ОГРАНИЧИТЕЛЬНЫЙ ХОМУТ ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ С КРЕПЛЕНИЯМИ ОБСАДНЫХ ТРУБ Российский патент 2008 года по МПК E21B17/10 

Предшествующий уровень техники

Настоящее изобретение касается устройств для закрепления скважинных инструментов на трубе, трубопроводе, обсадной трубе или на подобных трубах. В частности, изобретение касается стопорной муфты или ограничительного хомута.

Скважинные инструменты, типа центраторов, обычно прикрепляют к обсадной трубе стопорной муфтой или ограничительным хомутом. Имеется много видов стопорных муфт или ограничительных хомутов, включающих: шарнирную фрикционную муфту, шарнирную муфту с установочным винтом, шарнирную муфту с защелками, шарнирную муфту с хомутами и скользящую муфту с установочными винтами.

Шарнирная муфта имеет две полукруглые полоски, которые соединены на одном конце шарниром. На противоположных от шарнира концах полукруглые полоски имеют фланцы, через которые проходит болт между этими двумя фланцами. Таким образом, стопорную муфту шарнирного типа прикрепляют к трубе, распространяя полукруглые полоски достаточно широко для приема трубы. Поворачивая относительно шарнира, полукруглые полоски подводят близко друг к другу до тех пор, пока фланцы не приблизятся друг к другу. Затем через фланцы вставляют болт и затягивают. По мере затягивания болта фланцы стягиваются вместе, сжимая муфту вокруг трубы.

Шарнирная муфта с установочными винтами также содержит две полукруглые полоски, которые вместе окружают трубу. Однако в этом случае оба конца обеих полукруглых полосок имеют шарнир. Шарнир состоит из соответствующих частей проушин, которые соединены штифтом. Таким образом, муфту прикрепляют к трубе, размещая полукруглые полоски на противоположных сторонах трубы и соединяя проушины шарниров на концах полосок. При сопряженных должным образом проушинах шарнира штифты вставляют в проушины. Полукруглые полоски также содержат установочные винты, которые используются для стягивания муфты на трубе. Установочные винты проходят в радиальном направлении через полоски к трубе. Можно использовать любое количество установочных винтов, чтобы прикреплять муфту к трубе, но обычно используют шесть установочных винтов, равноудаленных друг от друга.

Шарнирные муфты с защелками опять же изготавливают из двух полукруглых полосок, которые сопрягают друг с другом для прохождения вокруг окружности трубы. Вместо проушин два конца полукруглых полосок соединяют зацепляющимися штырями. Противоположные концы полосок имеют фланцы, через которые проходит болт. Как и с муфтой шарнирного типа, когда болт затягивают, фланцы стягиваются вместе так, что сжимают полоски вокруг окружности трубы. Эта муфта также имеет несколько защелок, которые проходят радиально через полоски, обеспечивая выступы или утолщения на внутренней части полосок для зацепления с обсадной трубой. Когда болт затянут и полоски сжаты вокруг окружности трубы, защелки крепко зацепляют внешнюю поверхность трубы.

Плашку на муфтах с установочными винтами изготавливают из одной кольцевой полоски вместо двух полукруглых полосок. Эта кольцевая полоска скользит над концом трубы и перемещается в продольном направлении по трубе к положению, в котором она подлежит закреплению на трубе. Как только правильное положение достигнуто, установочные винты, которые проходят радиально через полоску, вворачивают внутрь к трубе, пока они устойчиво не закрепят муфту на трубе. Можно использовать любое количество установочных винтов с плашками на муфте, но обычно используют 5-6 установочных винтов, равноудаленных друг от друга.

Основное применение стопорных муфт или ограничительных хомутов заключается в креплении центраторов со сдвоенными кольцами, центраторов с одинарными кольцами (с дугообразными рессорами) и жестких или других креплений обсадных труб к внешним поверхностям обсадных труб. В частности, центраторы бесфланцевых обсадных труб соединяют с обсадными трубами стопорными муфтами такого типа. Обычно центраторы содержат два кольца, соединенные друг с другом дугообразными рессорами. Для каждой указанной выше конструкции стопорной муфты или ограничительного хомута имеется минимальный требуемый зазор между наружным диаметром обсадной трубы и внутренним диаметром ствола скважины. Обычные конфигурации стопорных муфт имеют следующие вместимости и наружные диаметры (НД) на отмеченных диаметрах труб:

4 1/2 - 17778 фунтов веса с положительным НД 6,00 дюйма.

5 1/2 - 24941 фунт веса с положительным НД 7,00 дюйма.

7 - 35000 фунтов веса с положительным НД 8,50 дюйма.

9 5/8 - 39000 фунтов веса с положительным НД 11,125 дюйма.

В конструкциях скважин малого диаметра зазор между наружным диаметром центратора и внутренним диаметром ствола скважины составляет в общем около 0,375 дюйма - 0,625 дюйма с каждой стороны. Там, где стопорная муфта находится в середине центратора со сдвоенным кольцом с дугообразными рессорами, толщину дугообразной рессоры нужно также добавлять к каждой стороне, чтобы определять фактические минимальные сужения, через которые должен пройти центратор со сдвоенным кольцом. Меньшие сужения зазора приводят к увеличенному использованию встроенных жестких переходных муфт центраторов, которые вообще не требует ограничительных хомутов. Бесфланцевые соединения обсадных труб, в частности, представляют размеры кольцевых зазоров, слишком маленькие для обычных стопорных муфт или ограничительных хомутов.

