RU191853U1 - Противополётное устройство для электроцентробежного насоса - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности и может быть применена в процессе добычи нефти электроцентробежными насосами для предотвращения их падения на забой скважины. Противополетное устройство для электроцентробежного насоса, содержащее верхний и нижний переводники, корпус, состоящий из заякоривающего и амортизирующего узлов, ствола, расположенного в его центральной части, имеющего коническую и цилиндрическую части, в нижней части которого, внутри его продольных пазов, установлены тормозные сухари, которые имеют возможность отклоняться от оси корпуса за счет осевого перемещения вдоль конической части ствола, причем внутри ствола расположен разделительный поршень, фильтр и подпружиненный обратный клапан, формирующие разгрузочную камеру, а скользящая труба соединена через стопор-ограничитель с гидравлическим поршнем. Технический результат заключается в повышении надежности работы устройства и упрощении конструкции.

Description

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использована в процессе добычи нефти электроцентробежными насосами для предотвращения их падения на забой скважины.

Известно устройство для предотвращения падения колонны подъемных труб с электропогружным насосом на забой скважины (авторское свидетельство СССР №1541373, МПК8 Е21В 23/00, 31/00, 1990 г.), содержащее размещенный в колонне обсадных труб заякоривающий узел и механизм его привода, выполненный в виде установленного на устье скважины с возможностью взаимодействия с колонной подъемных труб подпружиненного ролика с генератором электрического тока, установленной под электропогружным насосом с возможностью взаимодействия с колонной обсадных труб пары взаимно подпружиненных дополнительных роликов, имеющих по крайней мере один генератор электрического тока, заякоривающий узел выполнен в виде конусного плашечного захвата, размещенного под ним стержня с расположенным на нем основным и дополнительным электромагнитами противоположного действия, причем подвижные клинья плашечного захвата шарнирно соединены посредством планок со стержнем, а генераторы основного и дополнительных роликов электрически связаны между собой посредством кабеля электропогружного насоса и коллектора кабельного барабана.

Недостатком данного устройства является его ненадежность в работе из-за применения электрической схемы в управлении заякоривающего механизма, а именно:

- вероятность отказа электросистемы из-за ее работы в агрессивной среде, которая может привести к пробоям электрических узлов;

- ненадежность контактных соединений;

- возможное повреждение проводов при спускоподъемных операциях и в агрессивной среде;

- наличие в скважине отложений, приводящих к заклинке роликов, дальнейшему их проскальзыванию и, как следствие, несрабатыванию генератора электрического тока.

Отсутствие амортизирующего узла может привести к срыву и поломке заякоривающего механизма от удара или смятию деталей устройства.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является противополетное устройство (патент RU №2175048, МПК8 Е21В 23/00), содержащее верхний и нижний переводники, ствол с установленным в его верхней части опорным кольцом, расположенные на стволе с возможностью взаимодействия амортизирующий узел с конусом и заякоривающий механизм, при этом на стволе ниже конуса выполнены симметричные фигурные пазы, имеющие короткий и длинный участки, соединенные между собой переходным участком с углом наклона 45°, причем длинный участок выполнен от нижней части конуса до нижнего переводника, длина короткого участка равна удвоенной длине минимального подрыва инструмента при спускоподъемных операциях, а расстояние от нижней части конуса до верхней части короткого участка фигурного паза равно высоте заякоривающего механизма, кроме того, в фигурном пазу при входе переходного участка в длинный установлено замковое устройство одностороннего действия, а в сквозном отверстии, выполненном в конусе и стволе, установлен срезной штифт, при этом заякоривающий механизм состоит из корпуса, расположенного на стволе с возможностью осевого перемещения, установленных равномерно по окружности корпуса и подпружиненных относительно него захватов двойного действия, в нижней части выполненных в виде заходного кулачка и в верхней имеющих зубья, кольца, установленного на корпусе, опоясывающего захваты и являющегося осью, относительно которой качаются захваты, обоймы, расположенной в нижней части корпуса с возможностью радиального вращения относительно него и жестко связанной с ним в осевом направлении, причем на внутренней поверхности обоймы выполнены канавка прямоугольного профиля и над ней выемка, а на наружной поверхности корпуса в виде секторов выполнены буртики прямоугольного профиля, во внутренней части обоймы жестко по посадке с натягом перпендикулярно оси устройства установлены диаметрально противоположные направляющие штифты.

Недостатками данного устройства являются:

- во-первых, амортизирующий элемент выполнен резиновым, что в агрессивной среде при длительной эксплуатации электроцентробежного насоса может привести к потере амортизирующих свойств;

- во-вторых, низкая надежность, связанная с тем, что отсутствие камеры для улавливания шлама и клямс кабеля электроцентробежного насоса приводит к тому, что весь шлам и оторвавшиеся от кабеля клямсы попадают на якорный узел, что может привести к заклиниванию устройства в скважине при срыве с целью извлечения его из скважины. Кроме того, наличие в конструкции устройства срезного элемента, от разрушения которого зависит, сработает устройство или нет, т.е. в случае обрыва колонны труб устройство может оказаться на забое скважины вместе с электроцентробежным насосом и кабелем, а также замкового устройства, которое может заклинить в скважине и в результате не сработает заякоривающий узел.

Недостатком устройства является сложность конструкции и недостаточная надежность.

