ЦЕНТРАТОР КОЛОННЫ ТРУБ

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к креплению обсадными колоннами нефтяных и газовых скважин, и предназначена для центрирования колонн в скважине. Применение центраторов обеспечивает равномерный зазор между обсадной трубой и стенками скважины, что улучшает качество цементирования колонны.
Известен центратор обсадной колонны по патенту РФ на изобретение № 2405101. Изобретение относится к строительству скважин и может быть использовано в компоновке обсадной колонны или хвостовиков при креплении нефтяных и газовых скважин, а также боковых стволов. Изобретение направлено на создание центратора с изменяемой геометрией для обсадной колонны, обладающего минимальным диаметром при спуске колонны в скважину и максимальным после ее спуска и при цементировании наклонного или горизонтального ствола. Центратор обсадной колонны содержит корпус и центрирующие элементы, выполненные из эластичного материала, имеющие внутреннюю полость и жестко закрепленные на корпусе концами, на месте закрепления центрирующих элементов к обсадной колонне внутренняя полость центрирующего элемента и внутренняя полость обсадной колонны соединены каналом, имеющим обратный клапан. Центрирующие элементы имеют в сечении различный профиль (форму прямоугольника, круга, трапеции, треугольника или иную форму) и расположены по спирали на поверхности корпуса центратора, нижняя грань эластичного центрирующего элемента закреплена на корпусе центратора с помощью клея или иным способом, при этом для закрепления концов эластичных центрирующих элементов используются кольца для закрепления концов эластичных центрирующих элементов, фиксируемые на корпусе центратора с помощью шпилек, сварки или иным способом, одна из граней кольца скошена под углом от 20 до 70°. Кроме того, на корпусе центратора имеются ниппель и муфта для соединения центратора с обсадными трубами. Недостатком центратора обсадной колонны является низкая надежность фиксации колец крепления эластичных центрирующих элементов на трубе.
Известен центратор раздвижного расширителя по патенту РФ на изобретение № 2411340. Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для центрирования внутрискважинного оборудования, в частности раздвижного расширителя в процессе работы. Центратор раздвижного расширителя включает трубчатый корпус с радиальными каналами, шарнирно закрепленные пружинные дуги, закрепленные одним концом на неподвижном в продольном направлении, а другим концом - на подвижном хомутах, рабочий кольцевой цилиндр, внутри которого ниже радиальных каналов расположен поршень, связанный с подвижным хомутом. Корпус снабжен наружной проточкой, в которую установлены с возможностью вращения и ограниченного перемещения верхний хомут, выполненный в виде втулки, жестко соединенной с поршнем, и с возможностью вращения - цилиндр и нижний хомут, выполненный в виде втулки. Недостатком центратора раздвижного расширителя является сложность его конструкции.
Известен центратор бурильных труб и скважинного оборудования по патенту РФ на полезную модель № 46525. Полезная модель относится к области нефтедобывающей промышленности, а именно к устройствам для центрирования бурильных труб и присоединенного к ним внутрискважинного оборудования. Устройство содержит корпус с присоединительными резьбами, оправку, установленную с возможностью вращения на наружной поверхности корпусами износостойкие плашки, размещенные равномерно по периметру оправки. Для лучшего центрирования вращающейся колонны бурильных труб с внутрискважинным оборудованием использована многорядность пружин, поджимающих каждую из плашек центратора к стенкам скважины. Надежная фиксация плашек в оправке устройства осуществляется с помощью резьбовых гаек, которые защищены от ударов при спуске бурильной колонны в скважину выступами корпуса устройства. Технический эффект заключается в повышении надежности центратора при его работе в наклонных скважинах, в условиях воздействия на устройство ударных и изгибающих нагрузок. Недостатком центратора бурильных труб и скважинного оборудования является сложность его конструкции.
Известен центратор обсадной колонны по патенту РФ на изобретение № 2475618 (прототип). Изобретение относится к нефтегазовой промышленности и может быть использовано при цементировании обсадных колонн в процессе строительства скважин. Содержит корпус, установленный на обсадной трубе с возможностью вращения и продольного перемещения между двумя ограничителями перемещения. Ограничители перемещения неподвижно установлены на обсадной трубе, выполнены в виде колец с резьбовыми отверстиями. В резьбовые отверстия установлены фиксирующие винты, взаимодействующие с обсадной колонной. Кольца ограничителей перемещения отделены от корпуса, который включает верхний и нижний пояса. Пояса выполнены в виде цилиндрических колец, соединенных с центрирующими ребрами, выгнутыми по дуге в плоскости образующих выпуклостью наружу. Причем наружная поверхность центрирующих ребер в диаметральной плоскости выполнена дугообразной с радиусом, равным наружному радиусу поясов корпуса. Недостатком центратора обсадной колонны является низкая надежность фиксации ограничителей перемещения.
