Устройство для установки стабилизатора на бурильной колонне

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ (ПАТЕНТУ

Союз Соавтскии

Социалистические

Республик ()902676 (6l) дополнительный к патенту(22} Заявлено 11.04. 75 (21) 2122435/22-(}3 (5l} М. Кл.з (23) Приоритет - (32) 16 ° 12. 74

E 21 В 17/1(} еооуаеротеаииый комитет

СССР

}}o делам изобретеиий и открытм (31) 532745 (33 т (:lilA

Опубликовано 30.01.82.Б}оллетень № 4 (53) УДК 622.24. .053(088.8) Дата опубликования описания 30.0!.82.

Иностранцы

Рэйнер Юргенс и Альфред Остертаг (ФРГ) (72) Авторы изобретения

Г

}

Иностранная фирма

"Кристенсен Даймонд Нродактс Ко" (США) (71) Заявитель (54} УСТРОЙСТВО ДЛЯ УСТАНОВКИ CTASKIH3ATOPA

НА БУРИЛЬН013 КОЛОННЕ

Изобретение относится к устройст-вам для бурения нефтяных и газовых скважин, а именно к устройствам для установки на бурильной колонне элементов защиты их от износа.

Известно устройство для установктт стабилизатора на бурильной колонне, включающее корпус с присоединительными реэьбами и лопасти, связанные с ним сваркой (!) .

Недостаток устройства заключается в том, что в случае нарушения свар ных швов большие куски металла остаются в скважине. Кроме того, ребра, связанные с корпусом сваркой, не могут быть перемещены по длине буровой колонны, Известно устройство для установки стабилизатора на бурильной колонне, включающее корпус с внутренней конической поверхностью и установленную концентрично в его внутренней полости разрезную втулку с внутренней цилиндрической поверхностью, наружной конической поверхностью, конус- ость которой соответствует конусности конической поверхности корпуса, и нажимную втулку, связанную с корпусом резьбовым участком (2l .

5 Для закрепления стабилизатора на бурильной колонне известным устройством к корпусу устройства должны быть приложены значительные крутящие усилия, которые также переда}0 ются на разрезную втулку, которая должна двигаться относительно бурильной колонны в аксиальном направлении и в окружном, являясь при этом потенциальным источником поврежде- ний относительно подвижных частей.

Поэтому известное устройство не обеспечивает надежного закрепления стабилизатора на бурильной колонне.

Цель изобретения — повышение надежности закрепления стабилизатора на бурильной колонне

Указанная цель достигается тем, .что устройство для установки стабилизатора на бурильной колонне снабжено унлотнительным элементом, об902676

3 разующим между корпусом и втулкой замкнутую полость, а корпус имеет средства подвода рабочего агента в упомянутую полость для продольного перемещения корпуса относительно втулки, причем конусность конических поверхностей корпуса и втулки составляет от 1-1/2 до 4 .

Кроме того, корпус может иметь на внутренней поверхности связанные ip между собой поперечные и продольные проточки для размещения уплотнительного элемента.

Втулка может иметь на наружной поверхности связанные между собой поперечные и продольные проточки для размещения уплотнительного элемента, а корпус образует с бурильной колонной замкнутую полость, в которой размещена втулка. а

На фиг. 1 показана компоновка нижней части бурильной колонны с установленными на ней стабилизаторами; на фиг. 2 — устройство для установки стабилизатора на бурильной колонне, разрез, когда втулка выполнена с одной прорезью; на фиг. 3 — разрез

А-А на фиг. 2; на фиг. 4 — разрез

Б-Б на фиг. 2; на фиг. 5 — устройство для установки стабилизатора на - З бурильной колонне, разрез, когда втулка выполнена с двумя прорезями; на фиг. 6 — разрез В-В на фиг. 5; на фиг. 7 — устройство для установки стабилизатора на бурильной колонне, когда уплотнительный элемент расположен на наружной поверхности втулки; на фиг, 8 — разрез Г-Г на фиг. 7 на фиг. 9 — изометрическое изображение внутренней втулки устройства для установки стабилизатора.

Компоновка нижней части бурильной колонны 1 (фиг. 1) с долотом 2, содержащая связанные между собой резьбовым соединением УБТ (утяжеленные бурильные трубы) 3, включает устройства 4-6 для установки стабилизаторов на бурильной колонне 1.

Каждое из устройств 4-6 для установки стабилизаторов на бурильной колонне содержит установленную концентрично во внутренней полости корпуса 7 втулку 8, имеюифю внутреннюю цилиндрическую поверхность 9, сопряженную с цилиндрической поверхностью 10 УБТ 3, на которой она устанавливается. Наружная поверхность

i1 каждой втулки 8 является коничес4 кой с углом конусности, например от 1-1/2 до 4 . Корпус 7 устанавливается на втулке 8 и имеет внутреннюю коническую поверхность 12, соответствующую наружной поверхности

1l втулки 8. На корпусе 7 выполнены продольные периферические спиральные ребра 13, предназначенные для контакта со стенками скважины.

