Центратор обсадной колонны с изменяемой геометрией

Авторы патента:

E21B17/10 - предохранители от износа, центрирующие устройства (приводы, располагаемые в буровой скважине со средствами их анкеровки E21B 4/18; направляющие или центрирующие устройства, расположенные вне буровой скважины E21B 19/24)

Владельцы патента RU 2473777:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" (RU)

Изобретение относится к строительству скважин и может быть использовано в компоновке обсадной колонны или хвостовиков при креплении нефтяных и газовых скважин, а также боковых стволов. Изобретение направлено на создание центратора с изменяемой геометрией для обсадной колонны, обладающего минимальным диаметром при спуске колонны в скважину и максимальным после ее спуска и при цементировании наклонного или горизонтального ствола. В центраторе обсадной колонны с изменяемой геометрией, содержащем корпус и жестко закрепленные на корпусе центрирующие элементы из эластичного материала, имеющие внутреннюю полость, расположенные по спирали на поверхности корпуса. Внутренняя полость центрирующих элементов заполнена водонабухающим полимером, а наружные боковые грани эластичного центрирующего элемента выполнены полупроницаемыми. 2 ил.

Для повышения качества крепления скважин, особенно в наклонно-направленных скважинах, обсадные колонны должны обязательно центрироваться.

Для центрирования обсадных колонн могут применяться жесткие центраторы, закрепляемые на обсадной колонне [Л.Н.Шадрин. Технология и организация крепления скважин. М., Недра, 1975, с.255]. Недостатком жестких центраторов является ухудшение проходимости обсадной колонны при ее спуске, особенно в местах сужений или перегибов профиля скважины.

В настоящее время для центрирования обсадных колонн наиболее широко применяются пружинные центраторы [Справочник по креплению нефтяных и газовых скважин. М., Недра, 1977, с.98], у которых в качестве центрирующих элементов используются металлические пластины, закрепляемые на кольцах. Центратор закрепляется на обсадной колонне с помощью специального стопорного кольца, что обеспечивает безопасный спуск обсадной колонны через места сужений, благодаря сжатию центрирующих пластин и уменьшению диаметра центратора. Недостатком указанного центратора является низкая центрирующая способность.

Известен центратор с изменяемой геометрией центрирующих элементов [пат. РФ 2151853, Е21В 17/10, Центратор бурильного инструмента, опубл. 27.06.2000], содержащий муфту для присоединения к колонне бурильных труб, соединенный с муфтой резьбой полый шток, крышку, являющуюся ограничителем хода для плашек, перемещающихся по конусному корпусу, переводник с гидравлическими каналами для промывочной жидкости, к которым приварены фонари с отверстиями, внутри которых расположены полые тефлоновые шары с плотностью, меньшей плотности промывочной жидкости, и цилиндр, являющиеся направляющими для поршня-толкателя, разрезанного на четыре части по числу плашек, резиновое кольцо, четыре винта, манжету, стальное нажимное кольцо, образующие сальниковый узел, башмак, гибко связывающий переводник и цилиндр, служащий также для соединения центратора с колонной бурильных труб. Недостатком указанного центратора является его сложность.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому эффекту является центратор [Патент РФ №2405101. Центратор обсадной колонны, опубл. 27.11.2010], содержащий корпус и центрирующие элементы, выполненные из эластичного материала, имеющие внутреннюю полость и жестко закрепленные на корпусе концами, отличающийся тем, на месте закрепления центрирующих элементов к обсадной колонне внутренняя полость центрирующего элемента и внутренняя полость обсадной колонны соединены каналом, имеющим обратный клапан, кроме того, центрирующие элементы имеют в сечении различный профиль и расположены по спирали на поверхности корпуса центратора, нижняя грань эластичного центрирующего элемента закреплена на корпусе центратора, при этом для закрепления концов эластичных центрирующих элементов используются кольца, фиксируемые на корпусе центратора. При этом центрирующие элементы имеют в сечении форму прямоугольника, круга, трапеции, треугольника или иную форму, нижняя грань эластичного центрирующего элемента закреплена на корпусе центратора с помощью клея или иным способом. Кроме того, кольца для закрепления концов эластичных центрирующих элементов фиксируются на корпусе центратора с помощью шпилек, сварки или иным способом, одна из граней кольца скошена под углом от 20 до 70 градусов. Кроме того, на корпусе центратора имеются ниппель и муфта для соединения центратора с обсадными трубами.

