Центратор бурильного инструмента

 

Изобретение относится к бурению скважин , в частности к центрированию инструмента при бурении наклонно направленных и горизонтальных скважин. Цель - повышение надежности работы центратора за счет самоустановки центрирующих элементов в зависимости от формы профиля стенки скважины. Для этого центратор состоит из

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s>)s Е 21 В 17/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР,. „::.! jq3%5

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ " и

7 б

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 48B4770/03 (22) 26.11,90 (46) 07.11.92. Бюл. М 41 (71) Ухтинский индустриальный институт (72) P.Ã. Ахмадеев, B.В. Сабов и А.А. Заострочский (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М 1263800, кл. Е 21 В 17/10, 1986.

2. Авторское свидетельство СССР

М 1413233, кл. Е 21 В 17/10, 1986, „„5U„„1773999 А1 (54) ЦЕНТРАТОР БУРИЛЬНОГО ИНСТРУ.

МЕНТА (57) Изобретение относится к бурению скважин, в частности к центрированию инстру- мента при бурении наклонно направленных и горизонтальных скважин. Цель — повышение надежности работы центратора за счет самоустановки центрирующих элементов в,, зависимости от формы профиля стенки скважины, Для э ого центратор состоит из

1773999

40 полого корпуса 1, установленной на нем полой втулки 2, направляющих 8 с волновой в продольной сечении поверхностью. обращенной к торцам цантрирующих элементов

5, которые в исходном положении размещены во впадинах направляющих и включают сердечники 7 из теплопроводного материала, контактирующие с износостойкими вставками 6 на свободных торцах. В процессе бурения центрирующие элементы 5 взаимодействуют со стенкой скважины и, нагреваясь за счет трения, передают тепло через теплопроводные сердечники 7 гибкой нити 9,выполненной из материала, обладающего памятью формы, с жестко

Изобретение относится к бурению сква" жин, в частности к центрированию инструмента при бурении наклонно направленных и горизонтальных скважин.

Известен центратор бурильного инструмента, включающий корпус, установленный на нем с воэможностью вращения центрирующий элемент и расположенные с торцов центрирующего элемента поршни, взаимодействующие с иэносостойкими упругими элементами (1), Недостатком этого центратора является невозможность автономного регулирования его наружного диаметра, компенсирующего износ центрирующего элемента.

Известен также центратор бурильного инструмента, включающий корпус, установленную на нем с возможностью вращения втулку с выдви>кными центрирующими элементами и узел привода центрирующих элементов, выполненный в виде пластин из материала, обладающего памятью формы (2).

Недостатком известного центратора является низкая надежность, обьясняемая быстрым и неравномерным износом выдвижных центрирующих элементов при набегании на неровности стенок скважины, что приводит к нарушению центрирования бурильного инструмента, Целью изобретенил лвляется повышение надежности работы устройства за счет воэможности регулирования его наружного диаметра в зависимости от формы профиля стенки скважины и уменьшения силы ударов при набегании центрирующих элементов на выступы стенки, Цель достигаетсл тем, что в конструкции центратора, состоящего из полого корзакрепленными в верхней и нижней частях обоймы 3 концами, поочередно огибающей выступы взаимодействующих с ней торцов центрирующих элементов 5 и выступы направляющей 8. Гибкал нить 9, укорачиваясь при нагреве, обеспечивает выдвижение центрирующих элементов 5 в рабочее,укорачиваясь при нагреве, обеспечивает выдвижение центрирурующих элементов 5 в рабочее положение. При набегании центрирующего элемента на выступ стенки он утапливастся эа счет частичного выдвижения другого центрирующего элемента той же группы. 2 з.п.ф-лы, 4 ил. пуса, концентрично установленной относительно корпуса с воэможностью вращения втулки, направляющих, концентрично установленной относительно направляющих обоймы с продольно расположенными пазами, в которых установлены с возможностью радиального перемещения подпружиненные центрирующие элементы, включающие сердечник из теплопроводного материала, контактирующие с износостойкими вставками на свободных торцах, приводные элементы, выполненные из материала, обладающего памятью формы, установленные с возмо>кность о взаимодействия с теплопроводными вставками и направляющими, поверхность направляющих, обращенная к торцам центрирующих элементов. выполнена волновой в продольном сечении, торцы центрирующих элементов, контактирующие с приводными элементами, имеют выступы и в исходном положении размещены во впадинах направляющих, при этом каждый приводной элемент выполнен в виде гибкой нити с жестко закрепленными в верхней и нижней частях обоймы концами, поочередно огибающей выступы взаимодействующих с ней торцов, центрирующих элементов и выступы направляющей. Исключение поворота центрирующих элементов в обойме обеспечивается за счет того, что центрирующие элементы выполнены с лысками на цилиндрической поверхности, взаимодейству ощими с боковыми стенками продольных призматических пазов в обойме. Улучшенитеплопередачи между центрирующими элементами и гибкой нитью из

