Привідний центратор для обсадних колон

Реферат: Центратор для обсадних колон містить пружні планки і муфту-корпус з місцями кріплення кінців пружних планок, в якому пружні планки виготовлені за формою циклоїди і розміщені у вигляді симетричних пелюсток навколо центруючої труби шарнірним закріпленням кінців планок з муфтою-корпусом на осі. Для забезпечення полегшення спуску обсадної колони у свердловину незалежно від складності її профілю центратор виготовлений привідним від обертання обсадної колони, для чого місця кріплення пружних планок виготовлені у вигляді верхньої і нижньої обойм. При цьому верхня обойма виконана рухомою, що переміщається по муфті-корпусу центратора як напрямній, і оснащена на зовнішній поверхні вертикальними прорізами, в яких зафіксовані на осях верхні кінці пружних планок з можливістю незалежного переміщення кожної із осей у прорізах на величину деформації кожної пружної планки. Нижня обойма має різьбове зачеплення лівого напрямку з муфтою-корпусом і прорізи на зовнішній поверхні, в яких зафіксовані осями в петлях нижні кінці пружних планок, і муфта-корпус центратора має храпове зачеплення з обсадною колоною через фігурні виточки зі стопорним кільцем. UA 105754 C2 (12) UA 105754 C2 UA 105754 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до технологічного оснащення обсадних колон для кріплення свердловин різного профілю і може бути використаний при спорудженні нафтогазових чи інших свердловин з метою центрування (дистанціювання) труб у свердловинах перед початком процесу цементування незалежно від складності профілю. Відомий пристрій для центрування обсадних колон у свердловині, що містить верхню та нижню роз'ємні муфти із закріпленими в них кінцями пружних центрувальних планок. Муфти складаються із сегментів, двох і більше, які мають місця для кріплення кінців пружних планок та петлі для шарнірного з'єднання з сусідніми сегментами. На центральній ділянці кожної центрувальної планки сформований у вигляді трапеції обмежувач прогину - дистанцер елемент підвищеної жорсткості, що гарантує мінімально необхідний зазор між зовнішньою поверхнею колони труб, що центрується, та стінкою свердловини, чи колони труб, в яку спускається колона із встановленими центраторами [SU 1458550 A1, 15.02.1989]. Проте цей відомий пристрій має надто складні вузли кріплення пружних центрувальних планок, що обмежує їх застосування. Відомий також центратор для труб, який містить пружні планки, верхню та нижню роз'ємні муфти, що складаються із сегментів, які мають місця для кріплення кінців пружних планок та петлі для з'єднання з сусідніми сегментами, в якому щонайменше один сегмент муфти містить щонайменше один компенсатор, який являє собою зовнішній виступ, розташований уздовж поздовжньої осі симетрії центратора по всій довжині сегмента. Крім того, у відомого центратора компенсатор оснащений отвором для розміщення клина між зовнішньою поверхнею труби та внутрішньою поверхнею муфти з можливістю фіксації центратора на трубі, а також в компенсаторі виконано стопорний язик з можливістю фіксації центратора на трубі і компенсатор містить отвори, уступи, прорізи тощо для кріплення додаткового оснащення обсадної колони [UA 81030 C2, 26.11.2007]. Проте такий пристрій є конструктивно надто складним, що впливає на збільшення собівартості бурових робіт зі збільшенням глибини буріння і потреби збільшення кількості центраторів для центрування (дистанціювання) труб обсадної колони при спуску її в свердловину з урахуванням її нахилу і кривизни. Зменшення кількості або недостатня кількість центраторів не забезпечує якісний та надійний контакт ні з зовнішньою поверхнею труб обсадної колони, що центруються, ні з поверхнею свердловини. Відомі центратори потребують попереднього фіксування на визначених проміжках обсадної колони в залежності від умов буріння, що збільшує витрати на їх встановлення. Найбільш близьким за суттю до пристрою, що заявляється, є центратор для обсадних колон вертикальних і похилоскерованих свердловин з армуючими пружними елементами, що містить пружні планки, муфту-корпус з місцями кріплення кінців пружних планок, в якому пружні планки виготовлені за формою циклоїди, довжина і кривизна якої змінюється в залежності від радіальних зусиль з можливістю відновлення початкової форми без залишкової деформації, і розміщені у вигляді симетричної пелюстки навколо центруючої труби шарнірним закріпленням нижніх кінців з муфтою-корпусом на осі і вільним кріпленням верхніх кінців з фіксацією стопорним кільцевим пружним елементом, для чого на кінцях планок виконані петля і заокруглений буртик відповідно, при цьому внутрішня поверхня пружних планок за формою циклоїди оснащена армуючими пружними елементами круглого перерізу і різної довжини, яка відповідає відстані між профілем трубного з'єднання і циклоїди, з розміщенням армуючих