Жестко-упругий центратор Российский патент 2023 года по МПК E21B17/10 

Изобретение относится к бурению скважин, в частности к устройствам для центрирования обсадных колонн нефтяных и газовых скважин.

Известен центратор обсадной колонны (патент RU № 2468181, МПК Е21В 17/10, опубл. 27.11.2012, бюл. №33), включающий центрирующие металлические пластины, закрепляемые на кольцах, и стопорное кольцо для закрепления центратора на обсадной колонне, причем на внутренней поверхности центрирующих пластин закреплены полые элементы, выполненные из эластичного полупроницаемого материала, внутренняя полость которых заполнена водонабухающим полимером, при этом стопорное кольцо выполнено с закругленными краями.

Недостатком известного центратора является вероятность застревания центратора или плохая проходимость в узких местах ствола скважины, и, как следствие, невозможность спуска обсадной колонны до забоя.

Также известен пружинный центратор (Справочник по креплению нефтяных и газовых скважин. М., Недра, 1977, с. 109), включающий корпус, состоящий из стальных колец, к которым равномерно по периметру приварены пружинные арочные планки (или лопасти), и стопорные (ограничительные) кольца для закрепления центратора.

Недостатком центратора является низкая эффективность при центрировании обсадных колонн, вероятность полного складывания арочных лопастей от веса колонны и потеря своей функции в части центрирования обсадной колонны.

Наиболее близким является упругий центратор (патент RU № 2333343, МПК Е21В 17/10, опубл. 10.09.2007), включающий корпус, выполненный из двух частей, каждая из которых выполнена с упругими лопастями, равномерно расположенными по периметру, и выполненный с возможностью ограничения перемещения за счет ограничительных колец, закрепляемых на обсадной колонне с помощью стопорных элементов, при этом части корпуса центратора соединены между собой продольными планками, закрепленными на внешней стороне упругих лопастей, а на внутренней стороне упругих лопастей выполнены резиновые ограничительные упоры.

Недостатком центратора является низкая эффективность при центрировании обсадных колонн, а также потеря своей функции в части центрирования обсадной колонны.

Технической задачей является повышение надежности работы жестко-упругого центратора обсадной колонны и расширение его эксплуатационных возможностей за счет возможности свободного прохождения в узких участках и выхода в рабочем положении в расширенных участках ствола скважины.

Техническая задача решается жестко-упругим центратором, состоящим из корпуса, выполненного из двух частей, каждая из которых выполнена с упругими лопастями, равномерно расположенными по периметру, и выполненный с возможностью ограничения перемещения за счет ограничительных колец, закрепляемых на обсадной колонне с помощью стопорных элементов, при этом части корпуса центратора соединены между собой продольными планками, закрепленными на внешней стороне упругих лопастей, а на внутренней стороне упругих лопастей выполнены резиновые ограничительные упоры.

Новым является то, что планки выполнены низкофрикционными, жесткими и профильными и закреплены на внешней стороне упругих лопастей с помощью шарниров, причем длина жестких продольных профильных низкофрикционных планок превышает длину упругих лопастей в 2,5 раза.

На фиг. 1 изображен общий вид жестко-упругого центратора обсадной колонны в транспортном положении;

На фиг. 2 изображен вид А-А жестко-упругого центратора;

На фиг. 3 изображен центратор обсадной колонны в рабочем положении в процессе спуска в скважину.

Жестко-упругий центратор обсадной колонны, устанавливаемый на обсадной колонне 1 (фиг. 1) в свободном состоянии выполнен с возможностью ограничения перемещения за счет ограничительных колец 2, закрепляемых на обсадной колонне 1 с помощью стопорных элементов, состоит из корпуса, который выполнен из двух частей, верхней 3 и нижней 4, с равномерно расположенными по периметру упругими лопастями 5. На внутренней стороне упругих лопастей 5 (по центру упругих лопастей 5) выполнены резиновые ограничительные упоры 6, закрепленные на упругих лопастях 5 клепками или болтами (на фиг. 1-3 не показаны). При этом верхний 3 (фиг. 1) и нижний 4 центраторы соединены между собой жесткими продольными профильными низкофрикционными планками 7 (фиг. 2), закрепленными на внешней стороне упругих лопастей 5 (фиг. 1) с помощью шарниров 8, которые также установлены по центру упругих лопастей 5. Причем длина жесткой продольной профильной низкофрикционной планки 7 (фиг. 3) превышает длину упругой лопасти 5 жестко-упругого центратора в 2,5 раза, что обеспечивает свободное скольжение обсадной колонны 1 (фиг. 1) при полном сжатии упругих лопастей 5 верхнего 3 или нижнего 4 центратора при прохождении суженных участков скважины, а также независимую работу верхнего 3 и нижнего 4 центраторов. В свою очередь жесткие продольные профильные низкофрикционные планки 7 (фиг. 3) имеют профильное исполнение, способствующее низкофрикционному прохождению жестко-упругого центратора в целом по стволу скважины.

