Центратор

Устройство относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к пружинным центрирующим устройствам для центрирования обсадной колонны труб.
Известен патент России №2475618 от 20.02.2013, в котором раскрыт центратор обсадной колонны, содержащий корпус, установленный на обсадной трубе, выполненный из пружинной стали и включающий верхний и нижний пояса в виде цилиндрических колец, соединенных с центрирующими ребрами, выгнутыми по дуге в плоскости образующих выпуклостью наружу, и фиксирующие винты. При этом центратор дополнительно снабжен ограничителями перемещения корпуса, неподвижно установленными на обсадной трубе и выполненными в виде колец с резьбовыми отверстиями, в которых установлены фиксирующие винты, взаимодействующие с обсадной трубой, корпус установлен на обсадной трубе с возможностью вращения и продольного перемещения, а наружная поверхность центрирующих ребер в диаметральной плоскости выполнена дугообразной с радиусом, равным наружному радиусу поясов корпуса. Недостаток данного устройства является плохая работа в скважинах имеющих сложный профиль ствола.
Наиболее близким техническим решением является патент Китая CN108360983, от 03.08.2018. В данном патенте раскрыт центоратор содержащий верхнее и нижнее кольца, соединенные между собой выступающими наружу округлыми пружинными ребрами, размещенными равномерно по окружности. При этом выступающие вершины соседних округлых пружинных ребер смещены друг относительно друга. Недостатком данного устройства является высокая величина осевого усилия при проталкивании центратора.
Технический результат предлагаемого устройства - уменьшение осевого усилия при проталкивании центратора.
Технический результат достигается тем, что центратор включает верхнее и нижнее цилиндрические кольца, соединенные между собой выступающими наружу округлыми пружинными ребрами, размещенными равномерно по окружности, и у которых выступающие вершины соседних округлых пружинных ребер смещены друг относительно друга. При этом каждое пружинное ребро выполнено из двух частей прямой и выпуклой.
При этом предпочтительно чтобы прямая часть ребра составляла 0.25-0.33 от округлой (выпуклой) части.
Конструкция устройства приведена на фиг. 1, где:
- на фиг. показан общий вид устройства.
На фигуре изображены:
1- верхнее и нижнее цилиндрические кольца;
2- выпуклая часть пружинного ребра, соединяющего цилиндрические кольца;
3- прямая часть пружинного ребра, соединяющего цилиндрические кольца;
4- нижний ограничитель перемещения центратора;
5- верхний ограничитель перемещения центратора.
Устройство, показанное на фигуре, состоит из двух одинаковых цилиндрических колец 1, которые соединены выступающими пружинными ребрами. Количество таких ребер, рассчитывается исходя из диаметра цилиндрического кольца, и должно быть четным, а расстояние между соседними ребрами должно быть приблизительно равно ширине одного ребра. При этом каждое выступающее пружинное ребро выполнено в виде двух частей переходящих друг в друга: выпуклой 2 и прямой 3 (прямая часть является, по сути, продолжением кольца 1). Кроме того вершины выпуклых частей 2 соседних выступающих пружинных ребер смещены друг относительно друга, таким образом, что напротив выпуклой части 2 одного выступающего пружинного ребра находится часть прямой части 3 соседнего выступающего пружинного ребра, затем снова выпуклая часть 2 итд по всей окружности колец 1.
Предлагаемый центратор установлен с возможностью вращения и продольного перемещения между двумя ограничителями нижним 4 и верхним 5, выполненными в виде отдельных деталей в форме колец, в которых выполнены резьбовые отверстия с установленными в них фиксирующими болтами на фигуре не обозначены.
Предлагаемый центратор изготавливают либо из трубы, изготовленной из пружинной стали, в которой выполняют прорези и затем вытягивают выпуклые части ребер, либо берут 2 кольца и приваривают к ним выступающие пружинные ребра из двух частей прямой и выпуклой.
Заявляемый центратор работает следующим образом.
При спуске обсадной колонны центратор на устье с требуемой периодичностью устанавливают на обсадные трубы, для чего на обсадную трубу устанавливают нижний ограничитель 4, закрепляют его, вворачивая в резьбовые отверстия фиксирующие болты до упора в тело трубы. Затем на обсадную трубу устанавливают сам центратор и на некотором расстоянии от него монтируют верхний ограничитель 5.
Применение центратора позволяет получить равномерный зазор между обсадной колонной и стенками скважины, что исключает возможность контакта между ними. В процессе работы, ребра центратора, обладающие высоким модклем упругости, вступают в работу попеременно, что снижает и перераспределяет экстремальные нагрузки на тело центратора. Именно благодаря выполнению ребер центратора, спуск колонны осуществляется плавно без рывков.