Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
PRODUCTION TUBING STRING PROTECTOLIZER AND DAMPING ASSEMBLY
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2014/051463
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to the art of well drilling and can be used for protecting a casing string against wear during use, as well as for fastening a power cable to a production tubing string and for protecting the cable against impacts and vibrations during lowering and raising operations, and can be used in the oil industry. The production tubing string protectolizer consists of a first annular sector in the form of an arcuate component (1) and a second annular sector in the form of a clamping component (12). The first arcuate component (1) has two protective ribs (2) configured thereon. Two open through slots (3, 4), situated on the arcuate component (1) in mutually perpendicular directions, enable the unobstructed laying of a power cable (5) and the fastening thereof. The claimed damping assembly is configured on the outer surfaces (14) of the protective ribs (2) and on the outer surface (18) of a protuberance (11). The damping assembly is an elongate component (16) with bent ends, which is disposed in grooves (15). The free space in the grooves (15) is filled with a resilient material (17), preferably rubber. Part of the surface of the elongate component (16) protrudes beyond the outer surfaces (14) of the protective ribs (2) and the outer surface (18) of the protuberance (11).

Inventors:
ISHERJAKOV, Dmitry Sergeevich (ul. Lugovaya, 23pos. Bolshaya Tarkhanovka,Shentalinsky Raio, Samarskaya obl. 0, 446910, RU)
ISHERJAKOV, Sergey Filippovich (ul. Lugovaya, 23pos. Bolshaya Tarkhanovka,Shentalinsky Raio, Samarskaya obl. 0, 446910, RU)
PARFIONOV, Maxim Nikolaevich (PSSU, 2 kv. 2,Neftejugansky raio, PGT Poikovsky 1, 628331, RU)
Application Number:
RU2013/000747
Publication Date:
April 03, 2014
Filing Date:
August 28, 2013
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
OBSHESTVO S OGRANICHENNOI OTVETSTVENNOSTJU "NEFTEMASH PROEKT" (11 kvartal, zdanie 26Samarskaya oblas, Samara 8, 443028, RU)
ISHERJAKOV, Dmitry Sergeevich (ul. Lugovaya, 23pos. Bolshaya Tarkhanovka,Shentalinsky Raio, Samarskaya obl. 0, 446910, RU)
ISHERJAKOV, Sergey Filippovich (ul. Lugovaya, 23pos. Bolshaya Tarkhanovka,Shentalinsky Raio, Samarskaya obl. 0, 446910, RU)
PARFIONOV, Maxim Nikolaevich (PSSU, 2 kv. 2,Neftejugansky raio, PGT Poikovsky 1, 628331, RU)
International Classes:
E21B17/10; F16F7/00
Foreign References:
RU46291U1
RU104984U1
Attorney, Agent or Firm:
SALMINA, Olga Borisovna (a/ya 1, Moscow, 6, 121096, RU)
Download PDF:
Claims:
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Протектолайзер колонны насосно-компрессорных труб, выполненный в виде двух кольцевых секторов, отличающийся тем, что указанные кольцевые сектора с одной стороны имеют шарнирное соединение, а с другой стороны имеют разъемное соединение, с внутренней стороны первого кольцевого сектора выполнен сквозной паз для силового кабеля, а с наружной стороны выполнена, по меньшей мере, одна прорезь, перпендикулярная пазу для силового кабеля, в которой установлена прижимная планка для фиксации силового кабеля, при этом, по меньшей мере, на одном кольцевом секторе, установлены, по меньшей мере, два демпфирующих узла, выполненных в виде выемки на внешней поверхности кольцевого сектора, в которой установлен стержень с загнутыми концами для крепления в выемке, а свободное пространство выемки заполнено упругим материалом, при этом часть поверхности стержня выступает над наружной поверхностью кольцевого сектора.

2. Протектолайзер по п.1 , отличающийся тем, что на внутренней поверхности второго кольцевого сектора выполнен дополнительный сквозной паз.

3. Протектолайзер по п.1, отличающийся тем, что в качестве упругого материала в демпфирующем узле использован каучук.

4. Протектолайзер по п.1 , отличающийся тем, что сечение стержня демпфирующего узла выполнено круглым.