Сущность изобретения

Изобретение создает способ удерживания креплений обсадной трубы на внешней поверхности обсадной трубы с толщиной, не превышающей толщину колец креплений обсадной трубы.

Один объект изобретения создает способ закрепления инструмента на трубе, содержащий: образование канавки во внешней поверхности трубы, при этом канавка содержит нижнюю часть и по меньшей мере один ограничитель; размещение блока в канавке таким образом, что основание блока входит без зазора в канавку так, чтобы войти в соприкосновение с по меньшей мере ограничителем или фланцем блока, проходящим из канавки; фиксацию блока в канавке с помощью замкового кольца, которое окружает блок и трубу и зацепляет блок; установку инструмента на трубе, чтобы он удерживался блоком и/или замковым кольцом.

Согласно другому объекту изобретения создан ограничительный хомут для закрепления инструмента на трубе, содержащий канавку во внешней поверхности трубы, содержащую нижнюю часть и по меньшей мере один ограничитель, блок, содержащий основание, размещенное в канавке так, чтобы войти в соприкосновение с по меньшей мере ограничителем или фланцем, который проходит из канавки, и замковое кольцо, окружающее блок и трубу, зацепляющее блок.

Другой объект изобретения создает центратор для трубы, расположенной в буровой скважине, содержащий по меньшей мере одно кольцо большего размера, чем наружный диаметр трубы, множество дуг, соединенных с по меньшей мере одним кольцом, ограничительный хомут, соединяемый с трубой для его зацепления с по меньшей мере одним кольцом, и содержащий канавку во внешней поверхности трубы, содержащую нижнюю часть и по меньшей мере один ограничитель, блок, содержащий основание, размещенное в канавке так, чтобы войти в соприкосновение с по меньшей мере ограничителем или фланцем, который проходит из канавки, и замковое кольцо, окружающее блок и трубу и зацепляющее блок.

Согласно еще одному объекту изобретения создана переходная муфта центратора, содержащая трубу, канавку во внешней поверхности трубы, содержащего нижнюю часть и по меньшей мере один ограничитель, блок, содержащий основание, входящее без зазора в канавку так, чтобы войти в соприкосновение с по меньшей мере ограничителем или фланцем, который проходит из канавки, замковое кольцо, окружающее блок и трубу и зацепляющее блок, и центратор, установленный на трубе и удерживаемый блоком или замковым кольцом.

Объекты, признаки и преимущества настоящего изобретения будут очевидны специалистам в данной области техники после чтения следующего описания предпочтительных вариантов осуществления.

Краткое описание чертежей

Настоящее изобретение будет лучше понято при чтении следующего описания неограничивающих вариантов осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых одинаковые компоненты каждого из нескольких чертежей идентифицированы аналогичными ссылочными позициями, и на которых изображено следующее:

фиг.1 представляет вид сбоку центратора со сдвоенным кольцом, прикрепленного к переходной муфте с резьбой ограничительным хомутом;

фиг.2 представляет вид сбоку центратора со сдвоенным кольцом, прикрепленного к отрезку трубы ограничительным хомутом;

фиг.3 представляет вид в перспективе центратора со сдвоенным кольцом, прикрепленного к отрезку трубы ограничительным хомутом;

фиг.4 представляет изображение в разобранном виде блока, изготовленного из двух полукруглых полосок, и замкового кольца ограничительного хомута;

фиг.5 представляет вид сбоку в поперечном разрезе ограничительного хомута, имеющего блок, размещенный в канавке, и замковое кольцо вокруг блока, при этом блок имеет наклонную плоскость и грузоприемный опорный фланец, и замковое кольцо имеет замковый фланец и скользящий блок;

фиг.6 представляет вид сбоку в поперечном разрезе ограничительного хомута, имеющего блок, размещенный в канавке, и замковое кольцо вокруг блока, при этом блок имеет наклонную плоскость и грузоприемный опорный фланец, и замковое кольцо имеет замковый фланец;

фиг.7 представляет вид сбоку в поперечном разрезе ограничительного хомута, имеющего блок, размещенный в канавке, и замковое кольцо вокруг блока, при этом блок имеет розетку, а замковое кольцо имеет вилку, в котором розетка и вилка соединены вместе;

фиг.8 представляет вид сбоку в поперечном разрезе ограничительного хомута, имеющего блок, размещенный в канавке, и замковое кольцо вокруг блока, при этом блок имеет основание и фланец, а замковое кольцо имеет скользящий блок и наклонную плоскость;

фиг.9 представляет вид сбоку в поперечном разрезе ограничительного хомута, имеющего блок, размещенный в канавке, и замковое кольцо вокруг блока, при этом блок имеет основание, грузоприемный опорный фланец и замковый фланец, и замковое кольцо имеет скользящий блок и наклонную плоскость;

фиг.10 представляет вид сбоку в поперечном разрезе ограничительного хомута, имеющего блок, размещенный в канавке, и замковое кольцо вокруг блока, при этом блок имеет основание, грузоприемный опорный фланец и наклонную плоскость, и замковое кольцо имеет замковый фланец;

фиг.11 представляет вид сбоку в поперечном разрезе ограничительного хомута, имеющего блок, размещенный в канавке, и замковое кольцо вокруг блока, при этом блок имеет основание и грузоприемный опорный фланец, замковое кольцо имеет скользящий блок, и блок, и замковое кольцо сварены вместе;