Недостатком центратора-прототипа является сложность в изготовлении и недостаточная эффективность при центрировании обсадных колонн. Изобретение направлено на создание центратора с изменяемой геометрией для обсадной колонны, обладающего минимальным диаметром при спуске колонны в скважину и максимальным после ее спуска и при цементировании наклонного или горизонтального ствола.

Поставленная задача достигается тем, что в центраторе обсадной колонны с изменяемой геометрией, содержащем корпус и центрирующие элементы из эластичного материала, имеющие внутреннюю полость, расположенные по спирали на поверхности корпуса и жестко закрепленные на корпусе, согласно изобретению внутренняя полость центрирующих элементов заполнена водонабухающим полимером, а наружные боковые грани эластичного центрирующего элемента выполнены полупроницаемыми.

Конструкция и принцип работы центратора обсадной колонны поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид устройства, на фиг.2 - разрез по линии А-А.

Центратор обсадной колонны состоит из корпуса 1, на концах которого имеются муфта 2 и ниппель 3 для соединения с обсадной колонной. На корпусе 1 располагаются эластичные центрирующие элементы 4, которые закрепляются жестко на корпусе кольцами 5. Эластичные центрирующие элементы 4 имеют внутреннюю полость 6. Эластичный центрирующий элемент 4 закрепляется нижней гранью на корпусе центратора 1, например с помощью специального клея, и может иметь различный профиль, например прямоугольный, круглый, трапецеидальный, треугольный и т.д. Внутренняя полость 6 эластичного центрирующего элемента 4 заполняется водонабухающим полимером 7. Кольца 5 закрывают концы эластичных центрирующих элементов, предупреждают их повреждение при спуске обсадной колонны или ее расхаживании в скважине.

Центратор обсадной колонны работает следующим образом.

В процессе спуска обсадной колонны в скважину центраторы соединяют с обсадными трубами с таким расчетом, чтобы после спуска обсадной колонны центраторы располагались в заданных интервалах скважины.

В процессе спуска обсадной колонны центратор находится в транспортном положении, т.е. внутренние полости 6 эластичных центрирующих элементов 4, заполненные водонабухающим полимером 7, имеют минимальный наружный диаметр, не превышающий диаметра муфты обсадной колонны, что обеспечивает беспрепятственный спуск обсадной колонны в скважину до проектной глубины. После спуска колонны в процессе промывки скважины жидкость диффундирует через наружные боковые полупроницаемые грани эластичного центрирующего элемента 4 внутрь него и, взаимодействуя с водонабухающим полимером, вызывает его набухание (более чем в 4 раза). При этом эластичные центрирующие элементы равномерно со всех сторон обсадной колонны увеличиваются в размерах и, переходя в рабочее состояние, центрируют обсадную колонну. Таким образом, к началу цементирования обсадная колонна будет отцентрирована в скважине с любым углом наклона, в том числе и скважинах с горизонтальным проложением.

Спиральное размещение центрирующих элементов обеспечивает закручивание потока цементного раствора, обеспечивая тем самым лучшее замещение промывочной жидкости цементным раствором в «защемленных» зонах, т.е. центратор одновременно выполняет и роль турбулизатора.

Применение данного устройства по сравнению с имеющимися центраторами позволяет более эффективно центрировать обсадную колонну и повысить качество цементирования обсадных колонн за счет:

- принудительного центрирования обсадных колонн, прилегающих к стенке скважины;

- лучшего центрирования обсадных колонн в скважинах с любой траекторией;

- более полного замещения промывочной жидкости цементным раствором за счет спирального расположения центрирующих элементов, которые одновременно будут выполнять роль турбулизаторов.

Кроме того, применение предлагаемых центраторов снизит риск недохождения обсадных колонн до проектной глубины за счет того, что в транспортном положении диаметр близок к диаметру муфты обсадной колонны.

