Устройство для очистки внутренней поверхности труб

009708 Настоящее изобретение относится к устройству для очистки буровой колонны от бурового раствора во время спускоподъемных операций. Устройство имеет массу и объем, позволяющие ему плавать на поверхности бурового раствора в буровой колонне во время спускоподъемной операции и содержит очищающее средство. Во время морской и наземной добычи нефти существует необходимость периодически поднимать буровую колонну и буровую коронку. Буровая колонна состоит из буровых труб, которые свинчены вместе, и при извлечении буровой колонны за один раз вынимается отрезок из трех соединенных буровых труб, которые затем складываются рядом на стеллаж для труб. Эти три трубы называются свечей. Извлечение продолжается путем извлечения свечи за свечей до извлечения всей буровой колонны. Во время буровых работ часто возникают проблемы из-за бурового раствора, как результат недостаточной или не проводившейся очистки, остающегося в буровых трубах после извлечения буровой колонны. Буровой раствор вытекает и образует хлопья и сгустки. Когда буровые трубы возвращаются в работу, сгустки и частицы могут быть закачаны вниз в буровую коронку, где они могут заблокировать одно или несколько выпускных отверстий, что может привести к повреждению буровой коронки. Также вероятно это может вызвать проблемы с скважинными инструментами и двигателями. Часто происходит разлив большого количества раствора на буровой площадке и на площадках хранения. Это влечет за собой излишнюю работу по очистке площадок и удалению разливов, и вызывает повреждения в виде скользких, заиленных площадок. Одной из целей настоящего изобретения является уменьшение вышеупомянутых проблем наиболее простым образом. Это достигается путем удаления раствора внутри буровой трубы до извлечения свечей из буровой колонны и их размещение на стеллажи для труб. Также уменьшается количество раствора,которое в обычной ситуации теряется. Еще одной целью настоящего изобретения является уменьшение проблем, связанных со сменой одного типа бурового раствора на другой (особенно с бурового раствора на основе нефти на буровой раствор на основе воды). Другой целью настоящего изобретения является уменьшение времени очистки труб. Более того, изобретение также обеспечивает возможность добавлять антикоррозионное вещество внутрь буровой трубы. Патент США 4287948 описывает очищающее средство для использования в буровой колонне, которое плавает в буровом растворе, и во время спускоподъемной операции круговая кромка средства очищает внутреннюю стенку буровой колонны от жидкости. В соответствии с настоящим изобретением создано устройство для очистки буровой колонны от бурового раствора во время спускоподъемной операции, имеющее массу и объем, позволяющие ему плавать на поверхности бурового раствора в буровой колонне. Устройство содержит очищающее средство и отличается тем, что это средство имеет форму гармошки, и к нему прикреплен груз. Предпочтительные варианты осуществления устройства в соответствии с изобретением изложены в приложенных зависимых пп.2-4. Одним из преимуществ устройства в соответствии с изобретением является то, что оно имеет простую конструкцию. Другим преимуществом является то, что устройство только немного выступает над поверхностью бурового раствора, поскольку это уменьшает опасность повреждения устройства во время разъединения буровых труб. Далее изобретение будет более подробно описано со ссылкой на прилагаемые чертежи, иллюстрирующие предпочтительные варианты осуществления изобретения. Фиг. 1 изображает продольное сечение варианта осуществления устройства в соответствии с изобретением; фиг. 2 - частичное продольное сечение верхней части устройства на фиг. 1, показывающее верхнюю часть более подробно; фиг. 3 - продольное сечение верхней части при размещении устройства в буровой колонне; фиг. 4 - продольное сечение устройства в буровой колонне; фиг. 5 - продольное сечение устройства, показанного на фиг. 4, при небольшом смещении буровой колонны; фиг. 6 а-6d показывают процесс извлечения устройства с использованием извлекающего оборудования; фиг. 7 изображает перспективный вид второго варианта осуществления устройства; фиг. 8 - перспективный вид устройства, показанного на фиг. 7, в разобранном состоянии; фиг. 9 - вид сбоку устройства, показанного на фиг. 7, помещенного в буровую колонну; фиг. 10 - вид устройства, показанного на фиг. 7, извлекаемого из буровой колонны; фиг. 11 - вид другого варианта осуществления устройства; фиг. 12 - увеличенный вид верхней части устройства, показанного на фиг. 11. Типичный вариант осуществления устройства 1 в соответствии с изобретением показан на фиг. 1. Устройство содержит закрытый корпус 2, который может быть преимущественно трубчатым. Корпус 2 может, например, иметь внешний диаметр, составляющий около 2/3 от внутреннего диаметра буровой колонны. Корпус 2 может быть изготовлен из металла, металлического сплава или композитного материала, в предпочтительном варианте осуществления корпус 2 может быть сделан из алюминия.