ЦЕНТРАТОР ОБСАДНОЙ КОЛОННЫ ДЛЯ СКВАЖИНЫ
CASING CENTRALISER

Изобретение относится к буровой технике и предназначено для центрирования обсадных колонн при строительстве скважин, в том числе наклонно-направленных и горизонтальных.
Известен «Центратор» для обсадной колонны (патент RU №2209291, Е21В 17/00, 17/10, опубл. Бюл. №21 от 27.07.2003 г.), содержащий жестко закрепленный на стенке колонны корпус, во внутреннем цилиндрическом канале которого радиально к оси колонны размещен выдвижной центрирующий орган, который со стороны оси колонны снабжен, по меньшей мере, двумя упругими элементами, например сегментообразной формы, образующими овальную полость и имеющими кольцеобразные выемки - на внешней цилиндрической поверхности и конусные выступы - у торца, при этом во внутреннем цилиндрическом канале корпуса выполнена кольцевая проточка с возможностью захода в нее конусообразных выступов.
Недостатками данного центратора являются высокая трудоемкость при изготовлении из-за наличия большого числа мелких и сложных деталей, сложность сборки из-за наличия большого числа сопрягаемых деталей и необходимости тарификации и подбор каждого выдвижного центрирующего органа, высокая вероятность некачественной центровки обсадной колонны, так как центраторы, смещенные по углу, разнесены по длине переводника.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является «Центратор обсадной колонны» (патент RU №2285109, Е21В 17/10, опубл. Бюл. №28 от 10.10.2006 г.), включающий корпус в форме полого цилиндра с радиальными каналами и присоединительными резьбами на концах, центрирующие элементы в виде цилиндрических штоков с опорами, установленных в радиальных каналах с возможностью осевого перемещения, узла фиксации центрирующих элементов и средство перевода центрирующих элементов в рабочее положение, при этом он снабжен разрезным кольцом, состоящим из отдельных секторов, которые жестко связаны со штоками и выполнены с возможностью взаимодействия со средством перевода центрирующих элементов в рабочее положение, при этом на внутренней поверхности корпуса на уровне его радиальных каналов выполнена кольцевая канавка, в которой размещены секторы разрезного кольца, при этом внутренний диаметр разрезного кольца в исходном положении меньше чем внутренний диаметр обсадной колонны.
Недостатками данного центратора являются высокая трудоемкость при изготовлении из-за наличия большого числа мелких и сложных деталей, сложность сборки из наличия большого числа сопрягаемых деталей, что приводит к высокой стоимости центратора.
Технической задачей предлагаемого изобретения является создание простого в изготовлении и сборке благодаря уменьшению количества мелких сопрягаемых деталей и, как следствие, снижению стоимости в целом центратора, при этом обеспечивающего надежную центрацию обсадной колонны относительно стенок скважины при качественном цементировании.
Техническая задача решается центратором обсадной колонны для скважины, включающим корпус в форме полого цилиндра с радиальными каналами и присоединительными резьбами на концах, центрирующие элементы, узел фиксации центрирующих элементов и средство перевода центрирующих элементов в рабочее положение.
Новым является то, что центрирующие элементы выполнены в виде размещаемых снаружи корпуса гофрированных труб с кольцевыми зауженными концами, герметично взаимодействующими с поверхностью корпуса, причем один из концов гофрированной трубы зафиксирован относительно корпуса, а гофрированная труба выполнена из трубы с наружным диаметром, превосходящим диаметр скважины, при этом радиальные каналы корпуса расположены под гофрированной трубой, а узел фиксации центрирующих элементов и средство перевода центрирующих элементов в рабочее положение выполнены в виде клапанов, установленных в радиальных каналах корпуса.
На фиг.1 изображен центратор в транспортном положении в продольном разрезе.
На фиг.2 изображен разрез А-А центратора.
На фиг.3 изображен поперечный разрез центратора в рабочем положении после цементирования.
Центратор обсадной колонны для скважин 1 (см. фиг.1) включает корпус 2 в форме полого цилиндра с радиальными каналами 3 и присоединительными резьбами (не показаны) на концах, центрирующие элементы 4, узел фиксации центрирующих элементов и средство перевода центрирующих элементов в рабочее положение 5. Центрирующие элементы 4 (см. фиг.2) выполнены в виде размещаемых снаружи корпуса 2 гофрированных труб с кольцевыми зауженными концами 6 (см. фиг.1) и 6', герметично взаимодействующими благодаря самоуплотняющимся манжетам 7 с поверхностью корпуса 2, причем один из концов 6 или 6' гофрированной трубы 4 зафиксирован относительно корпуса 2 (например, винтами 8, сваркой или резьбой - на фиг.1 не показаны). Гофрированная труба 4 (см. фиг.3) выполнена из цилиндрической трубы с наружным диаметром, превосходящим диаметр скважины 1. Радиальные каналы 3 (см. фиг.1) корпуса 2 расположены под гофрированной трубой 4, а узел фиксации центрирующих элементов и средство перевода центрирующих элементов в рабочее положение 5 выполнен в виде клапанов, установленных в радиальных каналах 3 корпуса 2.
Центратор работает следующим образом.
На корпус 2 с радиальными каналами 3, роль которого может выполнять и труба обсадной колонны с просверленными радиальными каналами 3, с предварительно установленными манжетами 7 надевают гофрированную трубу 4 так, чтобы она размещалась над соответствующими радиальными каналами 3 предварительно оснащенными клапанами 5 (например, тарельчатыми или подпружиненными шариковыми, не выпирающими за наружную поверхность корпуса 2). Затем один из концов 6 или 6' фиксируют относительно корпуса 2.
Затем корпус 2 при помощи присоединительных резьб присоединяют к обсадной колонне (не показана) и в ее составе спускают в скважину 1. Количество центраторов, включенных в обсадную колонну, выбирают исходя из сложности профиля ствола скважины (чем сложнее профиль, тем большее устанавливают количество центраторов и через меньший интервал). По достижению необходимого интервала установки обсадной колонны осуществляют промывку скважины 1. Затем ее цементируют любым известным способом с применением продавочной пробки (не показана). При этом цемент закачивают по обсадной колонне, после чего он поднимется снизу вверх снаружи обсадной колонны и корпуса 2, а в конце закачки продавочной жидкости, в момент посадки продавочной пробки на стоп-кольцо (не показано) в обсадной колонне труб создается перепад давлений по отношению к затрубному пространству обсадной колонны, обеспечивая перепад давлений внутри корпуса 2 и снаружи гофрированной трубы 4, который достаточен для выправления гофр трубы 4 (см. фиг.3) и надежного центрирования обсадной колонны в скважине 1. При этом клапаны 5 открываются, пропуская жидкость внутрь гофрированной трубы 4, а при снятии внутритрубного давления закрываются, фиксируя центратор в рабочем положении и предотвращая обратное «складывание» этой трубы 4. Так как гофрированная труба 4 выполнена из цилиндрической трубы с наружным диаметром, превосходящим диаметр скважины 1, то она расправляется не до конца, оставляя между гофрированной трубой 4 и стенками скважины 1 не прижатые участки 9, благодаря которым не изолируется цементный раствор над и под центратором, обеспечивая равномерное уплотнение и застывание цементного раствора для более качественного цементирования обсадной колонны.
Предлагаемый центратор прост в изготовлении и сборке благодаря уменьшению количества мелких сопрягаемых деталей и, как следствие, имеет небольшую по сравнению с аналогами стоимость (дешевле в 1,5-2 раза), при этом обеспечивая надежную центрацию обсадной колонны относительно стенок скважины при качественном цементировании.