Центратор обсадной колонны с изменяемой геометрией, содержащий корпус и жестко закрепленные на корпусе центрирующие элементы из эластичного материала, имеющие внутреннюю полость, расположенные по спирали на поверхности корпуса, отличающийся тем, что внутренняя полость центрирующих элементов заполнена водонабухающим полимером, а наружные боковые грани эластичного центрирующего элемента выполнены полупроницаемыми.

Стопорное устройство для скважинного оборудования, спускаемого на коллоне труб // 2470136

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к устройствам для закрепления технических средств наружной оснастки на колонне труб, спускаемой в скважину.

Центратор обсадной колонны // 2468181

Центратор для гидропескоструйного перфоратора // 2466264

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности для вскрытия продуктивных пластов в скважинах с открытым забоем и с обсадными колоннами. .

Каротажное устройство, предназначенное для каротажа скважины (варианты) // 2460881

Изобретение относится к скважинным устройствам и, в особенности, к устройству для каротажа скважины, способному работать в стволах скважин с широким диапазоном размеров.

Калибратор-центратор // 2460867

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, предназначенному для калибровки стенок скважин и центрации компоновки низа бурильной колонны. .

Протектор для защиты силового кабеля в скважине // 2454526

Изобретение относится к нефтегазодобывающей отрасли и может быть использовано для защиты силового кабеля насоса от механических повреждений в процессе спуска-подъема подвески насосно-компрессорных труб.

Калибратор-центратор гидравлический (кцг) // 2441130

Изобретение относится к области строительства нефтяных и газовых скважин, а именно к опорно-центрирующим и калибрующим устройствам бурильной колонны. .

Лопастной калибратор // 2436928

Изобретение относится к буровой технике, а именно к устройствам, предназначенным для сохранения диаметра скважин в процессе всего времени работы породоразрушающего инструмента, преимущественно при очистке забоя скважины аэрированной жидкостью.

Протектор для защиты силового кабеля в скважине // 2432448

Центратор обсадной колонны // 2475618

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности и может быть использовано при цементировании обсадных колонн в процессе строительства скважин

Протектор для защиты силового кабеля в скважине // 2498041

Предложен протектор для защиты силового кабеля в скважине, содержащий корпус, выполненный как одно целое с кабельным каналом и с центральным каналом с размером под наружный диаметр насосно-компрессорной трубы для фиксации корпуса протектора на муфтовом соединении. Один конец откидных дугообразных зажимных скоб выполнен с петлеобразным концом с возможностью вращения на оси, которая проходит через петлеобразную скобу. Второй конец крепится посредством болта к корпусу. Корпус протектора выполнен штамповкой, оснащен двумя направляющими ребрами, усилителями пазов и оградительными ребрами пазов. Также оснащен направляющими элементами входа и выхода кабеля из кабельного канала корпуса, с помощью которых устанавливается необходимый зазор b между НКТ в зависимости от толщины применяемого кабеля. Откидные дугообразные зажимные скобы выполнены двухслойными, а концы скоб крепятся друг к другу посредством Т-образного соединения с внутренней стороны и направлены в сторону НКТ. Крепежный болт оснащен защитным чехлом. Корпус протектора выполнен литьем, оснащен четырьмя направляющими ребрами и оградительными ребрами пазов, а также направляющими элементами входа и выхода кабеля из кабельного канала корпуса. 3 з.п. ф-лы, 11 ил.

Установка для одновременно раздельной эксплуатации двух продуктивных пластов в одной скважине // 2499132

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть применено при геофизических исследованиях двух продуктивных пластов в одной добывающей скважине. Установка содержит параллельные длинную и короткую колонны НКТ, децентраторы установленные на длинной колонне НКТ, параллельный якорь, глубинные приборы, размещенные выше и ниже пакера, геофизический кабель, закрепленный в децентраторах посредством замковых устройств, и устройство герметичного перехода кабеля. При этом децентраторы выполнены с полусферическими пазами со снятыми фасками и не закреплены к телу колонны НКТ, вследствие чего имеют возможность поворота относительно ее оси, но ограничены упорными кольцами в продольном перемещении. Верхний и нижний глубинные приборы соединены между собой одним геофизическим кабелем, а к пакеру пристыкован скважинный фильтр. Короткая колонна НКТ пропущена через эксцентричные направляющие - децентраторы посредством полусферических пазов со снятыми фасками. Технический результат заключается в повышении надежности устройства и упрощении монтажных операций путем создания в эксплуатационной колонне направленного свободного пространства для спуска второй колонны НКТ и спуска двух глубинных приборов посредством одного геофизического кабеля. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Протектолайзер колонны насосно-компрессорных труб // 2504638

