Устройство для установки стабилизатора на бурильной колонне Советский патент 1982 года по МПК E21B17/10 E21B17/12 

разующим между корпусом и втулкой замкнутую полость, а корпус имеет средства подвода рабочего агента Б упомянутую полость для продольного перемещения корпуса относитель но втулки, причем конусность кониче ких поверхностей корпуса и втулки составляет от 1-1/2 до А°. Кроме того, корпус может иметь на внутренней поверхности связанные между собой поперечные и продольные проточки для размещения уплотнитель ного элемента. Втулка может иметь на наружной поверхности связанные между собой поперечные и продольные проточки для размещения уплотнительного элемента а корпус образует с бурильной колонной замкнутую полость, в которой размещена втулка. На фиг. 1 показана компоновка ниж ней части бурильной колонны с установленными на ней стабилизаторами; на фиг. 2 - устройство для установки стабилизатора на бурильной колонне, разрез, когда втулка выполнена с одной прорезью; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 2; на фиг. 5 - устройство для установки стабилизатора на бурильной колонне, разрез, когда вту ка выполнена с двумя прорезями; на фиг. 6 - разрез В-В на фиг. 5-, на фиг. 7 - устройство для установки стабилизатора на бурильной колонне, когда уплотнительный элемент расположен на наружной поверхности втул ки; на фиг. 8 - разрез Г-Г на фиг. на фиг. 9 - изометрическое изображение внутренней втулки устройства для установки стабилизатора. Компоновка нижней части бурильной колонны i (фиг. 1) с долотом 2 содержащая связанные между собой резьбовым соединением УБТ (утяжеленные бурильные трубы) 3, включает ус ройства 4-6 для установки стабилиза торов на бурильной колонне 1. Каждое из устройств 4-6 для установки стабилизаторов на бурильной колонне содержит установленную концентрично во внутренней полости корпуса 7 втулку 8, имеюЩХ/ю внутреннюю цилиндрическую поверхность 9, сопряженную с цилиндрической поверхностью 10 УБТ 3, на которой она устанавливается. Наружная поверхность 1 1 каждой втулки 8 явля.ется коничесКОЙ С углом конусности, например от 1-1/2 до 4°. Корпус 7 устанавливается на втулке 8 и имеет внутреннюю коническую поверхность 12, соответствующую наружной поверхности 1I втулки 8. На корпусе 7 выполнены продольные периферические спиральные ребра 13, предназначенные для контакта со стенками скважины. Обычно ребра оснащаются посвоей наружной поверхности твердыми пластинами 14 до сопротивления истиранию при трении о стенки скважины в момент вращения буровой колонны. Эти ребра могут играть роль режущих инструментов при калибровке скважины. Втулка 8 имеет, одну прорезь 15 (фиго 3) или две прорези (фиг. 6 и 8), проходящую через всю ее стенку, обеспечивающую упругость втулки в радиальном направлении и, следовательно, позволяющую ее внутренней цилиндрической поверхности 9 прилегать к неровностям, которые могут иметься на поверхности .УБТ 3. Кор;пус 7 делается цельным и его внутренняя поверхность 12 служит для создания фрикционного зацепления с конической наружной поверхностью 11 втулки 8, Корпус 7 обжимает втулку 8, заставляя ее плотно садиться на УБТ. Устройство включает уплотнительный элемент 16 (фиг. 4), содержащий верхний и нижний участки 17 и 18, каждый составляющий несколько менее, чем 360 вокруг периферии втулки 8. Участки 17 и 18 выполнены заодно с противоположными продольными участками 19 и 20, находящимися на расстоянии друг от друга и лежащими на противоположных сторонах от продольной прорези 15, во втулке 8. Уплотнительный элемент 16 образует между корпусом 7 и втулкой 8 замкнутую полость 21. Корпус 7 имеет отверстие 22 для ввода в полость 21 рабочей жидкости. Давление рабочей жидкости воспринимается уплотнительным элементом 16 и происходит эффективное расширение корпуса 7 и сжатие втулки 8, в результате чего они перемещаются продольно друг относительно друга, заставляя втулку 8 глубоко проникать в корпус 7. Трение внутренней поверхности корпуса 7 и наружной поверхности втулки 8 может