СЪЁМНЫЙ ПРОТЕКТОР ДЛЯ БУРИЛЬНОЙ ТРУБЫ Российский патент 2005 года по МПК E21B17/10 

Изобретение предназначено в основном для защиты обсадных колонн и бурильных труб от износа и может найти применение при бурении, преимущественно роторном, нефтяных и газовых скважин.

Известны неразъемные съемные протекторы для бурильных труб, выполненные в виде неразрезной втулки из эластичного материала, необходимое для монтажа на трубе увеличение проходного диаметрального размера которой производится путем приложения к ее внутренней поверхности радиальных усилий с помощью устройств, удаляемых после завершения монтажа (1. Обзор зарубежной литературы. Бакулин В.М. “Протекторная защита труб при бурении глубоких скважин в США”, М., ВНИИОЭНГ, 1972, рис.2 на с.7, рис.27а на с.55, рис.28 на с.58. 2. ГОСТ 6365–74 “Кольца резиновые для бурильных труб. Технические условия” и др.). Их недостатком является сложность демонтажа из полостей, ограниченных боковыми стенками (например, перпендикулярными оси трубы), исключающими возможность ввода извне соответствующих расширителей между дном полости и внутренней поверхностью втулки.

Известен разъемный съемный протектор, содержащий разрезную втулку из эластичного материала и снабженные захватами для присоединения внешних съемников штыри (поперечины), установленные по отношению к втулке с возможностью передачи ей от внешних съемников тангенциальных (окружных) усилий, необходимых для замыкания (размыкания) разъема втулки при монтаже (демонтаже) протектора (Обзор зарубежной литературы. Бакулин В.М. “Протекторная защита труб при бурении глубоких скважин в США”, М., ВНИИОЭНГ, 1972, рис.6 б,в на с.16). Его недостатком является наличие разъема и необходимого для его запирания замкового устройства, снижающих эксплуатационную надежность протектора и ограничивающих технологические возможности его использования в качестве стабилизатора или центратора.

Задачей изобретения является повышение эксплуатационной надежности и расширение технологических возможностей протектора.

Указанная задача решается за счет исключения из протектора разъема на втулке и замкового устройства при сохранении возможности увеличения за счет внешних съемников его диаметрального проходного размера, необходимого, в частности, для его демонтажа из полостей, ограниченных боковыми стенками. Исключение замкового устройства позволяет снять ограничение на минимальный уровень окружных растягивающих усилий во втулке, необходимый для ее удержания в замкнутом состоянии, и при необходимости монтировать протектор на трубе с возможностью вращения, что расширяет технологические возможности его использования в качестве стабилизатора или центратора. Исключение разъема и возможность уменьшения окружных растягивающих напряжений в его эластичной втулке позволяет повысить эксплуатационную долговечность и надежность протектора.

Сущность изобретения заключается в том, что в съемном протекторе для бурильной трубы, рабочий корпус которого выполнен в виде втулки из эластичного материала, дополнительно имеются распределенные по окружности в количестве не менее трех поперечины, установленные по отношению к втулке таким образом, что их перемещение наружу вызывает увеличение внутреннего проходного диаметрального размера протектора, и имеющие захваты, обеспечивающие возможность присоединения к ним внешних съемников, создающих указанное перемещение.

Для предотвращения относительного перемещения втулки и поперечин они могут быть снабжены соответствующими элементами взаимной фиксации.

Захваты на поперечинах для присоединения съемников могут быть выполнены в пределах участков их взаимного осевого перекрытия с втулкой или на участках поперечин, выступающих за ее торцы. В первом случае во втулке выполняются каналы, обеспечивающие возможность соединения захватов со съемниками.

В частном случае поперечины могут быть заложены в выполненные на внутренней поверхности втулки продольные пазы.

Для взаимной фиксации на поперечине может быть выполнена, по крайней мере, одна бобышка, а на втулке - соответственное радиальное отверстие. При сборке бобышка заглубляется в отверстие с некоторым диаметральным натягом.

В рассматриваемом частном случае захват может быть выполнен в виде резьбового отверстия в бобышке.

Для предотвращения проворота протектора в процессе бурения полость на бурильной трубе под его посадку может быть снабжена продольными пазами. В этом случае концы поперечин, выступающие за торцы втулки, выполняют с размерами и формой, обеспечивающими возможность их установки в указанные пазы при монтаже протектора. При этом проворот втулки предотвращается элементами фиксации, например стенками пазов или бобышками.

