Центратор для обсадних колон

Реферат: Центратор для обсадних колон складається з корпуса, з приєднувальною муфтою і ніпелем, і пружних елементів. Згідно з даним винаходом корпус центратора оснащений по зовнішній поверхні двома кільцевими виточками, у яких розташовані рознімні верхня і нижня обойми, причому верхня обойма відносно виточки розташована нерухомо, а нижня - з можливістю вільного переміщення у вертикальному напрямку, на обоймах кінцями вертикально закріплені щонайменше чотири пружних планки, паралельно яким у корпусі центратора вмонтовані тороподібні трубки високого тиску, причому один кінець кожної трубки оснащений зворотним клапаном, через який кожна трубка з'єднана з внутрішньою порожниною корпуса, у якому для UA 115507 C2 (12) UA 115507 C2 цього виконаний радіальний отвір, а центральна частина кожної трубки високого тиску з'єднана з пружною планкою кільцем з можливістю вільного переміщення у ньому. Пропонований центратор забезпечує високу ефективність центрування обсадної колони у свердловині і створення оптимальних умов для формування якісного і надійного їх кріплення зі зниженням витрат на спорудження як вертикальних, так і похило-скерованих свердловин. UA 115507 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до технологічного обладнання для оснащення обсадних колон нафтових і газових свердловин, зокрема до пристроїв, що використовуються для центрування колон у стволах свердловин, і може застосовуватися при спорудженні свердловин для центрування обсадних колон у їх стволах, в тому числі і похило-спрямованих, з метою створення належних умов для їх якісного цементування. Відомий пружний центратор зразка ФП, що складається з дугоподібних планок, жорстко прикріплених обома кінцями до хомутів, яким оснащується обсадна колона [Иогансен К.В. Спутник буровика. - М.:Недра, 1990. - С. 162-163]. Проте цей пристрій не забезпечує достатньої ефективності центрування обсадних колон у свердловині, особливо похило-скерованій, оскільки ступінь центрування повністю залежить від жорсткості пружинних планок. Крім цього, такі пристрої ускладнюють процес спуску обсадних колон у свердловину. Відомий також розбірний центратор для обсадних колон зразка ЦЦ, що складається з верхньої та нижньої роз'ємних муфт і пружних планок, з'єднаних з ними своїми кінцями. Муфти складаються з сегментів (двох і більше), що мають місця для кріплення кінців пружинних планок та петлі для шарнірного з'єднання з сусідніми сегментами. Для обмеження пересування центратора уздовж труби використовують стопорні кільця, що розташовують між верхньою та нижньою муфтами і фіксують у необхідному перерізі витим клином, упорним гвинтом, зварюванням та іншими способами [Фриз І.М. Центратори для обсадних труб. – Київ: Інтерпрес ЛТД", 2003. - С. 13-14]. Проте цей пристрій також не забезпечує достатньої ефективності центрування обсадних колон у свердловині та складно монтується і фіксується на обсадній колоні. Найбільш близьким до винаходу, що заявляється, за технічною суттю є привідний центратор, що складається з корпуса, на якому закріплені пружні еластичні елементи, які зафіксовані упорними муфтами, що жорстко пов'язані з корпусом. Всередині корпуса виконана кільцева виточка з радіальними каналами у стінці корпуса. Уздовж пружних елементів розташовані та жорстко закріплені на кінцях упорних муфт сталеві жорсткі ребра [Центратор труб в скважине. А.с. № 898037, кл. Ε 21 В 17/10. Опубл. 