RU2397028C1

RU2397028C1 - Scraper for autonomous cleaning of oil well tubing from asphalt-resin-paraffin deposits in oil producing industry

Info

Publication number: RU2397028C1
Application number: RU2009126107/12A
Authority: RU
Inventors: Сергей Владимирович Филиппов (RU); Сергей Владимирович Филиппов; Владимир Сергеевич Филиппов (RU); Владимир Сергеевич Филиппов; Евгений Владимирович Филиппов (RU); Евгений Владимирович Филиппов; Светлана Анатольевна Еремеева (RU); Светлана Анатольевна Еремеева; Юрий Александрович Архипов (RU); Юрий Александрович Архипов
Original assignee: Владимир Сергеевич Филиппов
Priority date: 2009-07-07
Filing date: 2009-07-07
Publication date: 2010-08-20

Abstract

FIELD: technological processes.

SUBSTANCE: invention relates to oil producing industry and is intended for autonomous maintenance of oil well tubing (OWT) inner surfaces in working condition and removal of asphalt-resin-paraffin (ARPD) and other deposits in wells operated by submersible electric centrifugal pump sets, and also by gaslift units and fountain method. Scraper of the main and control racks, unit of gate valves, sealing rack, spring, lower and upper cocks, upper cock drive. Main and control racks are installed crosswise relative to each other. Sealing rack is joined to main rack and control rack by means of springs. Lower cock is fixed on sealing rack movably with the possibility to rotate so that spring connected to lower cock tries to cause its rotation in counterclockwise direction. Drive of upper cock has hook, lengthy slot and spring. Unit of gate valve consists of main slider, small sliders, cores, gate valve itself, gate valve guides and gate valve covers.

EFFECT: invention provides for expansion of functional capabilities.

2 cl, 15 dwg

Description

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и предназначено для автономного поддержания внутренних поверхностей насосно-компрессорных труб (НКТ) в рабочем состоянии и удаления асфальтосмолопарафиновых (АСПО) и других отложений в скважинах, эксплуатирующихся погружными электроцентробежными насосными установками, а также газлифтными установками и фонтанным способом.The invention relates to the oil industry and is intended to autonomously maintain the inner surfaces of tubing (tubing) in working condition and remove asphalt-resin-paraffin (ASPO) and other deposits in wells operated by submersible electric centrifugal pumping units, as well as gas-lift installations and fountain method.

Известен скребок автоматический для очистки внутренней поверхности труб, содержащий корпус в виде втулки, установленную в нем на поворотной оси заслонку (затвор) и механизм закрытия, открытия проходного сечения трубы (см. а.с. СССР №244251, 1969 г.). Механизм выполнен в виде храповика, закрепленного на затворе, в который упирается биметаллическая пластина, соединенная с корпусом, при этом биметаллическая пластина настраивается на определенную температуру, при которой она срабатывает и опускает затвор, закрывая тем самым проходное сечение трубы.A known automatic scraper for cleaning the inner surface of pipes, comprising a housing in the form of a sleeve, a shutter (shutter) mounted on it on a rotary axis, and a closing mechanism for opening the pipe bore (see AS USSR No. 244251, 1969). The mechanism is made in the form of a ratchet mounted on a shutter, against which a bimetallic plate rests, connected to the body, while the bimetallic plate is adjusted to a certain temperature at which it operates and lowers the shutter, thereby closing the pipe bore.

Недостатками известного устройства являются нестабильность работы, сложность в изготовлении и ненадежность работы вследствие наличия пружины, храпового механизма и биметаллической пластины, ограниченность использования, т.к. затвор имеет только два положения - открыт, закрыт, и невозможность использования механизма в скребках с толкателем без дополнительного усовершенствования.The disadvantages of the known device are instability, difficulty in manufacturing and unreliability of work due to the presence of a spring, ratchet mechanism and a bimetallic plate, limited use, because the shutter has only two positions - open, closed, and the inability to use the mechanism in scrapers with a pusher without additional improvement.

