ЦЕНТРАТОР ЛИТОЙ ДЛЯ ОБСАДНОЙ КОЛОННЫ

Предложение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин, а именно к средствам наружной оснастки обсадной колонны, в частности к центраторам, а по типу к жестким центраторам.
Известно устройство для центрирования колонны обсадных труб в скважине (см. патент РФ N 152/8892, 5 Е21В 17/10, опубл. в БИ N 8, 94 г.), содержащее центрирующие планки с ограничителем прогиба в виде волнообразной складки и установленные по концам планок муфты. При этом основания склонов и склоны волнообразной складки расположены под острым углом к продольной оси центрирующей планки.
Известен также центратор для обсадной колонны (см. А.с. РФ №1633084, 5 Е21В 17/10, опубл. в БИ N 9, 91 г.), содержащий корпус с узлом крепления в нижней части, центрирующие ребра, сужающиеся к нижнему торцу. При этом корпус выполнен в виде втулки пятикратного поперечного сечения с тангенциальными отверстиями над углом крепления для турбуляции потока цементного раствора.
Общим недостатком известных центраторов является то, что они сложны по конструкции, а также они обладают низкой эффективностью центрирования колонны обсадных труб, особенно в наклонных и горизонтальных участках ствола скважины, поскольку не исключают прилегания труб к ее стенкам.
Известен также центратор для обсадной колонны (см. патент Англии №2285649, кл. Е21В 17/10, 1995 г.), включающий полый цилиндрический корпус с центрирующими ребрами и крепежные элементы для закрепления его к трубе обсадной колонны.
Этот центратор по своей технической сущности более близок к предлагаемому и может быть принят в качестве прототипа.
В этом центраторе перечисленные выше недостатки, присущие аналогам, устранены. Однако он трудоемок в изготовлении, металлоемок, обладает низкой проходимостью в скважине, особенно в интервале высокопроницаемых пластов, где на стенках скважины сформирована глинистая корка.
Общим недостатком как аналогов, так и прототипа является то, что в них центрирующие ребра установлены без учета эксцентриситета (смещения осей) колонны относительно оси скважины. При концентричном расположении колонны в стволе скважины эксцентриситет равен нулю. На участках разреза пласта с большим эксцентриситетом колонна труб односторонне соприкасается со стенками ствола скважины, образуя защемленные полосы бурового раствора, которые при цементировании не полностью замещаются тампонажным раствором. Таким образом, на таких участках цементный камень не формируется, а где нет цементного камня, колонна подвергается коррозии и происходит разгерметизация в процессе эксплуатации скважины, что в свою очередь вызывает необходимость проведения дорогостоящих ремонтно-изоляционных работ.
Технической задачей предложения является создание полезной модели, устраняющей все перечисленные недостатки прототипа.
Поставленная задача решается центратором литым для обсадной колонны, включающим полый корпус с центрирующими ребрами и стопорные элементы для закрепления корпуса к трубе обсадной колонны.
Новым является то, что центрирующие ребра выполнены в виде сегмента круга с условным внутренним диаметром равным наружному диаметру обсадной трубы и в количестве не менее шести единиц за одно целое выполненные с корпусом путем литья.
Новым является также и то, что корпус выполнен в виде двух колец с внутренним кольцевыми канавками для крепежных элементов, условный наружный диаметр центрирующих ребер не превышает наружный диаметр муфты обсадной колонны, стопорные элементы, выполнены в виде
одностороннего клина с фиксирующими ребрами, выполненными на наклонной поверхности.
Прилагаемые к заявке рисунки поясняют суть полезной модели, где на фиг.1 изображен общий вид центратора, в частичном разрезе.
На фиг.2 - сечение по А-А фиг.1
На фиг.3 - сечение по В-В фиг.1
На фиг.4 - стопорный элемент в виде одностороннего клина для крепления центратора к трубам обсадной колонны.
На фиг.5 - то же, что на фиг.4, вид сверху, на наклонную поверхность клина, где видны фиксирующие ребра.
На фиг.6 - ствол скважины в осложненной кавернами пласта, где видны центраторы обсадной колонны.
Заявляемый центратор содержит полый корпус в виде 2-х колец 1 и 2 (см. фиг 1 и 2) за одно целое с ними выполненными центрирующими ребрами 3 путем литья, расположенные друг от друга на равных расстояниях (см. фиг 3), образуя зазоры 4 для прохода цементного раствора. Условный внутренний диаметр центрирующих ребер выбран равным наружному диаметру обсадной трубы 5 (см. фиг 6) и в количестве не менее шести единиц. Экспериментальными промысловыми исследованиями установлено, что количество центрирующих ребер в шесть единиц является оптимальным. Условный наружный рабочий диаметр центрирующих ребер не превышает наружного диаметра муфты обсадной колонны. При этом центрирующие ребра выполнены в виде сегмента круга (см. фиг 1 и 2) (диска), таким образом его рабочие поверхности имеют выпуклую форму. В корпусе 1 и 2 с внутренней стороны выполнены кольцевые канавки 6 (см. фиг 1) и сообщены с наружным пространством отверстиями 7 - для ввода стопорного элемента, выполненного в виде одностороннего клина 8 (см. фиг 4 и 5), на наклонной поверхности которого выполнены фиксирующие ребра 9.
Работа центратора заключается в следующем.
Его спускают в скважину (см. фиг 6), предварительно надев на трубы 5 обсадной колонны, где необходимо обеспечить высокое качество цементирования. Например, в интервалах пласта с кавернами и где имеется эксцентриситет (смещение осей) колонны обсадных труб относительно оси скважины.
Перед спуском обсадной колонны центраторы закрепляют стопорными элементами 9. Для этого через отверстия 7 корпуса, сообщающие наружное пространство с кольцевыми канавками 6 вводят стопорные элементы, направив наклонную его поверхность с фиксирующими ребрами 9 к наружной поверхности обсадной трубы 5. Затем ударом молотка стопор продвигают до полного утопления в кольцевидного канавку корпуса 1 и 2.
В процессе спуска за счет точечного касания рабочих центрирующих ребер к стенкам скважины предотвращается сдирание глинистых корок, следовательно и сальникообразование, исключая тем самым аварийные ситуации.
Цементирование скважины при спущенной в нее колонны обсадных труб с центраторами осуществляют по традиционной технологии с использованием цементировочных агрегатов.
В процессе цементирования выходящий поток тампонажного раствора проходит между центрирующими ребрами, вытесняя глинистый буровой раствор вверх. Происходит замещение глинистого бурового раствора тампонажным, при котором за счет исключения одностороннего прилегания колонны труб к стенкам ствола скважины обеспечивает образование цементного камня вокруг колонны равномерной толщины, следовательно, повышая и качество крепления.
Технико-экономическое преимущество предложения заключается в следующем.
Использование центратора предлагаемой конструкции обеспечивает качество крепления скважины, следовательно, и разобщения пластов.
Улучшает проходимость колонны обсадных труб и спускаемого с ней скважинного оборудования, исключая аварийные ситуации.
Он прост в изготовлении, обладает малой металлоемкостью и повышенной надежностью.
На дату подачи заявки центратор испытан в промысловых условиях. Результаты испытаний положительные.