Файл: Еникеев В.Р. Автоматические скребки для очистки подъемных труб от парафина.pdf

Ножи

Назначение ножей автоматического скребка — очищать стенки эксплуатационных труб от парафина для обеспечения нормаль­ ной работы скважины. Обычно парафин удаляется во время подъема скребка. Наружный диаметр ножей па 1—2 мм больше максимальных поперечных размеров корпуса, поэтому именно ножи часто являются основной причиной

что движение скребка в устьевой арматуре ограничено верх­ ним амортизатором и чем меньше расстояние от верхней точки, скребка до ножей, тем меньше участок в арматуре, где не очи­ щается парафин. В автоматических скребках обычно устанавли­ ваются ножи, в которых изменение диаметра режущих кромок происходит при перемещении его подвижного узла. Устройство таких ножей показано на рис. 13.

Фигурное лезвие 4, вырезанное из тонкостенной трубки,- приваривается или припаивается к планке ножа 3, причем

верхняя режущая кромка ножа и внешняя грань планки рас­ положены на одной прямой, благодаря чему нож не врезается

в парафин. Нижний конец планки крепится на оси 6 в вырезе

29

клапанной рамки, а верхние концы планок стягиваются пружи­

ее концы движутся в прорезях на кожухе. Увеличение диаметра ножей происходит во время удара скребка о нижний аморти­ затор: подвижный узел вместе с ножами движется вниз, а планка ножа упирается внутренним косым срезом в край прорези ко­ жуха верхнего штока и смещается наружу, поворачиваясь на своей оси. Во время удара скребка о верхний амортизатор планка ножа при своем перемещении попадает в прорезь кожуха и при­ тягивается к верхнему штоку пружиной, вследствие чего диаметр ножей уменьшается.

Часто вместо стяжной пружины 2 устанавливают ограничи­ тельную рамку, которая не позволяет ножам расходиться более

заданного диаметра; в этом случае сближение планок ножей при

падении скребка происходит за счет их ударов о стенки труб.

При установке вместо стяжной пружины ограничительной рамки

нужно следить за тем, чтобы верхние концы планок ножей сво­

бодно могли перемещаться в рамке.

Удар скребка о нижний амортизатор

Автоматический скребок к моменту удара о нижний аморти­ затор имеет значительный запас кинетической энергии, которая используется для приведения в действие механизма скребка,

а иногда и для создания ему начальной скорости при подъеме. Наибольшее применение получили нижние амортизаторы,

жестко связанные с эксплуатационными трубами.

Удар скребка о такой жесткий амортизатор протекает в виде двух импульсов. Первым ударяется корпус скребка, причем время соударения измеряется тысячными долями секунды, вслед за этим корпус слегка подбрасывается вверх благодаря упругости

удара. Через сотые доли секунды на корпус действует удар по­ движного узла скребка, ослабленный возвратной пружиной,

30

ной пружины, преодоление сил трения между деталями скребка и на преодоление сопротивления потока раскрывающимся кла­ панам.

Работа по преодолению сил трения определяется зависимостью

X — Хо — Кд.

Таким образом, для обеспечения работоспособности механизма скребка при ударе о нижний амортизатор необходимо выпол­ нить условие

фактора вместе взятые способствуют улучшению работы механизма. Однако при чрезмерном весе подвижного узла затрудняется

подбор возвратной пружины и возрастает вероятность поломок

Эффективно также регулирование механизма путем изменения характеристики возвратной пружины. Как это видно из фор­

мулы (14), уменьшение жесткости пружины С и ее предваритель­ ного поджатия Хо (уменьшение длины пружины) также способ­ ствует улучшению работы механизма. Но уменьшать жесткость пружины С и предварительное поджатие Ко возможно до опре­ деленных пределов, так как пружина должна обладать достаточ­

31

ной сплои, чтобы при возвращении подвижного узла в крайнее верх­ нее положение не только преодолеть силы трения, но и с достаточ­ ной скоростью поднять этот узел относительно корпуса скребка на высоту Кд. На практике обычно используют имеющуюся пру­ жину п постепенно укорачивают ее, т. е. уменьшают Ко.

