Центратор обсадной колонны
Владельцы патента RU 2468181:
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. Обеспечивает минимальный диаметр центратора при спуске колонны в скважину и максимальный диаметр после ее спуска и при цементировании наклонного или горизонтального ствола, а также обеспечивает эффективное центрирование обсадной колонны, снижает риск разрушения центратора в процессе спуска. Центратор обсадной колонны включает центрирующие металлические пластины, закрепляемые на кольцах, и стопорное кольцо для закрепления центратора на обсадной колонне. На внутренней поверхности центрирующих пластин закреплены полые элементы, выполненные из эластичного полупроницаемого материала, внутренняя полость которых заполнена водонабухающим полимером, при этом стопорное кольцо выполнено с закругленными краями. 2 ил.
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.
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.
Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому эффекту является пружинный центратор [Справочник по креплению нефтяных и газовых скважин. М., Недра, 1977, с.98], у которого в качестве центрирующего элемента 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 центратора - прототипа является низкая эффективность при центрировании обсадных колонн.
Изобретение направлено на создание центратора 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, включающем центрирующие металлические пластины, закрепляемые на кольцах, и стопорное кольцо для закрепления центратора на обсадной колонне, согласно изобретению на внутренней поверхности центрирующих пластин закреплены полые элементы, выполненные из эластичного полупроницаемого материала, внутренняя полость которых заполнена водонабухающим полимером, при этом стопорное кольцо выполнено с закругленными краями.
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 включает кольца 1, на которых закреплены центрирующие металлические пластины 2, между кольцами 1 размещается стопорное кольцо 3. На внутренней поверхности центрирующих металлических пластин 2 закреплены полые элементы 4, выполненные из эластичного полупроницаемого материала, внутренняя полость которых заполнена водонабухающим полимером 5.
Центратор обсадной колонны работает следующим образом.
В процессе спуска обсадной колонны в скважину центраторы устанавливаются на обсадных трубах с таким расчетом, чтобы после спуска обсадной колонны центраторы располагались в заданных интервалах скважины. Наличие закругленных краев стопорного кольца предупредит разрушение эластичного полупроницаемого материала при перемещении центратора относительно стопорного кольца при спуске обсадной колонны.
В процессе спуска обсадной колонны центратор находится в транспортном положении и закреплен на обсадной колонне стопорным кольцом 3. Внутренние полости элементов 4 из эластичного полупроницаемого материала заполнены водонабухающим полимером 5, поэтому центрирующие металлические пластины 2 имеют минимальный наружный диаметр, что обеспечивает беспрепятственный спуск обсадной колонны в скважину до проектной глубины. При этом металлические пластины 2 защищают полые элементы 4 от разрушения при трении обсадной колонны о стенки скважины. После спуска колонны в процессе промывки скважины и подготовки ее к цементированию жидкость диффундирует через полупроницаемые грани полых элементов 4 из эластичного полупроницаемого материала внутрь элементов и, взаимодействуя с водонабухающим полимером 5, вызывает его набухание. Давление набухания передается на металлические пластины 2, которые переходят в рабочее состояние и 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.
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 и более полного замещения промывочной жидкости цементным раствором.
Кроме того, применение предлагаемых центраторов снизит риск разрушения центраторов в процессе их спуска.
Центратор обсадной колонны, включающий центрирующие металлические пластины, закрепляемые на кольцах, и стопорное кольцо для закрепления центратора на обсадной колонне, отличающийся тем, что на внутренней поверхности центрирующих пластин закреплены полые элементы, выполненные из эластичного полупроницаемого материала, внутренняя полость которых заполнена водонабухающим полимером, при этом стопорное кольцо выполнено с закругленными краями.