-1 009708 Устройство 1 содержит центраторы 3, установленные сверху и снизу трубчатого корпуса 2. Центраторы 3 могут быть установлены только снизу. Центраторы 3 могут содержать полосы 4, прикрепленные сверху к трубчатому корпусу 2 с помощью кольцеобразного крепежа 5. Снизу полосы 4 могут быть подвижно закреплены с помощью второго кольцеобразного крепежа 6. Таким образом, центраторы 3 могут изменять свой внешний диаметр, когда меняется внутренний диаметр буровой колонны. Центраторы 3 могут также иметь другие формы, например, они могут быть в форме блоков. Полосы 4 могут, например, быть сделаны из металла или пластмассы. Устройство 1 дополнительно содержит первую оконечную часть 7, которая расположена сверху трубчатого корпуса 2, что также показано на фиг. 2. Оконечная часть 7 содержит очищающее средство 8. Нижняя часть средства 8 установлена и прикреплена к верхнему концу трубчатого корпуса 2. Средство 8 обычно может быть выполнено из полиуретана или другого гибкого материала, что означает, что форма средства 8 может изменяться. Выборочно, только части средства 8 могут быть сделаны из гибкого материала. Верхняя часть очищающего средства 8 установлена на стержне 9, который способен скользить вдоль оси в верхней части трубы. Верхняя часть стержня может иметь груз 10, который установлен на нем и может иметь форму шара. Форма гармошки средства 8 обеспечивает то, что когда сила тяжести стержня и/или груза 10 действует на средство 8, его форма будет меняться так, что оно сжимается в вертикальном направлении и одновременно расширяется в стороны в горизонтальном направлении. Во время использования устройство 1 размещается внутри буровой колонны 11, имеющей внутреннюю поверхность 12, при извлечении (разборке) буровой колонны, что показано на фиг. 3. Буровая колонна 11 содержит буровой раствор, имеющий поверхность 13. Устройство 1 имеет массу и объем, позволяющие ему оставаться наплаву на поверхности 13 бурового раствора. Вес устройства 1 гарантирует,что оно упадет на поверхность 13 и его круговая кромка 14 разместиться на расстоянии 10-15 см выше поверхности 13. Груз 10 в верхней части стержня 9 прижимает кромку 14 к внутренней поверхности 12 буровой колонны. Груз 10 является достаточно тяжелым для обеспечения определенного очищающего усилия круговой кромкой 14, воздействующую на внутреннюю поверхность 12 стенки трубы, и, вместе с тем, не настолько тяжелым, чтобы устройство 1 застревало в соединениях, на кромках или других препятствиях внутри буровой колонны. По мере поднятия буровой колонны 11, устройство 1 будет постоянно находиться на поверхности 13 и счищать буровой раствор, налипший на внутреннюю поверхность 12 буровой колонны 11. В одном предпочтительном варианте осуществления устройство 1 может иметь длину примерно в 1 м и его общий вес может составлять 5 кг. Фиг. 4 является продольным сечением устройства 1 в буровой колонне 11. Фиг. 5 является продольным сечение устройства 1, показанного на фиг. 4, когда верхняя оконечная часть 7 проходит соединение двух буровых труб, т.е. сужение буровой колонны 11 с уменьшенным диаметром. Очищающее средство 8 будет сжиматься, так что кромка 14 будет иметь меньший диаметр, чем показанный на фиг. 4. Поскольку устройство 1 будет всегда находиться на поверхности 13 бурового раствора, то обычно будет легко удалить устройство 1 при извлечении буровой колонны 11. Обычно поверхность 13 бурового раствора будет находиться чуть выше буровой площадки, когда начнется спускоподъемная операция и будет опускаться по мере извлечения буровой колонны. Если поверхность 13 бурового раствора будет находиться столь низко, что оператору будет трудно захватить устройство 1, то может быть использовано подъемное оборудование 15, например ловильный захват, для подъема устройства 1. Это показано на фиг. 6a-6d. Поскольку во время подъема буровой колонны иногда бывает необходимым