фиг.12A представляет вид сбоку в поперечном разрезе отрезка трубы с двумя кольцевыми канавками и замкового кольца ограничительного хомута;

фиг.12B представляет вид сбоку в поперечном разрезе отрезка трубы, показанного на фиг.12A, при этом в одну из канавок вставлен блок;

фиг.12C представляет вид сбоку в поперечном разрезе отрезка трубы, показанного на фиг.12A и 12B, при этом для закрепления блока размещено замковое кольцо;

фиг.12D представляет вид сбоку в поперечном разрезе отрезка трубы, показанного на фиг.12A-12C, при этом второй блок помещен или расположен во второй канавке;

фиг.12E представляет вид сбоку в поперечном разрезе отрезка трубы, показанного на фиг.12A-12D, при этом замковое кольцо расположено для закрепления обоих блоков в канавках;

фиг.13 представляет изображение в разобранном виде четырех блоков и замкового кольца конфигурации ограничительного хомута;

фиг.14A представляет вид сбоку отрезка трубы, имеющего четыре частичные канавки;

фиг.14B представляет вид с торца в поперечном разрезе трубы, показанной на фиг.14A, взятого по плоскости А-А;

фиг.15 представляет вид сбоку центратора с одинарным кольцом, установленного на трубе или переходной муфте между двумя ограничительными хомутами;

фиг.16A изображает вид сбоку в поперечном разрезе центратора со сдвоенным кольцом и ограничительного хомута, прикрепленного к трубе, вставленные в ствол скважины, изображены относительная глубина канавки и высота блока и замкового кольца;

фиг.16B изображает увеличенный вид блока и замкового кольца, показанных на фиг.16A.

Однако следует отметить, что прилагаемые чертежи иллюстрируют только обычные варианты осуществления этого изобретения и поэтому не могут рассматриваться, как ограничивающие его объем, поскольку изобретение может допускать другие в равной степени эффективные варианты осуществления.

Подробное описание изобретения

На фиг.1 на виде сбоку в поперечном разрезе изображен центратор 1 со сдвоенным кольцом, прикрепленный к переходной муфте 3 ограничительным хомутом 4. Переходная муфта 3 имеет наружную и внутреннюю резьбу на ее противоположных концах. Центратор 1 со сдвоенным кольцом выполнен из двух колец 5, которые соединены друг с другом несколькими дугами 6. Хотя дуги 6 изображены в виде дугообразных рессор, дуги 6 могут быть дугообразными рессорами или жесткими дугами. Кольца 5 имеют внутренние диаметры, превышающие наружный диаметр переходной муфты 3. Таким образом, кольца 5 свободны для скольжения в продольном направлении по переходной муфте 3. Дуги 6 соединяют кольца 5 друг с другом и гарантируют, что кольца 5 разделены друг от друга переменным расстоянием. Разделительное расстояние между кольцами 5 изменяется, когда дуги 6 сжимаются радиально внутрь к переходной муфте 3. Центратор 1 со сдвоенным кольцом ограничен в своей способности скользить в продольном направлении по переходной муфте 3 ограничительным хомутом 4. Ограничительный хомут 4 прикреплен к переходной муфте 3 в положении между кольцами 5. Таким образом, когда центратор 1 со сдвоенным кольцом перемещается в одном продольном направлении, его движение ограничено зацеплением кольца 5 с ограничительным хомутом 4. Точно так же перемещение центратора 1 со сдвоенным кольцом в противоположном продольном направлении ограничено зацеплением другого кольца 5 с ограничительным хомутом 4. Таким образом, ограничительный хомут 4 предоставляет центратору 1 со сдвоенным кольцом полную свободу поворачиваться относительно переходной муфты 3, но он ограничивает его способность перемещаться в продольном направлении по переходной муфте 3 расстоянием, приблизительно равным расстоянию между кольцами 5. Переходную муфту центратора со сдвоенным кольцом, показанную на фиг.1, можно собирать и распределять как отдельный узел для снабжаемой резьбой сборки для колонны труб на месте.

Фиг.2 представляет вид сбоку в поперечном разрезе центратора 1 со сдвоенным кольцом, прикрепленного к трубе 2. Подобно варианту осуществления, показанному на фиг.1, центратор 1 со сдвоенным кольцом прикреплен к трубе 2 ограничительным хомутом 4.

На фиг.3 изображен вид в перспективе трубы 2 и центратора 1 со сдвоенным кольцом, как показано на фиг.2. Этот конкретный центратор 1 со сдвоенным кольцом имеет четыре дуги 6, которые соединяют кольца 5 друг с другом. Как описано выше, ограничительный хомут 4 соединен с трубой 2 в положении между кольцами 5 так, чтобы ограничивать продольное перемещение центратора 1 со сдвоенным кольцом.

На фиг.4 изображен блок и замковое кольцо ограничительного хомута в разобранном виде. В этом конкретном варианте осуществления блок 20 содержит две полукруглые полоски 21. Полукруглые полоски 21 расположены напротив друг друга, образуя кольцо. Полукруглые полоски 21 зажимают в замковое кольцо 30, как описано более полно ниже.