Известен скребок автоматический для очистки внутренней поверхности труб, работающий в движущемся потоке жидкости в насосно-компрессорных трубах и чистящий их от наслоения парафина (см. патент РФ №2237528, 10.10.2004). Скребок выполнен с толкателем, размещенным в направляющих (корпус в виде втулок) с возможностью перемещения и поочередного взаимодействия с ограничителями хода скребка в конечных точках очистки и с затвором, взаимодействующим с толкателем для открытия, закрытия проходного сечения трубы.A known automatic scraper for cleaning the inner surface of pipes working in a moving fluid stream in tubing and cleaning them from layering of paraffin (see RF patent No. 2237528, 10.10.2004). The scraper is made with a pusher placed in the guides (the case in the form of bushings) with the ability to move and alternately interact with the stroke limiters of the scraper at the cleaning end points and with a shutter interacting with the pusher to open and close the pipe cross section.

Известный скребок имеет ряд недостатков. В ряде случаев сам механизм перекрытия проходного сечения не надежен в работе из-за недостаточной энергии удара, которая зависит от скорости движения скребка. Скорость движения скребка зависит от скорости потока в трубе, а также от производительности скважины. У каждой трубы (скважины или электроцентробежного насоса) своя производительность и скорость движения потока, т.е. скребком можно охватить только небольшой диапазон труб по дебиту.Known scraper has several disadvantages. In some cases, the mechanism of overlapping the passage section is not reliable in operation due to insufficient impact energy, which depends on the speed of the scraper. The speed of the scraper depends on the flow rate in the pipe, as well as on the productivity of the well. Each pipe (well or electric centrifugal pump) has its own productivity and flow rate, i.e. only a small range of flow rates can be covered with a scraper.

Как правило, такие скребки достигают значительного веса, и в случае первоначальной успешной работы механизма воздействие удара также сказывается на надежности работы механизма управления проходным сечением.As a rule, such scrapers reach significant weight, and in the case of the initial successful operation of the mechanism, the impact of the impact also affects the reliability of the mechanism for controlling the cross-section.

Ближайшим аналогом (прототипом) изобретения является скребок автономный для очистки внутренних поверхностей труб от асфальтосмолопарафиновых отложений (см. патент РФ на полезную модель №73620, опубл. 27.05.2008 г.).The closest analogue (prototype) of the invention is an autonomous scraper for cleaning the inner surfaces of pipes from asphalt-resin-paraffin deposits (see RF patent for utility model No. 73620, published on 05.27.2008).

В скребке автономном, содержащем корпус с направляющими и ножами, имеется запорный узел виде заслонки, установленной на оси с реечным приводом. Ножи имеют по меньшей мере три различные формы. Корпус скребка имеет длину большую, чем высота фонтанной арматуры скважины. В верхней части корпуса имеются окна для извлечения скребка из скважины любой глубины без повреждений. Рейка имеет круглое или прямоугольное сечение и установлена с возможностью перемещения в направляющих и ножах.In an autonomous scraper containing a housing with guides and knives, there is a locking unit in the form of a damper mounted on an axle with a rack and pinion drive. Knives have at least three different shapes. The scraper body has a length greater than the height of the fountain reinforcement of the well. In the upper part of the body there are windows for extracting the scraper from a well of any depth without damage. The rail has a round or rectangular cross section and is mounted with the possibility of movement in guides and knives.

Скребок имеет ряд недостатков. В ряде случаев сам механизм перекрытия проходного сечения не надежен в работе из-за недостаточной энергии удара, которая зависит от скорости движения скребка.The scraper has several disadvantages. In some cases, the mechanism of overlapping the passage section is not reliable in operation due to insufficient impact energy, which depends on the speed of the scraper.

