протектор для обсадной колонны

Формула изобретения

1. Протектор для обсадной колонны, содержащий корпус, снабженный присоединительными резьбами и углублениями с размещенными в них изнашиваемыми элементами, отличающийся тем, что углубления на корпусе выполнены в виде продольных пазов (например, четырех), расположенных по периметру окружности корпуса и направленных вдоль его оси с возможностью размещения в них изнашиваемых (заменяемых) элементов, при этом как в корпусе, так и в изнашиваемых элементах предусмотрены симметричные канавки в направлении периметра окружности корпуса с возможностью размещения в них напряженных колец.

2. Протектор по п.1, отличающийся тем, что наружная поверхность изнашиваемых (заменяемых) элементов выполнена по радиусу, соответствующему радиусу обсадной колонны, при этом изнашиваемые (заменяемые) элементы выполнены из антифрикционного материала (например, текстолит, бронза, полиуретан и т.п.).

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области бурения скважин, в том числе глубоких и сверхглубоких, предназначенных для добычи нефти и газа, и может быть использовано для предохранения обсадной колонны труб от изнашивания в процессе эксплуатации.

Известен протектор бурильных труб (авт. св. СССР N 734387, кл. E 21 B 17/10, 1980), содержащий разъемный корпус (в дальнейшем - истираемый элемент) из эластичного материала, выполненный в виде втулки с плоскостью разъема, образованной плоскостью симметрии, расположенной под углом к оси корпуса. На наружной поверхности изнашиваемого элемента около торцов выполнены канавки, в которые установлены прижимающие кольца. Кольца выполнены из резины. Протектор приклеивается к бурильной трубе и таким образом удерживается на ней.

К недостаткам можно отнести следующие:

1. Низкая теплостойкость и зависимость прочности клеевого соединения от качества подготовки склеиваемых поверхностей. Так как при сборке протектор натягивается на внешний диаметр бурильной трубы, как натяжной элемент, то это полностью исключает качественную подготовку внутренней поверхности протектора.

2. Так как прижимающие резиновые кольца начинают изнашиваться одновременно с изнашиваемым элементом, а их диаметр определяет допустимую величину износа протектора, то это существенно снижает общий срок службы устройства.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является протектор, применяемый при бурении глубоких и сверхглубоких скважин (авт. св. СССР N 526700, кл. E 21 B 17/10, 1976), в котором эластичный изнашиваемый элемент размещен в кольцевом углублении корпуса и состоит из двух частей, имеющих разный модуль упругости, причем сами части соединены между собой непосредственно на корпусе путем склеивания.

Но и это устройство не лишено недостатков, главными из которых являются следующие:

1. Наличие сплошного кольцевого углубления по всему диаметру протектора, необходимо для установки эластичного элемента, уменьшает поперечное сечение устройства, ослабляет его, что, как следствие, приводит к снижению его долговечности при расположении устройства в устье глубокой скважины.

2. Отсутствие специальных дополнительных элементов крепления снижает надежность конструкции устройства в целом из-за снижения сопротивляемости отрыву изнашиваемого элемента от корпуса.

Решаемой задачей или целью изобретения является повышение надежности и долговечности устройства.

Указанная цель достигается тем, что углубления на корпусе выполнены в виде продольных пазов (например, четырех), расположенных по периметру окружности корпуса и направленных вдоль его оси с возможностью размещения в них изнашиваемых (заменяемых) элементов, при этом как в корпусе, так и в изнашиваемых элементах предусмотрены симметричные канавки в направлении периметра окружности корпуса с возможностью размещения в них напряженных колец, кроме того, наружная поверхность изнашиваемых (заменяемых) элементов выполнена по радиусу, соответствующему радиусу обсадной колонны, при этом изнашиваемые (заменяемые) элементы выполнены из антифрикционного материала (например, текстолит, бронза, полиуритан и т.п.).

