СКРЕБОК ЦЕНТРАТОР-ПРОТЕКТОР

Изобретение относится к устройствам для зашиты и очистки труб, в частности к защите скважинных труб от коррозионного разрушения, от смолопарафиновых отложений и фильтрационной корки, к защите от разрушения под воздействием трения.

Известен скребок-центратор для насосных штанг по патенту РФ на изобретение №2445447, Е21В 37/02, 2012. Скребок-центратор содержит цилиндрическую втулку с лопастями. На торцах цилиндрической втулки выполнены фаски, а каналы, образующиеся между лопастями, плавно огибают втулку. Лопасти выполнены в виде отдельных ножей, размещенных по винтовой спирали с углом наклона 60-70° к горизонтальной оси втулки. Ножи закреплены на стерженьках, жестко зафиксированных в отверстиях, просверленных на наружной поверхности цилиндрической втулки. Недостатком является то, что устройство не защищает насосные штанги от коррозии. Ножи лопастей испытывают большие нагрузки при движении скребка, закрепление их на стерженьках приводит к низкой надежности устройства.

Известна насосная штанга со скребком центратором-протектором по патенту РФ на изобретение №2047741, Е21В 41/02, 1995. Штанга выполнена в виде цилиндра со спиральными каналами для прохода жидкости. Скребок центратор-протектор выполнен из металла, имеющего более высокий отрицательный электрохимический потенциал по отношению к насосной штанге. Скребок центратор-протектор закреплен на насосной штанге литьем. Недостатком является сложность крепления скребка центратора-протектора на насосной штанге, невозможность замены отработавших протекторов новыми.

В качестве ближайшего аналога заявляемому изобретению выбрано техническое решение по патенту РФ на полезную модель №27145, Е21В 41/02, 2003. Штанговый протектор-центратор включает цилиндр с центрирующими втулками и вставками из металла с более высоким электрохимическим потенциалом по сравнению с колонной насосо-компрессорных труб. Штанговый протектор-центратор выполнен с возможностью радиального и осевого перемещения по телу штанги и снабжен внутренней запрессованной втулкой, изготовленной из материала с антифрикционными свойствами. Недостатком является сложность установки протектора-центратора на колонне насосных штанг и перемещения по ней. Протектор-центратор не защищает трубу от смолопарафиновых отложений и фильтрационной корки, кроме того, при помещении в трубу протектора-центратора использование отдельного скребка невозможно.

Технической задачей заявляемого изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик устройства.

Технический результат заключается в повышении удобства крепления и перемещения скребка центратора-протектора по тросу или штанге, в расширении его функциональных возможностей.

Технический результат достигается тем, что в скребке центраторе-протекторе, включающем цилиндрический корпус с центрирующим элементом, согласно изобретению, корпус выполнен полым, многослойным, наружный слой выполнен из протекторного сплава, на поверхности корпуса выполнена сквозная прорезь, соединяющая противоположные торцы корпуса и имеющая участки, расположенные на корпусе в продольном направлении, и участок, расположенный на корпусе в поперечном направлении, ширина участков прорези, расположенных в продольном направлении не менее внутреннего диаметра корпуса, ширина участка прорези, расположенного в поперечном направлении больше внутреннего диаметра корпуса, центрирующий элемент выполнен в виде щетки из электропроводного материала, расположенной на корпусе.

Щетка может быть расположена спирально на корпусе или по кругу.

