ЦЕНТРАТОР ОБСАДНОЙ КОЛОННЫ ДЛЯ НАКЛОННЫХ И ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СКВАЖИН

Предложение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин и найдет применение при центрировании колонны обсадных труб при креплении скважин, преимущественно для наклонных и горизонтальных скважин.
Известно устройство для центрирования колонны обсадных труб в скважине (см. патент Р.Ф. №1528892, 5 Е 21 В 17/10, опубл. в Б.И. №8, 1994 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. Р.Ф. №1633084, 5 Е 21 В 17/10, опубл. в Б.И. №9, 1991 г.), содержащий корпус с узлом крепления в нижней части, центрирующие ребра, сужающиеся к нижнему торцу. При этом корпус выполнен в виде втулки пятигранного поперечного сечения с тангенциальными отверстиями над узлом крепления для турбулизации потока цементного раствора.
Общим недостатком известных центраторов является сложность конструкции, низкая эффективность центрирования колонны в наклонном участке ствола и недостаточная турбулизация жидкости. Они в основном находят применение только в вертикальных скважинах, поскольку в наклонных и горизонтальных скважинах имеется опасность прилегания труб к стенкам ствола скважины и сильный износ не только центрирующих ребер, но и наружных стенок колонны обсадных труб из-за большой силы трения о стенки ствола скважины.
Известен также центратор обсадной колонны (см. описание полезной модели к патенту №40646, МПК 7 Е 21 В 17/10, опубл. в Бюлл. №26, 2004 г.) содержащий полый корпус, выполненный в виде двух колец, соединенных между собой центрирующими ребрами, оси с размещенными на них роликами, уменьшающими трение.
В этом центраторе недостатки вышеупомянутых центраторов частично устранены.
Известный центратор по технической сущности более близок к предлагаемому и может быть принят в качестве прототипа.
Его недостатком является то, что он сложный по конструктивному выполнению и ненадежен в работе, поскольку при спуске он может сместиться с места установки, особенно в наклонных и горизонтальных скважинах из-за отсутствия надежных стопорных устройств. Кроме того, в сложных скважинных условиях пазы в упругих центрирующих ребрах при спуске быстро забиваются грязью - элементами глинистой корки, глиной и в результате ролики перестают выполнять свои функции. В нем также не предусмотрены потоковращающие элементы, столь необходимые для замещения бурового раствора цементным в кавернозных участках ствола скважины путем турбулизации восходящего потока.
Задачей заявляемой полезной модели является устранение вышеперечисленных недостатков прототипа.
Поставленная задача решается описываемым центратором, включающим полый корпус, выполненный в виде двух колец, соединенных между собой центрирующим ребрами, оси с размещенными на них роликами.
Новым является то, что оси роликов установлены на центрирующих ребрах, удерживаемые пластинкой, закрепленной к центрирующим ребрам с помощью сварки, а в промежутках между центрирующими ребрами наклонно под острым углом установлены потоковращатели, концевые части
которых жестко закреплены к корпусу, при этом корпус выполнен удлиненным с наружной поверхностью, выполненной в виде усеченного конуса, и с продольными разрезами, и с выполненными внутренними и наружными резьбовыми нарезками и снабжен втулкой с внутренними резьбовыми нарезками, в ответ на наружные резьбовые нарезки корпуса, образующую с корпусом цангу для фиксации центратора на стенке колонны обсадной труб.
Приведенные рисунки поясняют суть предлагаемой полезной модели, где на фиг.1 изображен общий вид предлагаемого центратора, спущенного в скважину в компоновке с колонной обсадных труб и установленный в интервале ствола скважины, где необходимо обеспечить качественное цементирование.
На фиг.2 - то же, что и на фиг.1, вид на I, где видны удлиненный конец корпуса с внутренними и наружными резьбовыми нарезками для поджима удлиненного конца корпуса втулкой и его фиксации на трубе обсадной колонны.
На фиг.3 - сечение по А-А фиг.2
На фиг.4 - вид на Б фиг.1, где видны ролики, оси которых установлены на центрирующем ребре.
Центратор обсадной колонны содержит корпус (см. фиг.1), выполненный в виде двух колец 1 и 2, верхний и нижний соответственно с центрирующим ребрами 3. Последние могут быть выполнены за одно целое с корпусом путем литья или закреплены к нему сваркой.
Для уменьшения силы трения об стенки ствола скважины, особенно в наклонных и горизонтальных скважинах центрирующие ребра снабжены роликами 4 (см. фиг.1 и 4). Оси 5 роликов установлены на центрирующих ребрах и удерживаются жестко закрепленными к ним с помощью сварки пластинками 6.
Для создания эффекта турбулизации, а также вращающего эффекта восходящего потока, и тем самым более полного замещения глинистого бурового раствора тампонажным, в кавернозном участке ствола скважины 7 в промежутках между центрирующими ребрами наклонно под острым углом к образующим корпуса установлены потоковращатели 8, выполненные в виде крыльев, концевые участки которых жестко закреплены к корпусам 1 и 2. Условный внутренний диаметр потоковращателей равен внутреннему диаметру корпусов.
Корпуса 1 и 2 выполнены удлиненными (см. фиг.2) с внутренними и наружными резьбовыми нарезками 9 и 10 соответственно. В пределах удлиненных частей 11 корпусов выполнены разрезы 12 (см. фиг.3). В ответ на наружные резьбовые нарезки 10 на внутренней конической поверхности втулок 13 и 14, выполняющих роль поджимной гайки, выполнена резьбовая нарезка 15. Втулки 13 и 14 вместе с удлиненными частями 11 корпусов образуют стопорное устройство в виде цанги, обеспечивающее надежную фиксацию центратора на колонне обсадных труб 16.
Центратор работает следующим образом.
Сначала его одевают на спускаемые колонны обсадных труб 16 и в необходимом месте закрепляют его с помощью втулок 13 и 14, завинчиванием их на удлиненные части 11 корпуса. При этом части 17 корпуса разделенные разрезом 12 под усилием завинчивания деформируются и прижимаются к стенкам колонны обсадных труб 16 и своими внутренними резьбами 9 врезаются в ее тело. Так происходит надежная фиксация центратора на трубах обсадной колонны.
Затем колонну обсадных труб 16 с центраторами спускают в скважину в интервалы, где требуется обеспечить качественное цементное кольцо в затрубном пространстве. Вследствие образования цементного камня равной толщины вокруг колонны обсадных труб в зоне расположения центратора качество разобщения пластов получается высокой. При спуске ролики 4
установленные на центрирующих ребрах 3, перекатываясь по стволу скважины, облегчая спуск одновременно защищают от износа истиранием не только центрирующие ребра, но и стенки колонны обсадных труб 16.
В процессе цементирования тампонажный раствор, попадая из трубного пространства в затрубное, и проходя между потоковращателями 8, получает турбулентное и вращательное движение, тем самым, обеспечивая более полное замещение бурового раствора тампонажным, уменьшается вероятность включения в цементное кольцо бурового раствора.
Технико-экономическое преимущество предлагаемой полезной модели заключатся в следующем.
Благодаря предлагаемому конструктивному выполнению центратора обеспечивается надежное закрепление центратора к колонны обсадных труб, качественное цементирование, повышается эксплуатационная надежность скважины.