центратор для става буровых штанг

Формула изобретения

Центратор става буровых штанг, включающий штангу, шарнирно соединенные полуобоймы с опорами и фиксатор полуобойм, отличающийся тем, что шарнирно соединенные полуобоймы снабжены плоскими выступами, наружные плоскости которых имеют дополнительные прямоугольные выступы, а также снабжен двумя дополнительными полуобоймами с опорами и перпендикулярно расположенными плоскости их разъема пазами и канавками с параметрами, соответствующими параметрам выступов шарнирно соединенных полуобойм, при этом опоры шарнирно соединенных и дополнительных полуобойм совмещены по окружности и диаметру, а фиксаторы размещены в опорах дополнительных полуобойм и концы их находятся в опорах шарнирно соединенных полуобойм.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к буровой технике и может быть использовано при бурении направленных скважин.

Известен центратор (см. В.М.Беляева «Компоновки нижней части бурильной колонны», М., 1972, с.64-65, рис. 21 г), включающий центральный ствол с подшипником в виде колец, расположенных в проточках центрального ствола, и фонарь, состоящий из втулки, ограничителей и обойм, в которых с помощью пальца, шайбы и шплинта установлены полости из обрезиненного металлического сердечника. Недостатком этого устройства является сложность конструкции и большие затраты времени на установку центратора, так как установка центратора должна производиться при рассоединении штанг и буровой став штанг нужно поддерживать при помощи дополнительных устройств.

Наиболее близким к предложенному техническому решению является направляющее устройство для буровых штанг (авт.свид.СССР №825909), включающее шарнирно соединенные полуобоймы, устанавливаемые в проточку штанги, снабженные опорами и фиксируемые от раскрытия фиксатором, расположенным в проушинах полуобойм.

Недостатком этого устройства является быстрое разрушение опор и узла фиксации полуобойм в результате действия на них в процессе бурения со стороны штанги значительных осевых, радиальных нагрузок и нагрузок от вращающего момента, передающегося от вращающейся штанги.

Единый технический результат заключается в повышении надежности работы центратора и его долговечности. Единый технический результат достигается тем, что известный центратор става буровых штанг, включающий штангу, шарнирно соединенные полуобоймы с опорами и фиксатор полуобойм, снабжен на шарнирно соединенных полуобоймах плоскими выступами, наружные плоскости которых имеют дополнительные прямоугольные выступы, а также двумя дополнительными полуобоймами с опорами и перпендикулярно расположенными плоскости их разъема пазами и канавками, с параметрами, соответствующими параметрам выступов шарнирно-соединенных полуобойм, при этом опоры шарнирно соединенных и дополнительных полуобойм совмещены по окружности и диаметру, а фиксаторы размещены в опорах дополнительных полуобойм и концы их находятся в опорах шарнирно соединенных полуобойм.

Устройство центратора става буровых штанг поясняется чертежами, на которых показан его разрез в осевой плоскости (фиг.1), разрез в радиальной плоскости (фиг.2) и вид сбоку (фиг.3).

Центратор состоит из буровой штанги 1 (см.фиг.1), в кольцевой проточке которой размещены нижние полуобоймы 2, 3, шарнирно-соединенные друг с другом осью 4 (см.фиг.2) и дополнительные верхние полуобоймы 5 (см.фиг.1), зафиксированные относительно шарнирно соединительных полуобойм фиксаторами 6. Верхние концы фиксаторов расположены в цилиндрических отверстиях, выполненных в опорах (ребрах) 7 (см.фиг.2) дополнительных полуобойм 5 (см.фиг.1) и поджаты пружинами 8. Отверстия с одной стороны имеют уменьшенный диаметр, а с другой стороны закрыты резьбовыми заглушками 9. Нижние концы фиксаторов 6 находятся в отверстиях, выполненных в опорах (ребрах) 10 (см.фиг.3) нижних шарнирно соединенных полуобойм 2,3 (см.фиг.1).

Шарнирно соединенные полуобоймы 2, 3 имеют плоские выступы 11 (см.фиг.2, 3), параллельные плоскости их разъема, наружные поверхности которых имеют дополнительные прямоугольные выступы 12, а в дополнительных полуобоймах 5 (см.фиг.1) выполнены перпендикулярно плоскости их разъема соответствующие по размерам пазы и канавки.

Штанга 1 имеет радиальные колиброванные отверстия 13, соединяющие внутреннюю ее полость с кольцевыми канавками 14, выполненными на внутренних цилиндрических поверхностях полуобойм.

Для обеспечения центрирования става штанг в пределах всей глубины буримой скважины используется комплект центраторов разного диаметра по опорам с шагом, соответствующим максимальной потере диаметра бурового инструмента за рейс.

Установка центратора става буровых штанг осуществляется следующим образом.

Скважина забуривается и бурится на глубину, пока жесткость става обеспечивает сохранение заданного направления бурения. Затем на станок устанавливается штанга 1 центратора и подается в сторону забоя до выхода кольцевой проточки нз люнета или редуктора станка. Выбирается центратор, диаметр которого по опорам сосответствует максимально возможной потере диаметра установленного бурового инструмента за рейс (до замены). На кольцевую проточку штанги устанавливаются нижние шарнирно соединенные полуобоймы 2, 3, утопляются фиксаторы 6 в полуобоймах 5 и осуществляется ввод полуобоем в кольцевую проточку с охватом выступов 11, 12 (см.фиг.3) нижних шарнирно соединенных полуобойм. При этом происходит совмещение опор (ребер) 7 и 10 шарнирно соединенных и дополнительных полуобойм по окружности и диаметру, и раскрытию и выпадению полуобойм из кольцевой проточки препятствует ось 4 (см.фиг.2), фиксаторы 6 и замковое их соединение по выступам 11 и 12 (см.фиг.3).

Работа центратора осуществляется следующим образом. Центратор вводится в скважину, включается вращение става штанг и продолжается бурение скважин.

По мере углубки скважины опоры (ребра) 7 и 10 (см.фиг.2, 3) полуобойм скользят по стенке скважины в осевом направлении, а штанга 1 (см.фиг.1) вращается в полуобоймах и ее ось совпадает с осью скважины. Снижение трения и интенсивности износа поверхностей трения обеспечивается за счет поступления воздушно-водомасляной смеси из внутренней полости штанги через отверстия 13 и кольцевые канавки 14. Поскольку в процессе работы центратора он одновременно может опираться не более чем на три опоры (ребра), а каждая опора (ребро) включает элемент верхней и нижней полуобойм, то нагрузки от вращения штанги на элементы фиксации полуобойм снижаются, что способствует повышению надежности центратора.

Разборка центратора осуществляется следующим образом. Центратор извлекается из скважины. Специальной двухрожковой вилкой, вводимой через соседние отверстия нижних шарнирно соединенных полуобойм 2, 3, фиксаторы 6 перемещаются в верхнюю дополнительную полуобойму 5 и она извлекается из кольцевой проточки штанги 1. Таким же образом извлекается вторая дополнительная полуобойма 5. После этого снимаются нижние шарнирно соединенные полуобоймы 2, 3. Штанга 1 пропускается через люнет и патрон и снимается со станка.

Применение предлагаемого центратора става буровых штанг по сравнению с прототипом позволит повысить эффективность бурения скважин за счет увеличения его надежности работы и долговечности.