Наиболее близким по технической сущности является устройство, принятое за прототип, описанное в патенте RU №2175048, МПК8 Е21В 23/00, содержащее верхний и нижний переводники, корпус, состоящий из заякоривающего и амортизирующего узлов, ствола, расположенного в его центральной части, имеющего коническую и цилиндрическую части, отличающееся тем, что в нижней части корпуса внутри его продольных пазов установлены сухари, которые имеют возможность отклоняться от оси корпуса за счет осевого перемещения вдоль конической части ствола, а амортизирующий узел состоит из пружинного центратора, плоские рессоры которого выполнены из металла с эффектом памяти формы.

Существеннейший недостаток прототипа - для запуска спускового механизма на основе металла с памятью формы необходимо получить точные исходные данные по температуре в рабочем режиме предстоящей эксплуатации данной скважины в данном интервале с конкретным насосом и подобрать нужные параметры спускового механизма с памятью формы, что в условиях производства представляет значительную трудность.

Еще один недостаток - даже если удачно спустили ЭЦН без срабатывания охранного устройства, удачно запустили и вывели на режим - не известен факт расклинивания на колонну фонаря с памятью формы и достаточность создаваемого им тормозного усилия, а значит, неизвестна степень риска и возможность выполнения устройством своих функций, а также же при изменении режима эксплуатации скважины, обводненности и степени охлаждения при условии не герметичности обсадной колонны или забоя.

Для исключения перечисленных недостатков прототипа противополетного устройства на основе материала с памятью формы предлагается устройство расклинивания плашек якоря за счет депрессии в стволе скважины, создаваемого работающим насосом.

Задачей полезной модели является повышение надежности работы за счет гарантированного срабатывания заякоривающего узла и исключения заклинивания устройства при срыве устройства с целью его перевода в транспортное положение и извлечения с возможностью длительной работы амортизирующего элемента в агрессивной среде с расчетной нагрузкой.

Поставленная задача решается вновь разработанным противополетным устройством для электроцентробежного насоса.

На рисунке в продольном разрезе представлено противополетное устройство для электроцентробежного насоса.

Устройство содержит: верхнюю 1 и нижнюю 2 присоединительные муфты. Верхняя муфта 1 соединена со стволом 10, оканчивающимся снизу конусом, упирающимся в наклонные плоскости тормозных сухарей 5 и 8. На стволе 10 между верхней муфтой 1 и конусом подвижно закреплена труба 6 спускового устройства так, что она может двигаться под своим весом от верха до низа паза 3 ствола 10 и в транспортном положении над устьем скважины, и в скважине она висит на соединителе - ограничительном упоре 4 так, что конус ствола 10 находится в контакте с тормозными сухарями 5 и 8, висящими на своих осях 9 в продольных пазах 7 этой скользящей трубы 6 и не выталкивает тормозные сухари 5 и 8 из трубы 6, и все устройство может свободно перемещаться в обсадной колонне скважины.

При этом поршень 11 с уплотнительными кольцами 15 и обратный клапан 13 образуют балансировочную камеру 12, первоначально заполненную воздухом до спуска в жидкость, заполняющую скважину.

Устройство работает следующим образом.

По мере спуска под уровень жидкости в скважине она через фильтр 14 проникает в камеру 12 через обратный клапан 13 и сжимает находящийся там воздух до гидростатического давления соответствующего глубине спуска ЭЦН под уровень. При этом то же самое скважинное гидростатическое давление через паз 3 действует и на обратную сторону поршня 11 и он продолжает находиться висящим на стопоре - ограничителе 4 в нижнем положении паза 3 и не выдавливает тормозные сухари 5 и 8.

После запуска ЭЦН и создания рабочей депрессии она через паз 3 действует на поршень 11 и обратный клапан 13. Обратный клапан 13 закрывается и гидростатическое давление, соответствующее глубине спуска ЭЦН под уровень, толкает поршень 11 и через упор - соединитель 4 надвигает расклинивающую скользящую трубу 6 с тормозными сухарями 5 и 8 на конус ствола 10, расклинивает тормозные сухари 5 и 8 на обсадную колонну скважины (на рисунке не показана), заякоривает устройство и предотвращает возможный полет на забой.

Для спуско-подъемных операций оборудования достаточно приподнять сборку до схода тормозных сухарей 5 и 8 с конуса ствола 10 и возвращения их в пазы скользящей трубы 6 в транспортное положение, что позволит продолжить подъем или спуск оборудования.

Данное противополетное устройство допускает каскадное соединение нескольких подобных устройств с целью увеличения надежности и может применяться в скважинных условиях для различных видов погружного оборудования.

Предлагаемое противополетное устройство для электроцентробежного насоса оборудования позволяет повысить надежность работы и предполагает использование материалов, обладающих высокой коррозионной и эрозионной стойкостью, позволяет длительно работать в агрессивной среде с расчетной нагрузкой.

Claims (1)

1. Противополетное устройство для электроцентробежного насоса, содержащее верхний и нижний переводники, корпус, состоящий из заякоривающего и амортизирующего узлов, ствола, расположенного в его центральной части, имеющего коническую и цилиндрическую части, в нижней части которого, внутри его продольных пазов, установлены тормозные сухари, которые имеют возможность отклоняться от оси корпуса за счет осевого перемещения вдоль конической части ствола, отличающееся тем, что внутри ствола расположен разделительный поршень, фильтр и подпружиненный обратный клапан, формирующие разгрузочную камеру, а скользящая труба соединена через стопор-ограничитель с гидравлическим поршнем.

Images