Обычно ребра оснащаются по своей наружной поверхности твердыми пластинами 14 до сопротивления истиранию при трении о стенки скважины в момент вращения буровой колонны.

Эти ребра могут играть роль режущих инструментов при калибровке скважины.

Втулка 8 имеет одну прорезь 15 (Лиг. 3) или две прорези (фиг. 6 и

8), проходящую через всю ее стенку, обеспечивающую упругость втулки в радиальном направлении и, следовательно, позволяющую ее внутренней цилиндрической поверхности 9 прилегать к неровностям, которые могут иметься на поверхности УБТ 3. Корпус 7 делается цельным и его внутренняя поверхность 12 служит для создания фрикционного зацепления с конической наружной поверхностью ll втулки 8. Корпус 7 обжимает втулку

8, заставляя ее плотно садиться на УБТ, Устройство включает уплотнительный элемент 16 (фиг. 4), содержащий верхний и нижний участки 17 и 18, каждый составляющий несколько менее, чем 360 вокруг периферии втулки 8. Участки 17 и 18 выполнены заодно с противоположными продольными участками 19 и 20, находящимися на расстоянии друг от друга и лежащими на противоположных сторонах от продольной прорези 15, во втулке

8. Уплотнительный элемент 16 образует между корпусом 7 и втулкой 8 замкнутую полость 21. Корпус 7 имеет отверстие 22 для ввода в полость

21 рабочей жидкости. Давление рабочей жидкости воспринимается уплотнительным элементом 16 и происходит эффективное расширение корпуса 7 и сжатие втулки 8, в результате чего они перемещаются продольно друг относительно друга, заставляя втулку 8 глубоко проникать в корпус

7. Трение внутренней поверхности корпуса 7 и наружной поверхности втулки 8 может быть увеличено соот-личество их будет равно количеству частей, составляющих втулку 8.

Рабочая жидкость под давлением вводится в отверстие 22 корпуса 7, причем на наружной поверхности корпуса выполнены два ответвления 33, каждое из которых ведет в изолированную полость, ограниченную уплотнительныч э; ементом 16.

1!ри размещении уплотнительного элемента 16.н» наружной поверхности разрезной втулки 8 (фиг. 7 и 8) последняя может, если требуется, быть кокороче корпуса 7, в частности с точки зрения необходимости создания проточек под уплотнения и уплотнительных колец во внутренней втулке, так как обработка проточек на внешней поверхности значительно проще и более экономична, чем выполнение проточек на внутренней поверхности корпуса 7., Установка стабилизатора на бурильной колонне с помощью предлагаемого устройства осуществляется следующим образом.

Рабочая жидкость вводится через отверстие 22 в полость между уплотнительным элементом и внутренней поверхностью корпуса. Давле»»ие воспринимается уплотнительным элементом

16 и происходит эффективное расширение корпуса 7 и сжатие втулки 8. Во врЕмя расширения корпуса и сжатия втулки 8 они перемещаются продольно друг относительно друга, заставляя втулку 8 глубоко проникать в корпус 7., Расширение корпуса 7 допускает это продольное или осевое перемещение. После того, как давление рабочей жидкости, введенной внутрь корпуса 7, достигнет нужной величины и после перемещения корпуса и втулки относительно друг друга рабочая жидкость выводится, корпус

7 сжимается, плотно фрикционно соединяется с наружной поверхностью

ll втулки 8 и вводит ее в плотное фрикционное соединение с наружной поверхностью 10 УБТ 3. Такое сочленение корпуса 7 и втулки 8 оказывается плотно закрепленным на УБТ и способно противостоять без скольжения обычным крутящим и осевым силам, воздействующим на стабилизаторы в процессе бурен» ч.

В случае, когда втулка 8 имеет одну прорезь 15 (фиг. 3) может иметь место дисбаланс радиального давления или напряжения. Так, когда гид5 90267 ветствующей зачисткой этих поверх= ностей, а также цилиндрической поверхности 10 УБТ и дальнейшим покрытием зачищенных поверхностей абразивным материалом. %

Уплотнительный элемент 16 располагается в связанных между собой поперечных проточках 23 и 24 и продольных проточках 25 и 26, выполненных на внутренней поверхности корпу- »»» са (фиг. 3 и 6) или на наружной поверхности втулки 8 (фнг. 8)ф Прн расположении уплотнительного элемента 16 в проточках на наружной поверхности втулки 8 корпус 7 име- »5 ет направляющие кольца 27, закрепленные на его концах. Кольца 27 имеют наружные поверхности, сходящие на конус в продольном направлении к оси устройства. 20

Направляющие кольца 27 подходят вплотную к наружной поверхности бурильной колонны, образуя замкнутую полость 28, в которой размещена втулка 8. 25

Для облегчения распределения рабочей жидкости и создания давления в полости 21 в случае, когда втулка 8 имеет одну прорезь 5 на внутренней поверхности корпуса выполнены ЗО поперечные канавки 29-31 и продольная канавка 32. Канавки 30 и 32 идут от отверстия 22 корпуса, причем канавки 29-31 идут вокруг и прерываются вблизи проточек 24 и 25 для размещения уплотнительного элемента, а канавки 32 объединяют три поперечные канавки с входным отверстием 22. Благодаря наличию этих канавок рабочая жидкость пройдет по всей внутренней, 4р поверхности корпуса 7, ограниченной уплотнительным элементом 16, и создаст равномерное расширение корпуса

7 при его установке на втулке 8 и заклинивании ее внутри корпуса 7.