На фиг.5 изображен вид сбоку в поперечном разрезе блока, замкового кольца и канавки ограничительного хомута. Труба или переходная муфта 2, 3 имеет канавку 10, образованную в ее внешней поверхности. Блок 20 расположен в канавке 10. Замковое кольцо 30 расположено поверх блока 20 для закрепления блока 20 в канавке 10. Блок 20 имеет основание 23, имеющее размер, обеспечивающий его размещение без зазора в канавке 10 в трубе или переходной муфте 2, 3. Грузоприемный опорный фланец 22 проходит радиально наружу от основания 23. Наклонная поверхность 24 также проходит радиально наружу от основания 23. Грузоприемный опорный фланец 22 и наклонная поверхность 24 расположены на противоположных концах основания 23. Наклонная поверхность 24 образована так, что клинообразный блок 20 является наименьшим на удаленном от центра конце и более высоком по направлению к его средней секции. Наклонная поверхность 24 дополнительно образована таким образом, что она имеет радиальную стенку 25, проходящую от самой высокой точки на наклонной поверхности 24 к основанию 23.

Как показано на фиг.5, канавка 10 имеет ограничители 11 и 12 на противоположных концах. В показанном варианте осуществления ограничители 11 и 12 содержат стенки, которые перпендикулярны продольной центральной оси трубы или переходной муфты 2, 3. Блок 20 имеет торцевые стенки 26 и 27 для зацепления ограничителей 11 и 12 соответственно. Ограничители 11 и 12 предотвращают перемещение блока 20 в продольном направлении по трубе или переходной муфте 2, 3.

На фиг.5 также показано замковое кольцо 30. Замковое кольцо 30 имеет кольцевую полоску 31. На одном конце кольцевой полоски 31 расположен замковый фланец 32, проходящий в радиальном направлении внутрь от кольцевой полоски 31. На противоположном конце кольцевой полоски 31 замковое кольцо 30 имеет скользящий блок 33, который проходит в радиальном направлении внутрь от кольцевой полоски 31. Скользящий блок 33 имеет цилиндрическую внутреннюю поверхность, которая окружает внешнюю поверхность трубы или переходной муфты 2, 3.

Ограничительный хомут 4, показанный на фиг.4 и 5, собран с образованием канавки 10 в трубе или переходной муфте 2, 3. Канавка 10 является кольцевой канавкой равномерной глубины, проходящей вокруг всей окружности трубы или переходной муфты 2, 3. Ширина канавки 10 достаточна для приема блока 20. В этом варианте осуществления блок 20 имеет две полукруглые полоски 21. Полукруглые полоски 21 помещены в канавке 10 так, что грузоприемные опорные фланцы 22 полукруглых полосок 21 находятся на той же стороне канавки 10. Другими словами, полукруглые полоски 21 ориентированы в таком же направлении. С полукруглыми полосками 21, расположенными в канавке 10, замковое кольцо 30 затем переводят или перемещают в продольном направлении по трубе или переходной муфте 2, 3 по направлению к полукруглым полоскам 21. В частности, замковое кольцо 30 должно приблизиться к стороне полукруглых полосок 21, имеющей наклонные поверхности 24. Замковое кольцо 30 подталкивают к полукруглым полоскам 21, пока замковый фланец 32 не зацепит наклонные поверхности 24. Поскольку внутренний диаметр замкового фланца 32 меньше, чем наружный диаметр наклонных поверхностей 24, замковый фланец 32 должен удлиняться или растягиваться по мере того, как замковое кольцо 30 дополнительно подталкивают к блоку 20. Чтобы запереть замковое кольцо 30 в блоке 20, замковое кольцо 30 дополнительно подталкивают к блоку 20 до тех пор, пока замковый фланец 32 полностью не переместится в положение над наклонной поверхностью 24. Когда наклонные поверхности 24 деблокируют, упругий замковый фланец 32 отскакивает или возвращается к своему первоначальному размеру и остается позади стенки 25 блока 20. Когда замковое кольцо 30 собирают с блоком 20, замковый фланец 32 зацепляет стенку 25, предотвращая отцепление замкового кольца 30 от блока 20. С полностью собранным ограничительным хомутом 4 блок 20 обеспечивает грузоприемную опорную поверхность 28 для зацепления с кольцами 5 центратора 1 со сдвоенным кольцом (фиг.1-3). Точно так же замковое кольцо 30 обеспечивает грузоприемную опорную поверхность 34 для зацепления с кольцом 5 центратора 1 со сдвоенным кольцом (фиг.1-3).

Центратор 1 со сдвоенным кольцом можно прикреплять к трубе на месте с помощью первой высечки канавки 10 в трубе. Первое кольцо 5 скользит по концу трубы 2 до тех пор, пока отдаленный от центра конец трубы 2 не войдет внутрь дуг 6. Затем замковое кольцо 30 вставляют между дугами 6 и сдвигают по выставленному концу трубы 2. Центратор 1 со сдвоенным кольцом и замковое кольцо 30 далее скользят по трубе 2, пока канавка 10 не окажется между кольцами 5. Затем блок 20 вставляют в канавку 10 с наклонной поверхностью (наклонными поверхностями) 24 по направлению к замковому кольцу 30. Затем замковое кольцо 30 собирают с блоком 20, как описано выше.

В альтернативных вариантах осуществления изобретения канавка 10 не следует за плоскостью, которая перпендикулярна продольной центральной оси обсадной трубы. Скорее, канавка 10 находится в плоскости, которая не перпендикулярна продольной центральной оси обсадной трубы, так что канавка 10 скорее эллиптическая, чем круглая. В дополнительных вариантах осуществления канавка 10 следует зигзагообразной конфигурации вокруг окружности обсадной трубы. В других вариантах осуществления изобретения канавка 10 следует разнообразным конфигурациям, которые обеспечивают ограничители 11 и 12.

