Турбулизатор-центратор для обсадной колонны

Предложение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин, а именно к средствам наружной оснастки обсадной колонны, в частности к турбулизаторам-центраторам.

Турбулизатор-центратор включает корпус в виде двух колец с окнами, для забивания через них стопорных клинов в канавки, выполненные с внутренней стороны колец, предназначенными для закрепления турбулизатора-центратора к трубе обсадной колонны, и спиралевидно расположенные турбулизирующие лопасти, выполненные полусферической формы снаружи в сечении и заодно целое с корпусом путем литья, разделенные наклонно расположенными отверстиями, при этом окна для ввода стопорных клинов выполнены в количестве двух единиц в каждом кольце, расположенных на различных уровнях и на одной и той же стороне, одно из окон на каждом кольце выполнены в торцевой части турбулизирующей лопасти, при этом канавки расположены по обе стороны от окон, форма и длина которых выполнены по форме и длине стопорных клинов. Стопорные элементы выполнены в виде одностороннего клина с фиксирующими зубчатыми насечками на его наклонной поверхности в продольном направлении в количестве не менее четырех единиц для каждого кольца из расчета по два клина для каждого окна, для забивания их в противоположные стороны до положения «заподлицо». 2 п.ф., 4 илл.

Предложение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин, а именно к средствам наружной оснастки обсадной колонны, в частности к турбулизаторам-центраторам.

Известно устройство для турбулизации потока жидкости в скважине (см. патент РФ N 2159839, 7 Е21В 17/10, опубл. в БИ N 33, 27.11.2000 г. под названием «Центратор-турбулизатор для обсадной колонны»), содержащее полый корпус в виде двух колец со спиралевидными центрирующими ребрами, наклонно закрепленными к корпусу, играющими одновременно роль турбулизатора, и крепежные элементы для закрепления его к трубам обсадной колонны.

Недостатком известного центратора-турбулизатора является низкая эффективность турбулизации, сложность конструкции, а также ненадежность крепежных элементов.

Известен также отклонитель направления потока (см. описание к патенту РФ 49090 МПК Е21В 17/10, опубл. в БИ N 31, 10.11.2005 г., под названием «Центратор-отклонитель потока корончатый для обсадной колонны»), содержащий корпус в виде патрубка с наклонно выполненными окнами виде прорези под углом 25-45° к образующим его наружной поверхности, ограниченными с нижней стороны кольцом. При этом центрирующие элементы, выполняющие одновременно роль турбулизатора потока, размещенные между прорезями выполнены полусферической формы в сечении и жестко закреплены к корпусу.

Недостатком известного отклонителя направления потока является низкая эффективность турбулизации потока и нетехнологичность его изготовления.

Указанные выше недостатки приведенных аналогов частично устранены в турбулизаторе потока жидкости (см. описание к патенту РФ 47945 МПК Е21В 17/10, опубл. в БИ N 25, 10.09.2005 г., под названием «Центратор-вращатель потока корончатый»), содержащий полый корпус, концевая часть которого выполнена в виде кольца с окнами для забивания через них стопорных элементов в виде клина в канавки, выполненные с внутренней стороны кольца для закрепления турбулизатора к трубам обсадной колонны, и турбулизирующие элементы, выполняющие одновременно роль центрирующих элементов, выполнены выпуклой формы, разделенные наклонно расположенными отверстиями.

Общим недостатком указанных аналогов является то, что в них турбулизирующие элементы, выполняющие роль центраторов установлены без учета эксцентриситета (смещения осей) колонны относительно оси скважины, в результате не исключается одностороннее соприкосновение колонны труб со стенками ствола скважины, а также недостаточная эффективность турбулизации восходящего потока.