Технический результат обеспечивается за счет того, что цилиндрический корпус выполнен двухслойным, и на поверхности корпуса выполнена сквозная прорезь, в которую заводится трос или труба HKT и скребок устанавливается на нужном участке троса. Прорезь соединяет противоположные торцы корпуса скребка, что позволяет заводить и выводить из нее трос. Прорезь имеет участки, расположенные на корпусе в продольном направлении, данные участки прорези выполнены вдоль продольной оси скребка, или в продольном направлении под небольшим углом к этой оси. Помимо этого, прорезь имеет участок, расположенный на корпусе в поперечном направлении, данный участок прорези выполнен поперек продольной оси устройства или в поперечном направлении под небольшим углом к поперечной оси. Повышение удобства установки и перемещения скребка происходит за счет того, что ширина продольных участков прорези, не меньше внутреннего диаметра корпуса, ширина поперечного участка прорези больше внутреннего диаметра корпуса. Внутренний диаметр корпуса равен внутреннему диаметру его внутреннего слоя. Через широкий поперечный участок трос или труба заводятся в корпус скребка, а за счет выполнения продольных участков прорези более узкими, скребок центратор-протектор устанавливают на тросе или трубе НКТ. При этом диаметр внутреннего несущего слоя может быть несколько меньше диаметра троса или трубы НКТ, но за счет упругости слоев цилиндрического корпуса и наличия прорезей, скребок центратор-протектор, плотно охватывая поверхность, устанавливается на тросе или трубе. Расширение функциональных возможностей устройства происходит за счет того, что центрирующий элемент выполнен в виде щетки, из электропроводного материала, расположенной на корпусе. Щетка может быть размещена на корпусе спирально или по кругу. Выполненный таким образом центрирующий элемент является многофункциональным, выполняет роль скребка для очистки трубы от отложений на внутренних стенках, направляет движение устройства, обеспечивая направляющую опору по всей поверхности за счет спирального или кольцевого расположения щетки. Выполнение щетки из электропроводного материала позволяет обеспечить коррозионную защиту трубы за счет обеспечения контакта между наружным протекторным слоем скребка и поверхностью защищаемой трубы.

На фигуре 1 представлен общий вид скребка центратора-протектора.

На фигуре 2 представлен вид сверху скребка центратора-протектора.

На фигуре 3 представлен один слой корпуса скребка центратора-протектора.

Скребок центратор-протектор состоит из корпуса 1 и щетки 2, спирально или по кругу установленной на корпусе 1. Корпус 1 выполнен из наружного слоя 3 и внутреннего слоя 4. На корпусе 1 выполнена прорезь 5, содержащая продольные участки 6 и поперечные участки 7.

Скребок центратор-протектор работает следующим образом.

В скребке центраторе-протекторе наружный слой 3 цилиндрического корпуса 1 выполнен из протекторного сплава, основу которого составляет Mg. Также в сплаве присутствуют Al и Zn, их процентное содержание в сплаве выше, чем процентное содержание остальных компонентов. Для изготовления наружного слоя изделия используют следующие марки протекторных сплавов: МП-1, МП-2, AZ63. Ниже приведен химический состав данных протекторных сплавов:

Внутренний слой 4 является несущим и выполнен из стали. Щетка 2 также выполнена из упругой стальной проволоки и приварена своим основанием к несущему внутреннему слою 4. Наружный слой 3 отливается в форме на поверхность несущего внутреннего слоя 4 после установки щетки 2 на поверхности слоя 4. Для установки скребка центратора-протектора трос или трубу НКТ заводят в прорезь 6 на поперечном участке 7. Корпус 1 свободно устанавливается поперек троса за счет того, что ширина поперечного участка 7 больше диаметра троса. Далее корпус 1 поворачивают на 90° и устанавливают скребок центратор-протектор вдоль поверхности троса. При этом внутренний слой корпуса 1 плотно охватывает трос за счет силы трения или за счет упругого расширения прорези 5 на продольных участках 6. Далее скребок центратор-протектор по тросу опускают в трубу скважины. При движении скребка центратора-протектора в тубе спиральная щетка выполняет роль центратора за счет того, что внешний диаметр щетки 2 чуть больше внутреннего диаметра трубы, а щетка выполнена из упругой проволоки. Кроме того, за счет этих же свойств щетки 2 она выполняет роль скребка при движении вдоль трубы скважины, очищая трубу от смолопарафиновых отложений, фильтрационной корки, всевозможных налетов. Стальная щетка 2 так же обеспечивает контакт между протекторным материалом наружного слоя 3 устройства и поверхностью трубы скважины, защищая тем самым трубу от коррозии. В гальванической паре, у которой катодом является труба скважины, а анодом - наружный слой 3 скребка центратора-протектора, возникает протекторная защита. Электролитом является скважинная жидкость, перемещаемая по трубе. В результате электрохимических реакций происходит разрушение анода-протектора наружного слоя 3, при этом освободившиеся электроны протектора перетекают как избыточные на катод-трубу, заряжая его отрицательно. Под действием электродвижущей силы данной гальвано-пары возникает защитный ток.

Таким образом, изобретение позволяет повысить удобство крепления и перемещения скребка центратора-протектора и расширить его функциональные возможности.