ЦЕНТРАТОР СКВАЖИННОГО ОБОРУДОВАНИЯ

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 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 бурильных труб и скважинного оборудования» (описание полезной модели к патенту РФ №46525, Е21В 17/10, опубл. Бюл. №19 от 10.07.05 г.), содержащий корпус с верхней и нижней присоединительными резьбами, оправку, установленную с возможностью вращения на наружной поверхности корпуса, плашки, размещенные равномерно по периметру оправки с возможностью ограниченного съемными упорами радиального перемещения наружу, причем каждая плашка поджата наружу механизмом поджатая, при этом механизм поджатая каждой плашки выполнен в виде не менее двух пружин сжатия, причем корпус выше и ниже оправки снабжен верхним и нижним защитными выступами.
Недостатком данного устройства является его низкая центрирующая способность по отношению к продольной оси (особенно наклонно-направленных и
горизонтальных) скважин из-за того, что механизм поджатия центрирующих плашек допускает поперечные перемещения и наклоны корпуса центратора. Кроме этого, плашки в форме лопастей имеют линейный контакт с центрируемой поверхностью, что не обеспечивает достаточной центрации в скважинах с интенсивным набором кривизны. 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 возникает вибрация, удары и, как следствие, преждевременный выход из строя центрируемого оборудования.
Технической задачей предлагаемого центратора является обеспечение точного направления движения скважинного оборудования и снижение его вибраций в процессе работы путем жесткого центрирования и равномерного распределения центрирующих усилий как по длине, так и по окружности центратора.
Техническая задача решается центратором скважинного оборудования, содержащим корпус с верхней и нижней присоединительными резьбами и центральным каналом, оправку, установленную с возможностью вращения на наружной поверхности корпуса, плашки, размещенные равномерно по периметру оправки с возможностью ограниченного съемными упорами радиального перемещения наружу, при этом каждая плашка поджата наружу пружинами сжатия, а корпус выше и ниже оправки снабжен верхним и нижним выступами.
Новым является то, что оправка снабжена размещенными в несколько рядов со смещением по окружности отверстиями, в которые установлены плашки, выполненные в виде полых, заглушенных сверху поршней с кольцевым выступом под съемные упоры, при этом оправка изнутри снабжена кольцевыми проточками, сообщающимися с центральным каналом и рядами цилиндрических отверстий оправки, причем оправка сверху и снизу загерметизирована относительно корпуса.
На фиг.1 изображен центратор скважинного оборудования, общий вид с осевым разрезом. На фиг.2 - сечение А-А.
Центратор скважинного оборудования содержит оправку 1 (см. фиг.1), установленную с возможностью вращения на корпусе 2, имеющем присоединительные резьбы 3 для присоединения скважинного оборудования и центральный канал 4, износостойкие плашки 5, подпружиненные относительно оправки 1 с помощью
пружин сжатия 6 и удерживаемые в крайнем радиальном положении съемными упорами 7, верхний и нижний выступы 8. Причем оправка 1 снабжена размещенными в несколько рядов со смещением по окружности отверстиями 9, в которые установлены износостойкие плашки 5, изготовленные в виде полых, заглушенных сверху поршней с кольцевым выступом 10 под съемные упоры 7, при этом оправка 1 изнутри снабжена кольцевыми проточками 11 (см. фиг.2), сообщающимися с центральным каналом 4 и рядами цилиндрических отверстий 9. С целью недопущения несанкционированных перетоков жидкости оправка 1 (см. фиг.1) и кольцевые выступы 10 плашек 5 снабжены соответственно уплотнительными кольцами 12 и 13.
Центратор скважинного оборудования работает следующим образом.
Центратор устанавливают непосредственно перед скважинным оборудованием (расширитель, развальцеватель и др. на фиг. не показаны) при помощи присоединительных резьб 3. При спуске скважинного оборудования на колонне бурильных труб (на фиг. не показано) центратор движется вместе с колонной поступательно, центрируя прикрепленное скважинное оборудование относительно стенок скважины (на фиг. не показаны). Пружины 6, опирающиеся на оправку 1 центратора, разжимают плашки 5, которые вследствие этого постоянно прижаты к стенкам скважины, центрируя скважинное оборудование при спуске. Максимальный вылет плашек 5 для предотвращения от выпадания ограничен взаимодействием кольцевых выступов 10 со съемными упорами 7.
Затем внутрь колонны бурильных труб с помощью бурового насоса подают промывочную жидкость и начинают вращать колонну бурильных труб и скважинное оборудование. Оправка 1 с плашками 5 при этом совершает преимущественно поступательное движение из-за верхнего и нижнего упоров 8 корпуса 1, вращение оправки 1 отсутствует из-за наличия сил трения плашек 5 о стенки скважины, что позволяет им оставаться неподвижными относительно стенок скважины, предотвращая тем самым износ поверхности плашек 5. Промывочная жидкость, нагнетаемая под давлением через кольцевые проточки 11, сообщающиеся с центральным каналом 4 корпуса 2 и рядами цилиндрических отверстий 9 оправки 1, 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. Смещенные по окружности рядами отверстия 9 (см. фиг.2) под плашки 5 позволяют плашкам 5 равномерно распределить усилие центрирования по всему периметру стенок скважины, что так же значительно уменьшает биение вращающегося инструмента.
Преимущество предлагаемой конструкции заключается в том, что обеспечивается надежная стабилизация скважинного оборудования, исключаются его колебания и вибрации при работе, что позволяет обеспечить высокое качество внутри-скважинных работ. Кроме этого, точечный и равномерный контакт плашек со стенками скважины позволяет обеспечить надежную центрацию в скважинах с интенсивным набором кривизны.