Задачей создания полезной модели является повышение надежности крепления, ограничивающего осевое перемещение центратора, а также снижение времени его установки в колонну обсадных труб.
Решение указанных задач достигнуто за счет того, что центратор колонны труб содержит корпус, выполненный из пружинной стали, включающий цилиндрические кольца, соединенные между собой центрирующими ребрами, выгнутыми по дуге наружу, корпус установлен на обсадную трубу с возможностью вращения и продольного перемещения, причем обсадная труба выполнена в виде короткого патрубка, с одной стороны которого установлена муфта, а с другой - переводник с ниппельной резьбой, торцы муфты и переводника со стороны корпуса центратора выполняют функции ограничителей его продольного перемещения во время работы, причем расстояние между ними равно не менее суммы двух длин цилиндрических колец и длины дуги центрирующего ребра. Муфта выполнена заодно с корпусом. Диаметр цилиндрических колец корпуса не более наружного диаметра муфты и переводника. Наружный диаметр центратора равен или больше диаметра скважины. Внутренний диаметр патрубка не менее внутреннего диаметра труб обсадной колонны. В качестве материала центратора применяется сталь 65 Г ГОСТ 14959-79.
Предложенное техническое решение обладает новизной и промышленной применимостью, т.е. всеми критериями полезной модели. Новизна технического решения подтверждается проведенными патентными исследованиями. Промышленная применимость обусловлена тем, что при изготовлении центраторов колонны труб применяются известные технологии и материалы.
Сущность полезной модели поясняется на фиг. 1 - 3, где
на фиг. 1 показан продольный разрез центратора с муфтой,
на фиг. 2 показан центратор с муфтой, выполненной заодно с корпусом,
на фиг. 3 показан разрез А-А.
1
2
1
2
3
4
Центратор колонны труб состоит из корпуса 1, выполненного из пружинной стали, включающего цилиндрические кольца 2, соединенные между собой центрирующими ребрами 3, выгнутыми по дуге наружу, корпус 1 установлен на обсадную трубу с возможностью вращения и продольного перемещения, причем обсадная труба выполнена в виде короткого патрубка 4, с одной стороны которого установлена муфта 5, а с другой - переводник 6 с ниппельной резьбой 7, торцы 8 и 9 муфты 5 и переводника 6 со стороны корпуса 1 центратора выполняют функции ограничителей его продольного перемещения во время работы, причем расстояние L между ними равно не менее суммы двух длин цилиндрических колец L и длинны дуги L центрирующего ребра. Муфта 5 может быть выполнена заодно с корпусом. Диаметр цилиндрических колец корпуса D не более наружного диаметра D муфты 5 и переводника 6. Наружный диаметр центратора D равен или больше диаметра скважины. Внутренний диаметр патрубка D не менее внутреннего диаметра труб обсадной колонны. В качестве материала центратора применяется Сталь 65 Г ГОСТ 14959-79.
Центраторы колонны труб работают следующим образом. Центраторы устанавливаются между трубами обсадной колонны и соединяются с ними резьбами муфты 5 и переводника 6. При этом суммарный вес обсадных труб должен быть меньше суммарного радиального центрирующего усилия, создаваемого центраторами. Обсадная колонна при спуске проходит сужения и расширения в скважине. Центрирующие ребра 3 сжимаются и восстанавливают свою форму. При сжатии центрирующего ребра 3 длина корпуса 1 увеличивается, но не превышает расстояния L между торцами муфты 8 и переводника 9. Центрирующие ребра 3 взаимодействуют со стенками скважины, в результате чего возникает сопротивление перемещению центратора. Патрубок 4 перемещается с обсадной колонной вниз, торец муфты 8 упирается в верхнее кольцо 2, создавая осевую нагрузку, проталкивающую центратор в скважину. Крепление муфты 5 на резьбе позволяет повысить надежность крепления, ограничивающего осевое перемещение центратора и увеличить нагрузку проталкивания центратора. В случае подъема обсадной колонны патрубок 4 перемещается с обсадной колонной вверх, торец 9 переводника 6 упирается в нижнее кольцо 2 создавая осевую нагрузку, выталкивающую центратор из скважины. Конструкция центратора колонны труб не требует его фиксации на трубе кольцами и винтами вручную, что значительно повышает надежность крепления центратора и снижает время его установки.
Применение полезной модели позволило:
1. Обеспечить центровку обсадной колонны в скважине.
2. Повысить надежность крепления центратора.
3. Снизить время установки центратора в колонну обсадных труб.
4. Повысить скорость спускоподъемных операций.
5. Механизировать процесс установки центраторов.