DD148898A3

DD148898A3 - SPRING CENTRALIZER FOR TUBES IN TIGHT RING ROOM CONDITIONS IN TIEF DRILLING TECHNOLOGY

Info

Publication number: DD148898A3
Application number: DD21199879A
Authority: DD
Inventors: Hermann Dreibrodt; Fred Trampe
Original assignee: Hermann Dreibrodt; Fred Trampe
Priority date: 1979-04-04
Filing date: 1979-04-04
Publication date: 1981-06-17

Abstract

Die Erfindung betrifft einen auf ein Rohr aufsetzbaren Federzentralisator zur zentrischen Fuehrung des Rohres in der Bohrung, vorzugsweise bei engen Ringraumverhaeltnissen in der Tiefbohrtechnik. Dabei sind die als Zentrierung dienenden Blattfedern an ihren Enden fest mit den Tragringen verbunden. Zur Vermeidung von Zerstoerungen und zur Gewaehrleistung einer hohen Funktionssicherheit und einfachen Montage sind die Tragringe mit einem zum Ende hin sich verjuengenden Innenkegel versehen, die das als einen geschlitzten,innen mit saegezahnartigen Zaehnen versehenen kegelfoermigen Greiferring ausgebildetes Bauteil formschluessig fuehren, wobei die Zaehne so angeordnet sind, dasz deren Wirkungsrichtung im Eingriff entgegengesetzt ist.The invention relates to a can be placed on a tube spring centralizer for centric guiding the tube in the bore, preferably in narrow annulus ratios in deep drilling. The serving as a centering leaf springs are firmly connected at their ends with the support rings. To avoid destruction and to ensure a high level of reliability and ease of assembly, the support rings are provided with an inner taper tapering towards the end, which form-lockingly guide the component formed as a slotted conical gripping ring provided with sawtooth-like teeth, the teeth being arranged in this way in that their direction of action is opposite to that in the intervention.

Description

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Title of the invention

Federzentralisator für Rohre in der TiefbohrtechnikSpring centralizer for pipes in deep drilling technology

Anwendungsgebiet der Erfindung Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft einen auf ein Rohr oder eine Rohrtour aufsetzbaren Federzentralisator zur zentrischen Führung des Rohres in der Bohrung, vorzugsweise für enge Ringraumverhältnisse in der Tiefbohrtechnik.The invention relates to an attachable to a pipe or a tube tour spring centralizer for centric guidance of the tube in the bore, preferably for narrow annulus conditions in deep drilling.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen In der Tiefbohrtechnik sind Federzentralisatoren zur zentrischen Führung von Rohrtouren, beispielsweise eines Futterfohrstranges, bekannt, die aus einer Vielzahl von auswärts gebogenen und mit einem oberen und einem unteren Tragring verbundenen Federbügeln bestehen. So ist ein auf ein Rohr aufsetzbarer Zentrierkorb dieser Art bekannt, bei dem Blattfedern in die Tragringe mit ihren Enden einschiebbar sind.. In eine entsprechende Anzahl, sich in axialer Richtung erstreckender IX- förmiger Aufweitungen in den Tragringen werden die Endteile der Blattfedern, die so ausgebildet sind, daß eine formschlüssige Verbindung mit den Tragringen, erzielbar ist, bei der Montage eingeführt. Vor der Montage an den Tragringen zur Mitte hin abgewinkelte Lappen werden nach der Einführung der Endteile der Blattfedern wieder zur tickgebogen und damit eine formschlüssige Verbindung zwischen den Blattfedern und den Tragringen erreicht. (Dl)- PS 54 326) Characteristic of the known technical solutions In the deep drilling technique, spring centralizers are known for the centric guidance of pipe runs, for example of a feed pipe string, which consist of a multiplicity of outwardly bent spring clips connected to an upper and a lower support ring. Thus, a can be placed on a tube centering basket of this type is known, in which leaf springs in the support rings with their ends are inserted .. In a corresponding number, extending in the axial direction IX-shaped widening in the support rings, the end portions of the leaf springs, the so are formed so that a positive connection with the support rings, can be achieved, introduced during assembly. Before mounting on the support rings towards the center angled flaps are bent back to the tick bent after the introduction of the end portions of the leaf springs, thus achieving a positive connection between the leaf springs and the support rings. (DI) - PS 54 326)

Federzentralisatoren sind in den Bohrungen allgemein sehr hohen Beanspruchungen unterworfen. Generell ist es erforderlich, eine Sicherung gegen axiales Verschieben der Zentral isatoren auf der Rohrtour vorzusehen. Diese SicherungSpring centralizers are generally subject to very high stresses in the holes. Generally, it is necessary to provide a backup against axial displacement of the central isomers on the tube tour. This fuse

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erfolgt beispielsweise mit einem Haltering, der/dem oberen and dem. unteren Tragring des Federzentralisators vorgesehen and fest mit dem Rohr verbanden ist. Die Montage and Befestigung erfolgt anmittelbar auf dem Bohrfeld.For example, with a retaining ring, the / and the top of the. provided lower support ring of Federzentralisators and is firmly connected to the pipe. The mounting and fixing takes place directly on the drilling field.