Признаки, отличающие заявляемое изобретение от прототипа, отсутствуют в аналоге.Signs that distinguish the claimed invention from the prototype are absent in the analogue.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, - надежная непрерывная автоматическая очистка внутренней полости насосных труб действующих нефтяных скважин, эксплуатируемых фонтанным, газлифтным способами или электроцентробежными насосными установками, с различной производительностью и физическими свойствами добываемой жидкости.The technical result that can be obtained by carrying out the invention is reliable continuous automatic cleaning of the internal cavity of the pumping pipes of existing oil wells operated by fountain, gas-lift methods or electric centrifugal pumping units, with different capacities and physical properties of the produced fluid.

Указанный результат достигается тем, что скребок для автономной очистки НКТ от АСПО в нефтедобывающей промышленности снабжен главной и управляющей рейками, узлом заслонок, рейкой-затвором, пружинами, нижним и верхним курками, приводом верхнего курка. Главная и управляющая рейки установлены крестообразно относительно друг друга. Рейка-затвор связана с главной рейкой и управляющей рейкой пружинами. Нижний курок закреплен на рейке-затворе подвижно с возможностью вращения таким образом, что пружина, связанная с нижним курком, стремится вызвать его вращение по направлению вращения часовой стрелки. Привод верхнего курка имеет зацеп, вытянутый паз и пружину. Узел заслонки состоит из главного ползуна, малых ползунов, сердечников, непосредственно заслонки, направляющих заслонки и крышек заслонки. Детали скребка выполнены из листового металла. Выполнение деталей скребка из листового металла и установка их крестообразно уменьшает плоскость поперечного сечения самого устройства, что позволяет скребку легко опускаться в скважине, повышая тем самым надежность его работы. Конструкция узла заслонок приводит к отсутствию эффекта трения качения в узле заслонок, что обеспечивает надежную работу самих заслонок без заедания и высокую работоспособность узла в целом, открытие и закрытие заслонок происходит за счет совместного действия сил инерции и сил пружин, что увеличивает надежность работы скребка.The indicated result is achieved by the fact that the scraper for autonomous tubing cleaning from paraffin in the oil industry is equipped with a main and control rails, a shutter assembly, a shutter rail, springs, lower and upper triggers, and a trigger actuator. The main and control rails are installed crosswise relative to each other. The slide rail is connected to the main rail and the control rail by springs. The lower trigger is movably rotatably mounted on the shutter rail so that the spring associated with the lower trigger tends to cause it to rotate in the clockwise direction of rotation. The trigger actuator has a hook, an elongated groove and a spring. The damper assembly consists of the main slide, small sliders, cores, the damper itself, the damper guides and the damper covers. Scraper parts are made of sheet metal. The implementation of the parts of the scraper from sheet metal and installing them crosswise reduces the plane of the cross section of the device itself, which allows the scraper to easily sink in the well, thereby increasing the reliability of its operation. The design of the shutter assembly leads to the absence of rolling friction in the shutter assembly, which ensures reliable operation of the shutters themselves without jamming and the high performance of the assembly as a whole; the shutters are opened and closed due to the combined action of inertia and spring forces, which increases the reliability of the scraper.