5. Протектолайзер по п.1 , отличающийся тем, что сечение стержня демпфирующего узла выполнено прямоугольным.

6. Демпфирующий узел, содержащий удлиненный элемент, установленный в выемке, выполненной на поверхности тела защищаемого объекта, концы удлиненного элемента выполнены загнутыми для крепления в теле защищаемого объекта, а свободное пространство выемки заполнено упругим материалом, при этом часть поверхности удлиненного элемента выступает над поверхностью тела защищаемого объекта.

7. Демпфирующий узел по п.6, отличающийся тем, что в качестве упругого материала использован каучук.

8. Демпфирующий узел по п.6, отличающийся тем, что удлиненный элемент выполнен в виде стержня круглого сечения.

9. Демпфирующий узел по п.6, отличающийся тем, что удлиненный элемент выполнен в виде стержня прямоугольного сечения.

Description:
Протектолайзер колонны насосно-компрессорных труб и

демпфирующий узел

Область техники

Изобретение относится к области добычи нефти и газа, и может быть использовано для предохранения колонны насосно-компрессорных труб от изнашивания в процессе эксплуатации, в том числе при запуске электроцентробежных насосов, а также для крепления силового кабеля к колонне насосно-компрессорных труб и его защите при спускоподъемных операциях.

Предшествующий уровень техники

При запуске двигателя (до того как он наберет обороты) на колонне бурильных труб, из-за дисбаланса, возникают вибрации, которые передаются на все элементы насосной установки. Элементы насосной установки (двигатель, насосные секции и их фланцевые соединения) начинают раскачиваться и бить о трубы обсадной колонны, тем самым получая механические повреждения, разрушая цементный камень обсадной колонны, и передавая вибрацию выше. Такие колебания элементов насосной установки приводят к возникновению дополнительных нагрузок на крепеж, подшипники, опоры и валы двигателя.

В патенте RU N° 2107145 от 20.03.1998 «Протектор для обсадной колонны» описано устройство, на корпусе которого выполнены углубления в виде продольных пазов (например, четырех), расположенных по периметру окружности корпуса и направленных вдоль его оси с возможностью размещения в них изнашиваемых (заменяемых) элементов. При этом как в корпусе, так и в изнашиваемых элементах предусмотрены симметричные канавки в направлении периметра окружности корпуса с возможностью размещения в них напряженных колец. Кроме того, наружная поверхность изнашиваемых (заменяемых) элементов выполнена по радиусу, соответствующему радиусу обсадной колонны, при этом изнашиваемые (заменяемые) элементы выполнены из антифрикционного материала (например, текстолит, бронза, полиуретан и т.п.).

Таким образом, углубления в корпусе, необходимые для размещения заменяемых изнашивающих элементов, выполнены в виде продольных пазов и расположены по окружности корпуса. Изнашиваемые элементы закреплены предварительно напряженными кольцами, уложенными в канавках изнашиваемых элементов и корпуса. Наружная поверхность изнашиваемых элементов имеет кривизну, радиус которой соответствует радиусу обсадной колонны.

Основными недостатками известного устройства являются сложность при проведении операции по замене изнашиваемых элементов, а также невозможности компенсирования вибраций скважинного оборудования при насосной добычи нефти.

Также известен виброгаситель (а.с. N2881290 с приоритетом от 22.03.79 г., Е21В 17/06), который позволяет получить более высокую механическую скорость и проходку, при компоновке им низа колонны бурильных труб. Виброгаситель включает вал с резьбовыми участками и обойму. Вал состоит из двух частей, установленных с возможностью осевого перемещения. Обойма размещается концентрично валу и образует с ним кольцевую полость, в которой установлены упругие элементы. Виброгаситель дополнительно снабжен эластичным патрубком, установленным между близлежащими торцами частей вала. Такое устройство снижает вибрации только частично и поэтому не может защитить элементы насосной установки от ударных нагрузок при запуске насоса, при спускоподъемных операциях, а также не может снизить усталостные нагрузки крепежных элементов используемого оборудования.

