DE3508086C1

DE3508086C1 - Centering basket for drilling and casing pipes

Info

Publication number: DE3508086C1
Application number: DE19853508086
Authority: DE
Inventors: Rainer 3152 Ilsede Burghardt
Original assignee: WEATHERFORD OIL TOOL; Weatherford Oil Tool GmbH
Current assignee: WEATHERFORD OIL TOOL; Weatherford Oil Tool GmbH
Priority date: 1985-03-07
Filing date: 1985-03-07
Publication date: 1986-08-14
Also published as: EP0196339A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Zentrierkorb für Bohr- und Futterrohre, bestehend aus zwei mit Abstand zueinander angeordneten, die zu zentrierenden Rohre umschließenden Tragringen mit radial nach außen gebogenen Federbügeln, deren in die gleiche Richtung weisende Enden jeweils am gleichen Tragring befestigt sind, wobei die Bögen einiger einander umfangsmäßig benachbarter Federbügel gegenüber den Bögen der anderen Federbügel axial versetzt sind.The invention relates to a centering basket for drilling and casing pipes, consisting of two spaced apart arranged, the tubes to be centered enclosing support rings with radially outwardly curved Spring clips, the ends of which pointing in the same direction are each attached to the same support ring, wherein the arcs of some circumferentially adjacent spring clips opposite the arcs of the other Spring clips are axially offset.

In der Tiefbohrtechnik sind zur zentralen Führung von Rohren Zentrierkörper in Gebrauch, die aus einer Anzahl auswärts gebogener und mit einem oberen und unteren Tragring verbundenen Federbügel bestehen. Die auf die zu zentrierenden Rohre aufgeschobenen Zentrierkörbe setzen dem Einziehen in ein Bohrloch oder in ein umhüllendes Futterrohr durch die auswärts gerichteten Bögen der Federbügel bzw. Federstäbe erhebliche Widerstände entgegen, die nur durch hohe Einzugskräfte überwunden werden können. Sobald ein Zentrierkorb mit seinem größten Umfang in ein Bohrloch bzw. in ein Futterrohr eingezogen ist, nimmt der Gesamtwiderstand erheblich ab, da der Formwiderstand entfällt und nur noch der Widerstand infolge Gleitreibung überwunden werden muß. Innerhalb eines umgebenden Rohres oder eines Bohrlochs sollen die Federbügel hohe Zentrierkräfte aufbringen, um das vom Zentrierkorb umfaßte Rohr möglichst genau zentrieren zu können.In deep drilling technology, centering bodies are used for the central guidance of pipes, which consist of a There are number of outwardly bent spring clips connected to an upper and lower support ring. The centering baskets pushed onto the pipes to be centered begin to be drawn into a borehole or in an enveloping casing through the outwardly directed arcs of the spring clips or spring bars Oppose resistance that can only be overcome by high pull-in forces. Once a The centering basket is drawn into a borehole or casing with its largest circumference, takes the Total resistance decreases considerably, since the form resistance is no longer applicable and only the resistance as a result Sliding friction must be overcome. Within a surrounding pipe or a borehole, the Apply high centering forces in order to center the tube encompassed by the centering basket as precisely as possible to be able to.

Nach vorgegebenen Prüfkriterien sollen die Einzugskräfte bestimmte Grenzwerte nicht überschreiten, die Zentrierkräfte sollen dagegen hohe Werte erreichen. Diese Forderungen sind schwer zu realisieren, da hohe Federkräfte in radialer Richtung Federbügel mit einem stark ausgeprägten Bogen erfordern, so daß gleichzeitig die beim Einziehen zu überwindenden Formwiderstände groß sind. Geringe Einzugskräfte setzen naturgemäß einen geringen Formwiderstand bzw. geringere radiale Kräfte durch flachere Bögen voraus. Die Zentrierkörbe können leichter auf einen geringeren Durchmesser zusammengedrückt werden. Änderungen der Form der Federbügel und der Federkräfte durch entsprechende Dimensionierungen können sich jedoch immer nur im engen Rahmen vorgegebener Prüfbedingungen bewegen. According to specified test criteria, the pull-in forces should not exceed certain limit values, which Centering forces, on the other hand, should reach high values. These requirements are difficult to meet because they are high Spring forces in the radial direction require spring clips with a pronounced arch, so that at the same time the form resistances to be overcome when pulling in are large. Naturally, low pull-in forces apply a low form resistance or lower radial forces due to flatter arches. The centering baskets can be more easily compressed to a smaller diameter. Changes to the shape of the However, the spring clip and the spring forces by appropriate dimensioning can only ever be in the move within the tight framework of specified test conditions.

