Центратор бурильного инструмента



Центратор бурильного инструмента
Центратор бурильного инструмента
Центратор бурильного инструмента

 


Владельцы патента RU 2526088:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" (RU)

Изобретение относится к бурению скважин, в частности к опорно-центрирующим элементам бурильной колонны. Техническим результатом является увеличение эффективности работы предлагаемого центратора за счет расширения спектра амплитудно-частотных характеристик демпфируемых колебаний. Центратор бурового инструмента включает корпус с осевым каналом и радиальными отверстиями, концентрически установленную на нем с возможностью вращения центрирующую втулку, снабженную продольными ребрами на наружной поверхности и демпфирующей обоймой на внутренней поверхности и осевыми опорами в виде пяты и подпятника. При этом демпфирующая обойма снабжена радиальными шлюзами, размещенными на уровне радиальных отверстий корпуса, и круговым массивом продольных сквозных каналов. Причем внутренние полости указанных сквозных каналов через шлюзы и радиальные отверстия корпуса гидравлически связаны с осевым каналом корпуса и выполнены в форме кольцевых сегментов, разнонаправленно-расширяющихся к торцам центрирующей втулки. Подпятники установлены в осевых каналах демпфирующей обоймы с запасом осевого хода и выполнены в виде упругих полых вставок, боковые поверхности которых выполнены с углами, большими угла заклинивания, герметизирующими продольные сквозные каналы на концевых участках. 3 ил.

 

Изобретение относится к бурению скважин, в частности к опорно-центрирующим элементам бурильной колонны (центраторам).

Известен центратор бурильного инструмента [АС №1458551, кл. Е21В 17/10, опубл. 1989 г.], содержащий корпус с осевым и радиальными каналами, концентрически установленную на нем с возможностью вращения центрирующую втулку с продольными ребрами, демпфирующую обойму, подпятники. Недостатками данного изобретения являются низкие эффективность и долговечность работы, связанные с тем, что при работе возможен перекос оси корпуса центратора к оси скважины из-за прогиба компоновки бурильного инструмента, либо при проходке центратором криволинейного участка ствола скважины, вызывающий бочкообразный износ продольных ребер центрирующей втулки. Кроме этого центратор работает как гидравлический амортизатор одностороннего действия, т.е. центрирующая втулка постоянно находится в нижнем положении по отношению к осевым опорам.

Наиболее близким техническим решением является центратор бурильного инструмента [АС №1263800, кл. Е21В 17/10, опубл. 1986 г.], включающий корпус с осевым и радиальными калиброванными отверстиями, установленную на нем с возможностью вращения центрирующую втулку, с выполненными на ее внешней цилиндрической поверхности продольными ребрами и снабженную демпфирующей обоймой. Фиксация центрирующей втулки в осевом направлении осуществляется с помощью осевых опор, включающих упругие подпятники.

Недостатком описанного выше изобретения является низкая эффективность его работы, связанная с тем, что независимо от снабжения корпуса вставными гидравлически-подпружиненными поршнями и соплом в осевом канале, устройство работает как амортизатор одностороннего действия вследствие возникновения продольной силы, прижимающей центрирующую втулку к подпятнику нижней опоры. Причем, геометрия демпфирующей обоймы позволяет создавать, только постоянную по длине, величину ее податливости, что в свою очередь не дает эффективной возможности обеспечить полное прилегание продольных ребер к стенке скважины, в случае возникновения перекоса осей корпуса и втулки, и, как следствие, приводит к бочкообразному износу.

Технической задачей изобретения является увеличение эффективности работы предлагаемого центратора за счет расширения спектра амплитудно-частотных характеристик демпфируемых колебаний, передающихся от долота, устранение перекоса центрирующей обоймы центратора, и, как следствие, бочкообразного износа, увеличение долговечности предлагаемого устройства.

Поставленная задача решается тем, что в известном центраторе бурового инструмента, включающем корпус с осевым каналом и радиальными отверстиями, концентрически установленную на нем с возможностью вращения центрирующую втулку, снабженную продольными ребрами на наружной и демпфирующей обоймой на внутренней поверхностях и осевыми опорами в виде пяты и подпятника, согласно предлагаемому изобретению демпфирующая обойма снабжена радиальными шлюзами, размещенными на уровне радиальных отверстий корпуса, и круговым массивом продольных сквозных каналов, внутренние полости которых через шлюзы и радиальные отверстия корпуса гидравлически связаны с осевым каналом корпуса и выполнены в форме кольцевых сегментов, разнонаправленно-расширяющихся к торцам центрирующей втулки, а подпятники установлены в осевых каналах демпфирующей обоймы с запасом осевого хода и выполнены в виде упругих полых, открытых в сторону кольцевых сегментов вставок, боковые поверхности которых выполнены с углами, большими угла заклинивания каждый, герметизирующими продольные сквозные каналы на концевых участках.

