серединного зубца и коротких зубцов на двух боковых сторонах реверсивного зубца устранена возможность появления царапин внутренней стенки нефтепровода, повысились ударостойкость и срок службы реверсивного зубца. Вставление износостойкого материала на одном конце дуговой пластинчатой пружины удлинило срок службы. Вследствие установки элемента для ограничения положения реверсивного зубца уже нет необходимости накладывания кольца внутри муфты нефтепровода, когда депарафинизатор поступает в следующий нефтепровод, проходя через муфту нефтепровода, не будет задеваться. Установка ступенчатой пружины в верхнем и в нижнем реверсере дает возможность каждому реверсивному зубцу беспрепятственно реверсироваться, депарафинизатор свободно выполняет свое движение вверх или вниз, за один день он многократно очищает парафин с нефтепровода и с откачивающей штанги, таким образом, сырая нефть беспрепятственно добывается, а эффективность откачивания не уменьшается, экономятся большие расходы на очищение парафина, получается явный экономический эффект.

Далее приводится подробное описание изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено следующее:

фиг.1 изображает парафиноочистительное устройство согласно настоящему изобретению в рабочем состоянии;

фиг.2 изображает схему реверса в сборе;

фиг.3 изображает схему дуговой пластинчатой пружины;

фиг.4 изображает развернутую схему и сечение тела скребка;

фиг.5 изображает схему положений круглых выемок по боковым сторонам двутаврового выреза на теле скребка;

фиг.6 изображает схему реверсивного зубца;

фиг.7 изображает схему узла реверсивного зубца в сборе;

фиг.8 изображает схему конструкции реверсивного зубца другого типа;

фиг.9 изображает схему конструкции возвратной пружины;

фиг.10 изображает схему поворота реверсивного зубца при прохождении депарафинизатора через муфту нефтепровода.

Показанное на фиг.1-10 автоматическое устройство очистки глубинно-насосной скважины от парафина содержит депарафинизатор, состоящий из тела скребка 3, реверсивного зубца с установочным отверстием 4, дугообразной пластинчатой пружины 2 и возвратной пружины 16 кручения. На верхнем и нижнем концах тела скребка 3 соответственно установлены три дугообразных пластинчатых пружины 2, равномерно разнесенные по окружности на 60 градусов относительно друг друга. По периферии тела скребка 3 выполнены прямоугольные сквозные отверстия и двутавровые вырезы, расположенные на расстоянии друг от друга в трех рядах. На двух концах тела скребка 3 выполнены лезвия 19 (фиг.4), установленные под углом, равным 60 градусов, относительно друг друга. По двум боковым сторонам двутаврового выреза выполнены расположенные на расстоянии друг от друга круглые выемки 10, наверху и внизу двутаврового выреза выполнены углубления 17 (фиг.4), раскрытые внутрь. Реверсивный зубец 4 установлен по середине двутаврового выреза. Возвратные пружины 16 кручения симметрично установлены внутри углублений 17, находящихся наверху и внизу двутаврового выреза. Острия 11 коротких зубцов на боковых сторонах реверсивного зубца 4 имеют форму дуги, радиус которой равен радиусу нефтепровода. Острие 12 серединного зубца закруглено.

Устройство содержит также верхний и нижний реверсы, каждый из которых состоит из короткой втулки 1, разрывного кольца-ограничителя 5 и ступенчатой пружины 6. Разрывное кольцо-ограничитель 5 верхнего реверса установлено внутри конического кольцевого канала наверху короткой втулки 1. Ступенчатая пружина 6 установлена обратным образом внутри кольцевого канала внизу короткой втулки 1. Разрывное кольцо-ограничитель 5 нижнего реверса установлено внутри кольцевого канала в форме обратного конуса внизу короткой втулки 1. Ступенчатая пружина 6 установлена внутри кольцевого канала наверху короткой втулки 1.

Около каждого установочного отверстия реверсивного зубца 4 выполнено сквозное отверстие 18 (фиг.6). Пружина-ограничитель 13 установлена внутри отверстия 18, на каждом конце отверстия 18 установлен стальной шарик 14 (фиг.10).

На реверсивном зубце 4 на одном конце установочного отверстия выполнена кольцевая выемка 15.

На одном конце каждой дугообразной пластинчатой пружины 2 вставлен износостойкий материал.

Вышеописанное устройство работает следующим образом.