1ЛПО обеспечивается эа счет расположения нити в соответствущих ей по размерам канавки на торцах центрирующих элементов.

1773999

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявленное устройство отличаетСя тэм, что рабочий орган при ода каждой группы продольно расположенных центрирующих элементов выполнен в виде гибкой нити из МПФ с жестко закрепленными в верхней и нижней частях обоймы концами, поочередно огибающей выступы торцов центрирующих элементов и ответные выступы неподвижной направляющей и помещенной внутри соответствующих ей по размерам канавок на торцах центрирующих элементЬв, предохраняемых от поворота за счет лысок на цилиндрической поверхности, взаимодействующих с боковыми стенками призматической пазов в обойме.

На фиг.1 представлен центратор бурильного инструмента, общий вид; на фиг,2— сечение А — А на фиг.1; на фиг,3 — вид Б на фиг.1; нэ фиг,4 схематически показана картина перемещения выдвижных центрирующих элементов, обеспечивающая их самоустановку от формы профиля стенки скважины.

Центратор бурильного инструмента содержит корпус 1, выполненный для удобства вращения, втулку 2 и соединенные в ней без возможности относительного поворота обойму 3 и крышку 4 (фиксирующие элементы на фигурах не показаны), Обойма 3 имеет продольные призматические пазы с отверстиями под выдвижные центрирующие элементы 5. Элементы 5 снабжены износостойкими вставками 6 и теплопроводными сердечниками 7, Торцы центрирующих элементов 5 имеют выпуклую (например, цилиндрическую) форму и размещают в ответных впадинах призматических направляющих 8, также расположенных в продольных пазах обоймы 3. Привод ка>кдой группы продольно расположенных выдвижных центрирующих элементов 5 выполнен в виде гибкой нити 9 из материала, обладающего памятью формы, жестко закрепленной по концам в днище обоймы 3 и крышке 4 и огибающей последовательно выступы торцов элементов 5 и направляющей 8. Для возврата центрирующих элементов в исходное положение, а также для устранения люфтов в их приводе устройство снабжено упругими элементами 10, Поворот центрирующих элементов 5 вокруг своей оси исключается благодаря наличию лысок на боковой поверхности цилиндрического пояска 11, взаимодействующих с боковыми стенками призматических пазов в обойме 3 (фиг.3, гибкая нить 9 не показана).,цля улучшения теплопередачи между центрирующими элементами 5 и гибкой

40 нитью 9 торцы центрир"ющих элем;:.нтов выполнены с криволинейными kp эвками

12, соответствующими по размерам диаметру гибкой нити. Эти канавки предохраняют гибкую нить 9 от соскальзывания с тарцос элементов 5.,для уменьшения рассеивания тепла направляющие 8 выполнены из малотепловодного материала, Гашение продольных колебаний осуществляется с помощью упругих элементов 13, поперечных — ""à счет эластичной трубчатой манжеты 14, установленной между корпусом 1 и втулкой 2.

