ФРИКЦИОННЫЙ ФОНАРЬ-ЦЕНТРАТОР Российский патент 2019 года по МПК E21B23/00 E21B17/10 

Изобретение относится к области нефтегазодобывающих скважин, в частности к устройствам установки пакеров, якорей и т.п. в эксплуатационную колонну (ЭК) скважин.

Известен фонарь-якорь (пат. RU №2361059, Е21В 23/00, опубл. 10.07.2009 в бюл. №19), содержащий шток с фиксаторами, жестко связанный с ним переводник с конусом и пазами, заклинивающие плашки, установленные с возможностью перемещения относительно конуса, взаимодействующие с толкателем, установленный на штоке фрикционный фонарь, снабженный тормозными планками, и подвижный фигурный замок в виде храповой втулки и патрубка с ответными храповыми зубьями на нижнем торце и наклонными щелями на его боковой поверхности для взаимодействия со штифтами фрикционного фонаря, при этом тормозные планки фрикционного фонаря выполнены по наружной поверхности с зубчатыми выступами под углом ϕ к продольной оси, шток снабжен наклонными пазами, выполненными под углом друг к другу и объединенными горизонтальным пазом, при этом патрубок подпружинен относительно корпуса фонаря, а наклонные щели на боковой поверхности патрубка переходят в горизонтальные.

Недостатком устройства является сложность конструкции.

Наиболее близок по своей технической сущности и решаемым задачам к предлагаемому фрикционный фонарь пакера (а.с. SU №469803, Е21В 33/12, опубл. 05.05.1975 в бюл. №17), включающий изготовленную из эластичного материала втулку с наружными выступами, образующую с полостью пакера кольцевую полость, при этом во втулке выполнены каналы, соединяющие пространства над выступами фонаря с кольцевой полостью.

Его недостатками является низкая надежность из-за слабого прижатия плашек к ЭК эластичной муфтой, а также высокая вероятность отрыва и потери эластичной втулки с плашками.

Техническими задачами предлагаемого изобретения являются упрощение конструкции и повышение надежности фрикционного фонаря-центратора.

Поставленные технические задачи решаются фрикционным фонарем-центратором, включающим корпус с присоединительными резьбами, деформируемое кольцо с равномерно размещенными плашками на наружной поверхности кольца.

Новым является то, что корпус изготовлен с наружной кольцевой проточкой, оснащенной кольцевыми выступами, кольцо изготовлено разрезным из твердого материала и установлено в кольцевую проточку с возможностью радиального перемещения и упора в расширенном состоянии в кольцевые выступы проточки.

Новым является также то, что продольная длина плашек меньше или равна ширине кольцевых выступов кольцевой проточки.

Новым является также то, что в корпусе поперек кольцевой проточки выполнены пазы под плашки.

Новым является также то, что противоположный разрезу сегмент кольца зафиксирован в проточке с возможностью радиального перемещения.

Новым является также то, что разрезное кольцо выполнено из полимерного материала.

Новым является также то, что внутри кольца выполнены канавки, в которые установлены вставки из пружинной стали.

На фиг. 1 показан общий вид фонаря-центратора.

На фиг. 2 - вид с торца.

На фиг. 3 - вариант фонаря-центратора с длиной плашек более ширины упругого кольца.

Фрикционный фонарь-центратор (фиг. 1 и 2) содержит корпус 1 с присоединительными резьбами 2 (фиг. 1). В кольцевой проточке 3 с кольцевыми выступами 4 корпуса 1 установлено разрезное упругое кольцо 5 (фиг. 2) с разрезом 6, к наружной поверхности которого винтами 7 прикреплены плашки 8.

Если длина плашек 8 (фиг. 1) меньше или равна ширине кольцевых выступов 4, тогда кольцо 5 (фиг. 2) в противоположном разрезу 6 сегменте зафиксировано от проворота с помощью штифта 9, закрепленного на корпусе 1, и отверстия 10 в кольце 5 с возможностью радиального перемещения.

При выполнении плашек 8 (фиг. 3) длиной более ширины кольцевых выступов 4 их размещают в выемках 11, выполненных поперек кольцевой проточки 3. При этом фиксации от проворота кольца 5 не требуется.

Работает фрикционный фонарь-центратор (ФФЦ) следующим образом.

Его спускают в скважину, присоединив корпус 1 (фиг. 1) резьбами 2 к оборудованию (не показано), требующему для установки перемещения некоторых деталей или узлов относительно других, как правило, с использованием фигурных пазов и взаимодействующих с ним штифтов.

Для того чтобы были внешние силы, одна из деталей или узлов соединена с ФФЦ, а последний обеспечивает постоянное трение о стенки ЭК (не показана), поэтому исполнительные усилия должны быть в пределах сил трения ФФЦ об ЭК.