Diese bekannten Federzentralisatoren haben jedoch den; Nachteil, daß sie infolge des konstruktiven Aufbaues verhältnismäßig große Bauabmessungen aufweisen und ihr Einsatz in engen Ringräumen nicht erfolgen kann. Es kommt noch hinzu., daß der zur axialen Sicherung erforderliche Haltering zusätzlich den vorhandenen begrenzten Ringraum zwischen Rohrtour und Bohrungswandung verkleinert, wodurch Druckverluste bei Spülungs- und Zementagearbeiten zusätzlich entstehen und dadurch eine unerwünschte oder nachteilige Horizontbelastung auftreten kann. Für die Durchführung von Spülungs- und Zementagearbeiten ist jedoch der vorhandene freie Ringraum von entscheidender Bedeutung. Jede vorgesehene oder vorhandene Verengung des Querschnittes im Kreislauf stellt in der Praxis immer eine Problemzone dar, die den funktionssicheren Ablauf des Spülungsoder Zementageprosesses beeinträchtigt, nicht gewährleistet oder nicht ermöglicht.However, these known spring centralizers have the; Disadvantage that they have relatively large construction dimensions due to the structural design and their use in narrow annular spaces can not be done. In addition, the retaining ring required for the axial securing additionally reduces the existing limited annular space between the pipe run and the bore wall, as a result of which additional pressure losses occur during flushing and cementing work and as a result an undesirable or unfavorable stress on the horizon can occur. For the implementation of flushing and cementing work, however, the existing free annulus is of crucial importance. Any planned or existing narrowing of the cross-section in the circuit is in practice always a problem zone that affects the functionally reliable flow of the Spülungsoder Zementageprosesses, not guaranteed or not possible.

Es ist ein Federzentralisator für enge Ringraumverhältnisse in der Tiefbohrtechnik bekannt geworden, dessen oberer Tragring mit einem sägezahnartige Zähne aufweisendes keilförmiges, mit dem Rohr in Eingriff bringbares^ Bauteil versehen ist ('US- PS 2998 848 ). Obwohl dieser Federzentralisator für enge Ringraumverhältnisse ausgebildet ist, so weist dieser jedoch erhebliche Nachteile auf.There is a Federzentralisator known for narrow annulus conditions in deep drilling, the upper support ring is provided with a sawtooth teeth exhibiting wedge-shaped, with the tube engageable ^ component ('US Patent 2998 848). Although this Federzentralisator is designed for narrow annulus ratios, but this has significant disadvantages.

So wird mit dem Bauteil nur eine punktförmige Anlage an das Rohr erreicht, so daß; keine gleichmäßige Kraftübertragung gewährleistet ist, um besonders bei dünnwandigen Rohren eine Zerstörung zu vermeiden.Thus, only a punctiform contact with the tube is achieved with the component, so that; no uniform force transmission is ensured in order to avoid destruction, especially in thin-walled pipes.

Weiterhin ist die Belastbarkeit nur.in einer Richtung möglich, so daß bei unvermeidlichen Belastungsänderungen in die andere V/irkungsrichtung der Federzentralisator zerstört wird.Furthermore, the load capacity nur.in one direction is possible, so that is destroyed in case of unavoidable load changes in the other V / irkungsrichtung the Federzentralisator.

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Dadurch ist nur ein einmaliger Einsatz überhaupt möglich, so daß bei weiteren Einsätzen eine Auswechselung der Bauteile oder des gesamten Federzentralisators erforderlich ist.As a result, only a single use is possible at all, so that a replacement of the components or the entire Federzentralisators is required for other uses.

.Außerdem ist die Wirksamkeit aufgrund der Anordnung sehr stark von Spülungs- und Zementageprozeß abhängig.In addition, the effectiveness of the arrangement is very much dependent on the rinsing and cementing process.