Um hier Abhilfe zu schaffen, wurde nach der US-PS 35 75 239 vorgeschlagen, einige Federbügel in Längsrichtung versetzt anzuordnen, so daß der Einzugswiderstand eines damit bestückten Rohres in ein Bohrloch 5 oder in ein umgebendes Rohr etwas herabgesetzt wird. Eine noch größere Reduzierung des Einzugswiderstandes soll dagegen nach der EP-OS 1 43 219 dadurch erreicht werden, daß die Zentrierkörbe mit asymmetrisch gebogenen Federbügeln ausgerüstet sind, deren flachere Winkel in die Einzugsrichtung weisen. Dadurch kann zwar der Einzugswiderstand ganz erheblich herabgesetzt werden, es muß allerdings beim Arbeiten am Bohrturm sehr darauf geachtet werden, daß die Zentrierkörper beim Aufschieben auf die Rohre die richtige Lage einnehmen, da sonst der gegenteilige Effekt, nämlich eine Erhöhung des Einzugswiderstandes, eintreten würde.To remedy this, it was proposed according to US-PS 35 75 239, some spring clips in the longitudinal direction to be arranged offset, so that the pull-in resistance of a pipe equipped with it into a borehole 5 or is lowered somewhat in a surrounding pipe. An even greater reduction in pull-in resistance is to be achieved, however, according to EP-OS 1 43 219 in that the centering baskets with asymmetrical are equipped with curved spring clips, the flatter angles of which point in the feed direction. Through this the pull-in resistance can be reduced quite considerably, but it must be used when working on the Great care must be taken to ensure that the centering body is correct when it is pushed onto the pipes Take up your position, otherwise the opposite effect, namely an increase in the pull-in resistance, will occur would.

Auch in der US-PS 32 89 768 sind asymmetrisch gebogene Federbügel an Zentrierkörben dargestellt, jedoch liegt diesem Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, die Spülungsführung um das zentrische Rohr herum zu verbessern.In US-PS 32 89 768 asymmetrically curved spring clips are shown on centering baskets, however this prior art is based on the task of guiding the flushing around the central tube around to improve.

Aufgabe der Erfindung ist es, ausgehend von dem vorstehend genannten Stand der Technik, einen Zentrierkorb nach dem Gattungsbegriff des Anspruchs 1 so auszubilden, daß eine deutliche Reduzierung des Einzugswiderstandes erreicht werden kann, gleichzeitig aber das Problem eines irrtümlich falsch aufgezogenen Zentrierkorbes nicht gravierend in Erscheinung treten kann. Diese Aufgabe wird mit den im Kennzeichen des Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.The object of the invention is, based on the above-mentioned prior art, a centering basket designed according to the generic term of claim 1 so that a significant reduction in the pull-in resistance can be achieved, but at the same time the problem of an erroneously incorrectly raised Centering basket can not appear seriously. This task is carried out with the Claim 1 specified features solved.

Die asymmetrische Ausbildung der axial versetzten Federbügel sorgt für die gewünschte, weitgehende Reduzierung des Einzugswiderstandes ohne daß dabei die Gefahr einer unerwünschten erheblichen Erhöhung des Einzugswiderstandes und damit ein Hängenbleiben eines einzuziehenden Rohres auftritt, wenn einmal irrtümlich, was nie ganz auszuschließen ist, ein Federbügel mit falscher Lage auf einem Rohr befestigt wird. Die erfindungsgemäße Gestaltung beschränkt sich nicht auf bestimmte Zentrierkörbe oder Federbügel, sondern kann sowohl für geschweißte als auch ungeschweißte Ausführungen zur Anwendung gelangen. Es ist ferner die Möglichkeit gegeben, nicht wechselweise jeden zweiten Federbügel zu versetzen, sondern gegebenenfalls erst jeden dritten und dergl., so daß die Einzugskräfte entsprechend variiert werden können.The asymmetrical design of the axially offset spring clips ensures the required, extensive reduction the pull-in resistance without the risk of an undesirable significant increase in the Pull-in resistance and thus a sticking of a pipe to be pulled in occurs, if once by mistake, what can never be completely ruled out is that a spring clip is attached to a pipe in the wrong position. The design according to the invention is not limited to certain centering baskets or spring clips, but can be used for both welded and unwelded versions. It it is also possible not to move every second spring clip alternately, but instead if necessary only every third and the like. So that the pull-in forces can be varied accordingly.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt und nachstehend erläutert. In the drawing, an embodiment of the invention is shown schematically and explained below.

