Центратор

 

Полезная модель относится к бурению нефтяных и газовых скважин, а именно к устройствам входящим в компоновку низа бурильной колонны для центровки колонны труб в скважине и стабилизации траектории бурения. Задачами создания полезной модели являются: повышение рабочего ресурса центратора за счет снижения износа рабочей поверхности ребер. Решение указанных задач достигнуто за счет того, что центратор содержит цилиндрический пустотелый корпус с присоединительными резьбами для крепления к колонне труб и ребрами выполненными вдоль его оси или по спирали, на рабочую поверхность ребер полосами нанесено покрытие из композиционного материала, причем полосы выполнены таким образом, чтобы не было промежутков в их проекции на линию параллельную оси проведенную вдоль наружного диаметра центратора. Диаметр рабочей поверхности ребер не более наружного диаметра породоразрушающего инструмента. Полосы покрытия могут быть нанесены вдоль рабочей поверхности ребер. Полосы покрытия ребер могут быть нанесены под углом к его оси. Полосы покрытия могут быть нанесены на рабочую поверхность ребер "V" образно и симметрично относительно центра ребер. Полосы покрытия могут быть нанесены на рабочую поверхность ребер "V" образно и направлены вниз острием. Полосы покрытия могут быть нанесены на рабочую поверхность ребер "V" образно и направлены вверх острием. Полосы покрытия могут пересекаться и образуют ромбы. В качестве композиционного материала используется вольфрамокобальтовый твердый сплав. 1 с.п-т ф-лы, 8 зав. п-тов, илл. 6.

Полезная модель относится к бурению нефтяных и газовых скважин, а именно к устройствам входящим в компоновку низа бурильной колонны для центровки колонны труб в скважине и стабилизации траектории бурения.

Известен наддолотный центратор-стабилизатор для бурения забойным двигателем по патенту РФ на изобретение 2233962. Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин, а именно к компоновке бурильного инструмента центраторами, стабилизаторами и т.п. техническими средствами. Центратор включает трубчатый корпус с присоединительной резьбой и с центрирующими элементами с продольными прорезями. Длина центрирующего элемента по вертикали, ограниченная рабочей поверхностью, выбрана в зависимости от его диаметра и диаметра долота и характеризуется следующим математическим выражением: Lц25ч35(dд-dц), где Lц - длина рабочей поверхности центратора по вертикали, мм; d д - диаметр долота, мм; du - диаметр центрирующего элемента, мм. Изобретение обеспечивает повышение эффективности процесса бурения, снижение затрат времени на крепление скважины. Недостатком наддолотного центратора-стабилизатора для бурения забойным двигателем является быстрый абразивный износ центрирующих элементов.

Известен пружинный центратор для скважины по патенту РФ на изобретение 2456428. Изобретение относится к строительству и эксплуатации нефтяных и газовых скважин, в частности к технологическому обустройству скважин различного назначения на различных этапах. Сущность изобретения: пружинный центратор для скважины включает верхнюю обечайку, нижнюю обечайку с радиальными резьбовыми отверстиями, пружинные планки, размещенные между верхней и нижней обечайками и соединенные с последними, винты с наружной резьбой под резьбовые отверстия нижней обечайки для фиксации последней к телу трубы, на которой задана установка пружинного центратора. При этом нижняя обечайка имеет наружные высадки в виде кольцевых буртов, вокруг каждого резьбового отверстия диаметром и высотой, обеспечивающими возможность крепления нижней обечайки с необходимым усилием к телу упомянутой трубы с помощью винтов. Эти винты выполнены с дополнительной функцией внесения гидравлических возмущений в режим скважииной жидкости в зоне пружинных планок. Недостатком пружинного центратора является низкая жесткость пружинной планки, которая не выдерживает веса колонны труб в наклонной или горизонтальной скважине.