елементів секціями на окремих планках, що мають посадочні гнізда у вигляді кріпильних буртиків і жорстко закріплені на внутрішній поверхні циклоїди у шаховому порядку, крім того, фіксатором місця установки центратора є муфта центруючої труби обсадної колони [UA 56884 U, 25.01.2011]. Проте такий центратор є також конструктивно складним за рахунок наявності армуючих елементів, що впливає на збільшення собівартості бурових робіт зі збільшенням глибини буріння. Крім того, його конструкція не передбачає можливості незалежного переміщення кінців кожної із пружних планок відносно муфти-корпусу в залежності від умов буріння, що затрудняє можливість досягнення максимального ступеня центрування обсадної колони у свердловині перед початком процесу цементування. В основу винаходу поставлено задачу винайдення простого і надійного центратора для обсадних колон шляхом модифікації конструкції пружних планок, вузлів їх кріплення і фіксації з можливістю незалежного переміщення верхніх кінців пружних планок відносно корпусу на величину деформації в залежності від умов буріння з привідним приведенням його в дію від обертання обсадної колони із забезпеченням можливості щільного рівномірного самоцентруючого охоплення пружними планками всього периметра труби і мінімально допустимого зазору між стінкою обсадної колони та стінкою свердловини з забезпеченням 1 UA 105754 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 максимального ступеня центрування обсадної колони у свердловині перед початком процесу цементування. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що в центраторі для обсадних колон, що містить пружні планки і муфту-корпус з місцями кріплення кінців пружних планок, і в якому пружні планки виготовлені за формою циклоїди, довжина і кривизна якої змінюється в залежності від радіальних зусиль з можливістю відновлення початкової форми циклоїди без залишкової деформації, і розміщені у вигляді симетричних пелюсток навколо центруючої труби шарнірним закріпленням кінців планок з муфтою-корпусом на осі, для чого на кінцях кожної планки виготовлені петля і заокруглений буртик відповідно, згідно з винаходом, центратор виготовлений з приведенням в дію від обертання обсадної колони, для чого місця кріплення пружних планок виготовлені у вигляді верхньої і нижньої обойм, при цьому верхня обойма виконана рухомою, що переміщається по муфті-корпусу центратора як напрямній, і оснащена на зовнішній поверхні вертикальними прорізами, в яких зафіксовані на осях верхні кінці пружних планок з можливістю незалежного переміщення кожної із осей у прорізах на величину деформації кожної пружної планки, відповідно, нижня обойма має різьбове зачеплення лівого напрямку з муфтою-корпусом і прорізи на зовнішній поверхні, в яких зафіксовані осями в петлях нижні кінці пружних планок, і муфта-корпус центратора має храпове зачеплення з обсадною колоною через фігурні виточки зі стопорним кільцем із фіксаційним болтом. За рахунок того, що запропоновано конструкцію кріплення пружних планок у вигляді верхньої і нижньої обойм, при цьому верхня обойма виконана рухомою, що переміщається по муфті-корпусу центратора як напрямній, і оснащена на зовнішній поверхні вертикальними прорізами, в яких зафіксовані на осях верхні кінці пружних планок, досягається можливість незалежного переміщення кожної із осей у вертикальних прорізах на величину деформації кожної пружної планки відповідно, і цим самим в залежності від радіальних зусиль довжина і кривизна циклоїди саморегулюється з можливістю відновлення початкової форми без залишкової деформації, забезпечуючи при цьому щільне рівномірне самоцентруюче охоплення пружними планками всього периметра труби і мінімально допустимий зазору між стінкою обсадної колони і стінкою свердловини відповідно до складності профілю свердловин, при цьому завдяки тому, що муфта-корпус центратора має храпове зачеплення з обсадною колоною через фігурні виточки зі стопорним кільцем, яке фіксується на обсадній колоні фіксаційним болтом, центратору надають привідної властивості від обертання обсадної колони, досягається простота і надійність встановлення центратора у необхідному інтервалі обсадних труб, фіксуючи муфту-корпус центратора на обсадній колоні під з'єднувальною муфтою стопорним кільцем таким чином, щоб виступ стопорного кільця знаходився у зачепленні з відповідним фігурним вирізом на муфті-корпусі та досягається максимальний ступінь центрування обсадної колони у свердловині перед початком процесу цементування. Таким чином сукупністю відомих і пропонованих суттєвих ознак маємо комплексне технічне рішення, достатнє для вирішення поставленої задачі винаходу. Суть запропонованого винаходу пояснюється кресленнями. На Фіг. 1 наведено привідний центратор для обсадних колон в повздовжньому розрізі, на Фіг. 2 - те ж, вигляд зверху, на Фіг. 3 - фрагмент