На фиг.1 изображен центратор бурильного инструмента; на фиг.2 и 3 - поперечные разрезы А-А и Б-Б на фиг.1 соответственно.

Центратор бурильного инструмента (фиг.1) включает корпус 1, центрирующую втулку 2 с продольными износостойкими ребрами 3. В корпусе 1 выполнен сквозной осевой канал 4 и радиальные отверстия 5. Вдоль внутренней цилиндрической поверхности втулки 2 размещена демпфирующая обойма 6, вращающаяся совместно с втулкой относительно вкладыша 7, неподвижно связанного с наружной посадочной поверхностью корпуса 1. Цилиндрический вкладыш 7 снабжен радиальными отверстиями, сообщающимися с отверстиями 5 корпуса 1.

Демпфирующая обойма 6 снабжена круговым массивом продольных сквозных каналов 8 профильной формы. Причем, каналы 8 сообщаются с осевым каналом 4 корпуса 1 посредством радиальных шлюзов 9. Для ограничения аксиального перемещения центрирующей втулки 2, с обеих ее торцевых поверхностей установлены пяты 10, зафиксированные в корпусе 1. Продольные каналы 8 обоймы 6 имеют форму кольцевого сегмента 11 в поперечном сечении (фиг.3) и комбинированную форму в осевом сечении, расширяющуюся от центра к торцам центрирующей втулки 2 (фиг.1). В расширяющиеся части 12 каналов 8 установлены упругие вставки 13, выполняющие функции подпятников.

Вставки 13 выполнены ответной расширяющимся частям 12 каналов 8 формой, при этом снабжены хвостовиками, имеющими аналогичную форму каналам 8. Во вставках 13 дополнительно выполнены профильные отверстия 14. Вставки 13 имеют возможность осевого перемещения, которое ограничивается с одной стороны - пятами 10, а с другой стороны ограничение носит геометрический характер, а именно - сужение участка 12 продольных каналов 8. Причем для предотвращения «заклинивания» вставок 13 в зоне участка 12 их боковые поверхности имеют угол наклона больше величины угла заклинивания.

Центратор бурильного инструмента работает следующим образом.

Устройство включается в состав компоновки нижней части бурильной колонны (КНБК), над долотом, при бурении забойными двигателями, либо между бурильными трубами, при роторном бурении.

Промывочная жидкость, подаваемая буровым насосом, попадает в осевой канал 4 центратора. Часть жидкости поступает через радиальные отверстия 5 и 9 в продольные каналы 8 демпфирующей втулки 6.

Поскольку в расширяющихся частях 12 каналов 8 установлены вставки 13, это приводит к созданию давления внутри каналов, равного давлению в осевом канале 4 центратора. Причем, наличие хвостовиков вставок, полностью повторяющих форму каналов 11, и профильных отверстий 14 обеспечивают полную герметизацию каждого сквозного канала 8 демпфирующей втулки 6.

Возникающее в каналах 8 избыточное давление создает осевое усилие на торцевые поверхности вставок 13, заставляя их перемещаться по направлению к пятам 10, обеспечивая этим стабильное, среднее положение центрирующей обоймы 2.

В процессе работы центратора в составе КНБК продольные ребра 3 центрирующей обоймы 2 поочередно (вследствие возможности вращения обоймы) прижимаются к стенкам ствола скважины. Результатом контакта ребер обоймы со стволом скважины является поочередная циклическая изменяющаяся поперечная деформация продольных каналов 8 демпфирующей втулки, приводящая к возникновению дополнительных к гидравлическим осевых (выталкивающих) усилий, действующих на вставки 13, прижимающие последние к пятам 10 верхней и нижней осевых опор, обеспечивая тем самым работу каналов 8 всей конструкции в целом в режиме упруго-жидкостных радиально-аксиальных амортизаторов двухстороннего действия, как следствие позволяя более эффективно демпфировать колебания, передающиеся от долота на корпус центратора, жестко связанного с другими элементами КНБК.

Кроме этого в случае возникновения перекоса оси центрирующей обоймы 2 относительно оси корпуса 1 центратора, возникающая добавочная поперечная деформация участков 12 каналов 8, находящихся в плоскости перекоса осей, способствует созданию добавочного «реактивного» момента пары сил, действующего на упирающиеся в пяты 10 вставок 13. Возникающий «реактивный» момент пары сил устраняет перекос центрирующей обоймы (способствует «самоустановке») и, как следствие, бочкообразный износ, увеличивая долговечность работы предлагаемого устройства.