Известен центратор гидромеханический по патенту РФ на изобретение 2432447. Изобретение относится к креплению и эксплуатации скважин, в частности к центрирующим устройствам для обсадных колонн. Техническим результатом является повышение надежности работы центратора и расширение его эксплуатационных возможностей. Центратор содержит корпус со сквозным радиальным каналом, центрирующие элементы, концы которых связаны с корпусом, узел перемещения центрирующих элементов, расположенный на наружной поверхности корпуса и гидравлически связанный с полостью корпуса радиальным каналом, фиксатор исходного положения в виде срезного штифта, и узел фиксации центрирующих элементов в рабочем положении. Центрирующие элементы выполнены в виде планок из упругодеформируемого материала, а их связь с корпусом осуществляется путем закрепления концов во втулках, установленных на корпусе с возможностью вращения и продольного перемещения. Узел перемещения выполнен в виде подвижной дифференциальной втулки с двумя расточками, взаимодействующими с проточками на верхнем переводнике и корпусе. Гидравлическая связь узла перемещения с радиальным каналом корпуса осуществляется полостью, расположенной между расточками дифференциальной втулки. Узел фиксации центрирующих элементов в рабочем положении выполнен в виде разрезного кольца, выполненного из упругодеформируемого материала и установленного в канавке, выполненной в полости дифференциальной втулки. На внутренней цилиндрической поверхности разрезного кольца вдоль образующей выполнены кольцевые канавки, взаимодействующие с ответными кольцевыми выступами, выполненными на наружной цилиндрической поверхности корпуса. Форма канавок и выступов допускает возможность обратного перемещения разрезного кольца по корпусу на величину не более шага расположения кольцевых канавок и выступов при перемещении центрирующих элементов в рабочее положение. Величина радиального зазора между внутренней поверхностью канавки, выполненной в полости дифференциальной втулки, и наружной поверхностью разрезного кольца в исходном положении превышает высоту кольцевых выступов. Недостатком центратора гидромеханического является сложность конструкции и низкий ресурс работоспособности.

Известен пружинный центратор по патенту РФ на изобретение 2430235. Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к центрирующим устройствам обсадных колонн. Техническим результатом является повышение надежности и эффективности применения пружинного центратора. Пружинный центратор включает корпус с концевыми частями в виде колец и центрирующими ребрами, выполненными с отверстиями для соединения крепежными элементами. При этом крепежные элементы выполнены в виде трубок с внутренней резьбой и развальцованными концами. Недостатком пружинного центратора является низкая жесткость центрирующих ребер, которые не выдерживают веса колонны труб в наклонной или горизонтальной скважине.

Известен пружинный центратор и его фиксатор па обсадной трубе по патенту РФ на изобретение 2430234. Предложенная группа изобретений относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к центрирующим устройствам обсадных колонн. Техническим результатом является повышение надежности и эффективности применения пружинного центратора. Пружинный центратор содержит цельный корпус с центрирующими ребрами. При этом центратор дополнительно включает фиксаторы, выполненные с внешней резьбой, и трубки с развальцованными концами и внутренней резьбой, выполненные с возможностью взаимодействия с внешней резьбой указанных фиксаторов. Недостатком пружинного центратора является низкая жесткость центрирующих ребер, которые не выдерживают веса колонны труб в наклонной или горизонтальной скважине.

Известен центратор для обсадной колонны по патенту РФ на изобретение 2422615. Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано при цементировании обсадной колонны в скважине. Центратор для обсадной колонны включает полый корпус, выполненный в виде двух цилиндрических колец, соединенных между собой центрирующими элементами. На цилиндрических кольцах под углом к их продольной оси размещены упругие планки для турбулизации восходящего потока цементного раствора, благодаря чему предлагаемая конструкция обеспечивает повышение качества цементирования обсадных колонн. Недостатком центратора является недостаточная жесткость центрирующих элементов.

Известен центратор скважинного оборудования по патенту РФ на изобретение 2421590. Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для центрирования внутрискважинного оборудования. Обеспечивает долговременную и безотказную работу с оборудованием в открытом стволе скважины при высоких осевых и радиальных нагрузках, а также точное направление движения скважинного оборудования при работе, равномерное распределение центрирующих усилий как по длине, так и по окружности центратора, исключение вибраций в процессе работы путем жесткого и равномерного центрирования. Центратор скважинного оборудования содержит оправку, установленную с возможностью вращения на наружной поверхности корпуса с герметизацией по концам, подпружиненные плашки. В оправке выполнены цилиндрические отверстия под герметично вставленные поршни, взаимодействующие снаружи с соответствующими плашками, причем в корпусе выполнены каналы, сообщенные с цилиндрическими отверстиями оправки. Плашки подпружинены вовнутрь от съемных упоров. Между верхним выступом и оправкой установлена износостойкая шайба, а поверхность корпуса, взаимодействующая с оправкой, снабжена жестко установленными износостойкими вставками, причем на внутренней поверхности оправки выполнены кольцевые проточки для смазочного материала. Недостатком центратора скважинного оборудования является сложность конструкции и низкая надежность.