Жестко - упругий центратор обсадной колонны работает следующим образом.

В процессе спуска обсадной колонны 1 (фиг. 1) в скважину на нее устанавливается жестко-упругий центратор с возможностью ограничения перемещения за счет ограничительных колец 2, закрепляемых на теле обсадной колонны 1 с помощью стопорных элементов (на фиг. 1-3 не показано). Жестко- упругий центратор в это время находится в транспортном положении. После дохождения жестко-упругого центратора на обсадной колонне 1 до места сужения, упругие лопасти 5 (фиг. 3) нижнего центратора 4 (фиг. 1) сжимаются до достижения ограничительных упоров 6 стенки обсадной колонны 1. При этом жесткие продольные профильные низкофрикционные планки 7 (фиг. 3) скользят по стенке скважины в суженном участке, и обсадная колонна 1 (фиг. 1) продолжает движение вниз, находясь по центру ствола скважины (фиг. 3). После прохождения суженного участка обсадная колонна 1 (фиг. 1) с жестко-упругим центратором достигает расширенного участка ствола скважины. Попадая в расширенный участок ствола скважины, упругие лопасти 5 нижнего 4 центратора выправляются до диаметра ствола скважины в данном участке.

Таким образом, обсадная колонна 1 к началу цементирования будет беспрепятственно спущена до проектного забоя и отцентрирована в скважине с наличием сужений с любым углом наклона, в том числе и в горизонтальных скважинах. Данное устройство за счет наличия продольных профильных низкофрикционных планок и частичной упругости до ограниченного момента позволяет беспрепятственно спускать обсадную колонну в скважину и гарантированно и полноценно центрировать ее во время цементирования обсадной колонны.

Предлагаемый жестко-упругий центратор позволяет повысить надежность работы, расширить эксплуатационные возможности за счет возможности свободного прохождения в узких участках и выхода в рабочем положении в расширенных участках ствола скважины.

Изобретение относится к бурению скважин, в частности, к устройствам для центрирования обсадных колонн нефтяных и газовых скважин. Жестко-упругий центратор состоит из корпуса и выполнен с возможностью ограничения перемещения за счет ограничительных колец, закрепляемых на обсадной колонне с помощью стопорных элементов. Корпус центратора выполнен из двух частей. Каждая из частей корпуса выполнена с упругими лопастями, равномерно расположенными по периметру. Части корпуса центратора соединены между собой продольными планками, закрепленными на внешней стороне упругих лопастей. На внутренней стороне упругих лопастей выполнены резиновые ограничительные упоры. Планки выполнены низкофрикционными, жесткими и профильными и закреплены на внешней стороне упругих лопастей с помощью шарниров. Длина жестких продольных профильных низкофрикционных планок превышает длину упругих лопастей в 2,5 раза. Обеспечивается повышение надежности работы жестко-упругого центратора обсадной колонны и расширение его эксплуатационных возможностей. 3 ил.

Жестко-упругий центратор, состоящий из корпуса, выполненного из двух частей, каждая из которых выполнена с упругими лопастями, равномерно расположенными по периметру, и выполненный с возможностью ограничения перемещения за счет ограничительных колец, закрепляемых на обсадной колонне с помощью стопорных элементов, при этом части корпуса центратора соединены между собой продольными планками, закрепленными на внешней стороне упругих лопастей, а на внутренней стороне упругих лопастей выполнены резиновые ограничительные упоры, отличающийся тем, что планки выполнены низкофрикционными, жесткими и профильными и закреплены на внешней стороне упругих лопастей с помощью шарниров, причем длина жестких продольных профильных низкофрикционных планок превышает длину упругих лопастей в 2,5 раза.