Раскрытие изобретения

Технической задачей изобретения является создание устройства, которое предохраняет внешнюю поверхность колонны насосно- компрессорных труб и силовой кабель от ударов об внутреннюю поверхность обсадной трубы, и снижает вибрации и колебания, создаваемые скважинным оборудованием при его работе.

Также технической задачей является создание конструкции узла, который позволил бы уменьшить ударные нагрузки при запуске двигателя, при спускоподъемных операциях и уменьшить распространение вибраций, которые создают усталостные напряжения крепежных элементов, подшипники, опоры и валы двигателя.

Техническим результатом, получаемым при использовании предлагаемого изобретения, является защита от механического взаимодействия колонны насосно-компрессорных труб и обсадной трубы при спускоподъемных операциях и защита силового кабеля от внешних повреждений, а также снижение вибрации колонны насосно- компрессорных труб, возникающих при работе скважинного оборудования.

Также технический результат заключается в уменьшении механических повреждений элементов насосной установки и труб обсадной колонны, при повышении надежности защиты кабеля за счет снижения усталостных напряжений крепежных элементов оборудования и фланцевых соединений электроцентробежной насосной установки.

Поставленная задача решается тем, что протектолайзер колонны насосно-компрессорных труб выполнен в виде двух кольцевых секторов. Указанные кольцевые сектора с одной стороны имеют шарнирное соединение, а с другой стороны имеют разъемное соединение. С внутренней стороны первого кольцевого сектора выполнен сквозной паз для силового кабеля. С наружной стороны первого кольцевого сектора выполнена, по меньшей мере, одна прорезь, перпендикулярная сквозному пазу для силового кабеля, в которой установлена прижимная планка для фиксации силового кабеля. При этом, по меньшей мере, на одном кольцевом секторе, установлены, по меньшей мере, два узла демпфирования, выполненные в виде выемки на внешней поверхности кольцевого сектора, в которой установлен стержень с загнутыми концами для крепления в выемке. Свободное пространство выемки заполнено упругим материалом. Причем часть поверхности стержня выступает над наружной поверхностью кольцевого сектора.

В частном случае на внутренней поверхности второго кольцевого сектора выполнен дополнительный сквозной паз.

В частном случае в качестве упругого материала в узле демпфирования использован каучук.

В частном случае сечение стержня узла демпфирования выполнено круглым.

В частном случае сечение стержня узла демпфирования выполнено в прямоугольным.

Также поставленная задача решается тем, что защищающее устройство представляет собой демпфирующий узел, содержащий удлиненный элемент, установленный в выемке, выполненной на поверхности тела защищаемого объекта. Концы удлиненного элемента выполнены загнутыми для крепления в теле защищаемого объекта. Свободное пространство выемки заполнено упругим материалом, при этом часть поверхности удлиненного элемента выступает над поверхностью тела защищаемого объекта.

В частном случае в качестве упругого материала в демпфирующем узле использован каучук.

В частном случае удлиненный элемент демпфирующего узла выполнен в виде стержня круглого сечения.

В частном случае удлиненный элемент демпфирующего узла выполнен в виде стержня прямоугольного сечения.

Краткое описание фигур чертежей

Изобретение поясняется чертежами, где изображено:

фиг.1 - представляет собой вид спереди протектолайзера с разрезом в месте болтового крепления;

фиг.2 - сечение по А-А (фиг. 1 );

фиг.З - вид сбоку протектора;

фиг.4 - представляет собой вид спереди протектолайзера с дополнительным сквозным пазом.

Лучший вариант осуществления изобретения

Заявляемый протектолайзер колонны насосно-компрессорных труб, изображенный на фиг.1 и фиг.2, состоит из первого кольцевого сектора в виде дугообразного элемента 1 и второго кольцевой сектора в виде прижимного элемента 12. На дугообразном элементе 1 выполнены два защитных ребра 2. Два сквозных открытых паза 3 и 4 расположенных на дугообразном элементе 1 во взаимно перпендикулярных направлениях обеспечивают беспрепятственную прокладку силового кабеля 5 и его крепление. В пазу 3 установлена термоизоляционная подложка 8, к которой прижимают силовой кабель 5 с помощью крепежной скобы 7. Крепежная скоба 7 размещена в пазу 4 и крепится посредством разъемных соединений 6.

