ЦЕНТРАТОР ДЛЯ ЦЕНТРИРОВАНИЯ ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ОБСАДНОЙ КОЛОННЫ ВНУТРИ ОСНОВНОЙ ОБСАДНОЙ КОЛОННЫ И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ
CENTRALISER FOR ADDITIONAL CASING STRING CENTRALISING INSIDE MAIN CASING STRING AND ITS MANUFACTURE METHOD

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к центрирующим не свариваемым устройствам для центрирования дополнительной обсадной колонны труб, в том числе и безмуфтовых, спускаемых в основную обсадную колонну.
Известен «Центратор» (см. патент US №6435275, МПК Е21В 17/10, опубл. 20.08.2002), включающий цилиндрический корпус из полиамида с зафиксированными на его поверхности наклонными ребрами из полиамида, с внутренним диаметром цилиндрического корпуса большим, чем наружный диаметр центрируемой обсадной колонны, с диаметром образующей ребер меньшим, чем внутренний диаметр центрируемой колонны.
Недостатками данного центратора являются:
во-первых, ребра центраторов расположены под большими углами по отношению к образующей цилиндрического корпуса, что затрудняет прохождение жидкости вдоль обсадной колонны;
во-вторых, направление наклона ребер не сориентировано относительно направления вращения труб при свинчивании дополнительной обсадной колонны, что может вызвать отворачивающий момент при монтаже обсадной колонны.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является «Центратор для центрирования дополнительной обсадной колонны внутри основной обсадной колонны» (см. патент RU №2263760, МПК 7 Е21В 17/10, опубл. Бюл. №31 от 10.11.2005), включающий цилиндрический корпус из полиамида с не менее чем 4 ребрами, каналами между ребрами, с внутренним диаметром цилиндрического корпуса большим, чем наружный диаметр центрируемой обсадной колонны, с диаметром образующей ребер меньшим, чем внутренний диаметр центрируемой колонны, при этом ребра расположены под углом 10-20° по отношению к образующей цилиндра корпуса, а направление наклона ребер выполнено с возможностью отклонения потоков жидкости в каналах при протекании жидкости снизу вверх в направлении вращения труб при свинчивании дополнительной обсадной колонны.
Способ изготовления центраторов заключается в изготовлении цилиндрического корпуса с наклонными ребрами, зафиксированными с корпусом по внутренней плоскости.
Недостатками данного центратора и способа его изготовления являются:
во-первых, высокая материалоемкость, так как цилиндрический корпус и ребра выполнены из полиамида;
во-вторых, большая площадь поперечного сечения центратора, что значительно сужает проходное сечение скважины после спуска в изношенную основную обсадную колонну дополнительной колонны малого диаметра;
в-третьих, небольшая пропускная способность межреберных каналов, что увеличивает сопротивление потока закачиваемого цементного раствора и ухудшает качество цементирования.
Задачей изобретения является снижение материалоемкости и уменьшение площади поперечного сечения центраторов, что позволит применить их в составе безмуфтовых дополнительных колонн труб с сохранением большего проходного сечения дополнительной колонны труб в скважине, а также увеличение пропускной способности межреберных каналов, что позволит снизить сопротивление потока закачиваемого цементного раствора и улучшит качество цементирования.
Поставленная задача решается центратором для центрирования дополнительной обсадной колонны внутри основной обсадной колонны, включающим цилиндрический корпус с ребрами, закрепленными на его поверхности фиксаторами и оснащенными верхним и нижним скосами.
Новым является то, что цилиндрический корпус выполнен в виде трубы дополнительной обсадной колонны, а фиксаторы выполнены в виде верхнего и нижнего колец с конусными внутренними поверхностями, взаимодействующими со скосами ребер и жестко закрепленными на трубе.
Эта задача решается также способом изготовления центратора, включающим изготовление цилиндрического корпуса с ребрами и установку его между муфтами в составе дополнительной обсадной колонны.
Новым является то, что цилиндрический корпус изготавливают в виде трубы дополнительной обсадной колонны, а ребра с верхними и нижними скосами устанавливают на поверхности трубы, поджимая сверху и снизу скосы ребер конусными поверхностями колец фиксатора, которые жестко закрепляют на поверхности цилиндрического корпуса, после чего муфтами закрепляют между трубами дополнительной обсадной колонны.
Сущность предложенного способа заключается в следующем.
В процессе эксплуатации скважин происходит износ ее обсадной колонны (3-4 нарушения по всей длине обсадной колонны), например вследствии коррозии или некачественного цементирования в процессе строительства скважины. В связи с чем возникает необходимость восстановления работоспособности скважины, поэтому внутрь основной обсадной колонны от забоя до устья спускают дополнительную обсадную колонну меньшего диаметра, которая перекрывает все интервалы нарушения обсадной колонны. После чего производят цементирование дополнительной обсадной колонны в скважине, причем типоразмер дополнительной обсадной колонны, спускаемой внутрь изношенной обсадной колонны, подбирают с возможностью максимального сохранения проходного сечения скважины. Предложенная конструкция центратора может применяться как в составе муфтовой дополнительной обсадной колонны труб, так и в безмуфтовой.