Es zeigtIt shows

F i g. la die schaubildliche Darstellung eines Zentrierkorbes in geschweißter Ausführung,F i g. la the diagrammatic representation of a centering basket in a welded design,

Fi g. Ib die schaubildliche Darstellung eines Zentrierkorbes mit einer formschlüssigen Verbindung von Federbügeln und Tragringen,Fi g. Ib the diagrammatic representation of a centering basket with a form-fitting connection of spring clips and support rings,

F i g. 2 einen Einziehvorgang mit einem Zentrierkorb gemäß F i g. 1 undF i g. 2 shows a drawing-in process with a centering basket according to FIG. 1 and

F i g. 3 einen Zentrierkorb mit asymmetrisch gebogenen Federbügeln beim Einzugsvorgang.F i g. 3 a centering basket with asymmetrically curved spring clips during the pulling-in process.

Der Zentrierkorb 1 besteht aus zwei mit Abstand zueinander angeordneten Tragringen 2 und 3 und einer Anzahl von Federbügeln 4a, 46, deren Enden fest mit den Tragringen verbunden sind. Diese weisen Scharniere 5 auf, um zu Transportzwecken die Zentrierkörbe teilen zu können. Hierfür sind lediglich die Scharniernägel 6 herauszuziehen. Die Zentrierkörbe können dann raumsparender gestapelt werden.The centering basket 1 consists of two support rings 2 and 3 arranged at a distance from one another and a number of spring clips 4a, 46, the ends of which are firmly connected to the support rings. These have hinges 5 in order to be able to share the centering baskets for transport purposes. All that is required is to pull out the hinge nails 6. The centering baskets can then be stacked to save space.