Изобретение относится к области добычи нефти и газа. Протектолайзер колонны насосно-компрессорных труб включает в себя первый кольцевой сектор и второй кольцевой сектор. Сектора соединяются посредством разъемного соединения и цилиндрического шарнира на насосно-компрессорной трубе. Силовой кабель проходит через сквозной паз. Прорезь, расположенная на внешней поверхности первого кольцевого сектора, предназначена для установки прижимной планки посредством, например, болтов. Во втором кольцевом секторе выполнен дополнительный паз для прокладки или дополнительного кабеля, или трубки для подачи ингибитора. Узел демпфирования выполнен в виде выемки на внешней поверхности кольцевого сектора. В выемке установлен стержень с загнутыми концами для крепления в выемке. Свободное пространство выемки заполнено упругим материалом. При этом часть поверхности удлиненного элемента выступает над наружной поверхностью первого кольцевого сектора или второго кольцевого сектора. Технический результат заключается в защите от механического воздействия внешней поверхности колонны насосно-компрессорных труб. Также для крепления силового кабеля к колонне насосно-компрессорных труб и его защиты при спускоподъемных операциях. Применение узла демпфирования позволяет снизить воздействия вибраций и колебаний, передающихся от работающего скважинного оборудования. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

Протектор погружного электродвигателя // 2504639

Изобретение относится к области нефтедобычи, а точнее к устройствам защиты скважинного оборудования от механических повреждений. Может быть использовано для защиты электродвигателя центробежного насоса от механических повреждений при спускоподъемных операциях, а также для снижения уровня вибраций и колебаний, возникающих при запуске электродвигателя центробежного насоса и охлаждения его при работе. Протектор погружного электродвигателя состоит из корпуса, выполненного в виде полого цилиндра. Корпус снабжен верхней присоединительной резьбой и нижней присоединительной резьбой. На корпусе расположены ребра. Между ребрами в корпусе выполнены сквозные наклонные отверстия. Каждое ребро протектора снабжено одним узлом демпфирования, выполненным в виде выемки на внешней поверхности ребра. В выемке установлен стержень с загнутыми концами для крепления в ребре. Свободное пространство выемки заполнено упругим материалом. Часть поверхности стержня выступает над внешней поверхностью ребра. Техническим результатом, получаемым при использовании предлагаемого изобретения, является простота и надежность конструкции, а также защита двигателя от внешних повреждений. Также снижение уровня вибрации электродвигателя центробежного насоса при его запуске и охлаждение электродвигателя центробежного насоса при его эксплуатации. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Устройство для центрирования бурового инструмента // 2506398

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к устройствам для проводки наклонного и горизонтального участков скважины. Устройство содержит корпус с наклонными пазами и размещенным в нем штоком. Снизу со штоком жестко соединен поршень, который выполнен кольцевым и размещен в камере, образованной наружной стенкой штока и внутренней стенкой корпуса. В наклонных пазах корпуса закреплены соединенные посредством тяг с поршнем лапы с зубками. Снизу на корпусе установлен нижний переводник с внутренним кольцевым сужением. Нижний переводник ниже кольцевого сужения оснащен кольцевым расширением. Сверху устройство оснащено телеметрической системой. Нижний конец штока выполнен с возможностью герметичного взаимодействия с кольцевым сужением. В кольцевом расширении установлен подпружиненный вверх нижний полый поршень, выполненный с возможностью продольного перемещения вверх штока до выхода его из герметичного соединения с кольцевым сужением. Шток подпружинен вниз с большим усилением, чем подпружинен вверх нижний поршень. Между нижним поршнем и кольцевым сужением размещен шарик, а снизу кольцевого сужения и сверху нижнего поршня напротив друг друга с краю выполнены выборки под шарик. Устройство обеспечивает возможность многократной корректировки зенитного угла скважины в процессе бурения без подъема на устье скважины. 4 ил.

