ЦЕНТРАТОР СКВАЖИННОГО ОБОРУДОВАНИЯ
DOWNHOLE EQUIPMENT CENTRALISER

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для центрирования внутрискважинного оборудования.
Известен "Центратор обсадной колонны" (патент RU №2209921, Е21В 17/10, опубл. бюл. №22 от 10.08.2003 г.), включающий расположенные на обсадной колонне цилиндр, срезную пробку, сообщающую полость цилиндра с внутриколонной, поршень, центрирующие элементы, причем цилиндр жестко связан с обсадной колонной, поршень в нижней части выполнен коническим, а центрирующие элементы выполнены в виде разрезных лепестков конической втулки, имеющей с внешней стороны по периметру проточку, при этом цилиндрическая часть конической втулки жестко связана с обсадной колонной, а нижняя коническая часть поршня установлена с возможностью взаимодействия с разрезными лепестками конической втулки. Кроме этого поршень выполнен с продольной прорезью.
Недостатком данного устройства является отсутствие механизма возврата центрирующих элементов в исходное транспортное положение, что может привести к их заклиниванию и аварийной ситуации. Кроме этого нет возможности вращения центрирующих элементов относительно обсадной колонны, что создает дополнительное сопротивление в процессе работы.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является «Центратор бурильного инструмента» (патент RU №2151853, Е21В 17/10, опубл. бюл. №18 от 27.06.2000 г.), содержащий муфту, с которой соединен полый шток, крышку, плашки, установленные с возможностью перемещения по конусному корпусу, переводник с гидравлическими каналами и цилиндр, поршень толкатель, резиновое кольцо, четыре винта, манжету, стальное нажимное кольцо и башмак, причем перед входом в гидравлические каналы приварены фонари с отверстиями, внутри которых размещены тефлоновые шары, а поршень-толкатель разрезан на четыре части по числу плашек центратора.
Недостатком данного устройства является то, что центрирующие элементы в процессе работы бурильного инструмента вращаются вместе с колонной бурильных труб, что создает дополнительное сопротивление и вибрацию в процессе работы и уменьшает ресурс работы плашек центратора. Как следствие, снижается точность направления движения центрируемого оборудования при работе (например, расширителя при расширении ствола скважины). Кроме этого в процессе спуска инструмента в заданный интервал возможен самопроизвольный выход центрирующих элементов в рабочее положение, так как они не фиксируются в транспортном положении, что может привести к их заклиниванию и аварийной ситуации.
Технической задачей предлагаемого центратора является создание надежного с высоким рабочим ресурсом устройства, срабатывающего в требуемом интервале, обеспечивающего точное жесткое центрирование с равномерным распределением усилий и, как следствие, точное направление движения скважинного оборудования и снижение его вибраций.
Техническая задача решается центратором скважинного оборудования, включающим полый шток с муфтой, конусный корпус, цилиндр, поршень-толкатель и плашки, выполненные с возможностью ограниченного радиального выдвижения при перемещении по конусному корпусу.
Новым является то, что муфта расположена снизу, полый шток сверху оснащен упором, а цилиндр, в котором размещены все подвижные элементы, оснащен окнами под плашки и установлен между муфтой и упором с возможностью вращения и сообщен с центральным каналом полого штока, при этом конусный корпус жестко соединен с подпружиненным снизу поршнем-толкателем с возможностью продольного перемещения вниз и вращения относительно полого штока.
На фиг.1 изображен центратор скважинного оборудования, общий вид с осевым разрезом в транспортном положении, на фиг.2 - общий вид с осевым разрезом в рабочем положении, на фиг.3 - сечение А-А.
Центратор скважинного оборудования содержит полый шток 1 (см. фиг.1 и 2), сверху оснащенный упором 2, конусный корпус 3, плашки 4, выполненные с возможностью ограниченного радиального выдвижения при перемещении по конусному корпусу 3 и находящиеся с ним в зацеплении посредством «ласточкиного хвоста» 5. Конусный корпус 3 жестко соединен с поджатым снизу пружиной 6 поршнем-толкателем 7. Полый шток 1 снизу соединен с муфтой 8, а между упором 2 и муфтой 8 с возможностью вращения расположен цилиндр 9, оснащенный окнами 10 под плашки 4. Для передачи гидравлического давления на поршень-толкатель 7 в полом штоке 1 выполнено отверстие 11. Для соединения с колонной бурильных труб и центрируемого скважинного оборудования (на чертеже не показаны) центратор имеет присоединительные резьбы 12. Возврат плашек 4 и поршня-толкателя 7 в исходное транспортное положение происходит посредством усилия пружины 6, через толкатели 13 (см. фиг.2), жестко соединенные с конусным корпусом 3.
Центратор скважинного оборудования работает следующим образом. Центратор устанавливают непосредственно перед скважинным оборудованием (расширитель, развальцеватель и др. на чертеже не показаны) при помощи присоединительных резьб 12 (см. фиг.1). Затем на колонне бурильных труб скважинное оборудование вместе с центратором спускают в заданный интервал, в котором необходимо производить расширение ствола скважины (на чертеже не показаны), развальцовку или другие операции. При этом плашки 4 центратора скрыты в окнах 10 цилиндра 9 и не касаются стенок скважины благодаря усилию пружины 6.
После этого внутрь колонны бурильных труб с помощью бурового насоса подают промывочную жидкость и начинают вращать колонну бурильных труб и скважинное оборудование. Через отверстие 11 в полом штоке 1 гидравлическая жидкость передает давление на поршень-толкатель 7, жестко соединенный с конусным корпусом 3, на котором посредством «ласточкиного хвоста» 5 установлены плашки 4. Сжимая пружину 6 через толкатели 13 (см. фиг.2), поршень-толкатель 7 совершает продольное перемещение вниз на ограниченное сжатием пружины 6 расстояние, тем самым выводя плашки 4 (см. фиг.3) благодаря конусному корпусу 3 на определенное расстояние в радиальном направлении, надежно центрируя тем самым скважинное оборудование относительно оси скважины во время работы. Цилиндр 9 (см. фиг.2), в котором размещены все подвижные элементы, расположен между упором 2 полого штока 1 и муфтой 8 с возможностью вращения относительно полого штока 1. В результате этого центрирующие элементы совершают преимущественно поступательное движение, вращение цилиндра 9 отсутствует из-за наличия сил трения плашек 4 о стенки скважины, что позволяет им оставаться неподвижными относительно стенок скважины, предотвращая тем самым износ поверхности плашек 4 и увеличивая ресурс работы центратора в целом. После того, как проработан заданный интервал скважины, буровой насос выключают, давление сбрасывается, и пружина 6 возвращает плашки 4 (см. фиг.1) с конусным корпусом 3 и поршнем-толкателем 7 в исходное транспортное положение. Затем инструмент поднимают на устье скважины.
Данная конструкция обеспечивает жесткое и надежное центрирование скважинного оборудования в требуемом интервале, исключая несанкционированные срабатывания, колебания и вибрации этого оборудования во время проведения скважинных работ, что в совокупности позволяет качественно производить все работы с высоким рабочим ресурсом самого устройства.