ЦЕНТРАТОР СКВАЖИННОГО ОБОРУДОВАНИЯ
BOREHOLE EQUIPMENT CENTRALISER

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 сложность конструкции и высокое требование к точности изготовления, а также недостаточная надежность крепления плашек в оправке, т.к. 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 скважинного оборудования» (патент ПМ RU №65099, Е21В 17/10, опубл. Бюл. №21 от 27.07.2007 г.), содержащий корпус с центральным каналом, верхней и нижней присоединительными резьбами и верхним и нижним выступами, между которыми с возможностью вращения на наружной поверхности корпуса размещена оправка, загерметизированная по концам относительно корпуса, в стенках которого выполнены сквозные каналы в пределах концов оправки, причем на наружной поверхности оправки равномерно по периметру установлены плашки.
Недостатком данного устройства является сложность конструкции и его недостаточная надежность, проявляющаяся в низкой центрирующей способности по отношению к продольной оси (особенно наклонно направленных и горизонтальных) скважины из-за того, что механизм поджатия центрирующих плашек допускает поперечные перемещения и наклоны корпуса центратора. Дополнительные усилия от давления на плашки недостаточны, так как действуют на небольшие площади. 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 возникают вибрация, удары и, как следствие, преждевременный выход из строя центрируемого оборудования.
Технической задачей предлагаемого центратора скважинного оборудования является упрощение конструкции и повышение надежности его работы.
Техническая задача решается центратором скважинного оборудования, содержащим корпус с центральным каналом, верхней и нижней присоединительными резьбами и верхним и нижним выступами, между которыми с возможностью вращения на наружной поверхности корпуса размещена оправка, загерметизированная по концам относительно корпуса, в стенках которого выполнены сквозные каналы в пределах концов оправки, причем на наружной поверхности оправки равномерно по периметру установлены плашки.
Новым является то, что оправка между концами выполнена в виде тонкостенного полого цилиндра с продольными разрезами, между которыми зафиксированы плашки, а внутри тонкостенного цилиндра размещен эластичный рукав с антизатекателями напротив разрезов, зафиксированный герметично на концах оправки, при этом один из концов оправки выполнен с возможностью продольного ограниченного перемещения в сторону от другого конца.
На фиг.1 изображен центратор скважинного оборудования.
На фиг.2 - разрез Б-Б по фиг.1.
На фиг.3 - выноска А по фиг.2.
Центратор скважинного оборудования (центратор) содержит корпус 1 (см. фиг.1) с центральным каналом 2, верхней 3 и нижней 4 присоединительными резьбами, верхним 5 и нижним 6 выступами, между которыми с возможностью вращения на наружной поверхности 7 и 8 корпуса 1 размещена оправка 9, загерметизированная по концам 10 и 11 уплотнителями 12, в стенках которого выполнены сквозные отверстия 13 в пределах концов 10 и 11 оправки 9. Оправка 9 между концами 10 и 11 выполнена в виде тонкостенного полого цилиндра с продольными разрезами 14, между которыми продольно и равномерно по периметру зафиксированы плашки 15, а внутри ее размещен эластичный рукав 16 с антизатекателями 17 (фиг.2) напротив разрезов 14, зафиксированный герметично на концах 10 (фиг.1) и 11, например, втулками 18. Один из концов 10 или 11 (на фиг.1 не показан) оправки 9 соединен с корпусом 1, например, с помощью шарнирного замка 19 в виде шарикоподшипника, размешенного между уплотнителями 12. Диаметр поверхности 7 корпуса 1 больше диаметра поверхности 8, вследствие этого образуется упор 20 для конца 11 (или 10 - на фиг.1 не показан) оправки 9. Нижний выступ 6 образуют наворачиванием на резьбу корпуса 1 переводника 21. Между концами 10 и 11 оправка 9 с плашками 15 (между продольными разрезами 14) изготавливается в виде участков 22 из упруго-деформируемого материала, а ее максимальный наружный диаметр по плашкам 15 равен, в рабочем положении, внутреннему диаметру скважины. Оправку 9 можно изготавливать из цельной заготовки. Антизатекатели 17 выполняют из тонколистового упруго-деформируемого (пружинного) материала. В них могут выполняться ограничители 23 для их ориентирования относительно продольных разрезов 14 (фиг.3). На поверхности плашек 15 можно наносить износостойкий материал. Эластичный рукав 16 изготавливают из прорезиненного материала, способного работать в скважинной среде.
Центратор работает следующим образом.
Центратор соединяют со скважинным оборудованием 24 (фиг.1) (расширитель, развальцеватель и др. - не показаны) при помощи присоединительной резьбы 4, а с колонной бурильных труб 25 - резьбой 3. При спуске в скважину центратор движется вместе со скважинным оборудованием поступательно, центрируя их относительно стенок скважины (не показаны). Наибольший вылет плашек 15, в рабочем положении, ограничен взаимодействием конца 11 (или 10) оправки 9 с упором 20 корпуса 1.
Внутрь колонны бурильных труб 25 с помощью бурового насоса подают промывочную жидкость и начинают вращать колонну бурильных труб и скважинное оборудование. Промывочная жидкость по центральному каналу 2 корпуса 1 отверстия 13 попадает внутрь оправки 9 и давлением распирает эластичный рукав 16 с участками 22 тонкостенного цилиндра с плашками 15 между продольными разрезами 14 к стенкам скважины. Вследствие того, что оправка 9 соединена с подвижным концом 11 (или 10), при его перемещении в сторону другого конца 10 (или 11) до упора 20, все плашки 15 вместе с оправкой 9 расширяются синхронно, что очень важно при работе в горизонтальных и горизонтально-наклонных скважинах, когда скважинное оборудование лежит на одной из стенок скважины. Под действием давления на плашки 15 оправки 9 скважинное оборудование приподнимается и центруется относительно оси скважины. Оправка 9 с плашками 15 при этом совершает преимущественно поступательное движение из-за верхнего замка 19 и наличия сил трения плашек 15 о стенки скважины, а наружные поверхности 7 и 8 корпуса 1 вращаются в сопряжениях концов 10 и 11 оправки 9. Действующее давление жидкости 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. Выступы 5 и 6 предохраняют оправку 9 от внешних воздействий. Антизатекатели 17 препятствуют затеканию материала рукава 16 в продольные пазы 14 оправки 9.
Преимущество предлагаемого центратора скважинного оборудования заключается в том, что он прост по конструкции и надежен в работе. Центратор обеспечивает надежную стабилизацию скважинного оборудования, особенно в наклонных и горизонтальных скважинах, исключает его колебания и вибрации при работе, что позволяет обеспечить высокое качество внутрискважинных работ.