Наддолотный центробежный калибратор-центратор

Полезная модель относится к области бурения скважин, в частности к устройствам для центрирования низа бурильной колонны и калибрования ствола скважины. Полезная модель решает техническую задачу увеличения центробежной силы (силы прижатия рабочей плашки к стенке скважины) засчет увеличения массы плашки путем увеличения ее плотности, регулирования рабочего диаметра непосредственно в скважине засчет самоубирания от действия центробежных сил центрирующего элемента (плашки) в корпус при спускоподъемных операциях. Сущность полезной модели: увеличение массы наддолотного центробежного центратора-калибратора, содержащего корпус с обоймой, внутри которой размещены самовыдвигающиеся от действии центробежных сил плашки (лопасти), что достигается заменой материала в теле плашки на металл большей плотности. Например, сталь с плотностью =7,86 г/см³ выбирается из тела центрирующего элемента (плашки) и заменяется на более тяжелый свинец =11,3 г/см³, что позволяет увеличить центробежную силу, достигнуть лучшей управляемости компоновки и полноразмерности устройства.

Полезная модель относится к области бурения скважин, в частности к устройствам для центрирования низа бурильной колонны и калибрования ствола скважины.

Известен центратор, который обеспечивает возможность регулирования рабочего диаметра непосредственно перед спуском в скважину, восстановления диаметра по мере износа центрирующего (калибрующего) элемента, самоубирание центрирующего элемента в корпус при спускоподъемных операциях, а также при необходимости снижения дифференциального давления на забой скважины и высокочастотное гидродинамическое возбуждение потока промывочной жидкости для улучшения условий промывки забоя [Патент РФ 2127794, Янтурин А.Ш. Самушкин В.В., АНК «Башнефть»]. Центратор содержит полый корпус и сменную центрирующую лопасть, жестко установленную на поворотной оси, связанной крупноходовой трапецеидальной или упорной резьбой с цилиндром, ввинченным в корпус. Причем соединительная резьба цилиндра с поворотной осью эксцентрично смещена относительно резьбы сочленения с корпусом, а радиус рабочей поверхности лопасти несколько превышает радиус ствола скважины. Вторым своим концом, размещенным в цилиндрическом осевом канале корпуса, поворотная ось сочленена с одноплечим рычагом, свободный конец которого перемещается при подаче жидкости в колонну подпружиненным двухступенчатым дифференциальным поршнем. Одним из его недостатков является сложность конструкции и, следовательно, невысокая надежность устройства.

Известен калибратор, который содержит корпус и калибрующие лопасти, выполненные в виде кольцевых сегментов передними по направлению вращения калибратора концами, жестко связанными с двухступенчатыми осями вращения, эксцентрично смещенными относительно плоскости, пересекающей продольную ось корпуса с регулируемой величиной эксцентриситета смещения, на тыльном по ходу вращения калибратора конце лопасти армированы твердосплавными режущими зубками, а сверху - сплошным износоустойчивым слоем из карбидвольфрама или титана [Патент РФ 2127795, Янтурин А.Ш., АНК «Башнефть»]. Калибратор дополнительно может комплектоваться гидрогенератором. Одним из его недостатков является сложность конструкции и, следовательно, невысокая надежность устройства.

Известен наиболее близкий к заявляемому устройству центробежный центратор-калибратор, содержащий корпус с обоймой, внутри которой размещены самовыдвигающиеся от действия центробежных сил плашки (лопасти) [Авт. свид. СССР N606994, кл. E21B 17/10, 1975].

Одним из недостатков является отсутствие возможности управления рабочим диаметром центратора-калибратора, что не обеспечивает возможности универсализации его использования, кроме этого по мере износа рабочих поверхностей теряются калибрующие и центрирующие свойства.

Предлагаемая полезная модель решает техническую задачу создания нового устройства - калибратора-центратора с достижением следующего технического результата: повышения центробежной силы и обеспечения возможности регулирования рабочего диаметра устройства, тем самым достижение его полноразмерности и гибкой управляемости.

Технический результат достигается тем, что, в наддолотном центробежном калибраторе-центраторе, содержащем корпус, обойму, выполненную с выступами по направлению вращения, плашки, выполненные с ответными впадинами, которые прижимаются к корпусу возвратной пружиной, согласно полезной модели в теле каждой плашки выполнена полость, которая заполнена свинцом.

В теле плашки выбирается сталь (_ст=7,86 г/см³) и заменяется на более тяжелый свинец (_св=11,3 г/см³), таким образом с увеличением массы выдвижных центрирующих элементов (плашек), увеличивается масса всего устройства, что позволяет увеличить величину центробежной силы без изменения геометрии центрирующей плашки, следовательно, достигнуть лучшей управляемости.

Также технический результат достигается тем, что калибратор-центратор устанавливают непосредственно над долотом, что улучшает управляемость бурильной колонны и обеспечивает доведение диаметра скважины до номинала, так как при бурении скважины трехшарошечным долотом образуются грани многоугольника. Тем самым обеспечивается постоянный контакт центрирующего инструмента и скважины - устройство достигает полноразмерности, что позволяет управлять расстановкой сил.

На фиг. 1 представлен общий вид наддолотного центробежного калибратора-центратора, на фиг. 2 - разрез А-А.

Наддолотный центробежный калибратор-центратор состоит из корпуса 1, на котором навинчена обойма 2. В кольцевом пространстве между корпусом и обоймой размещены плашки 3. Плашки прижимаются к корпусу возвратной пружиной 4. Внутри плашки образована полость 5, которая заполнена свинцом через заливную горловину 6.

Наддолотный центробежный калибратор-центратор работает следующим образом. При вращении корпуса 1 плашки 3 выдвигаются из обоймы 2 до соприкосновения со стенкой скважины под действием центробежной силы. При этом силы трения задерживают вращение плашки, и ее впадина входит во взаимодействие с выступом обоймы. При прекращении вращения плашки утапливаются в обойму усилием возвратной пружины 4.

Наличие выступов в обойме и ответных впадин в плашках и взаимодействие их в процессе работы позволяет перераспределить воспринимаемую плашками нагрузку через обойму на корпус.

Использование предлагаемой полезной модели позволит увеличить центробежную силу засчет увеличения общей массы устройства, достигнуть лучшей управляемости компоновки и ее полноразмерности.

Наддолотный центробежный калибратор-центратор, содержащий корпус, обойму, выполненную с выступами по направлению вращения, плашки, выполненные с ответными впадинами, которые прижимаются к корпусу возвратной пружиной, отличающийся тем, что в теле каждой плашки выполнена полость, которая заполнена свинцом.

РИСУНКИ