Гидравлический центратор

Изобретение относится к горной промышленности при строительстве скважин, а именно к опорно-центрирующим устройствам бурильной колонны. Обеспечивает упрощение конструкции устройства, повышение эксплуатационных характеристик. Центратор включает корпус, снабженный ограничителями его продольных перемещений и выполненный с возможностью заполнения его полостей промывочной жидкостью посредством каналов. Полости радиально размещены в конечных частях корпуса, выполненного из эластичного материала. Каналы выполнены по спирали в корпусе и соединяют диагонально расположенную пару полостей. Ограничители продольных перемещений выполнены в виде скругленных на концах пластин, установленных на корпусе между хомутами, жестко закрепленными на бурильной трубе. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к горной промышленности при строительстве скважин, а именно к опорно-центрирующим устройствам бурильной колонны.

Известен центратор (патент РФ №2165002, МПК 7 Е 21 В 17/10, Е 21 С 37/00), содержащий корпус с внутренним концентричным отверстием и тремя сменными центрирующими выдвижными лопастями с наружными спиралеобразными центрирующими или калибрующими поверхностями и с внутренними плоскими, по центру которых выполнены Т-образные пазы с размещенными в них по два идентичной формы периферийных хвостовика поршней, установленных в параллельных друг другу, под каждой лопастью, двух радиальных отверстиях корпуса. С противоположного торца поршни также снабжены Т-образными хвостовиками, которые отпружиниваются упругими элементами внутрь корпуса. Недостатком данного устройства являются сложность, а также низкие эксплуатационные характеристики.

Известен упругий центратор (патент РФ №2088742, МПК 6 Е 21 В 17/10), содержащий ствол и установленный на нем с помощью радиальных опор и распорной втулки каркас, имеющий дугообразные опорные планки. Недостатком данного устройства являются сложность, а также низкие эксплуатационные характеристики.

Известен гидравлический центратор (патент РФ №2039199, МПК 7 Е 21 В 17/10), состоящий из полого корпуса, выполненных в стенках корпуса радиальных каналов, расположенных в них толкателей П-образной формы, на горизонтальных осях которых расположены ролики. В исходном положении ролики заглублены в корпусе, а при контакте со стенками скважины в рабочем положении выступают за пределы корпуса на величину, не превышающую половины диаметра роликов. Радиальные каналы выполнены на разных уровнях корпуса и с угловым смещением относительно друг друга по винтовой линии корпуса. В полости корпуса размещена втулка. Между последней и корпусом установлен подпружиненный кольцевой поршень, при этом полость между втулкой и корпусом заполнена маслом. Недостатком данного устройства являются сложность, а также низкие эксплуатационные характеристики.

Известен гидравлический центратор, принятый за прототип (SU №344101 А, опубл. 10.12.1995, 4 с.), включающий корпус, снабженный ограничителями его продольных перемещений, выполненный с возможностью заполнения его полостей промывочной жидкостью посредством каналов. Недостатком данного устройства являются сложность, а также низкие эксплуатационные характеристики.

Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции устройства, а также повышение эксплуатационных характеристик.

Технический результат достигается тем, что гидравлический центратор, включающий корпус, снабженный ограничителями его продольных перемещений и выполненный с возможностью заполнения его полостей промывочной жидкостью посредством каналов, согласно изобретению полости радиально размещены в конечных частях корпуса, выполненного из эластичного материала, а каналы выполнены по спирали в корпусе и соединяют диагонально расположенную пару полостей, при этом ограничители продольных перемещений выполнены в виде скругленных на концах пластин, установленных на корпусе между хомутами, жестко закрепленными на бурильной трубе. Технический результат достигается также тем, что согласно изобретению корпус гидравлического центратора выполнен из резинокорда.

Применение предлагаемого устройства по сравнению с прототипом позволяет упростить конструкцию устройства, а также повысить эксплуатационные характеристики.

Гидравлический центратор поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид устройства, на фиг.2 показан разрез по линии С-С, на фиг.3 показан разрез по линии А-А, на фиг.4 показан разрез по линии Б-Б, где:

1 - бурильная труба;

2 - корпус из пластичного материала;

3 - полости;

4 - отверстия в полостях;

5 - каналы, соединяющие полости;

6 - хомуты;

7 - пластины, скругленные по торцам;

8 - каналы для бурового шлама.

Гидравлический центратор состоит из корпуса 2, выполненного из эластичного высокопрочного материала, например резинокорда, закрепленного на бурильной трубе 1. В конечных частях корпуса 2 радиально размещены полости 3, являющиеся толкателями, которые диагонально соединены каналами 5, выполненными по спирали в корпусе 2. Продольные смещения устройства по бурильной трубе 1 ограничивают с помощью хомутов 6 и пластин 7, скругленных на концах. Также в корпусе предусмотрены каналы для бурового шлама 8.

Гидравлический центратор работает следующим образом. При бурении горных пород вращается бурильная труба 1, одновременно по ее внутреннему пространству подают промывочную жидкость на забой. Отработанная промывочная жидкость возвращается на поверхность по каналам для бурового шлама 8, а также по пространству между бурильной трубой 1 и корпусом 2, затем через отверстия 4 заполняет полости 3. Корпус 2 из эластичного материала, закрепленный на бурильной трубе 1 с помощью хомутов 6 и пластин 7, скругленных по торцам, не вращается вместе с бурильной трубой 1 за счет того, что коэффициент трения корпуса 2 о стенки скважины много больше, чем о бурильную трубу 1. Если при выполнении спускоподъемных операций гидравлический центратор встречает препятствие в скважине, то скругленные по концам пластины 7 прижимают корпус 2 к бурильной трубе 1, упираясь в хомуты 6. При отклонении от центра скважины бурильной колонны бурильная труба 1 перекрывает отверстия 4 в противоположных диагонально расположенных полостях 3, в верхнем и нижнем ряде полостей 3. Одновременно промывочная жидкость, находящаяся в диагонально расположенных полостях 3, в этот момент становится рабочей жидкостью устройства и действует как жидкость в сообщающихся сосудах. При продолжении искривления бурильной колонны создается давление на одну из диагонально расположенных полостей 3, промывочная жидкость под этим давлением переходит по каналу 5 в другую диагонально расположенную полость 3, расширяя ее, что вызывает выравнивание бурильной колонны за счет создания момента сил.

Применение гидравлического центратора обеспечивает следующие преимущества:

- упростить конструкцию устройства центрирования бурильной колонны;

- повышение эксплуатационных характеристик;

- снижение затрат энергии на бурение скважин;

- снижение вибрации бурильной колонны.

1. Гидравлический центратор, включающий корпус, снабженный ограничителями его продольных перемещений и выполненный с возможностью заполнения его полостей промывочной жидкостью посредством каналов, отличающийся тем, что полости радиально размещены в конечных частях корпуса, выполненного из эластичного материала, а каналы выполнены по спирали в корпусе и соединяют диагонально расположенную пару полостей, при этом ограничители продольных перемещений выполнены в виде скругленных на концах пластин, установленных на корпусе между хомутами, жестко закрепленными на бурильной трубе.

2. Гидравлический центратор по п.1, отличающийся тем, что корпус выполнен из резинокорда.