Центратор

 

Изобретение относится к устройствам для исследования геолого-разведочных и промысловых скважин геофизическими методами и предназначено для центрирования скважинной аппаратуры в колонне бурильных труб. Центратор содержит корпус с ребрами, опорные элементы, установленные с возможностью радиального перемещения, и пружину. Опорные элементы выполнены в виде рычагов, состоящих из двух звеньев, соединенных между собой. Верхнее звено рычага закреплено к ребру корпуса, установленного на оси и подвижного в радиальном направлении. Нижнее звено рычага закреплено к ребру кольца, установленного на корпусе соосно и подвижного относительно корпуса только в осевом направлении. Кольцо подпружинено относительно гайки, которая также установлена на корпусе. Звенья рычагов соединены с корпусом, кольцом и друг с другом шарнирами. Корпус центратора с одной стороны может упираться в бурт, выполненный на оси, а с другой может быть зафиксирован от осевого перемещения стопорным кольцом. С двух сторон оси центратора могут быть выполнены присоединительные резьбы, разъемы и концентрические канавки под уплотнительные кольца, обеспечивающие электрическое соединение и герметичность скважинной аппаратуры, соединенной с центратором. Между гайкой и пружиной центратора может быть установлено упорное кольцо. Изобретение позволит увеличить надежность центратора с повышением точности центровки и регулировкой усилия центровки на опорных элементах. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к устройствам для исследования геолого-разведочных и промысловых скважин геофизическими методами и предназначено для центрирования скважинной аппаратуры в колонне бурильных труб.

Известно устройство для центрирования А. С. СССР 1627654, МКП Е 21 В 17/10, состоящее из корпуса и тел качения, которые расположены по окружности корпуса. Несмотря на то, что опорные элементы центратора разгружены от изгибающих нагрузок, устройство для центрирования имеет существенный недостаток, который заключается в том, что центрирующие элементы при прохождении сужений в бурильной колонне не способны в широких пределах изменять свои диаметральные размеры, что может приводить к заклиниваниям или поломкам.

Известен центратор А.С. СССР 1798473, МКП Е 21 В 17/10, включающий корпус с ребрами, установленные в пазах ребер с возможностью радиального перемещения опорные элементы, расположенные между корпусом и опорными элементами плоские пружины.

Недостатками центратора являются: отсутствие возможности регулировки усилия на опорных элементах, что особенно важно при бурении наклонно направленных и горизонтальных скважин, а также значительные изгибающие нагрузки, на опорных элементах возникающие при вращении бурильной колонны.

Задачами создания изобретения являются: - повышение надежности центратора, - уменьшение влияния изгибающих нагрузок на опорные элементы центратора, - повышение точности центровки, - обеспечение регулировки усилия центровки на опорных элементах центратора, - обеспечение надежности соединения и герметизация скважинной аппаратуры.

Указанные задачи решены за счет новой конструкции центратора. Центратор содержит корпус с ребрами, опорные элементы, установленные с возможностью радиального перемещения, пружину. Опорные элементы выполнены в виде рычагов. Каждый рычаг состоит из двух звеньев, соединенных между собой. Верхнее звено рычага закреплено к ребру корпуса, установленного на оси и подвижного в радиальном направлении. Нижнее звено рычага закреплено к ребру кольца, установленного на корпусе соосно и подвижного относительно корпуса только в осевом направлении. Кольцо подпружинено относительно гайки, которая также установлена на корпусе, а звенья рычагов соединены с корпусом, кольцом и друг с другом шарнирами. Корпус центратора с одной стороны упирается в бурт, выполненный на оси, а с другой зафиксирован от осевого перемещения стопорным кольцом. С двух сторон оси центратора выполнены присоединительные резьбы, разъемы, и концентрические канавки под уплотнительные кольца, обеспечивающие электрическое соединение и герметичность скважинной аппаратуры, соединенной с центратором. Между гайкой и пружиной центратора установлено упорное кольцо.

Применение этих узлов и деталей позволило повысить надежность центратора, разгрузить его опорные элементы от изгибающих нагрузок, улучшить точность центровки, обеспечить возможность регулировки усилия центровки на опорных элементах центратора, надежно соединить и загерметизировать скважинную аппаратуру, обеспечить ее работоспособность при высоком давлении и температуре.

Проведенные патентные исследования показали, что предложенное техническое решение обладает новизной, промышленной применимостью и изобретательским уровнем, т.е. удовлетворяет критериям изобретения. Изобретательский уровень подтверждается тем, что новая совокупность существенных признаков обеспечивает получение новых технических результатов.

Сущность изобретения поясняется на фиг. 1 и 2, где на фиг. 1 приведен центратор, а на фиг. 2 - разрез А-А.