15.01.82. Бюл. № 2]. Однак і цей відомий пристрій також не забезпечує достатньої ефективності центрування обсадних колон у свердловині унаслідок неможливості регулювання розпірної сили центратора, а для приведення його у дію, в обсадну колону необхідно спускати нижню цементувальну пробку. Крім того, розширення пружних еластичних елементів відбувається і в радіальному напрямку, що може призвести до перекриття кільцевого простору та неможливості закачування у нього тампонажного розчину. В основу винаходу поставлено задачу розробити ефективний пристрій для центрування обсадних колон у стволі свердловини, особливо похило-скерованої, шляхом вдосконалення конструктивних особливостей відомих центраторів і спорядженням пристрою новими конструктивними елементами з відповідним розташуванням їх у корпусі і їх взаємозв'язком з пружними елементами забезпечити ефективне центрування обсадних колон у свердловинах, і відповідно створити оптимальні умови для їх якісного цементування та формування надійного кріплення зі зниженням витрат на їх спорудження. Поставлена задача вирішується тим, що впристрої для центрування обсадних колон у стволі свердловини, що складається з корпуса, з приєднувальною муфтою і ніпелем, і пружних елементів, згідно з даним винаходом, корпус центратора оснащений по зовнішній поверхні двома кільцевими виточками, у яких розташовані рознімні верхня і нижня обойми, причому верхня обойма відносно виточки розташована нерухомо, а нижня - з можливістю вільного переміщення у вертикальному напрямку, на обоймах кінцями вертикально закріплені щонайменше чотири пружних планки, паралельно яким у корпусі центратора вмонтовані тороподібні трубки високого тиску, причому один кінець кожної трубки оснащений зворотним клапаном, через який кожна трубка з'єднана з внутрішньою порожниною корпуса, у якому для цього виконаний радіальний отвір, а центральна частина кожної трубки високого тиску з'єднана з пружною планкою кільцем з можливістю вільного переміщення у ньому. Саме завдяки пропонованим суттєвим ознакам, зокрема оснащення корпуса центратора по зовнішній поверхні двома кільцевими виточками, у яких розташовані рознімні обойми, забезпечення нерухомості верхньої обойми відносно виточки та вільного переміщення нижньої у вертикальному напрямку, закріплення на обоймах кінцями, вертикально як мінімум, чотирьох пружних планок, паралельно яким у корпусі центратора вмонтовані тороподібні трубки високого тиску, оснащення одного кінця кожної трубки зворотним клапаном, через який трубки з'єднані з внутрішньою порожниною корпуса, у якому для цього виконані радіальні отвори, і з'єднання центральної частини кожної трубки високого тиску з пружною планкою кільцем з можливістю 1 UA 115507 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 вільного переміщення у ньому, забезпечують ефективне центрування обсадної колони у свердловині, у тому числі і похило-скерованій. Центрування обсадної колони відбувається після її спуску у свердловину у процесі закачування тампонажного розчину у кільцевий простір, утворений обсадною колоною та стінками свердловини, що дозволяє запобігти утворенню застійних зон бурового розчину шляхом його повного витіснення, заповнити увесь об'єм кільцевого простору тампонажним розчином, і як наслідок, сформувати якісне та надійне кріплення свердловини. Промислову придатність за принципом роботи запропонованого центратора забезпечує те, що привідна сила, необхідна для центрування обсадної колони, забезпечується регулюванням тиску рідини всередині обсадної колони, під дією якого, ця рідина заповнює через зворотний клапан трубку високого тиску, яка відповідно приводить в дію пружні елементи і забезпечує незалежність пристрою від тиску у кільцевому просторі свердловини. Таким чином, за сукупністю відомих і внесених суттєвих ознак, що відповідають критеріям новизни і винахідницького рівня, і їх причинно-наслідковим зв'язком, маємо комплексне технічне рішення, яке забезпечує досягнення якісно нового технічного результату, достатнього для вирішення поставленої задачі винаходу. Суть винаходу пояснюється кресленням. На Фіг. 1 наведено схему центратора для обсадних колон у транспортному положенні, на Фіг. 2 - схему центратора для обсадних колон у робочому положенні і на Фіг. 3 - схему кріплення пружної планки і кільця високого тиску у поперечному перерізі по лінії А-А. Центратор для обсадних колон