На фиг.6 изображен вид сбоку в поперечном разрезе ограничительного хомута 4. Кольцевая канавка 10 вырезана или образована во внешней поверхности трубы или переходной муфты 2, 3. Канавка 10 имеет ограничители 11 и 12. Блок 20 подобен блоку 20, изображенному на фиг.5. Блок 20 имеет основание 23 с грузоприемным опорным фланцем 22 и наклонную поверхность 24, проходящую радиально наружу от ее противоположных концов. Наклонная поверхность 24 имеет постепенно увеличивающийся наружный диаметр и заканчивается у стенки 25. Блок 20 имеет торцевые стенки 26 и 27 для зацепления с ограничителями 11 и 12 соответственно. Грузоприемный опорный фланец 22 имеет грузоприемную опорную поверхность 28 для зацепления с центратором 1 со сдвоенным кольцом или любым другим скважинным инструментом (не показан). Замковое кольцо 30 этого варианта осуществления имеет кольцевую полоску 31 с диаметром, достаточно большим, чтобы проходить вокруг внешней окружности трубы или переходной муфты 2, 3. Замковый фланец 32 проходит от кольцевой полоски 31 радиально внутрь к трубе или переходной муфте 2, 3. Внутренняя поверхность кольцевой полоски 31 образована так, чтобы прочно сопрягаться с наклонной поверхностью 24 блока 20. Дополнительно, замковое кольцо 30 имеет грузоприемную опорную поверхность 34 на противоположном конце от замкового фланца 32. Этот ограничительный хомут 4 собирают подобно варианту осуществления, показанному на фиг.5. Блок 20 размещают в канавке 10, а замковое кольцо 30 подталкивают в продольном направлении по трубе или переходной муфте 2, 3 к наклонной поверхности 24 блока 20. Поскольку внутренний диаметр замкового фланца 32 меньше, чем самая предельная высота наклонной поверхности 24, замковый фланец 32 должен удлиняться или растягиваться по мере того, как замковое кольцо 30 подталкивают по блоку 20. Когда наклонную поверхность 24 деблокируют, замковый фланец 32 зажимается позади наклонной поверхности 24, зацепляя стенку 25. В этом положении внутренняя поверхность кольцевой полоски 31 прочно зацепляет наклонную поверхность 24.

На фиг.7 изображен вид сбоку в поперечном разрезе ограничительного хомута 4. Канавка 10 вырезана или образована во внешней поверхности трубы или переходной муфты 2, 3 так, что имеет ограничители 11 и 12. Блок 20 состоит из двух полукруглых полосок 21. Каждая полукруглая полоска 21 имеет основание 23, которое является достаточно широким, чтобы фактически заполнять канавку 10. На противоположных концах основания 23 блок 20 имеет торцевые стенки 26 и 27, которые зацепляют ограничители 11 и 12 канавки 10. Грузоприемный опорный фланец 22 проходит радиально наружу от основания 23. Грузоприемный опорный фланец 22 имеет розетку 29, которая имеет сужение около своего отверстия. Розетка 29 открывается в направлении, параллельном продольной оси трубы или переходной муфты 2, 3. Ограничительный хомут 4 также имеет замковое кольцо 30, которое сопряжено с блоком 20. Замковое кольцо 30 имеет кольцевую полоску 31 с внутренним диаметром, только немного большим, чем наружный диаметр основания 23 блока 20. Вилка 35 проходит от одной стороны кольцевой полоски 31 в направлении, параллельном продольной оси трубы или переходной муфты 2, 3. Вилка 35 имеет выпуклый отдаленный от центра конец для сопряжения с розеткой 29 блока 20.

Ограничительный хомут 4 собирают, образуя канавку 10 в трубе или переходной муфте 2, 3. Полукруглые полоски 21 блока 20 располагают внутри канавки 10 так, чтобы они были ориентированы аналогично. Затем кольцевое замковое кольцо 30 перемещают в продольном направлении по внешней окружности трубы или переходной муфты 2, 3 до тех пор, пока кольцевая полоска 31 не расположится около основания 23 блока 20. Замковое кольцо 30 защелкивается с блоком 20 при сопряжении вилки 35 с розеткой 29. Поскольку розетка 29 имеет сужение около своего отверстия, а вилка 35 имеет выпуклый отдаленный от центра конец, вилка 30 зажимается в розетке 29 и там остается.

Фиг.8 изображает ограничительный хомут 4 по настоящему изобретению. Канавка 10 образована во внешней поверхности трубы или переходной муфты 2, 3. Блок 20 расположен в канавке 10. Блок 20 имеет основание 23, которое установлено без зазора внутри канавки 10, и фланец 22, проходящий от канавки 10. Основание 23 имеет торцевые стенки 26 и 27 для соприкосновения с ограничителями 11 и 12 канавки 10 соответственно. Замковое кольцо 30 зацепляют с блоком 20. Замковое кольцо 30 имеет кольцевую полоску 31 со скользящим блоком 33 и с наклонной поверхностью 36, проходящими от него радиально внутрь. Замковое кольцо 30 монтируют на блоке 20, перемещая наклонную поверхность 36 вверх и над фланцем 22 до тех пор, пока наклонная поверхность 36 на зажмется позади фланца 22. Фланец 22 удерживается позади наклонной поверхности 36 стенкой 37. Грузоприемные опорные поверхности 34 находятся на противоположных концах замкового кольца 30.