Известен упругий центратор по патенту РФ на изобретение 2333343. Изобретение относится к буровой технике и предназначено для использования в качестве опорно-центрирующего элемента в компоновке низа бурильной колонны при бурении скважин. Упругий центратор содержит ствол и установленный на нем с помощью радиальных опор и распорной втулки каркас с дугообразными планками. На стволе установлен дополнительный каркас. Дугообразные планки обоих каркасов жестко соединены прямыми опорными планками. Обеспечивает уменьшение контактного давления опорных элементов на стенку скважины. Недостатком упругого центратора является его низкая надежность.

Известен центратор бурильного инструмента по патенту РФ на изобретение 92009161 Использование: стабилизация бурильного инструмента в скважине и снижение за счет этого его вибраций в процессе бурения. Сущность изобретения: центратор содержит корпус и установленную на корпусе с возможностью вращения на замковых шариковых подшипниках и ограниченного осевого перемещения втулку с центрирующими ребрами, оснащенными износостойким материалом. Осевое перемещение втулки обеспечивается за счет увеличения ширины беговых дорожек подшипников на корпусе по сравнению с аналогичными дорожками на втулке на величину этого перемещения. Другой вариант предусматривает такое увеличение ширины беговых дорожек на втулке по сравнению с аналогичными дорожками на корпусе. При максимальном смещении в направлении подачи инструмента втулка фиксируется от вращения па корпусе. Для этого передний в направлении подачи инструмента торец втулки имеет возможность взаимодействовать с ответным торцом корпуса. Взаимодействующие торцы втулки и корпуса могут быть оснащены фрикционным материалом. Возможен вариант выполнения на взаимодействующих торцах втулки и корпуса входящих друг в друга выступов и впадин. В этом случае высота выступов и глубина впадин принимается меньше величины осевого перемещения втулки. Возможен вариант исполнения, при котором между корпусом и втулкой со стороны взаимодействующих торцов размещена распорная пружина. Она позволяет при углублении скважины разъединить торцы втулки и корпуса и исключить передачу крутящего момента на втулку от корпуса. Недостатком центратора бурильного инструмента является сложность конструкции.

Известен центратор скважинного оборудования по патенту РФ на полезную модель 111184 Центратор скважинного оборудования, содержащий корпус с центральным каналом, верхней и нижней присоединительными резьбами, верхним и нижним выступами, между которыми с возможностью вращения на наружной поверхности корпуса размещена оправка, загерметизированная по концам относительно корпуса и выполненная между концами в виде полого цилиндра с продольными разрезами, внутри которого размещен эластичный рукав с антизатекателями напротив разрезов и зафиксированный герметично на концах оправки, в стенках корпуса выполнены сквозные каналы, отличающийся тем, что между концом оправки и нижним выступом корпуса установлена пружина, обеспечивающая возвратно-поступательное перемещение оправки. Недостатком центратора скважинного оборудования является сложность конструкции.

Известен пружинный центратор по патенту РФ на полезную модель 91737. Пружинный центратор, включает два крепежных элемента и соединенные с ними пружинные планки, крепежные элементы представляют собой цельнокроеные обечайки, концы которых соединены сварным швом, при этом нижняя имеет резьбовые отверстия с установленными в них фиксирующими винтами, выполненными с наружной и внутренней фасками, образующими острую кромку. Недостатком пружинного центратора является низкая надежность.