В первую очередь, верхний и нижний реверсы необходимо соответственно установить на верхнем конце и нижнем конце участка 7 нефтепровода, этот участок начинается от устья скважины и температура на этом участке ниже температуры запарафинивания, именно на этом участке нужно производить очистку парафина; далее необходимо прижимать депарафинизатор к откачивающей штанге 9 и поставить вверх острия всех реверсивных зубцов 4, депарафинизатор, следуя за откачивающей штангой 9, поступает с верхнего реверса на участок нефтепровода, где нужно производить очищение парафина, на этом заканчивается установка. Когда откачивающая штанга 9 двигается вниз, депарафинизатор тоже перемещается вниз, следуя за откачивающей штангой 9, лезвие 19 на нижнем конце тела скребка 3 очищает парафин от внутренней стенки нефтепровода; когда откачивающая штанга 9 двигается вверх, по причине однонаправленного действия реверсивного зубца 4 депарафинизатор не сможет перемещаться вверх вместе с откачивающей штангой 9, между откачивающей штангой 9 и дуговыми пластинчатыми пружинами 2, находящимися на двух концах депарафинизатора, возникает относительное скольжение, то есть дуговые пластинчатые пружины 2 производят очищение парафина с откачивающей штанги 9, откачивающая штанга 9 совершает возвратное движение вверх и вниз, и депарафинизатор непрерывно очищает парафин с внутренней стенки нефтепровода и с откачивающей штанги 9, одновременно перемещаясь от верхнего конца нефтепровода до нижнего. При прохождении депарафинизатором через муфту 8 нефтепровода реверсивный зубец 4 под действием силы инерции возвратной пружины кручения продолжает свое поворотное движение по причине того, что возвратные пружины 16, соответственно установленные в верхнее и нижнее углубления 17 на двутавровом вырезе тела скребка, отскакивают в свободное состояние. В это время угол между коротким зубцом реверсивного зубца 4 и осью составляет , за счет толкания стальной шарик 14 попадает в круглую выемку на одной стороне двутаврового выреза на теле скребка. Пружиной-ограничителем 13, установленной внутри сквозного отверстия 18 реверсивного зубца 4, ограничивается угол равным или меньшим 90 градусов при контакте реверсивного зубца 4 с возвратной пружиной 16, находящейся в свободном состоянии, тем самым обеспечивается беспрепятственный проход депарафинизатором через муфту 8 нефтепровода задевания. Ограничение положения реверсивного зубца 4 можно осуществить следующим образом, на одном конце установочного отверстия реверсивного зубца 4 выполнить зенковку 15, в эту зенковку установить круглую пружину. Вслед за возвратным движением откачивающей штанги 9 вверх и вниз депарафинизатор продолжает свое перемещение вниз, при поступлении в нижний реверс депарафинизатор в первую очередь проходит ступенчатую пружину 6, установленную внутри кольцевого канала наверху короткой втулки 1, потом заставляет разрезное кольцо-ограничитель 5, которое установлено внутри кольцевого канала в форме обратного конуса внизу короткой втулки 1, перемещаться вниз, за счет действия канала в форме обратного конуса диаметр разрезного кольца-ограничителя 5 постепенно уменьшается, когда уменьшение диаметра разрезного кольца-ограничителя 5 достигает размера, меньшего, чем диаметр тела скребка 3, депарафинизатор больше не будет перемещаться вниз вслед за движением вниз откачивающей штанги 9, но сможет перемещаться вверх вслед за движением вверх откачивающей штанги 9. Когда депарафинизатор, перемещаясь вверх, проходит ступенчатую пружину 6, все реверсивные зубцы изменяют направление, наклоняясь вниз, таким образом депарафинизатор сможет продолжать свое перемещение вверх вслед за движением вверх откачивающей штангой 9, лезвие на верхнем конце тела скребка 3 производит очищение парафина с внутренней стенки нефтепровода. Когда откачивающая штанга 9 двигается вниз, депарафинизатор уже не будет вслед за ним перемещаться вниз, в это время между откачивающей штангой 9 и дуговой пластинчатой пружиной 2 возникает относительное скольжение, то есть производится очищение парафина от откачивающей штанги 9. Вслед за дальнейшим движением откачивающей штанги 9 вверх и вниз депарафинизатор постепенно перемещается вверх, когда поступит в верхний реверс, изменяя направление, перемещается вниз, таким образом циклически повторяется. Каждый день производится автоматическое очищение парафина с внутренней стенки нефтепровода и с откачивающей штанги 9 многократно при перемещении депарафинизатора вверх и вниз. В связи с дугообразной формой 11 остриев коротких зубцов на двух боковых сторонах реверсивного зубца 4 и равенства радиуса этой дуги радиусу нефтепровода и в связи с округленным острием 12 серединного зубца реверсивного зубца 4 ликвидирована царапина внутренней стенки нефтепровода, повысилась ударостойкость и износостойкость острия зубца, продлен его срок службы.