Центратор

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Заявляемое техническое решение предназначено для центрирования эксплуатационной колонны обсадных труб в обсадной колонне труб соответствующего диаметра, а также для разгрузки (переноса веса) эксплуатационной колонны.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Из уровня техники известно решение по патенту на полезную модель № 96907 «Устройство для обвязки обсадных колонн на устье скважины», опубликованному 20.08.2010. Полезная модель относится к горному делу и может быть использована для обвязки обсадных колонн нефтяных скважин. Устройство для обвязки обсадных колонн крепится к кондуктору скважины и содержит корпус и муфту-центратор, выполненные соосно, содержащие посадочные конуса, резьбу на муфте-центраторе для соединения с колонной труб, кольцевую накидную крышку корпуса, кольцевой уплотнительный элемент, нажимное и опорное кольца. Особенностью конструкции является то, что кольцевой уплотнительный элемент установлен между нажимным и опорным кольцами, угол центрирования α посадочного конуса корпуса и муфты-центратора находится в пределах 15…90°, а высота центрирующего пояска h муфты-центратора находится в диапазоне h/D=0,1…0,5, где D - внутренний диаметр муфты-центратора.
К недостаткам заявленного технического решения можно отнести сложность конструкции, а также сложность монтажа колонной головки с использованием указанного центратора.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является центратор, раскрытый в тексте описания по патенту на полезную модель № 129549 «ОБОРУДОВАНИЕ УСТЬЯ СКВАЖИНЫ», опубликованному 27.06.2013г. Центратор выполнен с наружным посадочным конусом, осевым каналом и расположенными по окружности сквозными отверстиями. В предлагаемой конструкции удерживание эксплуатационной колонны происходит посредством упора нижнего торца муфты эксплуатационной колонны в верхний торец центратора. Такое решение упрощает конструкцию и сокращает число составных частей оборудования, когда вместо технологически сложной клиновой подвески и противовыбросового кольца применяется один элемент - центратор - с сохранением выполняемых функций.
К недостаткам заявленного технического решения можно отнести отсутствие упрочнения сопрягаемых поверхностей, а именно поверхности упорного торца муфты эксплуатационной колонны и верхнего торца центратора.
Для достижения герметичности посадки центратора, при максимальном увеличении проходного канала колонны труб, необходимого для прохождения бурового долота снижается разница между наибольшим внешнем диаметром центратора и наименьшим внешним диаметром центратора, составляющая величину опорного выступа. Минимальная разница диаметров, то есть минимальная величина опорного выступа, при отсутствии упрочнения, может привести к опасности обвала обсадной колонны под воздействием собственного веса, по причине пластической деформации материала центратора.
РАСКРЫТИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО РЕШЕНИЯ
Задачами, на решение которых направлена заявляемая полезная модель, являются:
повышение надежности и безопасности эксплуатации при действии различных нагрузок;
увеличение ресурса работы соединения;
обеспечение длительной сохранности сопрягаемых поверхностей от истирания, деформации и коррозии.
Технический результат заключается в увеличении прочности соединения упорного торца муфты эксплуатационной колонны и центратора.
Поставленный технический результат достигается за счет того, что центратор состоит из корпуса с осевым каналом и расположенными по окружности промывочными отверстиями, отличающийся тем, что на внешней стороне корпуса выполнен упрочненный опорный выступ.
Корпус центратора может быть выполнен монолитным или разъемным. Возможны следующие варианты упрочнения центратора:
упрочненный опорный выступ;
упрочнена поверхность внешней стороны корпуса центратора;
упрочнена поверхность осевого канала центратора;
упрочнена вся поверхность центратора;
выполнено объемное упрочнение поверхности центратора.
Упрочнение поверхности центратора может быть выполнено посредством закалки.
Данное техническое решение не ограничивает способы нанесения упрочнения. Может быть использован любой метод нанесения упрочнения, например: комбинированные методы упрочнения; лазерное упрочнение, плазменное упрочнение; термические, термо-механические и химико-термические методы упрочнения; методы химического осаждения; электролитические методы упрочнения.
Сопоставительный анализ с решениями, включенными в уровень техники, показывает, что заявляемый центратор отличается от выявленных решений конструктивной особенностью, а именно выполнением упрочненного опорного выступа, а также возможностью использования всех известных методов нанесения упрочнения на поверхность центратора.
Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию «новизна» полезной модели.
Устройство центратора иллюстрируется чертежами, где:
Фиг.1 – центратор;
Фиг.2 – центратор с упрочненной внешней поверхностью корпуса;
Фиг.3 – схема центратора, где упрочнена вся поверхность;
Фиг.4 – оборудование устья скважины.
Как показано на фиг.1, центратор представляет собой цилиндрический корпус 1 с осевым каналом 2, и расположенными по окружности промывочными отверстиями 3. Опорный выступ 4 выполнен на внешней строне корпуса. На опорный выступ нанесено упрочнение.
Как показано на фиг.2, упрочнение может быть выполнено на внешней поверхности  корпуса 1.
Как показано на фиг.3, упрочнение может быть выполнено на всей поверхности центратора.
Для достижения максимального технического результата, а именно увеличения надежности соединения при максимальных нагрузках сопрягаемая ответная поверхность нижнего торца муфты эксплуатационной колонны должна быть упрочнена.
Центратор используется в оборудовании устья скважин, как показано на фиг.4, оборудование состоит из патрубка 5, муфты 6 и центратора 7.
Порядок установки центратора.
Установка центратора производится в собранном патрубке подвески при спуске верхней трубы эксплуатационной колонны обсадных труб для подвешивания и разгрузки колонны.
Для установки центратора, необходимо:
1. Выполнить сборку обсадной колонны.
2. Произвести спуск колонны до заданного интервала, выполнить цементирование, установить колонную головку или применить специальную муфту.
3. Осуществить установку центратора подвески на верхнюю трубу при выполнении спуска эксплуатационной обсадной колонны, как показано.
4.  Произвести допуск вниз эксплуатационной обсадной колонны на патрубке допускном до полной посадки центратора подвески в патрубок подвески.