СКОЛЬЗЯЩИЙ ЦЕНТРАТОР

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к опорно-центрирующим устройствам компоновок низа бурильной колонны (КНБК).
Известен «Центратор механический универсальный» (патент RU №2256768, E21B 17/10, опубл. 20.07.2005 г.), содержащий корпус, подпружиненные центрирующие элементы, расположенные в пазах с равномерным шагом и образующие калибрующий диаметр устройства. На наружной поверхности корпуса, в верхней его части, дополнительно размещена упорная гайка регулирования калибрующего диаметра устройства, сочлененная с корпусом левой присоединительной резьбой и имеющая продольные относительно ее оси отверстия.
Недостатками данного устройства являются сложность конструкции и высокие требования к точности изготовления, а также большая площадь контакта центратора со стенками скважины.
Известен «Центратор скважинного оборудования» (патент RU №2387791, E21B 17/10, опубл. 27.04.2010 г.), содержащий полый шток с муфтой, конусный корпус, цилиндр, поршень-толкатель и плашки, выполненные с возможностью ограниченного радиального выдвижения при перемещении по конусному корпусу.
Недостатками данного устройства являются сложность конструкции и возможность заклинивания плашек.
Известен «Центратор бурильного инструмента» (заявка на изобретение №94028697, E21B 17/10, опубл. 10.06.1996 г.), содержащий полый корпус и установленную на корпусе втулку с центрирующими ребрами. В корпусе с наружной стороны выполнено радиальное глухое отверстие, а во втулке между ребрами - сквозное радиальное отверстие меньшего диаметра, совмещенное с радиальным глухим отверстием корпуса.
Недостатком данного центратора является быстрый износ ребер, вследствие большой площади контакта ребер центратора со стенками скважины.
Близким по значению и конструкции является «Центратор-турбулизатор шаровой» (патент RU №2255198, E21B 17/10, опубл. 27.06.2005 г.). Он имеет корпус, представляющий собой цилиндрическую втулку. Снаружи корпуса установлены три лопасти, расположенные симметрично, через 120°, относительно центральной оси и являющиеся опорами устройства, обеспечивая центровку бурильной колонны. Каждая лопасть выполнена переменной по ширине с увеличением к концевой части, в которую впрессовано тело качения в виде резинового шара.
Недостатком данного центратора является быстрый износ резинового элемента.
Наиболее близким по значению является выбранный нами в качестве прототипа роликовый центратор для обсадной колонны (разработка компании ООО «Технология Экономика Ресурсы»), снабженный роликами качения из каленой стали, которые расположены в опорных ребрах центратора (копия прилагается).
Недостатком такого центратора является малое количество роликов, которые не обеспечат достаточного проскальзывания по стенкам скважины, т.е. данный центратор не применим при бурении скважин.
Таким образом, перечисленные известные центраторы не универсальны, не обеспечивают удобство обращения и легкость установки на бурильную колонну.
Задачей данной полезной модели является создание новой конструкции центратора, лишенного перечисленных недостатков, присущих аналогам и прототипу.
Данная задача решается созданием универсального скользящего центратора для бурильной колонны, включающего корпус с концевыми частями в виде центрирующих колец и ребрами, которые соединяют эти центрирующие кольца.
Новым является то, что центрирующие кольца выполнены в виде подшипников и состоят из внутреннего кольца, тел качения в виде подвижных металлических шариков и наружного кольца в виде сепаратора, отделяющего подвижные металлические шарики на равном расстоянии друг от друга.
Предлагаемая полезная модель поясняется чертежами (на фиг.1 и фиг.2), на которых представлены общий вид скользящего центратора и вид сверху.
Скользящий центратор (фиг.1) представляет собой корпус с концевыми частями в виде центрирующих колец верхнего 1 и нижнего 2, соединенных между собой ребрами 3. Центрирующие кольца 1 и 2 выполнены в виде подшипников и состоят из внутреннего кольца 4 (фиг.2), тел качения в виде подвижных металлических шариков 5 и наружного кольца 6 в виде сепаратора, отделяющего тела качения друг от друга, удерживающего на равном расстоянии и направляющего их движение. По наружной поверхности внутреннего кольца 4 выполнены желоба-дорожки качения (на фиг. не обозначены), по которым катятся тела качения в виде подвижных металлических шариков 5. Подвижные металлические шарики 5 установлены таким образом, что площадь контакта со стенками скважины сокращается до точки. Точечное соприкосновение подвижных металлических шариков 5 со стенками скважины уменьшает усилие трения при спуске бурильной колонны.
Ребра 3 предназначены для соединения верхнего 1 и нижнего 2 центрирующих колец, поэтому их предпочтительно выполнять прямыми по всей длине. Целесообразно центрирующие кольца 1 и 2 соединять с ребрами 3 методом сварки.
Отношение высоты к ширине в скользящем центраторе целесообразно иметь не менее чем 2:1.
Скользящий центратор работает следующим образом.
На поверхности скользящий центратор одевается на трубу бурильной колонны, закрепляется стопорными кольцами, желательно скользящий центратор устанавливать на каждой трубе. Собранная компоновка спускается в скважину, где в процессе бурения скользящий центратор вместе с бурильной колонной будет совершать вращательное и поступательное движения. При этом подвижные металлические шарики 5 в центрирующих кольцах 1 и 2 перекатываются по стенкам скважины, обеспечивая надежное центрирование и стабилизацию бурильной колонны в скважине.
Учитывая, что площадь соприкосновения подвижных металлических шариков 5 скользящего центратора со стенками скважины сокращается до точки, значительно уменьшаются силы трения при спуске бурильной колонны, тем самым достигается упрощение спускоподъемных операций.
Выполнение центратора такой конструкции позволяет обеспечить хорошую проходимость в скважине, так как скользящий центратор за счет подвижных металлических шариков скользит в скважине.
Предлагаемый центратор имеет простую конструкцию и позволяет значительно уменьшить силы трения о стенки скважины за счет тел качения, т.е. подвижных металлических шариков путем уменьшения контакта скользящего центратора со стенками скважины.
Преимуществом скользящего центратора также является его мобильность, он переносной, что позволяет закрепить его в любом месте бурильной колонны.
Скользящий центратор имеет оптимальную металлоемкость, высокую эффективность работы в скважинах, так как качественное центрирование бурильной колонны исключает прилегание к стенкам скважины и уменьшает силы трения при спуске в скважину.