В частном случае, для обеспечения взаимной фиксации втулки и поперечин последние могут быть заформованы в тело втулки при ее изготовлении. При этом должна быть обеспечена возможность соединения захватов с внешними съемниками.

На чертежах в качестве примера приведены некоторые частные случаи выполнения протектора для наиболее неблагоприятных условий его демонтажа из выполненной на бурильной трубе полости, ограниченной перпендикулярными ее оси стенками:

- на фиг.1 приведен продольный разрез протектора, в котором втулка имеет на внутренней поверхности четыре равномерно распределенных по окружности паза, в каждый из которых вмонтирована поперечина, имеющая две бобышки, снабженные захватом в виде резьбового отверстия,

- на фиг.2 изображен поперечный разрез “А-А” протектора, приведенного на фиг.1,

- на фиг.3 приведен продольный разрез аналогичного протектора, у которого захваты расположены на выступающих за торцы втулки участках поперечин, форма которых соответствует форме продольных пазов, выполненных на бурильной трубе и примыкающих к полости для размещения протектора,

- на фиг.4 изображен поперечный разрез “А-А” протектора, приведенного на фиг.3,

- на фиг.5 изображен вид “Б” протектора, приведенного на фиг.3.

На каждой из фиг.1...4 на полуразрезах, расположенных выше горизонтальной оси, протектор изображен в состоянии после посадки в полость на бурильной трубе, ниже оси – в растянутом под воздействием усилия съемников состоянии в положении перед установкой в полость (аналогично положению после извлечения из указанной полости).

Протектор (фиг.1,2) содержит выполненную из эластичного материала неразрезную втулку 5, имеющую в исходном и рабочем состоянии цилиндрическую форму. На внутренней поверхности втулки выполнены четыре равномерно расположенных по окружности продольных паза, в каждом из которых имеется по два разнесенных вдоль оси радиальных отверстия 7 и 10, соединяющих паз с наружной поверхностью втулки.

Каждая из поперечин 8 выполнена в виде бруска, ширина которого соответствует ширине паза во втулке, имеющего по две бобышки 6 и 9, диаметр и осевое положение которых соответствует диаметру и осевому положению радиальных отверстий 7 и 10 во втулке.

Каждая из поперечин 8 снабжена захватами для соединения с внешними съемниками 1 и 13, выполненными в рассматриваемом случае в каждой из ее бобышек 6 и 9 в виде резьбового отверстия.

До монтажа на бурильную трубу 4 протектор собирают, для чего каждую из поперечин 8 заглубляют с некоторым натягом в соответственный паз, а ее бобышки 6 и 9 – в соответственные радиальные отверстия 7 и 10 во втулке. При этом боковые поверхности поперечины и пазы, а также бобышек 6 и 9 и радиальных отверстий 7 и 10 выполняют роль элементов взаимной фиксации поперечины и втулки, предотвращающих возможность их относительного перемещения после сборки.

После сборки протектора внешние съемники 1 и 13 пропускают через соответственные каналы во втулке, выполненные в рассматриваемом случае в виде радиальных отверстий 7 и 10, и соединяют их с захватами в виде резьбовых отверстий в бобышках 6 и 9, расположенных на поперечинах в пределах их осевого перекрытия с втулкой.

Затем к каждому из съемников прилагают направленные наружу радиальные усилия Р, которые через захваты и далее через поперечины передаются втулке 5, вызывая ее деформацию до формы 2 и увеличивая внутренний проходной размер протектора до диаметра d₁ (фиг.2, нижний полуразрез), превышающего наружный диаметр D бурильной трубы 4 (фиг.1). После этого протектор, не отсоединяя от него внешних съемников, перемещают вдоль бурильной трубы 4 и позиционируют по отношению к выполненной на ней полости 12 для его размещения, ограниченной перпендикулярными оси стенками 3 и 11 и цилиндрической поверхностью дна, имеющей диаметр d (фиг.1, нижний полуразрез). Затем направленные наружу радиальные усилия Р со съемников снимают, в результате чего растянутая ими посредством перекладин втулка 2 под воздействием сил ее упругости возвращается к форме 5. При этом внутренний диаметр протектора уменьшается, и он садится в полость 12 (фиг.1, верхний полуразрез). После этого внешние съемники 1 и 13 отсоединяют от захватов поперечин, а трубу с установленными в ее полость протектором передают для использования по назначению.

Внутренний диаметр протектора в свободном состоянии и диаметр d полости на трубе могут подбираться таким образом, чтобы они после установки протектора сопрягались с диаметральным натягом, исключающим вращение протектора на трубе, или с технологическим зазором, обеспечивающим его свободное вращение. В последнем случае протектор может выполнять функции стабилизатора или центратора.