Фиг.9 изображает альтернативный ограничительный хомут 4. Во внешней поверхности трубы или переходной муфты 2, 3 образована канавка 10. Блок 20 расположен в канавке 10. Блок 20 имеет основание 23, которое устанавливают без зазора внутри канавки 10, и два фланца 22, проходящие от канавки 10. Фланцы 22 находятся на противоположных концах основания 23. Основание 23 имеет торцевые стенки 26 и 27 для соприкосновения с ограничителями 11 и 12 канавки 10 соответственно. Замковое кольцо 30 зацепляется с блоком 20. Замковое кольцо 30 имеет кольцевую полоску 31 со скользящим блоком 33 и с наклонной поверхностью 36, проходящими от него радиально внутрь. Замковое кольцо 30 монтируют на блоке 20, перемещая наклонную поверхность 36 вверх и над фланцем 22 до тех пор, пока наклонная поверхность 36 не зажмется позади фланца 22. Фланец 22 удерживается позади наклонной поверхности 36 стенкой 37. В этом варианте осуществления фланец 22, который не зацеплен замковым кольцом 30, имеет грузоприемную опорную поверхность 28. Замковое кольцо 30 также имеет грузоприемную опорную поверхность 34.

На фиг.10 иллюстрируется отличающийся вариант осуществления канавки 10. Канавка 10 имеет только один ограничитель 12. Другая сторона канавки 10 наклонена так, что обеспечен только один ограничитель 12. Этот ограничительный хомут 4 может быть желателен для применений, в которых удерживание центратора 1 со сдвоенным кольцом предназначено только в одном продольном направлении. В других отношениях этот ограничительный хомут 4 подобен варианту осуществления, показанному на фиг.6.

Как показано на фиг.11, имеется альтернативный вариант осуществления ограничительного хомута 4. Канавку 10 вырезают или образуют в трубе или переходной муфте 2, 3 с ограничителями 11 и 12 на противоположных концах. Блок 20 размещают внутри канавки 10. Блок 20 имеет основание 23, которое по существу заполняет канавку 10. Грузоприемный опорный фланец 22 проходит радиально наружу от основания 23. Замковое кольцо 30 размещают около основания 23 блока 20 так, чтобы оно было непосредственно рядом с грузоприемным опорным фланцем 22. Стыковой сварной шов 7 прикрепляет замковое кольцо 30 к блоку 20.

На фиг.12A-12E изображен альтернативный вариант осуществления ограничительного хомута 4. Этот ограничительный хомут 4 имеет две канавки 10a и 10b, вырезанные или образованные во внешней поверхности трубы или переходной муфты 2, 3. И первая канавка 10a, и вторая канавка 10b имеют ограничители 11 и 12 на противоположных концах канавок. Замковое кольцо 30 содержит кольцевую полоску 31 с двумя замковыми фланцами 32a и 32b, проходящими радиально внутрь на противоположных концах.

Как показано на фиг.12B, первый блок 20a размещен в первой канавке 10a. Первый блок 20a имеет основание 23a с грузоприемным опорным фланцем 22a, проходящим из него радиально наружу. Грузоприемный опорный фланец 22a находится на одном конце основания 23a в то время, как наклонная поверхность 24a находится на другом конце. Как показано на фиг.12C, замковое кольцо 30 скользит или перемещается в продольном направлении по трубе или переходной муфте 2, 3, когда замковый фланец 32a скользит вверх и над наклонной поверхностью 24a. Замковое кольцо 30 перемещают к первому блоку 20a до тех пор, пока замковый фланец 32a не расположится непосредственно рядом с грузоприемным опорным фланцем 22a. С замковым кольцом 30 в этом положении не имеется никакого препятствия для второй канавки 10b.

Как показано на фиг.12D, второй блок 20b вставляют во вторую канавку 10b. Второй блок 20b имеет основание 23b с грузоприемным опорным фланцем 22b и наклонной поверхностью 24b, продолжающимися от противоположных концов в радиальном направлении от него наружу. Первый и второй блоки 20a и 20b располагают в первой и второй канавках 10a и 10b так, чтобы наклонные поверхности 24a и 24b обоих блоков были расположены навстречу друг к другу. Как показано на фиг.12E, замковое кольцо 30 переводят в направлении ко второму блоку 20b до тех пор, пока замковый фланец 32b не деблокируется с наклонной поверхностью 24b. В этом положении и первый, и второй блоки 20a и 20b закреплены замковым кольцом 30 в первой и второй канавках 10a и 10b соответственно.

Дополнительный вариант осуществления ограничительного хомута 4 показан на фиг.13-14B. Частичные канавки 15 вырезаны или образованы во внешней поверхности трубы или переходной муфты 2, 3. Каждая частичная канавка 15 проходит только на короткое расстояние относительно окружности. В этом случае, четыре частичные канавки 15 образованы равноудаленными друг от друга вокруг окружности трубы или переходной муфты 2, 3. Фиг.14A представляет вид сбоку трубы или переходной муфты 2, 3 с образованными там частичными канавками 15. Фиг.14B представляет вид с торца в поперечном разрезе трубы или переходной муфты 2, 3, взятом вдоль плоскости А-А фиг.14A. Блоки 20, показанные на фиг.13, размещают в частичных канавках 15 вокруг периферии трубы или переходной муфты 2, 3. Как описано выше, затем замковое кольцо 30 передвигают по трубе или переходной муфте 2, 3, чтобы прижать к блокам 20. Этот вариант осуществления позволяет трубе или переходной муфте 2, 3 выдерживать большие усилия растяжения, потому что в области между частичными канавками 15 целостность трубы или переходной муфты 2, 3 частичными канавками 15 не нарушена.