На прижимном элементе 12 выполнен выступ 1 1. Разъемное соединение дугообразного элемента 1 и прижимного элемента 12 осуществляется посредством крепежных соединений 13.

В варианте исполнения, приведенном на фиг. 4, протектолайзер состоит из первого кольцевого сектора в виде дугообразного элемента 1 и второго кольцевой сектора в виде прижимного элемента 12 соединяемые посредством разъемного соединения 13 и цилиндрического шарнира 20. При этом в прижимном элементе 12 выполнен дополнительный сквозной паз 19. В этом варианте дополнительный сквозной паз 19 может быть использован для прокладки или дополнительного кабеля, или трубки для подачи ингибитора (на фигурах не показаны). Также дополнительный сквозной паз 19 предотвращает эффект «поршенирования», возникающий вследствие взаимодействия колонны насосно-компрессорных труб со скважинной жидкостью в процессе спускоподъемных работ.

Заявляемый демпфирующий узел выполнен на внешних поверхностях 14 защитных ребер 2 и внешней поверхности 18 выступа 1 1. Демпфирующий узел представляет собой удлиненный элемент 16 с загнутыми концами, установленный в выемках 15, которые выполнены на внешних поверхностях 14 защитных ребер 2 и внешней поверхности 18 выступа 1 1. Как показано на фиг.1 один конец удлиненного элемента 16 загнут приблизительно под прямы углом к расположению удлиненного элемента 16 и входит внутрь тела протектолайзера. Второй конец удлиненного элемента 16 загнут два раза таким образом, что в теле протектолайзера располагается вдоль выемки 15. Выполнение удлиненного элемента 16 с загнутыми концами предотвращает его смещение в продольном и в поперечном направлениях, и тем самым надежно удерживает удлиненный элемент 16 в теле протектолайзера.

Удлиненный элемент 16 может иметь различную форму поперечного сечения: круглую, прямоугольную или квадратную.

Свободное пространство в выемках 15 заполнено упругим материалом 17, предпочтительно каучуком, который является стойким к агрессивным средам. Часть поверхности удлиненного элемента 16 выступает за пределы внешних поверхностей 14 защитных ребер 2 и внешней поверхности 18 выступа 1 1.

Устройство работает следующим образом. Для крепления протектолайзера колонны насосно-компрессорных труб снимают крепежный элемент 7 и устанавливают дугообразный элемент 1 , например, на «шейку» фланца необходимого элемента насосной установки. В зависимости от элемента насосной установки, на который производят крепление протектолайзера, используют одну из посадочных поверхностей 9 протектолайзера. При этом силовой кабель укладывают в паз 3. Прижимной элемент 12 с диаметрально противоположной стороны элемента насосной установки скрепляется посредством разъемных соединений 13 с дугообразным элементом 1. Далее устанавливается крепежный элемент 7 и затяжкой разъемных соединений 6 силовой кабель 5 плотно прижимается к термоизоляционной подложке 8. В процессе спускоподъемных операций или запуске и работе центробежного насоса протектолайзер колонны насосно-компрессорных труб ударяется о поверхность обсадной трубы, при этом ударную нагрузку испытывают выступающие удлиненные элементы 16. Свободное пространство в выемах 15 заполнено каучуком, поэтому удлиненные элементы 16 при ударе вжимаются в выемку 15 и таким образом энергия удара гасится. Поскольку как показано на фиг.1 демпфирующие узлы выполнены на всех поверхностях протектолайзера соприкасающихся с поверхностью обсадной трубы, то защита протектолайзера от ударов осуществляется со всех сторон.

Аналогичным образом могут быть защищены любые устройства, используемые на установках электроцентробежных насосов.

Промышленная применимость Выполнение демпфирующих узлов на поверхностях протектолайзеров колонны насосно-компрессорных труб позволяет уменьшить механические повреждения как самих устройств насосной установки так и труб обсадной колонны. Гашение энергии удара демпфирующим узлом приводит к гашению вибраций и уменьшению усталостных напряжений крепежных элементов оборудования и фланцевых соединений электроцентробежной насосной установки. Крепежные элементы служат дольше, что гарантирует повышение надежности крепления силового кабеля и снижение риска его повреждения.