Демонтаж протектора из полости на трубе производят в обратном порядке.

В случае необходимости принудительного предотвращения вращения протектора на трубе концы 15 и 16 поперечины могут быть вынесены за пределы втулки 5 (фиг.3, 4) и иметь форму, обеспечивающую возможность их установки при монтаже протектора на бурильной трубе в соответственные продольные пазы 14 и 17, выполненные на последней и примыкающие к ее полости 12, и имеющие форму, приведенную, например, на фиг.5.

В последнем случае захваты, например, в виде резьбовых отверстий могут быть выполнены на концах 15 и 16 поперечин, выступающих за пределы втулки 5.

Для повышения надежности взаимной фиксации поперечины могут быть заформованы в тело втулки с возможностью соединения захватов со съемниками.

Для исключения повреждения трубных колонн или заклинивания долота поперечинами или их обломками, попавшими в межтрубное пространство и на забой в случае аварийного разрушения протектора, поперечины могут изготавливаться из разбуривающегося материала, например сплавов на алюминиевой основе, таких как АЛ 3 и т.п.

Изобретение предназначено в основном для защиты обсадных и бурильных труб от износа и может найти применение при бурении, преимущественно роторном, нефтяных и газовых скважин. Съемный протектор для бурильной трубы, рабочий корпус которого выполнен в виде втулки из эластичного материала. Съемный протектор дополнительно содержит распределенные по окружности в количестве не менее трех поперечины, установленные по отношению к втулке таким образом, что их перемещение наружу вызывает увеличение внутреннего проходного диаметрального размера протектора, и имеющие захваты, обеспечивающие возможность присоединения к ним внешних съемников, создающих указанное перемещение. Втулка и поперечины снабжены элементами взаимной фиксации, предотвращающими возможность их относительного перемещения после сборки. Захваты расположены на поперечинах в пределах участков их взаимного осевого перекрытия с втулкой, а в последней выполнены каналы, обеспечивающие возможность соединения с ними съемников. Захваты выполнены на участках поперечин, выступающих за пределы втулки. Поперечины заложены в выполненные на внутренней поверхности втулки продольные пазы. Каждая поперечина имеет, по крайней мере, одну бобышку, которая заглублена в радиальное отверстие втулки, сообщающееся с ее наружной поверхностью. Захват выполнен в виде резьбового отверстия в бобышке. Концы поперечины выступают за торцы втулки и имеют форму, обеспечивающую возможность их установки при монтаже протектора на бурильной трубе в соответственные продольные пазы полости, выполненной на последней. Поперечины заформованы в тело с возможностью соединения захватов со съемниками. Повышается эксплуатационная надежность и расширяются технологические возможности протектора. 8 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Съемный протектор для бурильной трубы, рабочий корпус которого выполнен в виде втулки из эластичного материала, отличающийся тем, что съемный протектор дополнительно содержит распределенные по окружности в количестве не менее трех поперечины, установленные по отношению к втулке таким образом, что их перемещение наружу вызывает увеличение внутреннего проходного диаметрального размера протектора, и имеющие захваты, обеспечивающие возможность присоединения к ним внешних съемников, создающих указанное перемещение.2. Протектор по п.1, отличающийся тем, что втулка и поперечины снабжены элементами взаимной фиксации, предотвращающими возможность их относительного перемещения после сборки.3. Протектор по п.1, отличающийся тем, что захваты расположены на поперечинах в пределах участков их взаимного осевого перекрытия с втулкой, а в последней выполнены каналы, обеспечивающие возможность соединения с ними съемников.4. Протектор по п.1, отличающийся тем, что захваты выполнены на участках поперечин, выступающих за пределы втулки.5. Протектор по п.1, отличающийся тем, что поперечины заложены в выполненные на внутренней поверхности втулки продольные пазы.6. Протектор по п.1, отличающийся тем, что каждая поперечина имеет, по крайней мере, одну бобышку, которая заглублена в радиальное отверстие втулки, сообщающееся с ее наружной поверхностью.7. Протектор по п.1, отличающийся тем, что захват выполнен в виде резьбового отверстия в бобышке.8. Протектор по п.1, отличающийся тем, что концы поперечины выступают за торцы втулки и имеют форму, обеспечивающую возможность их установки при монтаже протектора на бурильной трубе в соответственные продольные пазы полости, выполненной на последней.9. Протектор по п.1, отличающийся тем, что поперечины заформованы в тело с возможностью соединения захватов со съемниками.