быть увеличено соот-ветствующей зачисткой этих поверхностей, а также цилиндрической поверхности 10 УБТ и дальнейшим покрытием зачищенных поверхностей абразивным материалом. Уплотнительный элемент 16 располагается в связанных между собой по перечных проточках 23 и 24 и продольных проточках 25 и 26, выполнен ных на внутренней поверхности корпу са (фиг. 3 и 6) или на наружной поверхности втулки 8 (фиг. 8)« При расположении уплотнительного элемента 16 в проточках на наружной поверхности втулки 8 корпус 7 имеет направляющие кольца 27, закрепленные на его концах. Кольца 27 имеют наружные поверхности, сходящие на конус в продольном направлении к оси устройства. Направляющие кольца 27 подходят вплотную к наружной поверхности бурильной колонны, образуя замкнутую полость 28, в которой размещена втулка 8. Для облегчения распределения рабочей жидкости и создания давления в полости 21 в случае, когда вт ка 8 имеет одну прорезь 5 на внутренней поверхности корпуса выполнен поперечные канавки 29-31 и продольная канавка 32. Канавки 30 и 32 иду от отверстия 22 корпуса, причем ка навки 29-31 идут вокруг и прерывают ся вблизи проточек 24 и 25 для размещения уплотиительного элемента, а канавки 32 объединяют три поперечные канавки с входным отверстием 22. Благодаря наличию этих канавок рабочая жидкость пройдет по всей внутренней поверхности корпуса 7, ограниченной уплотнительным элементом 16, и создаст равномерное расширение корпуса 7при его установке на втулке 8 и заклинивании ее внутри корпуса 7. При наличии у втулки 8 двух прорезей (фиг. 6 и 8) диаметрально противоположных друг другу она получается состоящей из двух частей. Каждая часть при этом будет изготовлена из подобия двух секторов или сегментов, каждый из которых предпочтительно имеет дуговую конфигурацию, причем дуга эта несколько меньше 180 8этом случае уплотнительный элемент 16 будет также содержать верхний и нижний участки 17 и 18, с той лишь разницей, что длина его будет составлять несколько меньше, чем 180 и ко66личество их будет равно количеству частей, составляющих втулку 8. Рабочая жидкость под давлением вводится в отверстие 22 корпуса 7, причем на наружной поверхности корпуса выполне1{ы два ответвления 33, каждое из которых ведет в изолированную полость, ограниченную уплотнительным элементом 16. Ирн размещении уплотнительного элемента 16 на наружной поверхности разрезной втулки 8 (фиг. 7 и 8) последняя может, если требуется, быть кокороче корпуса 7, в частности с точки зрения необходимости создания проточек под уплотнения и уплотнительных колец во внутренней втулке, так как обработка проточек на внешней поверхности значительно проще и более экономична, чем выполнение проточек на внутренней поверхности корпуса 7. . Установка стабилизатора на бурильной колонне с помощью предлагаемого .устройства осуществляется следующим образом. Рабочая жидкость вводится через отверстие 22 в полость между уплотнительным элементом и внутреннеу поверхностью корпуса. Давление воспринимается уплотнительным элементом 16 и происходит эффективное расширение корпуса 7 и сжатие втулки 8. Во время расширения корпуса 7 и сжатия втулки 8 они перемещаются продольно друг относительно друга, заставляя втулку 8 глубоко проникать в корпус 7.. Расширение корпуса 7 допускает это продольное или осевое перемещение. После того, как давление рабочей жидкости, введенной внутрь корпуса 7, достигнет нужной величины и после перемещения корпуса и втулки, относительно друг друга рабочая жидкость выводится, корпус 7 сжимается, плотно фрикционно соединяется с наружной поверхностью 11 втулки 8 и вводит ее в плотное фрикционное соединение с наружной поверхностью 10 УБТ 3. Такое сочленение корпуса 7 и втулки 8 оказывается плотно закрепленным на УБТ и способно противостоять без скольжения обычным крутящим и осевым силам, воздействукяцим на стабилизаторы в процессе буреш ч. В случае, когда втулка 8 имеет одну прорезь 15 (фиг. З) может иметь место дисбаланс радиального давления или Напряжения. Так, когда гид7У0