Известен также турбулизатор-центратор, (см. описание к П/М 83095 МПК 7 Е21В 17/10, опубл. 2009 г.), включающий корпус в виде двух колец с окнами, для забивания через них стопорных клинов в канавки, выполненные с внутренней стороны колец, предназначенными для закрепления турбулизатора-центратора к трубе обсадной колонны, и спиралевидно расположенные турбулизирующие лопасти, выполненные полусферической формы снаружи в сечении и заодно целое с корпусом путем литья, разделенные наклонно расположенными отверстиями.

Известный турбулизатор-центратор по технической сущности более близок к предлагаемому и может быть принят в качестве прототипа.

Его недостатком является то, что из-за ненадежности узла крепления к трубам обсадной колонны на практике есть случаи смещения их с места установки.

Технической задачей предложения является создание полезной модели, устраняющей указанный недостаток прототипа.

Поставленная задача решается описываемым турбулизатором-центратором для обсадной колонны, включающим корпус в виде двух колец с окнами для забивания через них стопорных клинов в канавки, выполненные с внутренней стороны колец, предназначенными для закрепления турбулизатора-центратора к трубе обсадной колонны, и спиралевидно расположенные турбулизирующие лопасти, выполненные полусферической формы снаружи в сечении и заодно целое с корпусом путем литья, разделенные наклонно расположенными отверстиями.

Новым является то, что окна для ввода стопорных клинов выполнены в количестве двух единиц в каждом кольце, расположенных на различных уровнях и на одной и той же стороне, одно из окон на каждом кольце выполнено в торцевой части турбулизирующей лопасти, при этом канавки расположены по обе стороны от окон, форма и длина которых выполнены по форме и длине стопорных клинов.

Стопорные элементы выполнены в виде одностороннего клина с фиксирующими зубчатыми насечками на его наклонной поверхности в продольном направлении в количестве не менее четырех единиц для каждого кольца из расчета по два клина для каждого окна для забивания их в противоположные стороны до положения «заподлицо»

Представленные рисунки поясняют суть заявляемой полезной модели, где на фиг.1 изображен общий вид турбулизатора-центратора, одетый на отрезок обсадной трубы.

На фиг.2 - фрагмент закрепления турбулизатора-центратора к трубе обсадной колонны стопорными клинами через одного из окон корпуса, в разрезе.

На фиг.3 - изображен стопорный клин для закрепления турбулизатора-центратора к трубе обсадной колонны, вид сбоку.

На фиг.4 - то же, что и на фиг.3, вид сверху на наклонную поверхность клина, где видны выполненные в продольном направлении зубчатые насечки.

Заявляемый турбулизатор-центратор содержит корпус в виде двух колец 1 и 2 (см. фиг.1) заодно целое с ними выполненными путем литья турбулизирующими лопостями 3, одновременно выполняющими роль центратора, выполненными в свою очередь выпуклой сфероидной формы и расположенными наклонно спиралевидно, которые отстоят друг от друга на равных расстояниях и образуют отверстия для прохода цементного раствора. Экспериментальными исследованиями установлено, что количество турбулизирующих элементов в четыре единицы является оптимальным. В кольцах 1 и 2 выполнены окна 4, 5 и 6, 7 соответственно в количестве двух единиц в каждом кольце, расположенные на различных уровнях и на одной и той же стороне. Окна 4 и 7 на кольцах выполнены в торцевой части турбулизирующей лопасти 8. В кольцах выполнены внутренние канавки 9 и 10 (см. фиг.2) эксцентричной механической обработкой, расположенные по обе стороны в противоположных направлениях от каждого из окон 4, 5, 6, 7, по форме и длине равные форме и длине стопорных клинов 11 и 12, которые имеют одинаковые геометрические размеры. Стопорные клины (см. фиг.3) выполнены плоскими и односторонними. На их наклонной поверхности 13 в продольном направлении выполнены фиксирующие зубчатые насечки 14 (см. фиг.4) в виде канавок и выступов, имеющих в сечении треугольную форму. Стопорный клин изготавливают в количестве не менее четырех единиц для каждого кольца из расчета по два клина для каждого окна, для забивания их в канавки 9 и 10 в противоположные направления до положения «заподлицо».