При наличии у втулки 8 двух прорезей (фиг. 6 и 8) диаметрально противоположных друг другу она получается состоящей из двух частей.

Каждая часть при этом GypeT изготовлена из подобия двух секторов или сегментов, каждый из которых предпочтительно имеет дуговую конфигурацию, о причем дуга эта несколько меньше 180 °

В этом случае уплотнительный элемент

16 будет также содержать верхний и нижний участки 17 и 18, с той лишь разницей что длина его будет составЭ о лять несколько меньше, чем 180 и ко902о7о равлическое давление возникает между корпусом 7 и втулкой 8, это давление создает расширяющее усилие вокруг втулки 8, кроме относительного короткого дугового расстояния между продольными участками 19 и

20 уплотнительного элемента 16. Соответственно до тех пор пока расширяющее усилие действует между корпусом 7 и втулкой 8 в области диамет- tO рально противоположной прорези 15 эта сила не будет действовать непосредственно в области прорези.

Некоторое расширение корпуса 7 будет существовать у прорези 15, вызван- 15 нае расширением корпуса 7 вблизи области прорези, что передается через металл корпуса 7 к ее участку, перекрывающему прорезь. В результате расширяющие силы, диаметрально про- 20 тивоположные втулке, оказываются в несколько раз большими, чем расширяющие силы на корпусе 7 у прорези

15 между продольными участками уплот кительного элемента. 25

При снятии гидравлического давления корпус 7 давит на втулку 8 в области, диаметрально противополож" ной втулке, с значительно большей силой, чем сила, действующая в об- ЗО ласти прорези 15. НесбалансифЬванное радиальное усилие может привести к явлению фрикционной коррозии стальных поверхностей в месте, противоположном прорези. 35

Лля избежания этого явления втулка Ь должна иметь две прорези 15 (фиг. 6 и 8). В этом случае рабочая жидкость подается через отверстие

22 и его ответвления 33, каждое из щ которых ведет в изолированную полость, ограниченную на каждом секторе втулки 8 уплотнительным элементом 16.

При увеличении давления корпус 7 расширяется, а секторы втулки 8 сжимаются, одновременно корпус 7 и втулка 8 перемещаются в продольном направлении друг относительно друга до тех пор, пока втулка 8 не опустится внутрь корпуса 7 и на требуемую величину.

Снятие давления заставит корпус 7 охватить и сеть по прессовой посадке на два противолежащих сектора втулки 8.

Наличие двух секторов позволяет избежать дисбаланса радиального давления или напряжения.

Формула изобретения

1. Устройство для установки стабилизатора на бурильной колонне, включающее корпус с внутренней конической поверхностью и установленную концентрично в его внутренней полости втулку с внутренней цилиндрической поверхностью, наружной конической поверхностью, конусность которой соответствует конусности конической поверхности корпуса и имеющую по крайней мере одну продольную прорезь, о т л и ч а ю щ е— е с я тем, что, с целью повышения надежности закрепления стабилизатора на бурильной колонне, оно снабжено уплотнительным элементом, образующим между корпусом и втулкой замкнутую полость, а корпус имеет средства подвода рабочей жидкости в упомянутую полость для продольного перемещения корпуса относительно втулки, причем конусность кОнических поверхностей корпуса и втулки составляет от 1-1/2 до 4

2. Устройство по п. ), o т л и— ч а ю щ е е с я тем, что корпус имеет на внутренней поверхности связанные между собой поперечные и продольные проточки для размещения уплотнительного элемента.

3. Устройство по пп. 1 и 2, о тл и ч а ю ц1 е е с я тем, что втулка на наружной поверхности имеет связанные между собой поперечные и продольные проточки для размещения уплотнительного элемента, а корпус образует с бурильной колонной замкнутую поI лость, в которой размещена втулка.

Источники информации. принятые во внимание при экспертизе

1. Патент СИА № 3318398, кл. 175-323, опублик. 1967.

2. Патент СИА ¹ 3276824, кл. 308-4, 1966 (прототип), 902676

Puz. 8

16

78

Составитель В. Родина

Редактор Ю.Ковач Техред N. Tenep Корректор Г.Огар

Заказ 12460/76 Тираж 623 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий !

13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал 1ШП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4