равлическое давление возникает между корпусом 7 и втулкой 8, это давление создает расширяющее усилие вокруг втулки 8, кроме относительного короткого дугового расстояния между продольными участками 19 и 20 уплотнительного элемента 6. Соответственно до тех пор пока расширяющее усилие действует между корпусом 7 и втулкой 8 в области диамет рально противоположной прорези 15, эта сила не будет действовать непосредственно в области прорези. Некоторое расширение корпуса 7 будет существовать у прорези 15, вызваниое расширением корпуса 7 вблизи области прорези, что передается через металл корпуса 7 к ее участку, перекрывающему прорезь. В результате расширяющие силы, диаметрально противоположные втулке, оказываются в несколько раз большими, чем расширяЮ1цие силы на корпусе 7 у прорези 15 между продольными участками уплотнительного элемента.

При снятии гидравлического давления корпус 7 давит на втулку 8 в области, диаметрально противополонной втулке, с значительно большей, силой, чем сила, действующая в области прорези 13. Несбалансирйэванное радиальноеусилие может привести к явлению фрикционной коррозии стальных поверхностей в месте, противоположном прорези.

Для избежания этого явления втулка b должна иметь две прорези 15 {фиг. 6 и 8). Б этом случае рабочая жидкость подается через отверстие 22 и его ответвления 33, каждое из. которых ведет в изолированную полост ограниченную на каждом секторе втулки 8 уплотнительным элементом 16.

При увеличении давления корпус 7 расширяется, а секторы втулки 8 ежимаются, одновременно корпус 7 и втулка 8 перемещаются в продольном направлении друг относительно друга до тех пор, пока втулка 8 не опустится внутрь корпуса 7 и на требуемую величину.

Снятие давления заставит корпус 7 охватить и сеть по прессовой посад8

ке на два противолежащих сектора втулки 8.

Наличие двух секторов позволяет избежать дисбаланса радиального давления или напряжения.

. Формула изобретения

1.Устройство для установки стабилизатора на бурильной колонне, включаищее корпус с внутренней конической поверхностью и установленную концентрично в его внутренней полости втулку с внутренней цилиндрической поверхностью, наружной конической поверхностью, конусность которой соответствует конусности конической поверхности корпуса и имеющую по крайней мере одну продольную прорезь, отличающее с я тем, что, с целью повьш1ения надежности закрепления стабилизатора на бурильной колонне, оно снабжено уплотнительнын элементом, образующим между корпусом и втулкой замкнутута полость, а корпус имеет средства подвода рабочей жидкости в упомянутую полость для продольного перемеще1тия корпуса относительно втулки, причем конусность конических поверхностей корпуса и втулки составляет от 1-1/2 до 4°.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что корпус имеет на внутренней поверхности связанные между собой поперечные и продольные проточки для размещения уплотнительного элемента.

3.Устройство по пп. 1 и 2, о тли -чающееся тем, что втулка на наружной поверхности имеет связанные между собой поперечные и продольные проточки для размещения уплотнительного элемента, а корпус образует с бурильной колонной замкнутую полость, в которой размещена втулка.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент CUiA № 3318398,. кл. 175-323, опублик. 1967.

2.Патент США № 3276824, кл. 308-4, 1966 (прототип).

/3

(Риг, 2

А-А

8

13

(риг.З

-n

/8

(риг,

/7

IS

(Риг. 5

Ui.5

иг. 7

(риг. 9