При спуске оборудования в скважину плашки 8 (фиг. 1) прижимаются к стенкам ЭК упругостью разрезного кольца 5, которое установлено в предварительно сжатом состоянии в поперечной проточке 3 корпуса 1 и обеспечивает постоянный подпор. При этом кольцевые выступы 4 удерживают разрезное кольцо 5 в предварительно сжатом состоянии.

При прохождении сужений ЭК плашки 8 сжимают разрезное кольцо 5 (фиг. 2), причем ширина разреза 6 не должна препятствовать его сжатию, а закрепленный в корпусе 1 штифт 9 радиально перемещается в отверстии 10, также не препятствует радиальному сжатию кольца 5. При достижении заданной глубины спуска в скважину производят посадку устройства. Для этого на устье скважины производят необходимую манипуляцию с лифтовыми или технологическими трубами, на которых оно спущено, например, вращение с одновременным подъемом. При этом усилие трения плашек 8 (фиг. 1) об ЭК передается через винт 7 на разрезное кольцо 5, а от него через поперечную проточку 3, корпус 1 и резьбовое соединение 2 на спускаемое оборудование. В оборудовании этой силой производится переключение на посадку и далее сама посадка натяжением или разгрузкой труб.

При работе центратора с плашками 8 (фиг. 3) длиннее ширины кольцевых выступов 4 усилия трения плашек 8 передаются на корпус 1 (фиг. 1) через стенки выемок 11 (фиг. 3), а далее так же, как и у предыдущей конструкции.

Разрезное кольцо 5 (фиг. 1 и 2) и плашки 8 (фиг. 1 и 3) могут быть изготовлены из полимерного материала как по отдельности, так и единой деталью. Добавлением вставок из пружинной стали (не показаны) в канавки (не показаны), выполненные внутри кольца 5 (фиг. 1 и 2), можно увеличить силу прижатия плашек 8 (фиг. 1 и 3) к ЭК.

Конструкция с плашками 8 (фиг. 1) с длиной меньше ширины кольцевых выступов 4 проще, т.к. для изготовления корпуса 1 не требуются фрезерные работы.

Зато конструкция с удлиненными плашками 8 (фиг. 3) может передавать большие по величине нагрузки без нагружения разрезного кольца 5 (фиг. 1 и 2).

Предлагаемая конструкция фрикционного фонаря-центратора проста в изготовлении и применении и имеет повышенную надежность.

Изобретение относится к центрирующим устройствам для установки пакеров, якорей и т.п. в эксплуатационную колонну скважин. Фрикционный фонарь-центратор включает корпус с присоединительными резьбами, деформируемое кольцо с равномерно размещенными плашками на наружной поверхности кольца. Корпус изготовлен с наружной кольцевой проточкой, имеющей кольцевые выступы, кольцо изготовлено разрезным из твердого материала и установлено в кольцевую проточку с возможностью радиального перемещения и упора в расширенном состоянии в кольцевой выступ проточки. Если продольная длина плашек меньше или равна ширине кольцевых выступов кольцевой проточки, противоположный разрезу сегмент кольца зафиксирован в проточке с возможностью радиального перемещения. Если продольная длина плашек больше ширины кольцевых выступов кольцевой проточки, то в корпусе поперек кольцевой проточки выполнены пазы под плашки. Разрезное кольцо может быть выполнено из полимерного материала, внутри которого могут быть выполнены канавки, в которые установлены вставки из пружинной стали. Технический результат заключается в повышении надежности устройства. 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Фрикционный фонарь-центратор, включающий корпус с присоединительными резьбами, деформируемое кольцо с равномерно размещенными плашками на наружной поверхности кольца, отличающийся тем, что корпус изготовлен с наружной кольцевой проточкой, оснащенной кольцевыми выступами, кольцо изготовлено разрезным из твердого материала и установлено в кольцевую проточку с возможностью радиального перемещения и упора в расширенном состоянии в кольцевые выступы проточки.

2. Фрикционный фонарь-центратор по п.1, отличающийся тем, что продольная длина плашек меньше или равна ширине кольцевых выступов кольцевой проточки.

3. Фрикционный фонарь-центратор по п.1, отличающийся тем, что в корпусе поперек кольцевой проточки выполнены пазы под плашки.

4. Фрикционный фонарь-центратор по п.2, отличающийся тем, что противоположный разрезу сегмент кольца зафиксирован в проточке с возможностью радиального перемещения.

5. Фрикционный фонарь-центратор по п.1, отличающийся тем, что разрезное кольцо выполнено из полимерного материала.

6. Фрикционный фонарь-центратор по пп.2, 3 или 4, отличающийся тем, что разрезное кольцо выполнено из полимерного материала.

7. Фрикционный фонарь-центратор по пп.5 или 6, отличающийся тем, что внутри кольца выполнены канавки, в которые установлены вставки из пружинной стали.