книги из ГПНТБ / Еникеев В.Р. Автоматические скребки для очистки подъемных труб от парафина

скребка становится несколько меньшей, чем в начальный момент..

Это объясняется снижением сил трения при движении скребка и возрастанием турбулентных явлений в потоке.

Величина подъемной силы скребка в зависимости от скорости

потока, обтекающего его, может быть точно определена. В много­ численных опытах УфНИИ установлено, что подъемная сила

скребка достигает больших значений. Например, при скорости

газо-нефтяного потока относительно скребка, равной 50 см)сек,

подъемная сила равна 13 кг, а при скорости 160 см1сек равна

100 кг. Примерно такие же значения подъемной силы получены при обтекании скребка водой и дегазированной нефтью (опыты проводились с неподвижно закрепленным скребком).

Следовательно, в случае остановки скребка во время подъема подъемная сила, обусловленная сопротивлением раскрытого скребка потоку жидкости,.в десятки раз превышает вес скребка. Остановка скребка в трубах возможна в том случае, когда препят­ ствием его движению служит неровность па стенке трубы пли уступ в муфтовом соединении.

При обтекании скребка газо-нефтяным потоком создается определенный перепад давления между верхним и нижним концами скребка, обусловленный потерями на трение и ускорение движе­ ния жидкости в зазорах между скребком и трубами. Величина этого перепада незначительна, что подтверждается опытами на стенде с движущимся скребком и опытами с неподвижно закре­ пленным скребком. Установлено, что подъемная сила скребка

где S — подъемная сила в к?; АР — перепад давления в ат.

Нетрудно определить и перепад давления во время движения скребка. Если вес скребка и силы трения его о стенки труб в сумме составляют 3 кг, то во время движения перепад давления

А Р = = 0,24 ат.

25

Влияние автоматического скребка на работу фонтанной скважины

Наблюдение за работой фонтанной скважины, оборудован­ ной автоматическим скребком, показывает, что процесс ее фонта­ нирования несколько нарушается.

Если до внедрения автоматического скребка на устье сква­

жины наблюдалось постоянное буферное давление, то в после­ дующем перед ударом скребка о верхний амортизатор и после

удара наблюдалась резкая пульсация буферного давления. В сква­ жинах, в которых ранее происходила пульсация буферного да-

зления, амплитуда пульсации значительно увеличивается в мо­ менты приближения и удаления скребка от устья.

При высоком буферном давлении (более 15—20 ат), когда содержание газа в газо-нефтяном потоке около устья невелико, пульсация выражена очень слабо или же совсем отсутствует.

Пульсация буферного давления или же увеличение амплитуды

пульсации являются косвенным признаком движения скребка в верхней части эксплуатационных труб. На этом свойстве основан

■один из способов регистрации работы автоматического скребка

Рис. 18. Суточная запись изменения буферного давления во время работы скребка.

при помощи самопишущего манометра, установленного на устье скважины.

Запись изменения буферного давления на картограмме, кото­ рая делает одни оборот за сутки, имеет вид храпового колеса

(рис. 18).

Одновременная запись изменения буферного давления и га­

зового фактора на картограммах, которые совершают один обо­ рот за 2 часа, показывает, что оба этих параметра взаимно' свя­ заны, а их пульсация возникает и увеличивается с приближе­ нием скребка к устью скважины (рис. 19 и 20). На картограммах

50

Пульсация буферного давления и газового фактора в про­

цессе движения скребка в скважине объясняется, во-первых, изменением структуры газо-нефтяного потока и, во-вторых, раз-

Рис. 19Изменение буферного давления фонтанной сква­ жины при работе в ней автоматического скребка.

личной затратой энергии восходящего потока на движение скребка.

В первой фазе подъема скребка (участок 1—2) несколько уве­ личивается дебит скважины, чем и обусловлен одновременный рост

Рис. 20. Изменение газового фактора фонтанной скважины при работе в ней автоматического скребка.

буферного давления и газового фактора. По-видимому, в это время скребок движется в однофазном или мало разгазированном потоке по чистым, незапарафиненным трубам. Скорость скребка

в это время незначительна, поэтому невелики и затраты энергии на подъем скребка, что в конечном счете является причиной уве­ личения дебита скважины.