повышать уровень бурового раствора (когда его поверхность опустилась слишком значительно), то второй вариант осуществления устройства может содержать один или несколько каналов, проходящих мимо или через очищающее средство 8, пропускающих буровой раствор и гарантирующих, что устройство будет плавать на поверхности бурового раствора при его добавлении. Для облегчения прохождения добавляемого бурового раствора также предусмотрен другой вариант осуществления устройства в соответствии с изобретением. Этот вариант осуществления содержит очищающее средство 8', разделенное на две или более очищающих секции 16. Секции 16 расположены с осевым смещением друг относительно друга. Очищающее средство 8' может содержать две очищающие секции 16, каждая из которых перекрывает сектор предпочтительно в 180 или более и которые смещены по оси одна относительно другой. В предпочтительном варианте осуществления каждая секция перекрывает примерно 200. Фиг. 7 показывает дополнительный вариант, в котором очищающее средство 8' разделено на четыре очищающих секции 16'. Две противолежащие секции 16' смещены по оси и радиально относительно двух других секций 16'. Фиг. 8 показывает вид в разобранном состоянии устройства в соответствии с фиг. 7. Фиг. 9 является видом сбоку устройства, показанного на фиг. 7, помещенного в буровую колонну. Фиг. 10 показывает устройство, извлекаемое из буровой колонны с силой F.-2 009708 Как упоминалось выше, один вариант осуществления устройства может содержать один или несколько каналов, проходящих мимо или через очищающее средство 8, проводящих буровой раствор и/или гарантирующих, что устройство будет плавать на поверхности бурового раствора при его добавлении. Фиг. 11 показывает еще один вариант очищающего средства 8 с дренажными отверстиями 17, проходящими в центральный канал 18 вдоль оси через устройство для проведения вниз бурового раствора. На своем нижнем конце средство 8 также имеет воздушные отверстия или клапаны 19, как показано на фиг. 12. Груз 10 может иметь другие формы в отличие от шарообразной формы, показанной на фиг. 1-10. Он может, например, быть выполнен в форме дискообразного груза 10 для давления на очищающее средство 8, 8'. Выборочно, груз 10 может быть встроен в верхнюю часть (т.е. часть выше кромки 14) очищающего средства 8, 8' для обеспечения давления кромки 14 на внутреннюю поверхность 12. Один вариант расположенного внутри груза 10 показан на фиг. 11. Груз 10 может, например, иметь паз 20 (ловильная шейка), как показано на фиг. 11, для крепления ловильного инструмента для извлечения устройства. Устройство 1 может также иметь другие типы средств для присоединения ловильного инструмента для извлечения устройства. Буровой раствор имеет изменяющийся вес. Следовательно, подходящий вариант осуществления устройства имеет сменные элементы груза. Вариант этого показан на фиг. 11, где элемент 21 груза может быть отвинчен и удален. Также возможно прикрепить датчики и другие измерительные приборы к устройству 1. Например,может быть присоединено по меньшей мере одно средство для измерения внутреннего диаметра буровых труб, длины каждой отдельной буровой трубы и/или прямолинейности каждой отдельной буровой трубы. Другие варианты дополнительных применений являются идентификация вымывания, т.е. имеется ли утечка, когда давление внутри буровой трубы повышается. В дополнение может быть выполнено измерение коррозии внутри буровой трубы во время операции извлечения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Устройство (1) для очистки буровой колонны (11) от бурового раствора при спускоподъемных операциях, имеющее массу и объем, обеспечивающие возможность плавания устройства на поверхности(13) бурового раствора в буровой колонне (11) во время спускоподъемной операции, и содержащее очищающее средство (8), отличающееся тем, что очищающее средство имеет форму гармошки, и имеется груз (10), прикрепленный к верхней части очищающего средства. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что содержит один или несколько каналов, проходящих мимо или через очищающее средство (8, 8') и пропускающих буровой раствор. 3. Устройство по пп.1-2, отличающееся тем, что очищающее средство (8') содержит две или несколько очищающих секции (16, 16'), расположенные с осевым и радиальным смещением друг относительно друга. 4. Устройство по пп.1-3, отличающееся тем, что содержит одно или несколько измерительных средств для измерения параметров буровой колонны (11).