Bei der Erfindung sind gemäß dem gezeigten Beispiel die Federbügel asymmetrisch gebogen und in wechselnder Reihenfolge in Achslängsrichtung des Zentrierkorbes versetzt angeordnet, wodurch sich die Kurvenmaxima, die durch die parallel zur Korblängsrichtung verlaufenden Tangenten bestimmt werden, nicht auf einer gemeinsamen Umfangslinie befinden, sondern in Achslängsrichtung gegeneinander verschoben sind. Beim Einziehen in ein Bohrloch bzw. in ein Futterrohr in Richtung der Einzugskraft Pe ist zunächst nur der Formwiderstand der Federbügel 4a zu überwinden. Die Widerstandskräfte der Federbügel 4b kommen bis zum vollen Eintreten der Federbügel 4a mit ihrem Kurvenmaximum in die äußere Umhüllung nur z. T. zur Wirkung. Insgesamt wird dadurch der Widerstand des Zentrierkorbes beim Einziehen herabgesetzt, so daß die Einzugskräfte verringert werden können. Nach dem vollständigen Eintreten der Federbügel 4a ist nur noch deren Gleitreibung zu überwinden, die wesentlich geringer ist als der Formwiderstand während der ersten Halfte des Einzugsweges. In F i g. 2 ist deutlich der in zwei Stufen erfolgende Einzugsvorgang erkennbar dargestellt. Der Zentrierkorb ist auf einem zu zentrierenden Rohr 7 aufgeschoben. Sein Sitz wird durch einen Stoppring 9 fixiert. Das Rohr 7 soll innerhalb des äußeren Futterrohres 8 zentriert werden. Zunächst laufen beim Einzugsvorgang die Federbügel 4a mit ihren vorderen Bereichen an der Endkante des Futterrohres 8 auf und werden im Verlaufe des Einzugsvorganges etwas zusammengedrückt, was durch die unterbrochene Strichführung 4'a gekennzeichnet ist. Die erste Stufe des Einzugsvorganges wird beendet, sobald die Federbügel 4Z> die Rohrkante erreichen und im weiteren Verlauf des Einzugsvorgangs ebenfalls zusammengedrückt werden. Nach dem vollständigen Einziehen eines Zentrierkorbs in eine Bohrlochwandung oder in ein umgebendes Futterrohr kommt die radial wirkende Zentrierkraft P_z in voller Höhe nach den Bestimmungen des API zur Wirkung. Die Zentrierkräfte werden also von der Herabsetzung der Einzugskräfte bzw. Einzugswiderstände nicht berührt.In the invention, according to the example shown, the spring clips are bent asymmetrically and offset in alternating order in the axial longitudinal direction of the centering basket, whereby the curve maxima, which are determined by the tangents running parallel to the longitudinal direction of the basket, are not on a common circumferential line, but in the axial longitudinal direction against each other are shifted. When pulling into a borehole or into a casing in the direction of the pull-in force Pe , initially only the form resistance of the spring clip 4a has to be overcome. The resistance forces of the spring clip 4b come up to the full entry of the spring clip 4a with its maximum curve in the outer envelope only z. T. to the effect. Overall, this reduces the resistance of the centering basket when it is pulled in, so that the pull-in forces can be reduced. After the spring clip 4a has fully entered, all that remains to be done is to overcome their sliding friction, which is significantly less than the form resistance during the first half of the feed path. In Fig. 2 clearly shows the two-stage drawing-in process. The centering basket is pushed onto a tube 7 to be centered. Its seat is fixed by a stop ring 9. The tube 7 is intended to be centered within the outer casing 8. First of all, during the pulling-in process, the front areas of the spring clips 4a run up against the end edge of the casing 8 and are somewhat compressed in the course of the pulling-in process, which is indicated by the interrupted line guide 4'a. The first stage of the pull-in process is ended as soon as the spring clips 4Z> reach the pipe edge and are also pressed together in the further course of the pull-in process. After a centering basket has been fully drawn into a borehole wall or into a surrounding casing, the radially acting centering force P _z comes into effect in full in accordance with the provisions of the API. The centering forces are therefore not affected by the reduction in the pull-in forces or pull-in resistances.

Durch die axial versetzten Federbügel in Kombination mit ihrer asymmetrischen Ausbildung werden die Einzugskräfte erheblich herabgesetzt. Außerdem wird der Vorteil erreicht, daß bei einer richtungsverkehrten Anordnung eines Zentrierkorbes auf einem zu zentrierenden Rohr die Einzugswiderstände nicht unüberwindbar hoch werden. Der gleiche Vorteil wird erreicht, wenn, wie bei dem gezeigten Beispiel gemäß F i g. 3, die asymmetrisch gebogenen Federbügel 10a und tob wechselweise gegenläufig angeordnet sind. In diesem Fall rücken die Wölbungshöchstwerte der Federbügel besonders weit auseinander.Due to the axially offset spring clip in combination with their asymmetrical design, the pull-in forces are considerably reduced. In addition, the advantage is achieved that when a centering basket is arranged in the wrong direction on a tube to be centered, the pull-in resistances are not insurmountably high. The same advantage is achieved if, as in the example shown according to FIG. 3, the asymmetrically curved spring clips 10a and tob are arranged alternately in opposite directions. In this case, the maximum curvature values of the spring clips move particularly far apart.

Hierzu 4 Blatt ZeichnungenFor this purpose 4 sheets of drawings

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Claims

Patent claims:

1. Centering cage for drilling and casing pipes, consisting of two spaced-apart support rings surrounding the pipes to be centered with radially outwardly curved spring clips, the ends of which pointing in the same direction are each attached to the same support ring, the arcs of some of them circumferentially adjacent spring clips are axially offset from the arches of the other spring clips, characterized in that the spring clips (10a, tOb) are bent asymmetrically and attached to the support rings (2) with their flatter angles of inclination (<* z,) pointing in the pull-in direction.

2. centering basket according to claim 1, characterized in that the asymmetrically curved spring clips (10a, lOb) alternately attach to the support rings (2,3) in opposite directions.