На фигуре 1 изображен скребок для автономной очистки НКТ от АСПО в нефтедобывающей промышленности, вид спереди; на фигуре 2 изображен скребок для автономной очистки НКТ от АСПО в нефтедобывающей промышленности, вид сзади; на фигуре 3 изображен скребок для автономной очистки НКТ от АСПО в нефтедобывающей промышленности, вид справа; на фигуре 4 изображен скребок для автономной очистки НКТ от АСПО в нефтедобывающей промышленности, вид слева; на фигуре 5 изображен узел заслонки; на фигуре 6 изображено сечение по линии А-А; на фигуре 7 изображено сечение по линии В-В; на фигуре 8 изображено сечение по линии С-С; на фигуре 9 изображено положение нижнего курка при движении скребка вниз; на фигуре 10 изображено положение нижнего курка при движении скребка вверх; на фигурах 11 и 12 изображена верхняя часть скребка в изометрии; на фигуре 13 изображено положение верхнего курка при движении скребка вверх (пружина снята для наглядности); на фигуре 14 изображено положение верхнего курка при движении скребка вниз (пружина снята для наглядности); на фигуре 15 изображен привод верхнего курка.The figure 1 shows a scraper for autonomous cleaning of tubing from paraffin in the oil industry, front view; figure 2 shows a scraper for autonomous cleaning of tubing from paraffin in the oil industry, rear view; figure 3 shows a scraper for autonomous cleaning of tubing from paraffin in the oil industry, right view; figure 4 shows a scraper for autonomous cleaning of tubing from paraffin in the oil industry, left view; figure 5 shows the node shutter; figure 6 shows a section along the line aa; figure 7 shows a section along the line bb; figure 8 shows a section along the line CC; figure 9 shows the position of the lower trigger when the scraper moves down; figure 10 shows the position of the lower trigger when the scraper moves up; in figures 11 and 12 shows the upper part of the scraper in isometry; the figure 13 shows the position of the upper trigger when the scraper moves up (the spring is removed for clarity); the figure 14 shows the position of the upper trigger when the scraper moves down (the spring is removed for clarity); figure 15 shows the drive of the upper trigger.

Скребок для автономной очистки НКТ от АСПО в нефтедобывающей промышленности состоит из главной рейки 1, управляющей рейки 2, узла заслонок 3, рейки-затвора 4, пружин 5 и 6, нижнего курка 7, верхнего курка 8, привода верхнего курка 9 с зацепом 10. Рейка-затвор 4 связана с главной рейкой 1 пружиной 6, а с управляющей рейкой 2 пружиной 5. Зацеп 10 служит для извлечения скребка из НКТ. Нижний курок 7 закреплен на рейке-затворе 4 подвижно с возможностью вращения таким образом, что пружина 6, связанная с нижним курком 7, стремится вызвать его вращение по направлению вращения часовой стрелки. Привод верхнего курка 9 служит для изменения положения верхнего курка 8, который определяет взаимное положение главной рейки 1 и управляющей рейки 2. Привод верхнего курка 9 имеет вытянутый паз 11, который позволяет совершать поступательно-возвратное движение относительно направляющей 12 верхнего курка 8 и воздействовать на верхний курок 8 через подвижно закрепленную серьгу 13. Привод верхнего курка имеет пружину 14. Узел заслонки 3 состоит из главного ползуна 15, малых ползунов 16, сердечников 17 и 18, заслонки 19, направляющих заслонки 20, крышек заслонки 21, оси малого ползуна 22, соединительного штифта 23. Основные детали скребка выполнены из плоского листового металла. Главная рейка 1 и управляющая рейка 2 установлены крестообразно относительно друг друга.The scraper for autonomous cleaning of tubing from ASPO in the oil industry consists of the main rail 1, control rail 2, the damper assembly 3, shutter rail 4, springs 5 and 6, lower trigger 7, upper trigger 8, drive of upper trigger 9 with hook 10. The slide rail 4 is connected to the main rail 1 by a spring 6, and to the control rail 2 by a spring 5. The hook 10 serves to extract the scraper from the tubing. The lower trigger 7 is mounted on the slide rail 4 movably for rotation so that the spring 6 connected with the lower trigger 7 tends to cause it to rotate in the clockwise direction of rotation. The drive of the upper trigger 9 is used to change the position of the upper trigger 8, which determines the relative position of the main rack 1 and the control rail 2. The drive of the upper trigger 9 has an elongated groove 11, which allows you to make a reciprocating movement relative to the guide 12 of the upper trigger 8 and act on the upper trigger 8 through the movably fixed earring 13. The actuator of the upper trigger has a spring 14. The damper assembly 3 consists of a main slide 15, small sliders 16, cores 17 and 18, the damper 19, the guiding shutters 20, the damper covers Onki 21, the axis of the small slider 22, the connecting pin 23. The main parts of the scraper are made of flat sheet metal. The main rail 1 and the control rail 2 are installed crosswise relative to each other.