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist es, einen auf ein Rohr aufsetzbaren selbstarretierenden Federzentralisator zu entwickeln, der für den Einsatz in sehr engen Ringraumverhältnissen geeignet ist und eine minimale zusätzliche Verengung des Ringraumes hervorruft. Dabei ist eine hohe Funktionssicherheit, lange Lebensdauer und eine Unabhängigkeit von den Erfordernissen der Spülungs- oder Zementageprozesse zu gewährleisten.The aim of the invention is to develop a mountable on a pipe self-locking Federzentralisator, which is suitable for use in very narrow annulus conditions and causes a minimal additional narrowing of the annulus. In this case, a high reliability, long life and independence from the requirements of the flushing or Zementageprozesse must be ensured.

Explanation of the invention of the invention

Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, einen selbstarretierenden Federzentralisator zu schaffen, der bei geringen Abmessungen maximal mögliche Haltekräfte auf dem Rohr bei wechselnder Belastungsgröße und -richtung erzeugt und der in einfacher Weise auf dem Rohr zu montieren ist.The invention is based on the technical object to provide a self-locking Federzentralisator that generates maximum possible holding forces on the pipe with varying load size and direction with small dimensions and is to be mounted in a simple manner on the pipe.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Tragringe mit einem sich zum Ende hin verjüngenden Ihnenkegel versehen and, die das als einen geschlitzten, innen mit den sägezahnartigen Zähnen versehenen, mit dem Trag ring, verbundenen, kegelförmigen Greiferring ausgebildetes Bauteil formschlüssig führen, wobei die Zähne so angeordnet sind, daI3 deren Wirkungsrichtung im Eingriff entgegengesetzt ist.According to the invention, this object is achieved in that the support rings provided with a tapered to the end cone and the form-fitting as a slotted, provided inside with the sawtooth teeth, with the support ring, connected, conical gripper ring formed component, wherein the Teeth are arranged so that their direction of action is opposite in engagement.

Weiterhin sind die Tragringe geschlitzt ausgeführt, wobei der Schlitz nach dem Montageprozeß auf dem Rohr in sich verschweißt wird. Außerdem ist der Greiferring lösbar mit dem Tragring verbunden.Furthermore, the support rings are designed slotted, wherein the slot is welded after the assembly process on the pipe in itself. In addition, the gripper ring is releasably connected to the support ring.

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Execution s ρ i el

Die Erfindung soll nachstehend an einem AusfUhrungsbeispiel näher erläutert v/erdenThe invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment

In der Zeichnung zeigen: In the drawing show:

Fig.. 1: einen Längsschnitt, durch den FederzentralisatorFig. 1: a longitudinal section through the Federzentralisator

Fig. 2: einen Querschnitt durch den Federzentral is atorFig. 2: a cross section through the spring central is ator

Zwischen den Tragringen 1 des Federzentralisators sind 6 Blattfedern 2 angeordnet, die auswärts gebogen sind und nach dem Einbau in eine Bohrung die Führung des Rohrstranges bewirken. Die Blattfedern 2 sind mit ihren Enden in Ausdrehungen der Tragringe 1 eingeschweißt. An ihrem freien Ende sind die Tragringe 1 mit einem Innenkegel versehen, der sich zum Ende hin verjüngt. In Jedem Tragring Λ ist in diesem Innenkegel lose ein geschlitzter Greiferring 3 angeordnet, der außen mit einem Kegel versehen ist, der mit dem Innenkegel im Tragring 1 formschlüssig zusammenwirkt. Innen ist der Greiferring 3 mit zahnartigen Eindrehungen versehen, die im Querschnitt die Form von. Sägezähnen aufweisen. Dabei sind die Sägezähne beider Greiferringe 3.entgegengesetzt gerichtet.Between the support rings 1 of the spring centralizer 6 leaf springs 2 are arranged, which are bent outwards and cause the installation of the pipe string after installation in a bore. The leaf springs 2 are welded with their ends in turns of the support rings 1. At its free end, the support rings 1 are provided with an inner cone, which tapers towards the end. In each supporting ring Λ a split gripper ring 3 is arranged in this inner cone loose, which is externally provided with a cone, which cooperates positively with the inner cone in the support ring. 1 Inside the gripper ring 3 is provided with tooth-like grooves, which in cross-section the shape of. Have saw teeth. The sawteeth of both gripper rings are 3.entgegengesetzt directed.