Самостабилизирующиеся и сбалансированные от вибраций буровые долота и компоновки низа бурильных колонн и системы для их использования // 2509860

Группа изобретений относится к буровым долотам и компоновкам низа бурильной колонны. Обеспечивает предотвращение вибраций и других отклонений бурового долота и/или компоновки низа бурильной колонны. Буровое долото содержит внутреннюю полость, сообщенную текучей средой с бурильной колонной, и множество калибрующих поверхностей и резцов, размещенных на внешней части бурового долота. Множество калибрующих поверхностей имеют множество отверстий, которые позволяют текучей среде из внутренней полости бурильной колонны выходить из бурового долота, причем по меньшей мере одно отверстие расположено приблизительно на 90° сзади большинства резцов, при этом множество отверстий также содержат отверстие, имеющее другое проходное сечение относительно от по меньшей мере одного отверстия для производства несбалансированной боковой силы, причем буровое долото выполнено так, что текучая среда непрерывно подается из каждого отверстия для создания результирующего стабилизирующего эффекта. Компоновка низа бурильной колонны содержит указанное буровое долото. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 5 ил.

Сбалансированные от вибраций долота скважинные системы и способы их использования // 2509862

Группа изобретений относится к буровым долотам, буровым установкам и способам их использования. Обеспечивает достижение стабильности и уменьшение вибраций бурового долота. Буровое долото содержит внутреннюю полость, сообщенную текучей средой с бурильной колонной, множество резцов и первую калибрующую поверхность из множества калибрующих поверхностей, причем множество калибрующих поверхностей размещены на внешней части бурового долота, причем множество калибрующих поверхностей имеют множество отверстий, сообщенных текучей средой с внутренней полостью, при этом множество калибрующих поверхностей разнесены по окружности бурового долота, причем множество отверстий обеспечивают выход текучей среды из внутренней полости из бурового долота. Множество отверстий содержат по меньшей мере одно отверстие, имеющее большее проходное сечение, чем другие отверстия для создания несбалансированной боковой силы, причем буровое долото выполнено так, что текучая среда непрерывно подается из множества отверстий для достижения стабильности и уменьшения вибрации бурового долота. Буровая установка содержит бурильную колонну, ведущую бурильную трубу, соединенную с бурильной колонной, и указанное буровое долото. Способ бурения искривленного ствола скважины в подземном пласте содержит установку на бурильной колонне указанного бурового долота. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

Покрытие со сверхнизким трением для бурильных колонн в сборе // 2509865

Изобретение относится к бурению скважин, в частности к буровому инструменту. Техническим результатом является повышение износостойкости бурильной колонны в процессе бурения. Предложенная бурильная колонна содержит корпус в сборе с открытой внешней поверхностью, включающий бурильные трубы или гибкие насосно-компрессорные трубы, соединенные с низом бурильной колонны. При этом колонна труб содержит покрытие со сверхнизким трением, по меньшей мере, на части открытой внешней поверхности корпуса в сборе, где коэффициент трения покрытия со сверхнизким трением равен или меньше 0,15. Причем указанное покрытие со сверхнизким трением выбрано из аморфного сплава WS2, композиционного материала на основе фуллерена, металлокерамики на основе борида, квазикристаллического материала, материала на основе алмаза, алмазоподобного углерода (АПУ), нитрида бора и их сочетаний. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 14 ил., 4пр.

Калибратор-вибратор // 2509866

Изобретение относится к опорно-центрирующим устройствам, применяемым в компоновке низа бурильной колонны (КНБК) при наклонно-направленном бурении скважин. Обеспечивает повышение эффективности бурения скважин. Калибратор-вибратор для бурения скважин включает полый корпус с приваренными на нем продольными лопастями, внутри которого на оси расположен лопастной золотник, установленный с возможностью периодического перекрытия проходного сечения, который усиливает высокочастотные продольные колебания долота, способствующие эффективному разрушению горной породы, уменьшает крутильные и поперечные колебания КНБК, позволяет центрировать и калибровать скважину. 2 ил.