необходимо тщательно подгонять все детали скребка, что возможно при наличии достаточного опыта.

При применении пружинных нижних амортизаторов регули­ рование механизма скребка становится более сложным. По этой причине, а также вследствие того, что съемные нижние аморти­ заторы с пружиной довольно громоздкие, они применяются

редко.

Упрощенно картину удара скребка о пружинный нижний амортизатор можно представить следующим образом. Скребок ударяется о буферную втулку амортизатора и движется вместе с ней по инерции вниз, сжимая при этом пружину амортизатора и замедляя свою скорость до полной остановки. Процесс сжатия

пружины длится сотые доли секунды, вслед за этим пружина разворачивается и подбрасывает скребок над амортизатором.

Скребок, имеющий некоторую начальную скорость, лучше под­

хватывается восходящим потоком нефти, что особенно важно для малодебитных скважин.

Смещение подвижного узла при ударе о пружинный аморти­ затор начинается с момента касания скребком втулки аморти­ затора, далее оно замедляется, закапчиваясь к моменту остановки скребка. При подбрасывании скребка вследствие значительных

Для обеспечения нормальной работы механизма скребка

необходимо, чтобы головка замка начала двигаться вверх раньше,

чем подвижный узел, иначе он не зафиксируется в заданном положении замком. Головка замка опережает подвижный узел в том случае, если отношение веса и силы инерции головки к уси­

лию сжатой пружины замка меньше, чем отношение веса и силы инерции подвижного узла к усилию сжатой возвратной пру­ жины, т. е.

Л-+^-Рг Рд+^Рд

где j — начальное ускорение, создаваемое пружиной амортиза­

тора; Хг— общее сжатие пружины замка; К — общее сжатие возврат­ ной пружины; Сги С — жесткость пружины; у Рт, Рп — силы инер­

ции головки и подвижного узла; СТКГ, СК — усилие сжатых пружин.

32

Неравенство (15) преобразовываем, учитывая, что вес головки в 6—7 раз меньше веса подвижного узла, а сжатие пружины замка в 4—5 раз меньше, чем сжатие возвратной пружины (при­

няты соотношения, характерные для большинства конструкций автоматических скребков). В результате получается следующая

приближенная зависимость для жесткости пружин:

Жесткость пружины замка должна быть несколько больше, чем жесткость возвратной пружины. Стремиться к выполнению этого условия следует и в случае применения жесткого аморти­ затора: наблюдались случаи, когда при слишком слабой пружине замка скребок не раскрывался на нижнем амортизаторе, а не­ значительное усиление этой пружины обеспечивало нормаль­ ную работу механизма. Видимо, иногда явление упругости удара о жесткий амортизатор бывает значительным.

Налаживание и регулирование скребка УфНИИ-3

Приемы подготовки автоматического скребка к работе в сква­ жине в основном одинаковы для скребков всех конструкций. В процессе налаживания и регулирования обеспечивается сле­ дующее.

1.Свободное перемещение всех соприкасающихся деталей относительно друг друга как в отдельности, так и в собранном виде.

2.Плотное прилегание клапанов к стенке труб (шарнирные клапаны), минимальные зазоры в них и правильное раскрывание при перемещении подвижного узла.

3.Безотказная работа шарикового замка и соответствие зафиксированного положения подвижного узла рабочему поло­ жению клапанов и ножей.

4.Соответствие усилия возвратной пружины весу подвиж­

ного узла и силам трения, возникающим при его перемещении.

5.Правильная форма ножей.

Рассмотрим более подробно процесс наладки и регулирования

скребка УфНИИ-3.

Прежде всего нужно разобрать скребок и тщательно прове­ рить качество деталей и величину зазоров между соприкасаю­ щимися деталями.

Отдельные узлы регулируются и подгоняются в процессе последовательной сборки скребка.

Сначала регулируется расхождение концов клапанов. В со­ бранном скребке в некоторых пределах можно изменять рассто­ яние между концами клапанов при помощи корпуса замка, при отвинчивании которого клапанная рамка сдвигается вверх и

одновременно с этим уменьшается расстояние между концами клапанов, поскольку направляющие прорези в фиксаторных