Известен центратор-калибратор по патенту РФ на полезную модель 63414. Центратор-калибратор, включающий корпус с центральным каналом, переводником, нижними выборками на нижнем торце осевых выборок, которые выполнены на боковой поверхности корпуса и в которых размещены на равном расстоянии от центральной оси корпуса рабочие элементы, выполненные в виде роликов с осью, расположенной вдоль центральной оси корпуса, с верхними и нижним цилиндрическими выступами, которые вставлены в соответствующие верхние и нижние выборки, отличающийся тем, что корпус жестко соединен с переводником, на нижнем торце которого выполнены верхние выборки, и оснащен полой втулкой, вставленной в центральный канал с возможностью вращения и взаимодействия с рабочими элементами. Недостатком центратора-калибратора является сложность конструкции.

Известен центратор по патенту РФ на полезную модель 87201. Центратор, устанавливается на колонну труб, содержит втулку с ребрами и устройство его крепления к колонне труб, выполненное в виде, по меньшей мере, одного фиксирующего винта, установленного в резьбовом отверстии, ребра выполнены по винтовой линии, направление которой выполнено противоположным направлению резьб, выполненных на элементах колонны труб. Резьбовое отверстие может быть выполнено в ребре или втулке. Ребра могут быть выполнены заодно со втулкой или могут быть приварены к втулке. Ребра могут быть выполнены пустотелыми. На ребрах могут быть выполнены заходные фаски. Центратор может быть выполнен из стали, алюминия или композиционного материала. Недостатком центратора является быстрый износ центрующих ребер о стенку скважины.

Известен центратор по патенту РФ на полезную модель 67168 (прототип). Центратор, содержит втулку с ребрами и устройство его крепления к колонне труб, отличающийся тем, что устройство для крепления центратора к колонне труб выполнено в виде, по меньшей мере, одного фиксирующего винта, установленного в резьбовом отверстии. Резьбовое отверстие может быть выполнено в ребре или втулке. Ребра могут быть выполнены заодно со втулкой или приварены. Ребра могут быть выполнены пустотелыми. Ребра могут быть выполнены вдоль его оси или по спирали. Ребра могут иметь заходные фаски. Ребра могут быть выполнены в виде пружинных пластин. Центратор выполнен из стали, алюминия или из композиционного материала. Недостатком центратора является быстрый износ рабочей поверхности ребер при трении о породу в открытом стволе.

Задачами создания полезной модели являются: повышение рабочего ресурса центратора за счет снижения износа рабочей поверхности ребер.

Решение указанных задач достигнуто за счет того, что центратор содержит цилиндрический пустотелый корпус с присоединительными резьбами для крепления к колонне труб и ребрами выполненными вдоль его оси или по спирали, на рабочую поверхность ребер полосами нанесено покрытие из композиционного материала, причем полосы выполнены таким образом, чтобы не было промежутков в их проекции на линию параллельную оси проведенную вдоль наружного диаметра центратора. Диаметр рабочей поверхности ребер не более наружного диаметра породоразрушающего инструмента. Полосы покрытия могут быть нанесены вдоль рабочей поверхности ребер. Полосы покрытия ребер могут быть нанесены под углом к его оси. Полосы покрытия могут быть нанесены на рабочую поверхность ребер "V" образно и симметрично относительно центра ребер. Полосы покрытия могут быть нанесены на рабочую поверхность ребер "V" образно и направлены вниз острием. Полосы покрытия могут быть нанесены на рабочую поверхность ребер "V" образно и направлены вверх острием. Полосы покрытия могут пересекаться и образуют ромбы. В качестве композиционного материала используется вольфрамокобальтовый твердый сплав.

Предложенное техническое решение обладает новизной и промышленной применимостью, т.е. всеми критериями полезной модели. Новизна технического решения подтверждается проведенными патентными исследованиями. Промышленная применимость обусловлена тем, что при изготовлении центратора применяются недефицитные материалы и известные технологии.

Сущность полезной модели поясняется на фиг.16, где:

На фиг.1 приведен центратор у которого полосы покрытия нанесены вдоль рабочей поверхности ребер.

На фиг.2 приведен центратор у которого полосы покрытия нанесены под углом "" к его оси.

На фиг.3 приведен центратор у которого полосы покрытия пересекаются и образуют ромбы.

На фиг.4 приведен центратор у которого полосы покрытия нанесены на рабочую поверхность ребер "V" образно и направлены вниз острием.