Скребок для автономной очистки НКТ от АСПО в нефтедобывающей промышленности работает следующим образом. Очистка НКТ от АСПО происходит при движении скребка внутри колонны НКТ. В колонне НКТ перемещение скребка ограничено: вверху - плоскостью закрытой шиберной заслонки, внизу - кольцом упорным 24, закрепленным в соединительной муфте. Кольцо упорное 24 расположено ниже начала образования АСПО. При взаимном перемещении главной рейки 1, управляющей рейки 2 и рейки-затвора 4 происходит открытие или закрытие двух заслонок 19. Открытие или закрытие заслонок 19 происходит за счет совместного действия сил инерции и сил предварительно растянутых пружин 5 и 6. Взаимодействие скребка с кольцом упорным 24 в нижней точке происходит при соприкосновении с ним нижнего курка 7. Взаимодействие скребка с шиберной заслонкой в верхней точке происходит посредством привода верхнего курка 8.A scraper for autonomous cleaning of tubing from paraffin in the oil industry is as follows. Cleaning the tubing from the paraffin deposits occurs when the scraper moves inside the tubing string. In the tubing string, the movement of the scraper is limited: at the top - with the plane of the closed slide gate valve, at the bottom - with the thrust ring 24, fixed in the coupling. Thrust ring 24 is located below the beginning of the formation of paraffin. When the main rail 1, control rail 2 and the slide rail 4 are moved together, two shutters 19 open or close. The shutters 19 open or close due to the combined action of the inertia forces and the forces of the pre-stretched springs 5 and 6. The interaction of the scraper with the thrust ring 24 at the lower point occurs when the lower trigger 7 is in contact with it. The interaction of the scraper with the slide gate at the upper point occurs through the drive of the upper trigger 8.

При движении скребка вниз происходит контакт нижнего курка 7 с упорным кольцом 24. При этом происходит вращательное движение подвижно закрепленного на рейке-затворе 4 нижнего курка 7 против направления вращения часовой стрелки вокруг оси 25. Нижний курок 7 выходит из зацепления за торец главной рейки 1. Рейка-затвор 4 перемещается вверх относительно главной рейки 1, что вызывает закрытие заслонок 19. Далее происходит подъем скребка, рейка-затвор 4 перемещается относительно главной рейки 1 вниз до зацепления нижнего курка 7 за нижний торец главной рейки 1, и пружины 5 и 6 растягиваются. При этом при движении вверх скребок зацепляется за упорное кольцо 24 наружным выступом нижнего курка 7.When the scraper moves downward, the lower trigger 7 contacts the thrust ring 24. In this case, the lower trigger 7 is movably fixed on the shutter-rail 4 against the clockwise rotation around axis 25. The lower trigger 7 disengages from the end face of the main rail 1. The shutter rod 4 moves upward relative to the main rail 1, which causes the shutters to close 19. Then the scraper raises, the shutter rod 4 moves downward relative to the main rail 1 until the lower trigger 7 engages for the lower end rack 1 and the springs 5 and 6 are stretched. In this case, when moving upward, the scraper hooks onto the thrust ring 24 by the outer protrusion of the lower trigger 7.

Привод верхнего курка 9 совершает поступательно-возвратное движение относительно направляющей верхнего курка 12 и воздействует на верхний курок 8 через подвижно закрепленную на оси 26 серьгу 13.The drive of the upper trigger 9 performs a translational-reverse motion relative to the guide of the upper trigger 12 and acts on the upper trigger 8 through the earring 13 movably fixed on the axis 26.

