Центратор для обсадных колонн Советский патент 1982 года по МПК E21B17/10 

Изобретение относится к крепленик нефтяных и газовых скважин и может быть использовано в любой отрасли народного хозяйства, производящей бурение и крепление скважин.

Известны центраторы для обсадных колонн, включающие два хомута, связанные между пружиненными планками 1 .

Однако неуправляемое изменение диаметра центратора не позволяет обеспечить полную концентричность .обсадной колонны, Шпример, в наклонном стволе пружинные центраторы под действием горизонтальной составляющей веса обсадньос труб сжимаются, диаметр их становится меньше диамат-. ра скважины и центрирование не обеспечивается. Использование пружинных центраторов затрудняет спуск колонны через интервал набора кривизны скважины, особенно, при малой длине вертикального участка.

Кроме того, под действием прижимающих сил и динамических нагрузок пружинные арки центраторов деформируются или разрушаются.

Наиболее близким техническим решением по совокупности существенных признаков и достигаемому результату

к изобретению является центратор обсадных колонн, включающий корпус с радиальными каналами и выдвижными рабочими элементами, установленными на зластичной втулке, образующей с корпусом герметичную камеру, и разрезную втулку, установленную в осевом канале корпуса над радиальными отверстиями с .возможностью их перекрытия, причем корпус в месте расположения радиальны,х отверстий имеет проточку 2 .

Однако центрирование обсадной колонны с помощью этого устройства не может быть надежным, так как разрезная пружинная втулка не может создать полную герметизацию радиальных каналов. Более того, возможно даже совпадение одного радиального канала с разрезом втулки при ее разжатии в кольцевой проточке корщса. Следовательно, устройство не обеспечивает фиксацию упругого эластичного элемента в разжатом состоянии, что 25 требуется для надежного центрирования .

Кроме того, применение устройства ограничивается сравнительно узкой областью, так как центрирование колонны полностью зависит от параметров процесса цементирования, и при небольшой высоте подъема тампонажного раствора, давление при продавливании может и не обеспечить выдвижение эластичных элементов, особенно в сложных условиях, когда колонна, например, лежит на стенке наклонной скважины.

Цель изобретения - повышение надежности работы центратора.

Поставленная цель достигается тем, что втулка, подпружиненная в осевом направлении, имеет окна и расположенные в них поворотные упоры со срезными элементами.

На фиг.1 показан центратор для обсадных колонн, общий вид; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - узел 1 на фиг.1 (в увеличенном виде).

Устройство состоит из корпуса 1, в пазах 2 которого закреплены выдвижные эластичные рабочие центрирующие элементы 3, подпружиненная в осевом направлении втулки 4 с уплотнениями 5, пружины б, нижнего переводника 7 с упором 8 для пружины 6 и .ограничителем 9 хода подпружиненной втулки 4, ни5кней цементировочной пробки 10 с разрушаемой диафрагмой 11 и нажимной метахшической втулкой 12. В корпусе 1 имеются радиальные отверстия 13. В окнах 14 втулки 4 на оси 15 установлены поворотный упор 16 цементировочной пробки, который удерживаетсч в горизонтальном положении срезной шпилькой 17. В упоре имеется зажим 18 для удержания срезной. шпильки, представляющий собой узкую прорезь в эластичном материале,вмонтированном в упор в месте его контакта со шпилькой.

Для соединения с обсадными трубами при компоновке колонны устройство имеет присоединительн1ле резьбы: муфту 19 вверху и ниппель 20 внизу. Втулка 4 имеет незначительный зазор с боковой поверхностью нижнего переводника для выравнивания давления в полости труб под пробкой и в по- лости под подпружиненной втулкой. Во время спуска обсадной колонны в скважину полностью собранное устройство устанавливается в необходимом количестве, в соответствии с геолого -тех ни чес условиями крепления

Центратор работает следующим образом.

При спуске образуется полость межцу эластичными центрирующими элементами и корпусом, и радиальнЕле отверстия в корпусе перекрыты от полости обсадных труб подпружиненной втулкой. Эластичные центрирующие элементы находятся в окнах корпуса устройства, что обеспечивает беспрепятственный спуск колонны в скважину. По окончании спуска колонны до проектной глубины и прсадывки скважины перед цемен ированием перед закачкой цементного раствора в колонну опускается нижняя цементировочная пробка k

При подходе цементировочной пробк к центрирующему устройству нажимная втулка пробки упирается в поворотный упор. В колонне создается избыточное давление. Пружина сжимается, втулка 4 перемещается до ограничителя хода поршня. При этом полость обсадных труб через радиальные каналы сообщается с полостью эластичных центрирующих элементов. При определенном давлении, зависящем от материала элементов и их конструкции, происходит раздувка элементов до диаметра скважины жидкостью из колонны, при этом колонна занимает концентричное положение относительно стенок скважины. При дальнейшем росте давления до величины, определяемой количеством, диаметром и г атериалом срезных шпилек, происходит срез последних и поворот упора в вертикальное положение. При этом втулка 4 под действием пружины возвращается в исходное положение и перекрывает радиальные отверстия, а центрирующие элементы фиксируются в рабочем положении.Пробка, освободившаяся от упора, перемещается вниз до следующего центрирующего устройства.

Далее полностью повторяется операция по переводу следующего центратора, установленного по длине обсадной колонны в рабочее положение аналогично приведенной выше.Срезные шпильки каждого центрирующего устройства после их среза удерживаются зажимами поворотных упоров и не выпадают в колонну.

после приведения в рабочее положение всех центраторов пробка доходит до упорного кольца (стоп-кольца) . Снова создается давление,после определенного роста которого (на 25-30 кгс/см больше давления среза шпилек центрирующих устройств) разрушается диафрагма пробки.

Затем цементирование продолжается т.е. цементный раствор выда. вливаете я в эатрубное пространство продувочной жидкостью посредством верхней цементировочной пробки.

Технико-экономическая эффективность заключается в повышении качества крепления обсадной колонны за счет улучшения центрирования обсадной колонны в стволе скважины перед ее цементированием.

Формула изобретения

Центратор для обсадных колонн, включающий корпус с радиальными 65 каналами и выдвижными рабочими эле