Центратор бурильного инстоумента работает следующим образом, Центратор собирают. обеспечивая нэтя>кение гибких нитей 9, исключающеелюфты, Но недостато !Но для преодоления сопротивления упру:. их элементов 10, таким образом, что центрирующие элементы 5 занимают исходное пar,o><ål-lèe (фиг.1 и 2). Затем центратор устанавливают в расчетном месте компоновки нижней части бурильной колонны.

В процессе бурения центрирующие элементы 5 взаимодействуют со стенкой сказ" жины и, нагреваяс: за счет трения, передают тепло через теплонроводные сердечники 7 гибкой нити 9. Последняя. укорачиваясь при нагрев; —.. (в силу того. что она изготовлена из предварительно натренированного соответствующим образом МПФ), обеспечивает вь:движе IviG центрируюгцих элементов 5 в рабочее поло>кение. При нэбегании центрирующего элеме:,- та на выступ стенки сквB>KYHbt он утапливается за счет частичного выдви>кения другого (других) центрирующих элемента той же группы (фиг,4).

Таким образом уменьшается сила ударов, воспринимаемых центрирующя и элементами и центраторами в целом, Общая средняя величина выдвижения центрирующих элементов, определяемая температуроЙ гибкоЙ HEATH 9, "IpH этом 0CTBT S постоянной. Этим обеспечивается улучшение центрирования бурильного инструмента за счет того, что центрирующие элементы

5 самоустанавливаются в зависимости от формы профиля стенки скважины (см.фиr.4), а воспринимаемое ими усилие равномерно распределяется между всеми элементами.

В результате повышается наде>кность работы устройства.

Использование предлагаемого устройства позволяет уменьшить силу ударов при набегании центратора нэ выступы стенок скважины, обеспечить улучшение прилегания выдвижных центрирующих элементов к стенке, снизить максимальное усилие, вос1773999

3 принимаемое центрирующими элементом, и улучшить центрирование.

Таким образом, улучшает качество проходки, повышается долговечность центратора бурильного инструмента и самого инструмента, что позволяет увеличить скорость проходки и снизить ее стоимость, Формула изобретения

1. Центратор бурильного инструмента, состоя ий из полого корпуса, концентрично установленной относительно корпуса с возможностью вращения втулки, направляющих, концентрично установленной относительно направляющих обоймы с продольно расположенными пазами, в которых установлены с воэможностью радиального перемещения подпружиненные центриру.:ощие элементы, включающие сердечники из теплопроводного материала, контактирующие с износостойкими вставками на свободных торцах, приводные элементы, выполненные из материала, обладающего памятью формы, установленные с возможностью взаимодействия с теплопроводными вставками и направляющими, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы устройства за счет самоустановки центрирующих элементов в зависимости от формы профиля стенки скважины, поверхность направляющих, обращенная к торцам центрирующих элементов, выполнена волновой в продоль5 ном сечении, торцы центрирующих элементов, контактирующие с приводными элементами, имеют выступы и в исходном положении размещены во впадинах направляющих, при этом каждый приводной эле10 мент. выполнен в виде гибкой нити с жестко закрепленными в верхней и нижней частях обоймы концами, поочередно огибающей выступы взаимодействующих с ней торцов центрирующих элементов и выступы на15 правляющей.

2. Центратор по п.1, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что стенки пазов обоймы выполнены призматической формы, а контактирующие с ними поверхности центрирующих

20 элементов и направляющих имеют соответственно лыски и призматическую поверхность под поверхность стенок пазов.

3. Центратор по п.1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что на торцах центрирующих эле25 ментов, взаимодействующих с приво,,ными элементами, выполнены канавки, соответствующие по размерам диаметру г бкой нити.

1773999

Составитель А.Заостровский

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор А,Козориз

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3911 Тираж Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5