Узел заслонки 3 работает следующим образом. Между главной рейкой 1 и управляющей рейкой 2 поступательно движется главный ползун 15, внутри которого свободно вращаются сердечники 17 и 18, между которыми расположена заслонка 19. Снаружи с двух сторон симметрично узел заслонки закрыт последовательно направляющими заслонки 20 и крышками заслонки 21. В пазах каждой направляющей заслонки 20 поступательно перемещаются малые ползуны 16, подвижно закрепленные на осях в главной рейке 1 и управляющей рейке 2, вызывая тем самым вращение заслонки 19, в зависимости от взаимного положения главной рейки 1 и управляющей рейки 2.The node shutter 3 operates as follows. Between the main rail 1 and the control rail 2, the main slider 15 is progressively moving, inside of which the cores 17 and 18 freely rotate, between which the damper 19 is located. Outside, on both sides, the damper assembly is symmetrically closed by the damper guides 20 and the damper 21 covers. the sliders 20 are progressively moved by small sliders 16, movably fixed on the axes in the main rail 1 and the control rail 2, thereby causing the rotation of the shutter 19, depending on the relative position of the main rail 1 and control rail 2.

После начала движения скребка вверх вблизи упорного кольца 24 происходит растяжение обеих пружин 5 и 6 с помощью выступа нижнего курка 7. При достижении скребком шиберной заслонки в верхней части НКТ происходит открытие заслонок 19 скребка при срабатывании одной пружины 6, связывающей рейку-затвор 4 с управляющей рейкой 2. Затем скребок начинает движение вниз за счет действия силы тяжести. При достижении скребком упорного кольца 24 происходит закрытие заслонок 19 при срабатывании пружины 6, связывающей рейку-затвор 4 с главной рейкой 1, и перекрытие значительной части поперечного сечения НКТ заслонками. Поток жидкости под давлением действует на нижние поверхности заслонок, что приводит к движению скребка вверх. Далее циклы повторяются.After the scraper begins to move upward near the thrust ring 24, both springs 5 and 6 are stretched using the protrusion of the lower trigger 7. When the scraper reaches the slide gate in the upper part of the tubing, the scraper 19 opens when one spring 6 is activated, connecting the shutter-rail 4 to the control rail 2. Then the scraper begins to move down due to the action of gravity. When the scraper reaches the thrust ring 24, the shutters 19 are closed when the spring 6 is activated, connecting the shutter-rail 4 to the main rack 1, and a significant part of the tubing cross-section is blocked by shutters. The flow of fluid under pressure acts on the lower surfaces of the dampers, which causes the scraper to move up. Further cycles are repeated.

Очистка внутренней поверхности НКТ осуществляется лишь при движении скребка вверх кромками закрытых заслонок 19. При движении вниз с открытыми заслонками 19 величина площади поперечного сечения скребка минимальна, что исключает застревание скребка в НКТ.The inner surface of the tubing is cleaned only when the scraper moves upwards with the edges of the closed shutters 19. When moving down with the open shutters 19, the cross-sectional area of the scraper is minimal, which eliminates the squeegee getting stuck in the tubing.

Скребок может быть изготовлен имеющимися техническими средствами на имеющемся оборудовании.The scraper can be manufactured by existing technical means on existing equipment.

Claims

1. A scraper for autonomous cleaning of tubing (tubing) from asphalt-resin-paraffin deposits (ASPO) in the oil industry, containing dampers mounted on an axis, characterized in that it is equipped with a main and control rails, a damper assembly, a shutter rail, springs, the lower and upper triggers, the drive of the upper trigger, while the main and control rails are mounted crosswise relative to each other, the shutter rail is connected to the main rail and the control rail by springs, the lower trigger is fixed to the shutter rail it is rotationally movable so that the spring connected with the lower trigger tends to cause it to rotate in the clockwise direction, the upper trigger has a hook, an elongated groove and spring, the shutter assembly consists of a main slide, small sliders, cores, the shutter itself guiding flaps and flapper covers.

2. A scraper for autonomous cleaning of tubing from paraffin in the oil industry according to claim 1, characterized in that the details of the scraper are made of sheet metal.