Центратор обсадной колонны

 

Изобретение относится к цементированию затрубного пространства обсадной колонны, а именно центрированию обсадной колонны в скважине. Центратор содержит расположенные на обсадной колонне цилиндр, срезную пробку, сообщающую полость цилиндра с внутриколонной, поршень, центрирующие элементы. Цилиндр жестко связан с обсадной колонной, поршень в нижней части выполнен коническим. Центрирующие элементы выполнены в виде лепестков конической втулки, имеющей с внешней стороны по периметру проточку. Цилиндрическая часть конической втулки жестко связана с обсадной колонной. Нижняя коническая часть поршня взаимодействует с разрезными лепестками конической втулки. Изобретение обеспечивает упрощение конструкции и повышение надежности работы центратора. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Предлагаемое изобретение относится к области цементирования затрубного пространств, обсадной колонны, а именно, центрирования обсадной колонны в скважине.

Известен центратор (патент РФ 2034128, кл. Е 21 В 17/10 от 30.04.1995 г. ), содержащий установленные на обсадной трубе рабочий цилиндр с рабочим поршнем с возможностью взаимодействия с одним из концов центрирующих элементов, шарнирно связанных с другим концом обсадной колонны, на внутренней поверхности которой установлены разрушаемые пробки, а противоположный конец рабочего поршня (гидравлически) взаимодействует с коническим хвостовиком замкового поршня, который сопрягается с пружинным разрезным кольцом, жестко связанного с обсадной колонной. Центрирующие элементы представлены в виде рычагов, выполненных клиновидными, для взаимодействия с клиновидными поверхностями рабочего поршня. Рабочий цилиндр смонтирован с возможностью осевого перемещения и имеет на нижнем конце уступ, взаимодействующий с выступом замкового поршня, а на верхнем конце - "П"-образные пазы для фиксаций центрирующих элементов.

Недостатком данного центратора является сложность конструкции и, как следствие этого, ненадежность его работы.

В процессе спуска обсадной колонны в скважину дополнительно происходят ее поперечно-колебательные, вращательные и возвратно-поступательные движения. При этом возникает опасность разрушения пружинного разрезного кольца о выступы стенок скважины, осевого перемещения рабочего цилиндра и, как следствие этого, самопроизвольное раскрытие центрирующих элементов. Шарнирное крепление центрирующих элементов к колонне их верхними концами при соприкосновении нижних концов со стенками скважины обуславливает положительный момент раскрытия центрирующих элементов, что приводит к их заклиниванию и предотвратит возможность дальнейшего спуска колонны или к разрушению центрирующих элементов.

В транспортном положении центратора поршень с клиновидными выступами для взаимодействия с рычагами свободно может вращаться относительно обсадной трубы. Из-за вращательного движения обсадной колонны в процессе спуска ее в скважину есть возможность проворота поршня относительно центрирующих элементов и выхода из взаимодействия клиновидных поверхностей с рычагами. При попытке приведения центратора в рабочее положение центрирующие элементы в этом случае не раскроются. Наличие замкового поршня с выступом и коническим хвостовиком и рабочего цилиндра, имеющего с одного конца выступ, с другого - П-образные пазы усложняет конструкцию и снижает надежность работы устройства, т.к. появляется возможность образования дополнительных каналов перетока скважинной жидкости между внутренней поверхностью рабочего цилиндра и внешней поверхностью замкового поршня и между внутренней поверхностью замкового поршня и внешней поверхностью обсадной трубы.

После спуска обсадной колонны до проектной глубины и слома разрушаемой пробки цементировочной пробкой внутриколонная жидкость поступает в полость рабочего цилиндра. Образованные дополнительные каналы будут пропускать эту жидкость. В результате этого в полости рабочего цилиндра величина давления жидкости окажется незначительной для раскрытия центрирующих элементов и центрирования обсадной колонны относительно скважины.

Целью изобретения является упрощение конструкции и повышение надежности работы центратора обсадной колонны. Это достигается тем, что из конструкции центратора обсадной колонны, включающего расположенные на обсадной колонне цилиндр, срезную пробку, сообщающую полость цилиндра с внутриколонной, поршень, центрирующие элементы, исключаются башмаки и замковый поршень, сложный по конфигурации. Рабочий цилиндр, выполненный без уступа и П-образных пазов, жестко скреплен верхним концом с обсадной трубой. Выполнение цилиндра сплошным технологичнее при его изготовлении. Рабочий цилиндр, жестко соединенный верхним концом с обсадной колонной, исключает переток жидкости между полостью цилиндра и заколонным пространством, что способствует более надежной работе центратора. Выполнение нижнего конца поршня коническим для взаимодействия с центрирующими элементами не влияет на работу устройства при его поворотах.

Выполнение центрирующих элементов в виде лепестков конической втулки упрощает конструкцию и исключает возможность самопроизвольного раскрытия центрирующих элементов.

Выполнение поршня с продольной прорезью улучшает технологию сборки.

На фиг.1 показан центратор в транспортном положении.

На фиг.2-3 показан поршень 4 с продольной прорезью и отверстиями.

Центратор состоит из обсадной колонны 1, цилиндра 2, жестко соединенного (связанного) с обсадной трубой, срезной пробки 3, сообщающей полость цилиндра с внутриколонным пространством, поршня 4, который своей нижней конической частью взаимодействует с центрирующими элементами, выполненными в виде разрезных лепестков конической втулки 5, имеющей с внешней стороны по периметру проточку. Цилиндрическая часть втулки 5 жестко связана с обсадной колонной 1.

Для сборки поршень 4 (см. фиг.2-3) имеет по всей длине продольную прорезь.

Центратор работает следующим образом.

После спуска обсадной колонны 1 в скважину вместе с установленными на ней центраторами под действием давления тампонажного раствора сверху вниз движется продавочная пробка, которая проходя по обсадной трубе 1 центратора ломает пробку 3. После этого через отверстия открывается доступ внутриколонной жидкости в полость цилиндра 2. Под действием перепада давления заколонной и внутриколонной жидкостей на торец рабочего поршня 4 последний начинает перемещаться вниз. При этом нижняя коническая поверхность поршня 4 воздействует на лепестка конической втулки 5, которые преодолевая упругость материала в зоне проточки, расположенной с внешней стороны втулки, раздвигаются в радиальном направлении и упираются в стенку скважины, устанавливая обсадную колонну оксиально ее оси.

Формула изобретения

1. Центратор обсадной колонны, включающий расположенные на обсадной колонне цилиндр, срезную пробку, сообщающую полость цилиндра с внутриколонной, поршень, центрирующие элементы, отличающийся тем, что цилиндр жестко связан с обсадной колонной, поршень в нижней части выполнен коническим, а центрирующие элементы выполнены в виде разрезных лепестков конической втулки, имеющей с внешней стороны по периметру проточку, при этом цилиндрическая часть конической втулки жестко связана с обсадной колонной, а нижняя коническая часть поршня установлена с возможностью взаимодействия с разрезными лепестками конической втулки.

2. Центратор по п.1, отличающийся тем, что поршень выполнен с продольной прорезью.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3