ЦЕНТРАТОР СКВАЖИННОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для центрирования внутрискважинного оборудования.
Известен "Центратор" (патент US №4284154, Е21В 17/10, приор. 18.08.1981 г.), содержащий корпус с присоединительными резьбами и вращающейся оправкой с продольными выборками, расположенной в пределах корпуса, при этом между корпусом и оправкой расположено несколько опор вращения, износостойкие плашки с полостями, расположенные по периметру в продольных выборках оправки, направляющие, установленные со скользящей посадкой в полостях плашек, при этом каждая плашка оснащена выталкивающей радиально наружу пружинной шайбой, установленной в одной из его полостей.
Недостатком данного устройства является высокое требование к точности изготовления, а также недостаточная надежность крепления плашек в оправке, так как удары устройства о стенки скважины при его осевом перемещении могут привести к обрыву используемых для этой цели зажимов и пластин и последующему вырыву плашек из оправки устройства.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является «Центратор бурильных труб и скважинного оборудования» (патент на полезную модель РФ №46525, Е21В 17/10, опубл. Бюл. №19 от 10.07.2005 г.), содержащий корпус с верхней и нижней присоединительными резьбами, оправку, установленную с возможностью вращения на наружной поверхности корпуса, плашки, размещенные равномерно по периметру оправки с возможностью ограниченного съемными упорами радиального перемещения наружу, причем каждая плашка поджата наружу механизмом поджатия, при этом механизм поджатая каждой плашки выполнен в виде не менее двух пружин сжатия, причем корпус выше и ниже оправки снабжен верхним и нижним защитными выступами.
Недостатком данного устройства является его низкая центрирующая способность по отношению к продольной оси (особенно наклонно-направленных и горизонтальных) скважин из-за того, что механизм поджатия центрирующих плашек допускает поперечные перемещения и наклоны корпуса центратора.
Как следствие, снижается точность направления движения центрируемого оборудования при работе (например, расширителя при фрезеровке колонны), отсутствует необходимая жесткость при работе между колонной и центрируемым оборудованием. В результате возникает вибрация, удары и, как следствие, преждевременный выход из строя центрируемого оборудования.
Технической задачей предлагаемого центратора является обеспечение точного направления движения скважинного оборудования и снижение его вибраций в процессе работы путем жесткого центрирования и равномерного распределения центрирующих усилий как по длине, так и по окружности центратора.
Техническая задача решается центратором скважинного оборудования, содержащим корпус с верхней и нижней присоединительными резьбами и центральным каналом, оправку, установленную с возможностью вращения на наружной поверхности корпуса, плашки, размещенные равномерно по периметру оправки с возможностью ограниченного упорами радиального перемещения наружу, при этом каждая плашка поджата наружу пружинами сжатия, а корпус выше и ниже оправки снабжен верхним и нижним выступами.
Новым является то, что каждая плашка в средней части снабжена сферической выборкой, взаимодействующей с ответной поверхностью поршня, вставленного в цилиндрическое отверстие оправки, на внутренней поверхности которой выполнены кольцевые проточки ответные кольцевым проточкам корпуса, между которыми размещены тела вращения, например, шарики, причем поршни выполнены подпружиненными относительно оправки, концы которой герметично взаимодействуют с корпусом, снабженным каналами, сообщающими центральный канал с цилиндрическими отверстиями.
На фиг.1 изображен центратор скважинного оборудования, общий вид с осевым разрезом.
На фиг.2 - изображен вид А.
Центратор скважинного оборудования содержит оправку 1 (см фиг.1), установленную с возможностью вращения на корпусе 2, имеющем присоединительные резьбы 3 для присоединения скважинного оборудования и центральный канал 4, износостойкие плашки 5, подпружиненные относительно оправки 1 с помощью пружин сжатия 6 и удерживаемые в крайнем радиальном положении съемными упорами 7, верхний и нижний выступы 8. Причем оправка 1 снабжена размещенными по окружности отверстиями 9, в которые установлены подпружиненные относительно оправки 1 пружинами 10 (см. фиг.2) поршни 11, сферическая поверхность 12 которых взаимодействует с соответствующей сферической выборкой плашек
5. При этом оправка 1 изнутри снабжена кольцевой проточкой 13, а корпус 2 оснащен каналами 14, сообщенными с центральным каналом 4 (см. фиг.1) и с цилиндрическими отверстиями 9 (см. фиг.2). С целью недопущения несанкционированных перетоков жидкости оправка 1 и поршни 5 снабжены соответственно уплотнительными кольцами 15 и 16 (см. фиг.1).
На внутренней поверхности оправки 1 выполнены кольцевые проточки 18 ответные кольцевым проточкам 19 корпуса 2, между которыми размещены тела вращения, например, шарики 17.
Центратор скважинного оборудования работает следующим образом.
Центратор устанавливают непосредственно перед скважинным оборудованием (расширитель, развальцеватель и др. на фиг.1 и 2 не показаны) при помощи присоединительных резьб 3.
При спуске скважинного оборудования на колонне бурильных труб (на фиг.1 и 2 не показано) центратор движется вместе с колонной поступательно, центрируя прикрепленное скважинное оборудование относительно стенок скважины (на фиг.1 и 2 не показаны). Пружины 6, опирающиеся на оправку 1 центратора, разжимают плашки 5, которые вследствие этого постоянно прижаты к стенкам скважины, центрируя скважинное оборудование при спуске. Максимальный вылет плашек 5 для предотвращения от выпадания ограничен взаимодействием со съемными упорами 7.
Затем внутрь колонны бурильных труб с помощью бурового насоса подают промывочную жидкость и начинают вращать колонну бурильных труб и скважинное оборудование. Оправка 1 с плашками 5 при этом совершает преимущественно поступательное движение из-за верхнего и нижнего упоров 8 корпуса 1, вращение оправки 1 отсутствует из-за наличия сил трения плашек 5 о стенки скважины, что позволяет им оставаться неподвижными относительно стенок скважины, предотвращая тем самым износ поверхности плашек 5, а шарики 17, находящиеся между кольцевыми проточками 18 оправки 1 и ответными кольцевыми проточками 19 корпуса 2, снижают биение и улучшают ориентацию устройства в скважине.
Промывочная жидкость, нагнетаемая под давлением через каналы 14 (см. фиг.2) и проточки 13, сообщающиеся с центральным каналом 4 корпуса 2 и цилиндрическими отверстиями 9 оправки 1, передает усилие на поршень 11, а он, прижимаясь своей сферической поверхностью 12 к соответствующей сферической выборке плашки 5, увеличивает степень прижатия плашек 5 к стенкам скважины, что улучшает центрацию
скважинного оборудования и уменьшает радиальное биение вращающегося инструмента, надежно центрируя его относительно оси скважины, что особенно важно при высоких нагрузках.
Преимущество предлагаемой конструкции заключается в том, что обеспечивается надежная стабилизация скважинного оборудования, исключаются его колебания и вибрация при работе, что позволяет обеспечить высокое качество внутрискважинных работ.