Zur Durchführung der Montage des Federzentralisators auf dem Rohr sind die Greiferringe 3 mit den Tragringen Λ durch Nieten 4 vorgespannt verbunden, damit ein ungehindertes Aufschieben des Federzentralisators auf das Rohr möglich ist. Bei geschlossenen Tragringen 1 werden bei der Montage die Nieten 4, die zweckmäßigerweise aus einem weichen Werkstoff, beispielsweise Aluminium sind, herausgezogen. Damit sind die Greiferringe 3 frei in den Tragringen 1 beweglich und liegen lose am Rohr an.To carry out the assembly of the Federzentralisators on the tube, the gripper rings 3 are biased by the support rings Λ by rivets 4, so that unhindered pushing the Federzentralisators on the pipe is possible. With closed support rings 1, the rivets 4, which are expediently made of a soft material, such as aluminum, pulled out during assembly. Thus, the gripper rings 3 are freely movable in the support rings 1 and are loosely on the pipe.

Bei der Verwendung des Federzentralisators for Futterrohre, die mit einer Muffenverbindung versehen sind, können die Tragringe i geschlossen ausgeführt werden, da ein einfaches axiales Aufschieben auf die Rohre möglich ist.When using the Federzentralisators for casings, which are provided with a socket connection, the support rings i can be executed closed because a simple axial sliding on the pipes is possible.

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Erfolgt die Verwendung des erfindungsgemäßen Federzentralisators jedoch für Futterrohre, die an ihren Enden angestaucht sind, so müssen die Tragringe i geschlitzt ausgeführt sein, um den Zentralisator auf das Rohr aufschieben zu können. Danach werden die geschlitzten Tragringe 1 mit einer Zange gespannt und der Schlitz wird, verschweißt, so daß sich ebenfalls wieder geschlossene Tragringe i ergeben. Durch den Spannvorgang am Tragring 1 scheren sich durch die Relativbewegung von Tragring 1 und Greiferring 3 gegeneinander die Nieten 4 ab und geben den vorgespannten Greiferring 3 frei.However, if the use of the spring centralizer according to the invention for casings, which are upset at their ends, so the support rings must be made i slotted in order to postpone the centralizer on the pipe can. Thereafter, the slotted support rings 1 are clamped with a pair of pliers and the slot is welded, so that again closed support rings i result. By the clamping operation on the support ring 1 shear by the relative movement of the support ring 1 and gripper ring 3 against each other from the rivets 4 and give the prestressed gripper ring 3 free.

Die Wirkungsweise der Selbstarretierung des Federzentralisators ist folgende:The mode of action of the self-locking of the Federzentralisators is the following:

Bei Bev/egung des Rohrstranges in einer Richtung, z.B. beim Einbau, greifen die Sägezähne des unteren Greiferringes 3 in das Futterrohr ein und versuchen den Greiferring 3 entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung des Rohrstranges auf dem Rohr zu verschieben; verkeilen aber infolge der Keilwirkung der beiden gegeneinanderwirkenden Kegelflächen den Greiferring 3 im Tragring 1 und bewirken einen Festsitz des unteren Tragringes 1. Etwaige Längsverschiebungen des oberen Tragringes -J infolge Bewegungen der Blattfedern 2 können von diesem jederzeit ausgeführt werden, da dessen Greiferring 3 in dem oberen Tragring 1 lose ist und. auf dem Futterrohr schleift.When the tubing is in one direction, e.g. during installation, the saw teeth of the lower gripper ring 3 engage in the casing and try to move the gripper ring 3 opposite to the direction of movement of the pipe string on the pipe; But due to the wedging action of the two counteracting conical surfaces wed the gripper ring 3 in the support ring 1 and cause a tight fit of the lower support ring 1. Any longitudinal displacements of the upper support ring -J due to movements of the leaf springs 2 can be executed by him at any time, since the gripper ring 3 in the upper Support ring 1 is loose and. on the casing grinds.

Bei Umkehrung der Bewegungsrichtung verkeilt sich der obere Greiferring 3 in dem oberen Tragring -1 und der untere Tragring Λ wird lose auf dem Rohr geführt..When reversing the direction of movement, the upper gripper ring 3 wedged in the upper support ring -1 and the lower support ring Λ is loosely carried on the pipe.

Claims

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invention claim

1. Self-locking Federzentralisator for pipes in narrow annulus conditions in deep drilling technology, leaf springs are attached with their ends to the pipe comprehensive support rings and provided with saw tooth-like teeth wedge-shaped, provided with the pipe engageable component, characterized in that the support rings are provided with a tapered towards the end of the support ring inner cone, which form-fitting lead as a slotted, provided inside with the sawtooth teeth conical gripper ring formed component, wherein the teeth are arranged so that their direction of action is opposite in engagement.

2. Federzentralisator according to item 1, characterized in that the support rings are slotted.

5 «Federzentralisator according to item 1, characterized in that the gripper ring is releasably connected to the support ring.

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