центратор

Формула изобретения

1. Центратор, содержащий корпус с ребрами, опорные элементы по числу ребер, установленные с возможностью радиального перемещения и выполненные в виде рычагов, состоящих из двух звеньев, соединенных между собой шарнирами, пружину, отличающийся тем, что опорные элементы крепятся через шарниры к держателям, зафиксированным в продольных пазах, выполненных на внутренней поверхности колец, которые установлены концентрично на корпусе центратора, верхнее кольцо закреплено неподвижно на корпусе, а нижнее установлено с возможностью осевого перемещения и подпружинено пружиной, причем между ребрами центратора выполнены пазы, ограничивающие радиальное смещение держателей и направляющие держатели нижнего кольца вдоль оси центратора.

2. Центратор по п.1, отличающийся тем, что рычаги в сложенном положении входят в пазы между ребрами центратора.

3. Центратор по п. 1 или 2, отличающийся тем, что на корпусе установлен винт или штифт, а в нижнем кольце выполнен паз, ограничивающий его перемещение.

4. Центратор по п. 1 или 2, отличающийся тем, что перемещение нижнего кольца ограничено таким образом, что при крайнем положении нижнего кольца оси звеньев рычагов не лежат на одной линии и образуют угол в сторону перемещения опорного элемента.

5. Центратор по п. 1 или 2, отличающийся тем, что каждый держатель выполнен с уступом, упирающимся в торец кольца, в продольном пазу которого он установлен.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к бурению и предназначено для центрирования телеметрических систем контроля забойных параметров, а также другой скважинной аппаратуры в колонне бурильных труб.

Известно устройство для центрирования А.С. СССР №1627654, МКП Е 21 В 17/10, состоящее из корпуса и тел качения, которые расположены по окружности корпуса. Несмотря на то что опорные элементы центратора разгружены от изгибающих нагрузок, устройство для центрирования имеет существенный недостаток, который заключается в том, что центрирующие элементы при прохождении сужений в бурильной колонне не способны в широких пределах изменять свои диаметральные размеры, что может приводить к заклиниваниям или поломкам.

Известен центратор А.С. СССР №1798473, МКП Е 21 В 17/10, включающий корпус с ребрами, установленные в пазах ребер с возможностью радиального перемещения опорные элементы, расположенные между корпусом и опорными элементами плоские пружины и узел фиксации осевого перемещения опорных элементов относительно корпуса.

Недостатками центратора являются: отсутствие возможности регулировки усилия на опорных элементах, что особенно важно при бурении наклонно направленных и горизонтальных скважин, а также значительные изгибающие нагрузки, на опорных элементах возникающие при вращении бурильной колонны и снижающие его надежность.

Известен центратор патент РФ на изобретение №2221142 (прототип), который содержит корпус с ребрами, опорные элементы, установленные с возможностью радиального перемещения, и пружину. Опорные элементы выполнены в виде рычагов, состоящих из двух звеньев, соединенных между собой. Верхнее звено рычага закреплено к ребру корпуса, установленного на оси и подвижного в радиальном направлении. Нижнее звено рычага закреплено к ребру кольца, установленного на корпусе соосно и подвижно относительно корпуса только в осевом направлении. Кольцо подпружинено относительно гайки, которая также установлена на корпусе. Звенья рычагов соединены с корпусом, кольцом и друг с другом шарнирами. Корпус центратора с одной стороны может упираться в бурт, выполненный на оси, а с другой может быть зафиксирован от осевого перемещения стопорным кольцом. С двух сторон оси центратора могут быть выполнены присоединительные резьбы, разъемы и концентрические канавки под уплотнительные кольца, обеспечивающие электрическое соединение и герметичность скважинной аппаратуры, соединенной с центратором.

Существенным недостатком такого центратора является то, что центрирующие элементы при прохождении сужений в бурильной колонне не способны уменьшать свои поперечные размеры до диаметра корпуса центратора, что может приводить к заклиниваниям или поломкам центратора.

Задачами создания изобретения являются:

- повышение надежности центратора,

- уменьшение диаметральных размеров центратора,

- повышение точности центровки,

- обеспечение регулировки усилия центровки на опорных элементах центратора,

- обеспечение надежности соединения и герметизация скважинной аппаратуры.