нижньої обойми місця кріплення армуючих пружних елементів, на Фіг. 4 - фрагмент верхньої обойми місця кріплення армуючих пружних елементів. Привідний центратор складається з муфти-корпусу 1 і пружних планок 2, виготовлених за формою циклоїди. На нижньому торці муфти-корпусу 1 виконаний фігурний виріз 5 для зачеплення з відповідним виступом стопорного кільця 6. На муфті-корпусі центратора розташована рухома верхня обойма 3, з можливістю вільного переміщення по муфті-корпусу 1 як по напрямній, та нижня обойма 4, яка має різьбове зачеплення 17 лівого напрямку з муфтоюкорпусом 1. Верхні кінці пружних планок 2 зафіксовані у вертикальних прорізах 7 верхньої обойми осями 8, що зафіксовані у заокруглених буртиках 9 кожної із пружних планок 2, з можливістю переміщення осей 8 у вертикальних прорізах 7. Нижні кінці пружних планок 2 з петлями 10 зафіксовані нерухомо осями 11 у відповідних прорізах нижньої обойми 4. При цьому пружні планки 2 виготовлені за формою циклоїди, довжина і кривизна якої змінюється від радіальних зусиль з можливістю відновлення початкової форми без залишкової деформації під час спуску центратора у свердловину. Пружні планки 2 розташовані навколо муфти-корпусу 1 у вигляді симетричних пелюсток (Фіг. 2), кількість яких вибирається у залежності від складності профілю ствола свердловини та умов буріння. Центратор фіксується стопорним кільцем 12, що має фіксаційний болт 15, на обсадній трубі 13 під з'єднувальною муфтою 14. Пристрій працює таким чином. Центратор встановлюють на обсадній трубі 13 і фіксують муфту-корпус 1 під з'єднувальною муфтою 14 стопорним кільцем 12 за допомогою фіксаційного 2 UA 105754 C2 5 10 15 20 болта 15 таким чином, щоби виступ 6 стопорного кільця 12 знаходився у зачепленні з відповідним фігурним вирізом 5 на муфті-корпусі 1. Під час спуску обсадної колони 13 у свердловину пружні планки 2 деформуються у залежності від сили, яка діє на кожну планку 2 окремо. Оскільки верхні кінці планок 2 зафіксовані у вертикальних прорізах 7 верхньої обойми 3 з можливістю вільного і незалежного одна від одної переміщення, то кожна з пружних планок деформується на відповідну віддаль незалежно від інших. Після спуску обсадної колони 13 у необхідний інтервал її обертають вправо. За рахунок того, що стопорне кільце 12, зафіксоване на обсадній колоні 13 фіксаційним болтом 15, обертається разом із обсадною колоною 13, а планки 2 центратора контактують із стінками свердловини і не можуть обертатись, нижня обойма 4 зміщується по муфті-корпусу 1 центратора вверх по фігурному виступу 6 стопорного кільця 12 і відповідно розкручуючись по різьбовому зачепленню 17 лівого напрямку з муфтикорпусу 1, деформуючи пружні планки 2, які відтискують обсадну колону 13 від стінок свердловини 16, центруючи у ній колону з забезпеченням максимального ступеня центрування обсадної колони у свердловині перед початком процесу цементування. Використання пропонованої корисної моделі завдяки вільній і незалежній фіксації верхніх кінців пружних планок зменшує зусилля деформації планок, завдяки чому полегшується спуск обсадної колони у свердловину незалежно від складності її профілю, забезпечуючи при цьому мінімально допустимий зазор між стінкою обсадної колони і стінкою свердловини посередництвом центратора і максимальний ступінь центрування обсадної колони у свердловині перед початком процесу цементування. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 25 30 35 Центратор для обсадних колон, що містить пружні планки і муфту-корпус з місцями кріплення кінців пружних планок, в якому пружні планки виготовлені за формою циклоїди, довжина і кривизна якої змінюється в залежності від радіальних зусиль з можливістю відновлення початкової форми циклоїди без залишкової деформації, і розміщені у вигляді симетричних пелюсток навколо центруючої труби шарнірним закріпленням кінців планок з муфтою-корпусом на осі, для чого на кінцях кожної планки виготовлені петля і заокруглений буртик відповідно, який відрізняється тим, що центратор виготовлений привідним від обертання обсадної колони, для чого місця кріплення пружних планок виготовлені у вигляді верхньої і нижньої обойм, при цьому верхня обойма виконана рухомою, що переміщається по муфті-корпусу центратора як напрямній, і оснащена на зовнішній поверхні вертикальними прорізами, в яких зафіксовані на осях верхні кінці пружних планок з можливістю незалежного переміщення кожної із осей у прорізах на величину деформації кожної пружної планки відповідно, нижня обойма має різьбове зачеплення лівого напрямку з муфтою-корпусом і прорізи на зовнішній поверхні, в яких зафіксовані осями в петлях нижні кінці пружних планок, і муфта-корпус центратора має храпове зачеплення з обсадною колоною через фігурні виточки зі стопорним кільцем. 3 UA 105754 C2 4 UA 105754 C2 Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5