Центратор для обсадных колонн

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскнк

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 150880 (21) 2973541/22 03 (51) +. Кп з

Е 21 В 17/10 с присоединением заявки М9

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий (23) Приоритет (53) УДК 622 ° 245 ° . 12 (088. 8) Опубликовано 300632. Бюллетень Мо 24

Дата опубликования описания 300682 (72) Авторы изобретения

В.С. Пупков и В.П. Гнездов

Сахалинский государственный научно-исследо ательский и проектный институт газовой промышленносТтг- ----(71) Заявитель (54) ЦЕНТРАТОР ДЛЯ ОБСАДНЫХ КОЛОНН

ИзОбретение относится к креплению нефтяных и газовых скважин и может быть использовано в любой отрасли народного хоэ яйства, производящей бурение и крепление скважин.

Известны центраторы для обсадных колонн, включающие два хомута, связанные между пружиненными планками (1)

Одна ко неупра вл яемое из ме не ние диаметра центратора не позволяет обеспечить полную концентричность .обсадной колонны. Например, в наклонном стволе пружинные центраторы под действием горизонтальной составляющей веса обсаднЫх труб сжимаются, диаметр их становится меньше диаметра скважины и центрирование не обеспечивается. Использование пружинных центраторов затрудняет спуск колонны через интервал набора кривизны скважины, особенно, при малой длине вертикального участка.

Кроме того, под действием прижимающих сил и динамических нагрузок пружинные арки центраторов деформируются или разрушаются.

Наиболее близким техническим решением по совокупности существенных признаков и достигаемому результату к изобретению является центратор обсадных колонн, включающий корпус с радиальными каналами и выдвижными рабочими элементами, установленными на эластичной втулке, образующей с корпусом герметичную камеру, и разрезную втулку, установленную в осевом канале корпуса над радиальными отверстиями с возможностью их перекрытия, причем корпус в месте расположения радиальных отверстий имеет проточку (2).

Однако центрирование обсадной колонны с помощью этого устройства не может быть надежным, так как разрезная пружинная втулка не может создать полную герметизацию радиальных каналов. Более того, возможно даже совпадение одного радиального канала с разрезом втулки при ее разжатии в кольцевой проточке корпуса.

Следовательно, устройство не обеспечивает фиксацию упругого эластичного элемента в разжатом состо ян ии, что

25 требуется для надежного центрирования.

В

Кроме того, применение устройства огра ничи ва ется сравнит ель но у з кой областью, так как центрирование колонны полностью зависит от парамет93971 7 ров процесса цементированная, и при небольшой высоте подъема тампонажного раствора, давление при продавливании может и не обеспечить выдвижение эластичных элементов, особенно в сложных условиях, когда колонна, например, лежит на стенке наклонной скважины.

Цель изобретения - повышение надежности работы центратора.

Поставленная цель достигается тем, что втулка, подпружиненная в осевом направлении, имеет окна и расположенные в них поворотные упоры со срезными элементами.

На фиг.1 показан центратор для )5 обсадных колонн, общий вид; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг.1; на фиг. 3 — узел 1 на фиг. 1 (в увеличенном виде).

Устройство состоит из корпуса 1, 20 в пазах 2 которого закреплены выцвижные эластичные рабочие центрирующие элементы 3, подпружиненная в осевом направлении втулки 4 с уплотнениями

5, пружины 6, нижнего переводника 7 с упором 8 для пружины 6 и .ограничителем 9 хода подпружиненной втулки

4, нижней цементировочной пробки 10 с разрушаемой диафрагмой 11 и нажимной металлической втулкой 12. В корпусе l имеются радиальные отверстия 13. B окнах 14 втулки 4 на оси 15

Установлены поворотный упор 16 цементировочной пробки, который удержива етсч в горизонтальном положении срезной шпилькой 17. В упоре имеется зажим 18 для удержания срезной. шпильки, представляющий собой узкую прорезь в эластичном материале,вмонтированном в упор в месте его кон такта со шпилькой.

Для соединения с обсадными трубами при компоновке колонны устройство. имеет присоединительные резьбы: муфту 19 вверху и ниппель 20 внизу.

Втулка 4 имеет незначительный зазор 45 с боковой поверхностью нижнего переводника для выравнивания давления в полости труб под пробкой и в полости под подпружиненной втулкой.

Во время спуска обсадной колонны в Я) скважину полностью собранное устройст во ус та н авл ив ает ся в н ео бходимом количестве, в соответствии с геолого-техническими условиями крепления.

Центратор работает следующим об- 55 ра зом.

При спуске образуется полость между эластичными центрирующими элементами и корпусом, и радиальные отверстия в корпусе перекрыты от по- 60 лости обсадных труб подпружиненной втулкой. Элас тичные цен трирующие элементы находятся в окнах .корпуса устройства, что обеспечивает беспрепятственный спуск колонны в скважину. По окончании спуска колонны до проектной глубины и промывки скважины перед цементированием перед закачкой цементного раствора в колонну опускается нижняя цементировочная пробка.

При подходе цементировочной пробки к центрирующему устройству нажимная втулка пробки упирается в поворотный упор. В колонне создается избыточное давление. Пружина сжимается, втулка

4 перемещается до ограничителя хода поршня. При этом полость обсадных труб через радиальные каналы сообщается с полостью эластичных центрирующих элементов. При определенном давлении, зависящем от материала элементов и их конструкции, происходит раздувка элементов до диаметра скважины жидкостью из колонны, при этом колонна занимает концентричное положение относительно стенок скважины. При дальнейшем росте давления до величины, определяемой количеством, диаметром и материалом срезных шпилек, происходит срез последних и поворот упора в вертикальное положение. При этом втулка 4 под действием пружины возвращается в исходное положение и перекрывает радиальные отверстия, а центрирующие элементы фиксируются в рабочем положении. Пробка, освободившаяся от упора, перемещается вниз до следующего центрирующе го ус тройства .

Далее полностью повторяется операция по переводу следующего центратора, установленного по длине обсадной колонны в рабочее положение аналогично приведенной выше.Срезные шпильки каждого центрирующего устройства после их среза удерживаются зажимами поворотных упоров и не выпадают в колонну.

После приведения в рабочее положение всех центраторов пробка доходит до УПорного кольца (стоп-кольца) . Снова создается давление, после определе нного роста которого (на

25-30 кгс/см больше давления среза шпилек центрирующих устройств) разрушается диафрагма пробки.

Затем цементирование продолжается, т. е. цементный раствор выдавливается в затрубное пространство продувочной жидкостью посредством верхней цементировочной пробки.

Технико-экономическая эффективность заключается в повышении качества крепления обсадной колонны за счет улучшения центрирования обсадной колонны в стволе скважины перед ее цементированием. формула изобретения

Центратор для обсадных колонн, включающий корпус с радиальными каналами и выдвижными рабочими эле939717

1?.

Ф

13

Фиг,2 фиг.1

17

ВНИИПИ

Тираж 623

Заказ 4622/48

Подписное ментами и втулку, установленную с воэможностью перекрытия радиальных каналов, корпуса, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения надежности работы устройства, втулка подпружинена в осевом направлении, 5 имеет окна и расположенные в них поворотные упоры со срез ными элементами.

Источники. информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США 9 3240274,кл.166-241, опублик. 1966.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2895224/03, кл. Е 21 В 17/10, 14 .03.80 (прототип) .

Филиал ППП "Патент", r, Ужгород, ул. Проектная, 4