На фиг.5 приведен центратор с ребрами выполненными вдоль его оси, полосы покрытия нанесены на рабочую поверхность ребер "V" образно и направлены вниз острием.

На фиг.6 приведен разрез центратора.

Центратор состоит из цилиндрического пустотелого корпуса 1 с присоединительными резьбами 2 и 3 для крепления к колонне труб и ребрами 4 выполненными вдоль его оси или по спирали, на рабочую поверхность ребер 5 полосами 6 нанесено покрытие из композиционного материала, причем полосы 6 выполнены таким образом, чтобы не было промежутков в их проекции на линию параллельную оси проведенную вдоль наружного диаметра "D" центратора. Диаметр рабочей поверхности ребер 5 не более наружного диаметра породоразрушающего инструмента. Полосы 6 покрытия могут быть нанесены вдоль рабочей поверхности ребер 5. Полосы 6 покрытия ребер 4 могут быть нанесены под углом "" к его оси. Полосы 6 покрытия могут быть нанесены на рабочую поверхность ребер 5 "V" образно и симметрично относительно центра ребер 4. Полосы 6 покрытия могут быть нанесены на рабочую поверхность ребер 5 "V" образно и направлены вниз острием. Полосы 6 покрытия могут быть нанесены на рабочую поверхность ребер 5 "V" образно и направлены вверх острием. Полосы 6 покрытия могут пересекаться и образуют ромбы. В качестве композиционного материала используется вольфрамокобальтовый твердый сплав.

Центратор работает следующим образом. Центратор устанавливается выше породоразрушающего инструмента и соединяется с элементами компоновки низа бурильной колонны резьбами 2 и 3. Через пустотелый корпус 1 проходит па забой буровой раствор. В процессе бурения ребра 4 центратора взаимодействуют со стенками скважины и центруют в ней колонну бурильных труб. Для защиты ребер 4 центратора от износа на их рабочую поверхность 5 нанесено полосами 6 наплавкой покрытие из композиционного материала в качестве которого используется вольфрамокобальтовый твердый сплав. Так как полосы 6 выполнены таким образом, чтобы не было промежутков в их проекции па линию параллельную оси проведенную вдоль наружного диаметра "D" центратора, полосы 6 твердого сплава предохраняют от абразивного износа всю рабочую поверхность ребер 6. Центратор стабилизирует траекторию скважины, улучшает условия работы породоразрушающего инструмента, повышает качество проходки.

Применение полезной модели позволило:

Снизить износ рабочей поверхности лопастей центратора.

Повысить рабочий ресурс центратора.

Предохранить ствол скважины от искривления, резких перегибов.

Увеличить жесткость компоновки в нижней части колонны бурильных труб.

Снизить время бурения скважины.

1. Центратор, содержащий цилиндрический пустотелый корпус с присоединительными резьбами для крепления к колонне труб и ребрами, выполненными вдоль его оси или по спирали, отличающийся тем, что на рабочую поверхность ребер полосами нанесено покрытие из композиционного материала, причем полосы выполнены таким образом, чтобы не было промежутков в их проекции на линию, параллельную оси, проведенную вдоль наружного диаметра центратора.

2. Центратор по п.1, отличающийся тем, что диаметр рабочей поверхности ребер не более наружного диаметра породоразрушающего инструмента.

3. Центратор по п.1, отличающийся тем, что полосы покрытия нанесены вдоль рабочей поверхности ребер.

4. Центратор по п.1, отличающийся тем, что полосы покрытия ребер нанесены под углом к его оси.

5. Центратор по п.1, отличающийся тем, что полосы покрытия нанесены на рабочую поверхность ребер V-образно и симметрично относительно центра ребер.

6. Центратор по п.1, отличающийся тем, что полосы покрытия нанесены на рабочую поверхность ребер V-образно и направлены вниз острием.

7. Центратор по п.1, отличающийся тем, что полосы покрытия нанесены на рабочую поверхность ребер V-образно и направлены вверх острием.

8. Центратор по п.1, отличающийся тем, что полосы покрытия пересекаются и образуют ромбы.

9. Центратор по п.1, отличающийся тем, что в качестве композиционного материала используется вольфрамокобальтовый твердый сплав.



 

Наверх