Другой иллюстративный вариант осуществления изобретения показан на фиг.15. Центратор 8 с одинарным кольцом установлен на трубе или переходной муфте 2, 3 между двумя ограничительными хомутами 4. Ограничительные хомуты 4 закрепляют в канавках в трубе или переходной муфте 2, 3, как описано выше. Поскольку центратор 8 с одинарным кольцом находится между ограничительными хомутами 4, центратор 8 с одинарным кольцом ограничен в своем диапазоне перемещения в продольном направлении ограничительными хомутами 4. Однако центратор 8 с одинарным кольцом свободно поворачивается вокруг трубы или переходной муфты 2, 3. Изображенный центратор 8 с одинарным кольцом имеет несколько жестких дуг 6, прикрепленных к кольцу 5.

Центратор 1 со сдвоенным кольцом можно также прикреплять к трубе или переходной муфте 2, 3 таким образом, что продольное перемещение центратора 1 со сдвоенным кольцом ограничивается двумя ограничительными хомутами 4, а не только одним. В одной конфигурации два ограничительных хомута 4 помещают на внешних сторонах колец 5. В другой конфигурации один ограничительный хомут 4 помещают между кольцами 5, а другой ограничительный хомут 4 помещают с внешней стороны одного из колец 5.

В некоторых вариантах осуществления изобретения не требуется, чтобы глубина канавки была больше 0,030-0,060 дюйма (0,0762-0,1524 см). Поэтому номинальное значение растяжения не будет снижено по сравнению со значениями, доступными с бесфланцевыми соединениями обсадных труб. В некоторых вариантах осуществления изобретения ограничительный хомут 4, собранный в канавке 10, продолжается не более, чем на 0,15-0,25 дюйма (0,381-0,635 см) за пределы наружного диаметра обсадной трубы. Фиг.16A и 16B изображают вид сбоку в поперечном разрезе ограничительного хомута 4 относительно трубы или переходной муфты 2, 3 и дугу 6 центратора 1 со сдвоенным кольцом.

Варианты осуществления изобретения имеют следующие требования удержания и наружные диаметры (НД) на отмеченных диаметрах труб при использовании материала P-110.

4 1/2 - 25000 фунтов веса с положительным НД 4,80 дюйма и глубиной канавки 0017 дюйма.

5 1/2 - 30000 фунтов веса с положительным НД 5,80 дюйма и глубиной канавки 0016 дюйма.

7 - 50000 фунтов веса с положительным НД 7,30 дюйма и глубиной канавки 0,021 дюйма.

9 5/8 - 50000 фунтов веса с положительным НД 9,925 дюйма и глубиной канавки 0,016 дюйма.

Как показано на фиг.16A и 16B, наружный диаметр 9 идентифицирован как наружный диаметр ограничительного хомута 4, когда он собран в канавке 10 в трубе или переходной муфте 2, 3.

Поэтому настоящее изобретение хорошо приспособлено для выполнения целей и достижения окончаний и упомянутых преимуществ, а также преимуществ, которые являются им свойственными. Хотя специалисты в данной области техники могут делать многочисленные изменения, такие изменения обобщены в пределах сущности данного изобретения, как определено в соответствии с прилагаемой формулой изобретения.

Настоящая группа изобретений относится к способу и устройствам для закрепления скважинных инструментов на трубе, трубопроводе, обсадной трубе или на подобных трубах. Способ закрепления инструмента на трубе содержит следующие этапы: обеспечение трубы, имеющей канавку в ее внешней поверхности; размещение блока в канавке, фиксация блока в канавке замковым кольцом, которое окружает блок и трубу; и установка инструмента на трубе так, чтобы он удерживался блоком или замковым кольцом. Центратор для трубы содержит кольцо большего размера, чем наружный диаметр трубы, множество дуг, соединенных с кольцом, ограничительный хомут, соединяемый с трубой для зацепления с кольцом и содержащий блок, размещенный в канавке, и замковое кольцо, окружающее блок и трубу и зацепляющее блок. Ограничительный хомут для закрепления инструмента на трубе имеет канавку в своей внешней поверхности, содержит блок и замковое кольцо, окружающее блок и трубу, при этом блок размещен в канавке, а замковое кольцо зацепляет блок. Переходная муфта центратора содержит трубу, имеющую канавку в своей внешней поверхности, блок, входящий без зазора в канавку, замковое кольцо, окружающее блок и трубу и зацепляющее блок, и центратор, установленный на трубе и удерживаемый элементом группы, состоящей из блока и замкового кольца. Группа изобретений обеспечивает надежное закрепление центратора на внешней поверхности обсадной трубы. 4 н. и 35 з.п. ф-лы. 22 ил.