Следующий участок картограмм (2—4) характеризует сниже­

на картограммах точкой 3, возникают пульсация буферного да­

вления и точно соответствующие ей колебания газового фактора,

вызванные нарушением структуры газо-нефтяного потока. Движу­ щийся скребок изменяет распределение фаз в потоке и обусловли­ вает образование крупных газовых пузырей, которые, поднимаясь к устью, опережают скребок, их прохождение через штуцер со­ провождается снижением буферного давления. Начиная с точки 4, при продолжающейся пульсации буферное давление и газовый фактор возрастают, т. е. дебит скважины при этом увеличивается. Это явление можно объяснить тем, что столб газо-нефтяной смеси над скребком выталкивается за счет интенсивного роста газовой фазы под скребком. Скорость скребка в этот момент максималь­

ная, а дебит скважины все же меньше, чем в начальный период подъема скребка.

Увеличение газового фактора и резкая пульсация буферного

давления после удара скребка о верхний амортизатор вызваны тем, что свободно падающий скребок способствует образованию крупных газовых пузырей в стволе скважины и, кроме того,

в момент приближения скребка к устью газо-нефтяная смесь под

скребком имеет повышенное содержание свободного газа.

Периодическое снижение дебита во время работы скребка

является причиной сокращения суточного дебита скважины. В за­ висимости от величины буферного давления и от величины устье­ вого штуцера сокращение дебита скважины может достигать 2—5 т/сутки, что свободно компенсируется увеличением диа­ метра устьевого штуцера на 0,5—1,5 мм.

ПОДГОТОВКА СКВАЖИН К РАБОТЕ

С АВТОМАТИЧЕСКИМ СКРЕБКОМ

Подготовка труб

При эксплуатации скважин фонтанным способом или электро­ насосами используются в основном 2" и 21/2" насосно-компрессор­ ные трубы.

В процессе изготовления на трубах образуются различного рода дефекты: неровности на внутренней поверхности, разностен-

ность, кривизна, заусеницы и др. Эти дефекты учитываются при отбраковке готовых труб, но в той или иной степени они встре­

чаются в трубах, поступающих на промыслы. Поэтому перед спуском труб в скважину необходимо проверить их кривизну,

52

состояние внутренней поверхности и качество резьбовых соеди­ нений.

Следует обратить особое внимание на торцы труб и отбраковать те, в которых разность толщины стенок на концах более 0,3— 0,4 мм. Если в скважину спускаются трубы с резко выраженной разностенностью, то в их стыках могут образоваться уступы вели­ чиной до 2 мм и очистка внутренней поверхности труб скребками

любого типа будет затруднена. Разностенность труб проверяется специальным калибром, который накладывается на торцы труб.

Отбракованные трубы можно устанавливать в интервале от забоя скважины до нижнего амортизатора, а выше амортизатора ставятся только качественные трубы.

Помимо проверки труб, желательно обработать их торцы рей-

бером. Наличие небольших конических фасок на внутренних тор­ цах труб значительно облегчает движение в трубах различных

инструментов, в том числе и скребков. В случае отсутствия рей-

бера нужно хотя бы снять заусеницы с торцов трубы при помощи круглого рашпиля.

Существует неправильное мнение, что при подготовке сква­ жины к работе с автоматическим скребком следует обязательно спускать в нее новые трубы. Опыт же работы показывает, что трубы, которые ранее были в эксплуатации, имеют стыки лучшего качества, чем новые. Это объясняется тем, что при регулярной очистке парафина выступающие стыки труб закругляются, ока­ тываются скребком. Именно поэтому автоматические скребки обычно хорошо работают в тех скважинах, которые длительное время эксплуатировались с простыми скребками и в которых бла­ годаря установке съемного нижнего амортизатора не производился подъем труб. Случаи, когда дефекты в трубах препятствуют ра­

Устройство и установка нижних амортизаторов

Движение автоматических скребков инерционного типа огра­ ничивается нижним амортизатором, устанавливаемым в трубах на глубине 750—1000 м в зависимости от местных условий. Уда­

ряясь о нижний амортизатор, скребок раскрывается и начинает

подниматься вверх. По способу установки конструкции нижних амортизаторов можно разделить на стационарные и съемные

(«бросовые»).

Установка стационарных амортизаторов и изменение их поло­ жения в дальнейшем связаны с подъемом труб.

Съемные амортизаторы спускаются в эксплуатационные трубы на скребковой проволоке и оставляются тем или иным способом

53

на заданной глубине, где они задерживаются в стыках труб. Съемные амортизаторы имеют большие преимущества перед ста­ ционарными, так как исключают длительную остановку скважины,

подъем труб и т. п.

Ограничивая движение скребка, нижний амортизатор должен

вместе с тем обеспечивать свободное прохождение инструментов

для исследования скважины до забоя, поэтому диаметр проходного

Перед установкой такого амортизатора следует обратить осо­ бое внимание на угол фаски буферного кольца. Этот угол должен быть равным 50—60°; при слишком глубокой фаске с углом за­

точки 45° и менее были случаи заклинивания скребка при ударе. Широко применяется и упрощенный нижний амортизаторвтулка, представляющий собой фигурную втулку (рис. 22).