Применение безмуфтовой дополнительной обсадной колонны труб вместо муфтовой дополнительной обсадной колонны труб позволяет значительно сохранить проходное сечение скважины. Так например, если в изношенную 146 мм обсадную колонну труб можно спустить муфтовую колонну труб с максимальным диаметром 102 мм, оснащенную центраторами с последующим цементированием, то в эту же изношенную 146 мм обсадную колонну труб можно спустить 120 мм безмуфтовую дополнительную колонну труб с последующим цементированием, так как у безмуфтовой колонны труб в целом наружный диаметр колонны меньше, чем у обычной дополнительной обсадной колонны труб из-за отсутствия в ее составе муфт.
На фиг.1 изображен предлагаемый центратор для центрирования дополнительной обсадной колонны внутри основной обсадной колонны.
На фиг.2 изображен предлагаемый центратор для центрирования дополнительной обсадной колонны внутри основной обсадной колонны в поперечном сечении А-А.
Центратор для центрирования дополнительной обсадной колонны внутри основной обсадной колонны (не показано) включает цилиндрический корпус 1 (см. фиг.1), выполненный в виде трубы дополнительной обсадной колонны (например, безмуфтовой 120 мм дополнительной колонны труб, спускаемой внутрь 146 мм изношенной основной обсадной колонны), с ребрами 2 (например, выполненными из стали или чугуна, алюминия), закрепленными на его поверхности фиксаторами (например, выполненными из стали или чугуна, алюминия), выполненными в виде верхнего 3' и нижнего 3'' колец с конусными внутренними поверхностями 4' и 4'', при этом ребра 2 оснащены верхним 5' и нижним 5'' скосами. Фиксаторы, выполненные в виде верхнего 3' и нижнего 3'' колец и взаимодействующие соответственно с верхним 5' и нижним 5'' скосами ребер 2 жестко закреплены на трубе 1 (например, сваркой, пайкой или клеевым составом).
Способ изготовления центратора заключается в том, что в зависимости от длины дополнительной колонны труб, спускаемой внутрь изношенной обсадной колонны и от кривизны скважины (подбирается для каждой скважины индивидуально) на трубной базе отбираются несколько труб (например, каждая четвертая труба из спускаемых в скважину, то есть при длине одной трубы 10 метров, при средней длине безмуфтовой дополнительной обсадной колонны труб 2000 метров отбирается 50 труб) из состава дополнительной обсадной колонны, выполняющих роль цилиндрического корпуса 1.
На отобранных трубах (см. фиг.1 и 2) дополнительной обсадной колонны, являющихся цилиндрическим корпусом 1 устанавливают (продевают на цилиндрический корпус 1 с одной или двух сторон, как показано на фиг.1) фиксаторы, выполненные в виде верхнего 3' и нижнего 3'' колец, причем кольца могут быть выполнены (например, из стали или чугуна, алюминия). Далее в расчетном количестве, которые изготавливаются заранее, подготавливают к установке ребра 2 (например, из стали, чугуна или алюминия).
После чего на наружной поверхности цилиндрического корпуса 1, параллельно к образующей (см. фиг.1), размещают не менее четырех ребер 2 (под углом 90° между ребрами 2). Далее ребра 2 с верхними 5' и нижними 5'' скосами, размещенными на поверхности трубы 1, поджимают сверху и снизу фиксаторами, выполненными в виде колец 3' и 3'', причем скосы 5' и 5'' ребер 2 и конусные поверхности 4' и 4'' колец 3' и 3'', соответственно взаимодействуют между собой.
Затем кольца 3' и 3'' жестко закрепляют (например, сваркой, пайкой или клеевым составом) на поверхности цилиндрического корпуса 1. Количество ребер, равное четырем, является оптимальным с точки зрения качества центрирования и наличия каналов 6 между ребрами 2 для прохождения жидкости, в том числе и цементного раствора.
Далее отобранные трубы (см. фиг.1) с установленными на них центраторами вместе с остальными трубами завозят на скважину (не показано), где муфтами закрепляют между трубами дополнительной обсадной колонны и спускают в скважину внутрь изношенной обсадной колонны (не показано) согласно плана проведения работ с последующим цементированием.
Предлагаемый центратор для центрирования дополнительной обсадной колонны внутри основной обсадной колонны и способ его изготовления позволяет снизить материалоемкость, так как в качестве цилиндрического корпуса используется труба дополнительной обсадной колонны, а уменьшение площади поперечного сечения центраторов позволит применить их в составе безмуфтовой дополнительной обсадной колонны с сохранением большего диаметра проходного сечения скважины.
Размещение ребер центратора непосредственно на теле трубы увеличивает пропускную способность межреберных каналов, что позволит снизить сопротивление потока закачиваемого цементного раствора и улучшит качество цементирования.