1. Способ закрепления инструмента на трубе, содержащий следующие этапы: обеспечение трубы, имеющей канавку в ее внешней поверхности; размещение блока в канавке, фиксация блока в канавке замковым кольцом, которое окружает блок и трубу; и установка инструмента на трубе так, чтобы он удерживался блоком или замковым кольцом.2. Способ по п.1, в котором канавка является кольцевой канавкой вокруг полной окружности трубы.3. Способ по п.1, в котором канавка проходит только частично вокруг окружности трубы.4. Способ по п.1, в котором канавка является множеством канавок, и каждая канавка проходит вокруг всей трубы.5. Способ по п.1, в котором этап размещения содержит размещение двух полукруглых полосок в канавке.6. Способ по п.1, в котором этап размещения содержит размещение блока так, что наклонная поверхность блока проходит из канавки.7. Способ по п.1, в котором этап фиксации содержит перемещение участка замкового кольца по участку блока, растягивание участка замкового кольца, когда он перемещается по участку блока, и затем восстановление растянутого участка замкового кольца.8. Способ по п.1, в котором этап фиксации содержит зацепление замкового фланца замкового кольца с блоком.9. Способ по п.1, в котором этап фиксации содержит зацепление скользящего блока замкового кольца с трубой.10. Способ по п.1, в котором этап фиксации содержит сопряжение вилки и розетки, в котором вилка и розетка находятся в механической связи с блоком и замковым кольцом.11. Способ по п.1, в котором этап фиксации содержит сварку блока и замкового кольца друг с другом.12. Ограничительный хомут для закрепления инструмента на трубе, имеющей канавку в своей внешней поверхности, содержащий блок и замковое кольцо, окружающее блок и трубу, при этом блок размещен в канавке, а замковое кольцо зацепляет блок.13. Ограничительный хомут по п.12, в котором блок содержит две полукруглые полоски.14. Ограничительный хомут по п.12, в котором блок содержит наклонную поверхность, проходящую из канавки.15. Ограничительный хомут по п.12, в котором замковое кольцо содержит кольцевую полоску, образующую грузоприемную опорную поверхность, и замковый фланец, проходящий радиально от кольцевой полоски.16. Ограничительный хомут по п.12, в котором замковое кольцо содержит кольцевую полоску, образующую грузоприемную опорную поверхность, и скользящий блок, проходящий радиально от кольцевой полоски.17. Ограничительный хомут по п.12, дополнительно содержащий розетку и вилку в механической связи с блоком и замковым кольцом, в котором вилка приспособлена для сопряжения с розеткой.18. Ограничительный хомут по п.12, в котором блок и замковое кольцо сварены друг с другом.19. Центратор для трубы, имеющей канавку в своей внешней поверхности, содержащий кольцо большего размера, чем наружный диаметр трубы, множество дуг, соединенных с кольцом, ограничительный хомут, соединяемый с трубой для зацепления с кольцом и содержащий блок, размещенный в канавке, и замковое кольцо, окружающее блок и трубу и зацепляющее блок.20. Центратор по п.19, в котором блок содержит две полукруглые полоски.21. Центратор по п.19, в котором блок содержит наклонную поверхность, проходящую из канавки.22. Центратор по п.19, в котором замковое кольцо содержит кольцевую полоску, образующую грузоприемную опорную поверхность, и замковый фланец, проходящий радиально от кольцевой полоски.23. Центратор по п.19, в котором замковое кольцо содержит кольцевую полоску, образующую грузоприемную опорную поверхность, и скользящий блок, проходящий радиально от кольцевой полоски.24. Центратор по п.19, в котором кольцо содержит два кольца, соединенные друг с другом множеством дуг.25. Центратор по п.24, в котором ограничительный хомут расположен между двумя кольцами.26. Центратор по п.24, в котором ограничительный хомут расположен снаружи двух колец.27. Центратор по п.19, в котором множество дуг являются жесткими.28. Центратор по п.19, в котором множество дуг являются дугообразными рессорами.29. Центратор по п.19, дополнительно содержащий второй ограничительный хомут, при этом ограничительные хомуты приспособлены соединяться с трубой кольцом, расположенным между ограничительными хомутами.30. Переходная муфта центратора, содержащая трубу, имеющую канавку в своей внешней поверхности, блок, входящий без зазора в канавку, замковое кольцо, окружающее блок и трубу и зацепляющее блок, и центратор, установленный на трубе и удерживаемый элементом группы, состоящей из блока и замкового кольца.31. Переходная муфта центратора по п.30, в которой труба имеет внешнюю и внутреннюю резьбу на своих противоположных концах.32. Переходная муфта центратора по п.30, в которой блок содержит две полукруглые полоски, каждая из которых содержит наклонную поверхность, проходящую из канавки, и замковое кольцо, содержащее кольцевую полоску, образующую грузоприемную опорную поверхность, и замковый фланец, проходящий радиально от кольцевой полоски.33. Переходная муфта центратора по п.30, в которой замковое кольцо содержит кольцевую полоску и наклонную поверхность, проходящую радиально от кольцевой полоски.34. Переходная муфта центратора по п.30, в которой центратор содержит два кольца, соединенные друг с другом множеством дуг.35. Переходная муфта центратора по п.34, в которой блок и замковое кольцо расположены между двумя кольцами.36. Переходная муфта центратора по п.34, в которой блок и замковое кольцо расположены снаружи двух колец.37. Переходная муфта центратора по п.34, в которой множество дуг являются жесткими.38. Переходная муфта центратора по п.34, в которой множество дуг являются дугообразными рессорами.39. Переходная муфта центратора по п.34, дополнительно содержащая вторую канавку во внешней поверхности трубы, второй блок, входящий без зазора во вторую канавку, и второе замковое кольцо, окружающее второй блок и трубу и зацепляющее второй блок, при этом по меньшей мере одно кольцо центратора установлено на трубе между канавкой и второй канавкой.