Таким образом, углубления в корпусе, необходимые для размещения заменяемых изнашивающих элементов, выполнены в виде продольных пазов, расположены по окружности корпуса, изнашиваемые элементы закреплены предварительно напряженными кольцами, уложенными в канавках изнашиваемых элементов и корпуса, а наружная поверхность изнашиваемых элементов имеет кривизну, радиус которой соответствует радиусу обсадной колонны.

Предлагаемое устройство обладает повышенной надежностью и долговечностью за счет наличия следующих существенных признаков.

1. Углубления в корпусе, выполненные в виде продольных пазов, имеют сечение, аналогичное сечению шпоночного прямоугольного паза и расположены по окружности симметрично и под углом 90^o относительно друг друга. Это конструктивное решение гарантирует минимальное ослабление поперечного сечения корпуса устройства по сравнению с прототипом, что увеличивает надежность конструкции.

2. Главная составляющая устройства - заменяемые изнашиваемые элементы, расположенные в продольных углублениях корпуса, надежно зафиксированы от продольного и поперечного смещения за счет наличия действующих нагрузок - посредством установки предварительно напряженных колец, что полностью исключает выравнивание изнашиваемых элементов из корпуса за счет того, что канавки для размещения предварительно напряженных колец выполнены как в корпусе, так и в изнашиваемых элементах, т.е. кольца заглублены в изнашиваемые элементы и корпус так, что полностью исключена возможность истирания последних в процессе эксплуатации. Данные обстоятельства существенно увеличивают надежность и долговечность устройства.

3. Наличие кривизны наружной поверхности изнашиваемых элементов, радиус которой соответствует радиусу обсадной колонны, постоянно контактирующей с предлагаемым устройством, обеспечивает максимальную площадь взаимного контакта, что снижает удельные нагрузки в зоне контакта и, как следствие, существенно увеличивает долговечность изнашиваемых элементов им уменьшает изнашивание обсадной колонны.

Использование в заявляемом устройстве изнашиваемых элементов, выполненных из материала с высокой теплостойкостью, а также отсутствие в них клеевого соединения с корпусом дополнительно обеспечивает повышение надежности и долговечности устройства, при этом появляется возможность периодической замены изнашиваемых элементов новыми (запасными) в процессе бурения, что экономически выгодно, поскольку сохраняется и используется основная и самая дорогостоящая деталь устройства - несущий корпус, снабженный присоединительными резьбами.

На фиг. 1 представлен общий вид устройства; на фиг. 2 - в увеличенном масштабе узел II; на фиг. 3 - в увеличенном масштабе узел I; на фиг. 4 - изображен разрез А-А.

Устройство снабжено корпусом 1 с присоединительными резьбами и продольными углублениями 2, в которых размещены, например, четыре заменяемых изнашиваемых элемента 3, выполненных из антифрикционного материала, например текстолита, бронзы или полиуретана. Углубления 2 выполнены в виде продольных шпоночных пазов, например, прямоугольного сечения и расположены по периметру окружности корпуса 1 симметрично и под углом 90^o относительно друг друга. Количество углублений 2 определяется необходимостью исключения непосредственного контакта между корпусом 1 устройства и поверхностью обсадной колонны и должно быть не менее четырех. Изнашиваемые (заменяемые) элементы 3 закреплены предварительно напряженными стальными кольцами 4, установленными в канавки 5, предусмотренными как в изнашиваемых (заменяемых) элементах 3, так и по периметру корпуса 1, что позволяет устанавливать кольца 4 с заглублением, как показано на фиг.1.

Работает устройство следующим образом.

В корпусе 1 выполняются, например, четыре продольных и симметричных углубления 2, в которые устанавливаются изнашиваемые (заменяемые) элементы 3, фиксируемые стопорными кольцами 4 в канавках 5.

При вращении обсадной колонны и корпуса 1 изнашиваемые (заменяемые) элементы 3, расположенные в углублениях 2 и закрепленные с натягом посредством колец 4 в канавках 5, предотвращают износ корпуса 1, увеличивая его время эксплуатации, что приводит к повышению надежности и долговечности устройства.