Центратор бурильного инструмента, включающий корпус с осевым каналом и радиальными отверстиями, концентрически установленную на нем с возможностью вращения центрирующую втулку, снабженную продольными ребрами на наружной и демпфирующей обоймой на внутренней поверхностях и осевыми опорами в виде пяты и подпятника, отличающийся тем, что демпфирующая обойма снабжена радиальными шлюзами, размещенными на уровне радиальных отверстий корпуса, и круговым массивом продольных сквозных каналов, внутренние полости которых через шлюзы и радиальные отверстия корпуса гидравлически связаны с осевым каналом корпуса и выполнены в форме кольцевых сегментов, разнонаправленно-расширяющихся к торцам центрирующей втулки, а подпятники установлены в осевых каналах демпфирующей обоймы с запасом осевого хода и выполнены в виде упругих полых, открытых в сторону кольцевых сегментов вставок, боковые поверхности которых выполнены с углами, большими угла заклинивания каждый, герметизирующими продольные сквозные каналы на концевых участках.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к нефтегазодобывающей отрасли и может быть использовано для защиты силового кабеля от механических повреждений в скважине при проведении спуско-подъемных работ подвески насосно-компрессорных труб с установленными электроцентробежными насосами в вертикальных, наклонно направленных и горизонтальных скважинах.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано в эксплуатационных скважинах для центрирования колонны насосных штанг при вращении в НКТ, снятия нагрузок на колонну насосных штанг и применимо к установке штангового винтового насоса с наземным приводом.

Изобретение относится к хомутам для вертикального трубопровода. Хомут для вертикального трубопровода состоит из нескольких частей и предназначен для удерживания нескольких труб для текучей среды параллельно и на некотором расстоянии от стального трубопровода, имеющего защитное покрытие.

Группа изобретений относится к бурению скважин и может быть использована для их расширения, а также в процессе выполнения ремонтных работ в скважинах. Размещают в скважине компоновку инструмента, переводят ее из транспортного положения в рабочее.

Изобретение относится к опорно-центрирующим устройствам, применяемым в компоновке низа бурильной колонны (КНБК) при наклонно-направленном бурении скважин. Обеспечивает повышение эффективности бурения скважин.

Изобретение относится к бурению скважин, в частности к буровому инструменту. Техническим результатом является повышение износостойкости бурильной колонны в процессе бурения.

Группа изобретений относится к буровым долотам, буровым установкам и способам их использования. Обеспечивает достижение стабильности и уменьшение вибраций бурового долота.

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.

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.

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.

Изобретение относится к соединительному узлу для использования в водоотделяющей колонне (морском райзере) (1). Соединительный узел содержит внутренний и наружный трубные сегменты (21, 22), установленные с возможностью взаимного перемещения в осевом направлении.

Изобретение относится к устройствам приводов вращения, размещаемых в скважине, в частности к гидромеханическим амортизаторам для бурильной колонны, предназначенным для уменьшения ударной нагрузки на долото и снижения вибраций, возникающих в бурильной колонне для бурения наклонных и горизонтальных нефтяных и газовых скважин.

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к устройствам для снижения динамических нагрузок на штанги при работе станка-качалки. .

Изобретение относится к скважинному оборудованию и может быть применено при добыче флюида или закачке рабочего агента в скважину с одним или несколькими пластами. .

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к компенсаторам для штанговых глубинных насосов. .

Изобретение относится к области бурения, в частности к телескопической буровой колонне по меньшей мере с двумя ведущими штангами, которые имеют возможность смещения относительно друг друга и снабжены средствами для передачи крутящего момента на смежную ведущую штангу.

Изобретение относится к горному делу, а именно бурение скважин на нефть и газ. .

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин. .

Изобретение относится к технике бурения нефтяных и газовых скважин, в частности к устройствам для безориентированного управления траекторией скважины при гашении колебаний низа бурильной колонны.

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, а именно к устройствам для гашения колебаний низа бурильной колонны и калибрования ствола скважины. Техническим результатом является повышение эффективности гашения продольных колебаний, действующих на компоновку низа бурильной колонны (КНБК), и калибрования ствола скважины. Виброгаситель-калибратор содержит корпус и калибрующую втулку. Корпус перфорирован в продольном и окружном направлениях с образованием пазов на наружной поверхности. Калибрующая втулка имеет ответные пазы на внутренней поверхности, а с наружной поверхности, между пазами, запаяны твердосплавные ребра. Корпус и втулка перфорированы насквозь в форме призматических пазов, тем самым пазы образуют обоймы, в которые установлены стальные шары. Диаметр шаров увеличивается, а расстояние до следующего шара уменьшается в продольном направлении виброгасителя-калибратора снизу вверх. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх