СКВАЖИННЫЙ ЭКСЦЕНТРАТОР КОЛОННЫ ТРУБ
WELL EXCENTRALISER OF PIPE STRING

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при размещении в скважине, особенно в наклонной и горизонтальной, нескольких длинномерных объектов (колонн труб, колонн труб и приборов и т.п.).
Известен скважинный эксцентратор колонны труб (Сафин В.А. и др. Одновременная раздельная эксплуатация нефтяных пластов. Казань, Татарское книжное издательство, 1967, с.45-46), содержащий корпус с роликовым отклонителем.
Недостатком эксцентратора является то, что он не позволяет осуществить спуск длинномерных объектов по затрубному пространству скважины ниже зоны его установки, так как его отклонитель перекрывает сечение скважины.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является скважинный эксцентратор колонны труб (а.с. RU №1059142, Е21В 43/00, опубл. бюл. №45 от 07.12.1983 г.), содержащий корпус с установленным на нем отклонителем, выполненным в виде выпуклых пластин с выпуклостью со стороны корпуса в плоскости, перпендикулярной к оси корпуса с возможностью взаимодействия свободных концов пластин со стенками скважины.
Недостатком данного эксцентратора является то, что его отклонители уменьшают сечение затрубного пространства скважины в зоне его установки, создают сопротивления от трения его отклонителей о стенки скважины при спуске первой колонны труб и от трения следующей колонны труб. Эти сопротивления осложняют спуск длинномерных объектов в скважину, особенно в неглубокие наклонные и горизонтальные.
Техническими задачами предлагаемого скважинного эксцентратора колонны труб являются повышение его работоспособности за счет уменьшения сопротивлений трения при спуске в скважину.
Техническая задача решается скважинным эксцентратором колонны труб, содержащим корпус с установленным на нем выпуклым отклонителем и фиксатор.
Новым является то, что концы выпуклого отклонителя соединены симметрично и параллельно корпусу перемычками, в которых размещены роликовые узлы с возможностью взаимодействия роликов со стенками скважины, а в прорези на вершине выпуклости в плоскости, перпендикулярной к корпусу, размещены другие роликовые узлы с возможностью взаимодействия роликов с последующей колонной труб, а фиксатор выполнен в виде цангового зажима. Ролики, взаимодействующие с последующей колонной труб, выполнены в виде симметричных относительно корпуса усеченных конусов, смыкающихся в плоскости симметрии вершинами. Также ролики, взаимодействующие с последующей колонной труб, могут быть выполнены в виде симметричных относительно корпуса усеченных конусов, смыкающихся в плоскости симметрии основаниями в промежуточной опоре и снабженных ребордами.
На фиг.1 изображено размещение скважинных эксцентраторов колонны труб в скважине при спуске дополнительной колонны труб.
На фиг.2 - общий вид скважинного эксцентратора колонны труб по выноске А фиг.1.
На фиг.3 - разрез Б-Б по фиг.2, где показано размещение дополнительной колонны труб в скважине.
На фиг.4 - вариант размещения в скважине двух дополнительных колонн труб.
Скважинный эксцентратор колонны труб (эксцентратор) содержит корпус 1 (фиг.2) с жестко установленным на нем выпуклым отклонителем 2 (отклонитель) и фиксатор 3, выполненный в виде цангового зажима 4 (в разрезе не показан), для прикрепления центратора к трубам 5 спускаемой колонны 6 (фиг.1, 2). Радиус выпуклости отклонителя 2 (фиг.2) равен примерно радиусу скважины. Концы 7 и 8 отклонителя 2 соединяют жестко (сваркой), симметрично и параллельно к корпусу 1 перемычками 9, в которых размещают роликовые узлы 10 (фиг.3 и 4) с возможностью взаимодействия его роликов 11 со стенками скважины 12. В выполненной прорези 13 (фиг.2) на вершине выпуклости 14 в плоскости, перпендикулярной к корпусу 1, размещают другие роликовые узлы 15 с возможностью взаимодействия их роликов 16 с последующей колонной труб 17. Ролики 16 выполняют в виде симметричных относительно корпуса 1 усеченных конусов 18 (фиг.3), смыкающихся в плоскости симметрии вершинами. Такие ролики 16 предназначены для спуска одной дополнительной колонны труб 17 для ее ориентирования к центру скважины 12. Для спуска в скважину 12 двух дополнительных колонн труб 19 (фиг.4) и 20 применяют ролики 21, изготовленные в виде двух симметричных относительно корпуса 1 усеченных конусов 22, смыкающихся в плоскости симметрии основаниями в промежуточной опоре 23 и снабженных ребордами 24. Изготавливают эксцентратор из материалов, способных работать в скважинных условиях.
Эксцентратор работает следующим образом.
Согласно принятой схеме размещения эксцентраторов в скважине его ориентированно относительно сечения скважины 12 (фиг.1) надевают на трубу 5 спускаемой колонны труб 6 таким образом, чтобы его ролики 11 (фиг.3) взаимодействовали со стенками скважины 12, и фиксируют на ней цанговым зажимом 4 (фиг.1). При спуске колонны труб 6 в скважину 12 ролики 11 (фиг.3) эксцентратора катятся по стенкам скважины 12, и его отклонитель 2 и соответственно колонна труб 6 не касаются стенок скважины 12, т.е. трение скольжения заменяют на трение качения. Затем аналогичным образом прикрепляют к колонне 6 следующий эксцентратор, предварительно ориентируя его по отношению к первому эксцентратору, например по предварительно нанесенным меткам на трубах 5 (фиг.1) спускаемой колонны 6 и т.д. Для повышения надежности ориентирования эксцентраторов относительно друг к другу можно использовать известное техническое предложение (а.с. RU №1293322, Е21В 43/00, опубл. бюл. №8 от 28.02.1987 г.), где предлагают для этого специальный направляющий элемент. Расстояние между эксцентраторами в колонне труб 6 зависит от конкретных условий применения (кривизна и конструкция скважины, конструкция размещаемых в скважине объектов и т.п.) и может составлять 15-20 метров. Закрепляют эксцентратор после муфтового соединения колонны труб. Таким образом, спускают колонну 6 до проектной глубины.
В затрубное пространство скважины 12 спускают последующую колонну труб 17 (фиг.1, 2, 3). При этом нижний торец первой трубы колонны 17 касается выпуклой части отклонителя 2 эксцентратора, скользит по нему и проходит через ролик 16 (фиг.3) вниз, стремясь занять устойчивое положение в середине впадины ролика 16, образованной конусами 18. Далее процесс повторяется. Таким образом, при спуске второй колонны труб 17 трение скольжения о стенки скважины 12 и эксцентратора заменяют на трение качения.
Если в скважину необходимо спускать две дополнительные колонны 19 и 20 (фиг.4), применяют другую конструкцию ролика 21 эксцентратора, в котором каждая колонна 19 и 20 размещается в своей впадине, образованной конусами 22 и ребордами 23. Такое размещение колонн уменьшает вероятность скольжения их относительно стенок скважины 12 и друг друга.
Муфтовые стыки скважины 12 эксцентраторы проходят беспрепятственно за счет особой конструкции роликовых узлов 10 (фиг.2).
Преимущество предлагаемого скважинного эксцентратора колонны труб заключается в том, что заменой трения скольжения его отклонителей о стенки скважины и с последующим спускаемым длинномерным объектом на трение качения значительно, в 3-4 раза, уменьшают суммарные сопротивления спуску. Кроме этого увеличивается площадь поперечного сечения затрубного пространства скважины в зоне его установки. Появляется возможность ориентировать последующий спускаемый длинномерный объект в затрубном сечении скважины. Все это повышает работоспособность эксцентратора и позволяет гарантированно спускать в скважину несколько длинномерных объектов, особенно в неглубокие наклонные и горизонтальные скважины, когда недостаточно собственной массы.