Турбулизатор-центратор работает следующим образом.

Перед спуском обсадной колонны в скважину их одевают на трубы 15 обсадной колонны (см фиг.1) и закрепляют стопорными клинами 11. Для этого через окна 4, 5 и 6, 7 колец 1 и 2 соответственно, сообщающие наружное пространство с канавками 9 и 10, (см фиг.2) вводят стопорные клины 11 и 12, направив наклонную их поверхность 13 с фиксирующими зубчатыми насечками 14 к наружной поверхности обсадной трубы. Затем ударом молотка стопорные клины перемещают до полного утопления в канавки 9 и 10 колец 1 и 2. Стендовыми испытаниями установлено, что более надежное фиксирование турбулизатора-центратора достигается тогда, когда через каждое окно забивают по два стопорных клина в противоположные направления до положения «заподлицо», как это изображено на фиг.2.

Турбулизаторы-центраторы устанавливают на колонне обсадных труб в наиболее ответственных местах разреза скважины, например, в кавернозных участках, в зоне продуктивного пласта и где необходимо обеспечить минимальный эксцентриситет колонны относительно ствола скважины.

Цементирование скважины при спущенной в нее колонны обсадных труб с турбулизаторами-центраторами осуществляют по принятой технологии с использованием цементировочных агрегатов.

В процессе цементирования выходящий поток тампонажного раствора проходит между турбулизирующими лопастями и, получив турбулентное движение, вытесняет глинистый буровой раствор вверх. Происходит замещение глинистого бурового раствора тампонажным. Кроме того, за счет исключения одностороннего прилегания колонны труб к стенкам ствола скважины обеспечивается образование цементного камня вокруг колонны на все 360°, следовательно, повышая и качество крепления.

Технико-экономическое преимущество предложения заключается в следующем.

Благодаря тому, что закрепление турбулизатора-центратора к трубам обсадной колонны стопорными клинами осуществляют на различных уровнях и на одной стороне обеспечивается повышенная надежность крепления, выдерживает большие усилия страгивания. Это предотвращает смещение их с мест установки, следовательно обеспечивает точную установку в необходимом интервале.

Использование турбулизатора-центратора предлагаемой конструкции улучшает проходимость колонны обсадных труб за счет касания к стенке скважины двумя соседними вершинами сфероидов турбулизирующих лопастей, предотвращая формирование сальников из глинистой корки и уменьшая силы трения со стенками скважины, таким образом, исключая аварийные ситуации. Обеспечивается качество крепления скважины, следовательно, и разобщения пластов.

На дату подачи заявки турбулизатор-центратор испытан в промысловых условиях. Результаты испытаний положительные.

1. Турбулизатор-центратор для обсадной колонны, включающий корпус в виде двух колец с окнами для забивания через них стопорных клинов в канавки, выполненные с внутренней стороны колец, предназначенных для закрепления турбулизатора-центратора к трубе обсадной колонны, и спиралевидно расположенные турбулизирующие лопасти, выполненные полусферической формы снаружи в сечении и заодно целое с корпусом путем литья, разделенные наклонно расположенными отверстиями, отличающийся тем, что окна для ввода стопорных клинов выполнены в количестве двух единиц в каждом кольце, расположенных на различных уровнях и на одной и той же стороне, одно из окон на каждом кольце выполнено в торцевой части турбулизирующей лопасти, при этом канавки расположены по обе стороны от окон, форма и длина которых выполнены по форме и длине стопорных клинов.

2. Турбулизатор-центратор по п.1, отличающийся тем, что стопорные клины выполнены в виде одностороннего клина с фиксирующими зубчатыми насечками на его наклонной поверхности в продольном направлении в количестве не менее четырех единиц для каждого кольца из расчета по два клина для каждого окна для забивания их в противоположные стороны до положения «заподлицо».