складається з корпуса 1, верхня частина якого має приєднувальну муфтову різьбу 2, а нижня - ніпельну 3, у корпусі виконаний центральний прохідний канал 4. На корпусі (1) виконані дві кільцеві виточки, верхня 5 і нижня 6, у яких встановлені обойми 7 і 8, відповідно виточкам 5 і 6, причому нижня виточка (6) більша по висоті за обойму (8), що забезпечує вільне переміщення останньої у вертикальному напрямку. До обойм (7 і 8) кінцями прикріплені пружні планки 9, паралельно до яких у корпус (1) двома кінцями вмонтовані тороподібні трубки високого тиску 10, причому один кінець кожної трубки оснащений зворотним клапаном 11 і через радіальний канал 12 з'єднаний з внутрішнім каналом 4, а центральна частина трубки високого тиску 10 з'єднана з пружною планкою 9 кільцем 13 з можливістю вільного переміщення у ньому. Пристрій працює так. Підготовлений пристрій ніпелем 3 згвинчують з муфтою обсадної труби (на фіг. не наведено), а ніпель (3) обсадної труби вгвинчують у муфту 2 пристрою. Кількість пристроїв у обсадній колоні визначають станом ствола свердловини і вимогами до якості кріплення. Оснащену, таким чином, обсадну колону опускають у свердловину. У процесі спуску обсадної колони у свердловину нижня обойма 8 займає найнижче положення у виточці 6, унаслідок чого пружні планки знаходяться у вільному положенні, а центратор має найменший розмір у поперечному перерізі, що забезпечує його вільне проходження по стволу свердловини. Після досягнення обсадною колоною проектної глибини спуску розпочинають закачування тампонажного розчину всередину обсадної колони. У процесі підйому тампонажного розчину вверх по кільцевому простору свердловини починає зростати тиск всередині обсадної колони. При певній величині тиску всередині обсадної колони, яка необхідна для спрацювання зворотного клапана 11, клапан 11 відкривається і всередину кожної тороподібної трубки високого тиску 10 надходить рідина зсередини обсадної колони, унаслідок чого трубки високого тиску 10 набирають колоподібної форми, створюючи силу на пружні планки 9. Оскільки трубки 10 з'єднані з пружними планками 9 кільцем 13, то нижні кінці планок з нижньою обоймою 8 переміщаються вверх, збільшуючи поперечні розміри центратора, унаслідок чого він разом з обсадною колоною відтісняється від стінок свердловини, займаючи концентричне положення у ній. Після приведення усіх центраторів у дію (як наведено на Фіг. 2), обсадна колона вважається відцентрованою у свердловині, унаслідок чого усувається імовірність утворення застійних зон у кільцевому просторі та створюються оптимальні умови для якісного цементування свердловини. Пропонований центратор забезпечує високу ефективність центрування обсадної колони у свердловині і створення оптимальних умов для формування якісного і надійного їх кріплення зі зниженням витрат на спорудження як вертикальних, так і похило-скерованих свердловин. 2 UA 115507 C2 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 10 Центратор для обсадних колон, що складається з корпуса, з приєднувальною муфтою і ніпелем, і пружних елементів, який відрізняється тим, що корпус центратора оснащений по зовнішній поверхні двома кільцевими виточками, у яких розташовані рознімні верхня і нижня обойми, причому верхня обойма відносно виточки розташована нерухомо, а нижня - з можливістю вільного переміщення у вертикальному напрямку, на обоймах кінцями вертикально закріплені щонайменше чотири пружних планки, паралельно яким у корпусі центратора вмонтовані тороподібні трубки високого тиску, причому один кінець кожної трубки оснащений зворотним клапаном, через який кожна трубка з'єднана з внутрішньою порожниною корпуса, у якому для цього виконаний радіальний отвір, а центральна частина кожної трубки високого тиску з'єднана з пружною планкою кільцем з можливістю вільного переміщення у ньому. 3 UA 115507 C2 Комп’ютерна верстка В. Мацело Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4