Центратор устанавливается в бурильной трубе 1 и содержит ось 2, опорные элементы, выполненные в виде рычагов. Каждый рычаг состоит из звеньев 3 и 4, соединенных между собой. Верхнее звено 3 рычага закреплено к ребру 5 корпуса 6, установленного на оси 2 и подвижного в радиальном направлении. Нижнее звено 4 закреплено к ребру 7 кольца 8, установленного на корпусе 6 соосно и подвижного относительно корпуса только в осевом направлении. Кольцо 8 подпружинено пружиной 9 относительно гайки 10, которая также установлена на корпусе 6. Звенья 3 и 4 рычагов соединены с корпусом 6, с кольцом 8 и друг с другом шарнирами 11. Корпус 6 центратора с одной стороны упирается в бурт 12, выполненный на оси 2, а с другой зафиксирован от осевого перемещения стопорным кольцом 13. С двух сторон центратора выполнены присоединительные резьбы, разъемы 14 и концентрические канавки под уплотнительные кольца 15, обеспечивающие электрическое соединение и герметичность отдельных частей скважинной аппаратуры 16, соединенной с центратором. Между гайкой 10 и пружиной 9 центратора установлено упорное кольцо 17.

Центратор крепится на резьбе между отдельными частями скважинной аппаратуры 16. Количество центраторов определяется длиной скважинной аппаратуры, ее весом и необходимой точностью центровки. Во время сборки происходит электрическое соединение отдельных частей скважинной аппаратуры разъемами 14 и герметизация ее внутренней полости от попадания бурового раствора уплотнительными кольцами 15. Скважинная аппаратура с центраторами вставляется в бурильную трубу. При этом звенья 3 и 4 рычагов через шарниры 11 и ребра 7 кольца 8 отжимают пружину 9 и прижимаются к корпусу 6. Пройдя через замок бурильной трубы, имеющий меньшее проходное сечение, звенья 3 и 4 рычагов центратора возвращаются пружиной до упора в стенки бурильной трубы 1. Скважинная аппаратура 16 крепится к переводнику и приворачивается к замку бурильной трубы 1. Крепление скважинной аппаратуры, переводник и замок бурильной трубы на фиг. 1...2 не показаны. При этом происходит вращение скважинной аппаратуры 16, соединенной с осью центратора 2 внутри корпуса 6, который сориентирован по центру относительно стенок бурильной трубы и сам не вращается, что предотвращает интенсивный износ бурильной трубы от взаимодействия с опорными элементами центратора. За счет этого продляется также срок службы центратора, так как его опорные элементы разгружены от изгибающих нагрузок.

При наклонно направленном и горизонтальном бурении с увеличением зенитного угла скважины увеличивается усилие, действующее от веса скважинной аппаратуры на опорные элементы. Регулировка усилия на звеньях 3, 4 рычагов центратора осуществляется гайкой 10. Изменение положения гайки 10 на втулке 6 приводит к изменению усилия, с которым пружина 9 через ребра 7 кольца 8 воздействует на звенья 3, 4 обеспечивая центровку скважинной аппаратуры 16.

Применение изобретения позволило: 1. повысить надежность и долговечность центратора, 2. снизить износ бурильной трубы, 3. улучшить точность центровки, обеспечить возможность регулировки усилия центровки на опорных элементах центратора, 4. надежно соединить и загерметизировагь скважинную аппаратуру, обеспечить ее работоспособность при высоком давлении и температуре.

Формула изобретения

1. Центратор, содержащий корпус с ребрами, опорные элементы, установленные с возможностью радиального перемещения, пружину, отличающийся тем, что опорные элементы выполнены в виде рычагов, каждый рычаг состоит из двух звеньев, соединенных между собой, верхнее звено рычага закреплено к ребру корпуса, установленного на оси и подвижного в радиальном направлении, а нижнее звено закреплено к ребру кольца, установленного на корпусе соосно и подвижного относительно корпуса только в осевом направлении, при этом кольцо подпружинено относительно гайки, которая также установлена на корпусе, а звенья рычагов соединены с корпусом, кольцом и друг с другом шарнирами.

2. Центратор по п.1, отличающийся тем, что корпус с одной стороны упирается в бурт, выполненный на оси, а с другой зафиксирован от осевого перемещения стопорным кольцом.

3. Центратор по п.1 или 2, отличающийся тем, что с двух сторон оси выполнены присоединительные резьбы, разъемы и концентрические канавки под уплотнительные кольца, обеспечивающие электрическое соединение и герметичность скважинной аппаратуры, соединенной с центратором.

4. Центратор по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что между гайкой и пружиной установлено упорное кольцо.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2