Указанные задачи решены за счет новой конструкции центратора. Центратор содержит корпус с ребрами, опорные элементы по числу ребер, установленные с возможностью радиального перемещения и выполненные в виде рычагов, состоящих из двух звеньев, соединенных между собой шарнирами. Пружину. Опорные элементы крепятся через шарниры к держателям, зафиксированным в продольных пазах, выполненных на внутренней поверхности колец, которые установлены концентрично на корпусе центратора. Верхнее кольцо закреплено неподвижно на корпусе, а нижнее установлено с возможностью осевого перемещения и подпружинено пружиной, причем между ребрами центратора выполнены пазы, ограничивающие радиальное смещение держателей и направляющие держатели нижнего кольца вдоль оси центратора. Рычаги в сложенном положении входят в пазы между ребрами центратора. На корпусе установлен винт или штифт, а в нижнем кольце выполнен паз, ограничивающий его перемещение. Перемещение нижнего кольца ограничено таким образом, что при крайнем положении нижнего кольца оси звеньев рычагов не лежат на одной линии и образуют угол в сторону перемещения опорного элемента. Каждый держатель выполнен с уступом, упирающимся в торец кольца, в продольном пазу которого он установлен.

Проведенные патентные исследования показали, что предложенное техническое решение обладает новизной, промышленной применимостью и изобретательским уровнем, т.е. удовлетворяет критериям изобретения. Изобретательский уровень подтверждается тем, что новая совокупность существенных признаков обеспечивает получение новых технических результатов.

Сущность изобретения поясняется на фиг.1...4, где:

на фиг.1 приведен центратор в рабочем положении;

на фиг.2 приведен центратор с опорными элементами в сложенном положении;

на фиг.3 приведен разрез А-А;

на фиг.4 приведен вид Б.

Центратор содержит корпус 1 с ребрами 2, опорные элементы 3 по числу ребер установленные с возможностью радиального перемещения и выполненные в виде рычагов, состоящих из двух звеньев 4 и 5, соединенных между собой шарнирами 6. Опорные элементы 3 крепятся через шарниры 8 к держателям 9, зафиксированным винтами 10 в продольных пазах 11, выполненных на внутренней поверхности колец 12 и 13, которые установлены концентрично на корпусе центратора 1. Верхнее кольцо 12 закреплено неподвижно на корпусе 1 винтами 14, а нижнее кольцо 13 установлено с возможностью осевого перемещения и подпружинено пружиной 15, причем между ребрами 2 центратора выполнены пазы 16, ограничивающие радиальное смещение держателей 9 и направляющие держатели 9 нижнего кольца 13 вдоль оси центратора. Рычаги в сложенном положении входят в пазы 16 между ребрами центратора. На корпусе 1 установлен винт или штифт 17, а в нижнем кольце выполнен паз 18, ограничивающий его перемещение. Перемещение нижнего кольца 13 ограничено таким образом, что при крайнем положении нижнего кольца 13 оси звеньев рычагов 6 и 8 не лежат на одной линии и образуют угол в сторону перемещения опорного элемента 3. Каждый держатель 9 выполнен с уступом 19, упирающимся в торец кольца, в продольном пазу 11 которого он установлен. С двух сторон центратора установлены электрические разъемы 20 и уплотнительные кольца 21. Гайка 22 предназначена для регулировки усилия на опорных элементах 3.

Центратор работает следующим образом. Он крепится на резьбе между отдельными частями скважинной аппаратуры, на чертежах не показана. Количество центраторов определяется длиной скважинной аппаратуры, ее весом и необходимой точностью центровки. Во время сборки происходит электрическое соединение отдельных частей скважинной аппаратуры разъемами 20 и герметизация ее внутренней полости от попадания бурового раствора уплотнительными кольцами 21. Скважинная аппаратура с центраторами вставляется в бурильную трубу, на чертежах не показана. Звенья 4 и 5 рычагов через шарниры 6 и 8, держатели 9, кольцо 13 отжимают пружину 15 и прижимаются между ребрами центратора в пазах 16 к корпусу центратора. При этом опорные элементы 3 в сложенном положении не выходят за диаметр колец 12, 13, определяющих внешний диаметр центратора. Пройдя через замок бурильной трубы, имеющий меньшее проходное сечение, звенья 4, 5 рычагов центратора возвращаются пружиной до упора изнутри в стенки бурильной трубы.

Применение изобретения позволило:

1. Устанавливать скважинную аппаратуру в бурильные трубы с меньшим внутренним диаметром или с высаженными внутрь концами.

2. Уменьшить внешний диаметр центратора.

3. Улучшить точность центровки, обеспечить возможность регулировки усилия центровки на опорных элементах.

4. Надежно соединить и загерметизировать скважинную аппаратуру, обеспечить ее работоспособность при высоком давлении и температуре.