Устанавливается амортизатор-втулка в муфте и зажимается в ней торцами труб; муфта, в которой находится такой амортизатор,

отмечается чем-либо (обычно на трубу, завинченную в эту муфту, надевается кольцо из 3" трубы).

54

ловильная головка с четырьмя пружинными захватами; ловиль­ ная головка поставляется комплектно с приспособлением. При

ловильных работах приспособление, под­ вешенное на проволоке, спускается с боль­

шой скоростью и ударяется об аморти­ затор. Попадая внутрь его, ловильная го­

ловка цепляется за внутренние проточки па упорной втулке и при подъеме снача­ ла подтягивает ее верх, освобождая пру­ жины, центрирующие амортизатор, этим облегчая его подъем.

Следует отметить, что операция по извлечению амортизатора не всегда может окончиться благополучно, пружины соеди­ нительного патрубка могут расклиниться

и прочно задержать амортизатор в случае попадания парафина под пружины или при встрече с дефектным стыком. Вслед­

ствие этого возможны обрывы амортиза­

тора вместе с проволокой и засорение

скважины. Поэтому извлекать амортиза­

тор НАС-1 из скважины без особой в этом

бана лебедки из расчета: 1 оборот = 112 см (электролебедки АДУ).

Во время спуска амортизатор может остановиться на стыке труб. Чтобы обеспечить его дальнейший спуск, следует осторожно натянуть проволоку, амортизатор приподнимают над стыком

56

на 2—3 м и вслед за этим резко опускают. Эта операция повто­ ряется до тех пор, пока амортизатор не пройдет стык. При ударе нижнего конца амортизатора об уступы проволока, соединяющая амортизатор с приспособлением, обычно не срезается, так как перемещение приспособления вниз относительно корпуса аморти­

затора невозможно.

При достижении заданной глубины спуск амортизатора пре­ кращают и поднимают его на 10—20 м. Если он при этом не со­ рвется, то пытаются сорвать его резкими рывками. При этом не­

маловажную роль играют толщина и прочность проволоки, со­ единяющей упорную втулку амортизатора с приспособлением.

Опытом установлено, что для этой цели следует использовать мяг­ кую алюминиевую проволоку диаметром 1,3—1,6 мм. При отсут­ ствии достаточных навыков в установке нижнего амортизатора, а также в тех случаях, когда авария, происшедшая при спуске нижнего амортизатора, может привести к длительной остановке скважины (например, отсутствие вышки над скважиной и т. п.), следует использовать упрощенный амортизатор НАС-1. В этом амортизаторе вместо соединительного патрубка 6 (рис. 23) на корпус навинчивается отрезок 2" трубки соответствующей длины,

обточенный 'до наружного диаметра 56 мм. На верхнюю часть этой трубки навинчивается упорная втулка внутренним диа­ метром 44 мм и наружным 56 мм. На внутренней поверхности упорной втулки делаются проточки для захвата ловильным ин­ струментом такие же, как и у амортизатора НАС-1.

Упрощенный амортизатор легко извлекается из скважины и не способствует ее засорению. Однако при попадании скребкашаблона в упорную втулку амортизатора он может непроиз­ вольно смещаться вверх при подъеме скребка, поскольку огра­ ничителей движения вверх на упрощенном амортизаторе не имеется.

По образцу упрощенного амортизатора НАС-1 можно изгото­

вить в любой промысловой мастерской съемный амортизатор для 2" труб. Наружный диаметр 2" амортизатора обычно при­ нимается равным 45—46 мм, а диаметр проходного отверстия

30—34 мм.

После установки нижнего амортизатора следует ограничить

глубину спуска скребка-шаблона во избежание сильного удара

его об амортизатор и заклинивания грузика скребка в отверстии амортизатора, что может привести к обрыву скребка-шаблона

или к смещению амортизатора с заданной глубины. Такое ограни­

чение можно сделать, установив метку на барабане электроле­ бедки, или если вместо метки намотать на скребковую проволоку спираль из медной проволоки длиной около 1 м. Эта спираль,

попадая в водило электролебедки, затормозит дальнейший спуск скребка-шаблона независимо от оператора, производящего спуск.

57

Оборудование устья, верхний амортизатор

Устьевая арматура является наиболее неблагоприятным ме­ стом для движения автоматического скребка. Вследствие увели­

чения внутреннего диаметра, углублений в корпусе задвижек и

изменения направления потока нефти возможны перекосы корпуса

58