центратор раздвижного расширителя

Формула изобретения

Центратор раздвижного расширителя, включающий трубчатый корпус с радиальными каналами, шарнирно закрепленные пружинные дуги, закрепленные одним концом на неподвижном в продольном направлении, а другим концом - на подвижном хомутах, рабочий кольцевой цилиндр, внутри которого ниже радиальных каналов расположен поршень, связанный с подвижным хомутом, отличающийся тем, что корпус снабжен наружной проточкой, в которую установлены с возможностью вращения и ограниченного перемещения верхний хомут, выполненный в виде втулки, жестко соединенной с поршнем, и с возможностью вращения - цилиндр и нижний хомут, выполненный в виде втулки.

Описание изобретения к патенту

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для центрирования внутрискважинного оборудования, в частности раздвижного расширителя в процессе работы.

Известен центратор обсадной колонны (авторское свидетельство № 18122297, E21B 17/10, опубл. Бюлл. № 16 от 30.04.93), включающий нижний неподвижный и верхний подвижный хомуты, соединенные центрирующими пластинами, узел их привода в рабочее положение, расположенный над подвижным хомутом, и узел фиксации, размещенный во внутренней канавке подвижного хомута, отличающийся тем, что с целью повышения надежности работы устройства за счет упрощения его конструкции узел привода центрирующих пластин в рабочее положение выполнен в виде жестко связанного с обсадной колонной кольца и пружины из материала, обладающего эффектом памяти, а узел фиксации выполнен в виде клиновидных плашек и рессоры из материала, обладающего эффектом памяти, расположенной между большим основанием клиновидных плашек и торцовой поверхности канавки хомута, причем жесткость пружины до мартенситного перехода меньше жесткости центрирующих пластин, а при мартенситном переходе - больше, при этом температура мартенситного перехода пружины ниже температуры мартенситного перехода рессоры.

Недостатками устройства являются

- невозможность вращения центрируемого оборудования;

- возможность возникновения аварийных ситуаций при спуске оборудования, так как посадка нижнего хомута на уступ стенки скважины приведет к выходу его в рабочее положение;

- необходимость термического воздействия для вывода центратора в рабочее положение, что значительно увеличивает материальные затраты при его применении;

- низкая центрирующая способность.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является центрирующее устройство обсадной колонны (авторское свидетельство № 1044767, E21B 17/10, опубл. Бюлл. № 36 от 30.09.83), включающее пружинные дуги, шарнирно закрепленные одним концом на неподвижном, а другим - на подвижном хомутах, рабочий цилиндр, жестко закрепленный на обсадной трубе, внутри которого расположен поршень, связанный с подвижным хомутом, отличающееся тем, что с целью повышения надежности работы устройства оно снабжено установленными на обсадной трубе по ее образующей между пружинными дугами продольными планками.

Недостатками устройства являются

- невозможность вращения центрируемого оборудования;

- низкая центрирующая способность;

- сложность конструкции, что значительно снижает надежность оборудования.

Техническими задачами предлагаемого центратора раздвижного расширителя являются упрощение конструкции, увеличение надежности оборудования, возможность применения при вращении центрируемого оборудования, создание конструкции центратора, позволяющей центрировать раздвижной расширитель как в процессе врезания его в породу, когда центратор находится в стволе номинального диаметра, так и в процессе расширения, когда центратор находится в расширенном участке ствола скважины.

Техническая задача решается центратором раздвижного расширителя, содержащим трубчатый корпус с радиальными каналами, шарнирно закрепленные пружинные дуги, закрепленные одним концом на неподвижном в продольном направлении, а другим концом - на подвижном хомутах, рабочий кольцевой цилиндр, внутри которого ниже радиальных каналов расположен поршень, связанный с подвижным хомутом.

Новым является то, что корпус снабжен наружной проточкой, в которую установлены с возможностью вращения и ограниченного перемещения верхний хомут, выполненный в виде втулки, жестко соединенной с поршнем, и с возможностью вращения - цилиндр и нижний хомут, выполненный в виде втулки.

На фиг.1 изображен фронтальный разрез центратора раздвижного расширителя в транспортном положении.

На фиг.2 изображен фронтальный разрез центратора раздвижного расширителя в рабочем положении.

Центратор раздвижного расширителя содержит трубчатый корпус 1 (см. фиг.1) с радиальными каналами 2 и проточкой 3, шарнирно закрепленные пружинные дуги 4, закрепленные нижним концом на неподвижном в продольном направлении хомуте 5, а верхним концом на подвижном хомуте 6, выполненном с возможностью ограниченного перемещения по проточке 3, рабочий кольцевой цилиндр 7, внутри которого ниже радиальных каналов 2 расположен поршень 8, жестко связанный с верхним подвижным хомутом 6, переводник 9, накрученный снизу корпуса 1 и поджимающий снизу хомут 5, присоединительные резьбы 10 и 10'. При этом поршень 8, рабочий кольцевой цилиндр 7, выполненные в виде втулок, и хомуты 5, 6 установлены с возможностью вращения в проточку 3. При этом для ограничения движения поршня 8 на проточку 3 установлена ограничительная втулка 11, а для уменьшения износа цилиндра 7 между ним и уступом 12 корпуса 1 установлена твердосплавная шайба 13.

Герметичность цилиндра 7 и поршня 8 обеспечивается уплотнительными кольцами 14 и 15 соответственно.

Устройство работает следующим образом.

Центратор раздвижного расширителя при помощи присоединительных резьб 10 и 10' (см. фиг.1) присоединяют соответственно к колонне бурильных труб (не показана) и раздвижному расширителю (не показан) и спускают в требуемый интервал скважины (не показана). Затем в колонну труб подают промывочную жидкость под давлением, которая, проходя через радиальные каналы 2 трубчатого корпуса 1, благодаря перепаду давлений с наружной областью трубчатого корпуса 1, попадает в рабочий кольцевой цилиндр 7 и передает усилие на поршень 8, который, противодействуя внешнему усилию пружинных дуг 4, перемещается вниз вместе с хомутом 6 по проточке 3 (см. фиг.2) до упора в ограничительную втулку 11, при этом пружинные дуги 4, опирающиеся на хомут 5, изгибаются и прижимаются к стенкам скважины, тем самым центрируют раздвижной расширитель относительно стенок скважины.

При работе элементы центратора раздвижного расширителя (см. фиг.2), расположенные на проточке 3, совершают преимущественно поступательное движение вдоль оси скважины из-за наличия сил трения пружинных дуг 4 о стенки скважины (не показано), противодействующих их вращению вместе с трубчатым корпусом 1, а при попадании оборудования в суженный интервал скважины под действием внешней реакции стенок скважины пружинные дуги 4, противодействуя давлению промывочной жидкости, частично возвращаются в транспортное положение и приподнимают поршень по проточке 3.

По завершению работ давление в колонне труб сбрасывается, и поршень 8 под действием упругих сил пружинных дуг 4 перемещается вверх в исходное положение (см. фиг.1).

Преимущество предлагаемой конструкции центратора раздвижного расширителя заключается в упрощении конструкции, увеличении надежности оборудования, в возможности применения при вращении центрируемого оборудования и создании конструкции центратора, позволяющей центрировать раздвижной расширитель как в процессе врезания его в породу, когда центратор находится в стволе номинального диаметра, так и в процессе расширения, когда центратор находится в расширенном участке ствола скважины.