центратор-турбулизатор для обсадной колонны

Формула изобретения

Центратор-турбулизатор для обсадной колонны, включающий полый корпус со спиралевидными центрирующими ребрами и крепежные элементы в виде крепежных шпилек, рабочий конец которых выполнен в виде заостренного раструба, которые размещены в сквозных отверстиях с резьбовой нарезкой, выполненных в корпусе центратора, отличающийся тем, что его корпус выполнен в виде двух колец и снабжен расположенными между спиралевидными центрирующими ребрами упругими спиралевидными планками со скребками, при этом сквозные отверстия под крепежные элементы выполнены в кольцах центратора.

Описание изобретения к патенту

Предложение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин и найдет применение при центрировании колонны обсадных труб при креплении преимущественно в наклонных и горизонтальных скважинах.

Известно устройство для центрирования колонны обсадных труб в скважине (см. патент РФ N 1528892, кл. 5 E 21 B 17/10, опубл. в БИ N 8, 94 г.), содержащее центрирующие планки с ограничителем прогиба в виде волнообразной складки, и установленные по концам планок муфты. При этом основания склонов и склоны волнообразной складки расположены под острым углом к продольной оси центрирующей планки.

Известен также центратор для обсадной колонны (см. а.с. РФ N 1633084, кл. E 21 B 17/10, опубл. в БИ N 9, 91 г.), содержащий корпус в узлом крепления в нижней части, центрирующие ребра, сужающиеся к нижнему торцу. При этом корпус выполнен в виде втулки пятикратного поперечного сечения с тангенциальными отверстиями над углом крепления для турбулизации потока цементного раствора. Общим недостатком известных центраторов является то, что они сложны по конструкции, а также то, что они обладают низкой эффективностью центрирования колонны обсадных труб особенно в наклонных и горизонтальных участках ствола скважин, поскольку не исключают прилегания труб к стенкам ствола скважины.

Известен также центратор для обсадной колонны, который включает корпус со спиралевидными центрирующими ребрами и крепежные элементы в виде шпилек, рабочий конец которых выполнен в виде заостренного раструба, при этом шпильки размещены в сквозных отверстиях с резьбовой нарезкой, выполненных в корпусе центратора (см. патент Англии N 2285649, кл. E 21 B 17/10, 1995). Этот центратор является наиболее близким аналогом по отношению к заявленному. Часть недостатков, присущих другим аналогам, в нем устранены. Однако он металллоемок. Кроме того, центрирующие ребра не обеспечивают полное замещение бурового раствора цементным в кавернозном участке ствола скважины из-за недостаточной турбулизации восходящего потока.

Задачей настоящего изобретения является создание новой конструкции центратора, лишенного приведенных выше недостатков.

Поставленная цель достигается описываемым центратором, включающим полый корпус со спиралевидными центрирующими ребрами и крепежные элементы.

Новым является то, что его корпус выполнен в виде двух колец и снабжен расположенными между центрирующими ребрами спиралевидными планками с закрепленными к ним скребками, при этом сквозные отверстия с резьбовой нарезкой под крепежные шпильки, выполнены в кольцах центратора.

По мнению авторов, приведенные отличительные признаки удовлетворяют критерию "изобретательский уровень" поскольку на дату составления заявки аналогичные устройства с такими отличительными признаками в доступных источниках научно-технической, а также патентной документации не обнаружены и позволяют получить новый положительный эффект, несвойственный известным центраторам, заключающийся в снижении металлоемкости, упрощение конструкции при сохранении надежности и прочностных свойств, также в эффективности его использования в любых скважинах, в улучшении качества цементирования колонны в кавернозном участке ствола скважины за счет более полного вытеснения из этого участка бурового раствора цементным раствором при цементировании колонны.

Приведенные чертежи поясняют суть изобретения, где на фиг. 1 изображен общий вид предлагаемого центратора, турбулизатора; на фиг. 2 - сечение по А-А на фиг. 1, где видны сквозные отверстия с резьбовыми нарезками.

На фиг. 3 - изображен общий вид шпильки с заостренным концом в виде раструба.

На фиг. 4 - часть планки со скребками.

Центратор-турбулизатор содержит корпус, выполненный в виде двух колец 1 и 2 со спиралевидными ребрами 3 (см. фиг. 1), последние могут быть выполнены за одно целое с корпусом, например, путем литья или закреплены к нему сваркой. Такое выполнение конструкции центратора обеспечивает максимальный контакт цементного раствора с телом обсадной трубы, на котором закрепляют центратор (обсадная труба на фиг. не изображена). Между центрирующими ребрами установлены спиралевидные упругие планки 4 со скребками 5, жестко закрепленные к корпусу, болтами или сваркой. Центратор по выступающим концам скребков за ребра в сечении больше, чем диаметр скважины с целью усиления эффекта турбулизации восходящего потока и обеспечения, тем самым, более полного замещения бурового раствора цементным в каверзном участке ствола.

На кольцах центратора с наружной стороны выполнены сквозные отверстия 6 с резьбовыми нарезками 7 под стопорные шпильки 8, с помощью которых центратор крепится к наружной стенке обсадной колонны. Их изготавливают из стали, твердость которой больше, чем твердость материала обсадной колонны. Концевые части каждой из шпилек выполнены в виде заостренного раструба 9, а другой конец - под ключ или с пазом под отвертку.

Работа центратора заключается в следующем.

Перед спуском в скважину его одевают на обсадную трубу и шпильками 8 крепят, завинчивая их в отверстия 6 с усилием так, чтобы заостренные их концы врезались в тело обсадной трубы. Затем центратор вместе с колонной обсадных труб опускают в интервал скважины, где требуется обеспечить качественное цементное кольцо в заколонном пространстве, например, в кавернозных, наклонных и горизонтальных участках ствола.

В процессе спуска за счет упругости планок 4 и скребков 5 последние прогибаясь утапливаются в зазоры между центрирующими ребрами, принимая диаметр скважины. При достижении центратора кавернозного участка скважины скребки 5 выпрямляясь занимают первоначальное положение и заходят в каверны. В процессе цементирования тампонажный раствор, попадая из трубного пространства в затрубное и проходя между спиралевидными ребрами 3, получает турбулентное движение. При этом эффект турбулизации усиливается за счет наличия скребков, обеспечивая тем самым более полное замещение бурового раствора тампонажным и исключая опасность включения в цементное кольцо бурового раствора. А спиралевидные ребра обеспечивают армирование цементного камня, вокруг обсадных труб, что приводит к высокому качеству разобщения пластов.

Благодаря такому выполнению конструкции центратора достигается высокое качество цементирования обсадной колонны, снижается его металлоемкость, упрощается конструкция, повышается эксплуатационная надежность скважины.