RU2034128C1

RU2034128C1 - Casing string centralizer

Info

Publication number: RU2034128C1
Authority: RU
Inventors: Л.М. Левинсон; О.В. Гаррис; Б.К. Болезин
Original assignee: Конструкторско-Технологическое Бюро Технических Средств Бурения Скважин
Priority date: 1992-04-24
Filing date: 1992-04-24
Publication date: 1995-04-30

Abstract

FIELD: well drilling. SUBSTANCE: centralizer has working cylinder with piston installed on casing with connecting sleeves at ends and centering members. Centering members are made in form of levers with hinge shoes articulated to casing string. Lever ends interact with wedge-shaped members rigidly connected to working piston. Located opposite to working piston is locking piston whose opposite end is tapered for sliding over inner surface of lock ring located between cylinders and other connecting sleeve. In operating position, centering members are rigidly connected relative to casing string ensuring its reliable centering in well. EFFECT: higher efficiency. 2 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к области цементирования затрубного пространства обсадной колонны, а именно центрирования обсадной колонны в скважине. The invention relates to the field of cementing the annulus of the casing, namely the centering of the casing in the well.

Известны центраторы обсадной колонны, в которых в качестве центрирующего силового элемента применяется эластичная цилиндрическая камера [1] либо гидравлическая пружина (пружина Бурдона) [2] Привод этих центраторов гидравлический. Known casing centralizers in which an elastic cylindrical chamber [1] or a hydraulic spring (Bourdon spring) [2] are used as the centering force element [2] The hydraulic drive of these centralizers.

Центраторы с эластичным центрирующим элементом в условиях наклонных и горизонтальных скважин ввиду равномерного распределения гидростатического давления на внутреннюю поверхность эластичной камеры и неравномерной внешней нагрузки практически не обеспечивают центрирования колонны. Centralizers with an elastic centering element in conditions of inclined and horizontal wells due to the uniform distribution of hydrostatic pressure on the inner surface of the elastic chamber and the uneven external load practically do not provide centering of the column.

Известен центратор с гидравлическим приводом, содержащий установленный на обсадной трубе с присоединительными муфтами по концам рабочий цилиндр с поршнем, фиксирующий поршень и центрирующие элементы в виде пластинчатых пружин изгиба, срезаемый (разрушаемый) элемент [3]
Недостатком данного центратора является то, что несмотря на регулируемую посредством поршня жесткость пластинчатых пружин по причине неравномерной внешней нагрузки их максимально возможная жесткость недостаточна для обеспечения необходимой коаксиальности обсадной колонны в горизонтальной скважине. Фиксирование поршня и центрирующих элементов от воздействия внешних сил посредством срезаемого (разрушаемого) элемента ненадежно, так как сам поршень при раскрытии центратора посредством центрирующих элементов должен противостоять внешним силам. И если срезаемый элемент разрушается поршнем, то он может быть разрушен внешними силами при спуске обсадной колонны в скважину.A known centralizer with a hydraulic drive, comprising a working cylinder with a piston mounted on a casing with connecting couplings at the ends, a fixing piston and centering elements in the form of leaf bend springs, a sheared (destructible) element [3]
The disadvantage of this centralizer is that despite the stiffness of the leaf springs controlled by the piston due to the uneven external load, their maximum possible stiffness is insufficient to provide the necessary coaxiality of the casing string in a horizontal well. The fixing of the piston and centering elements from the action of external forces by means of a sheared (destructible) element is unreliable, since the piston itself must withstand external forces when the centralizer is opened by means of the centering elements. And if the element being cut is destroyed by the piston, then it can be destroyed by external forces when the casing is lowered into the well.

Целью изобретения является повышение степени коаксиальности обсадной колонны относительно стенок скважины и предотвращения самопроизвольного срабатывания (раскрытия) центратора во время его спуска в скважину в составе обсадной колонны. The aim of the invention is to increase the degree of coaxiality of the casing relative to the walls of the well and to prevent spontaneous actuation (opening) of the centralizer during its descent into the well as part of the casing.

Цель достигается тем, что центратор обсадной колонны включает расположенный на обсадной трубе рабочий цилиндр с поршнем, установленным с возможностью взаимодействия с одним из концов центрирующих элементов, шарнирно связанных другим концом с обсадной колонной. Центратор снабжен установленным с возможностью взаимодействия со свободным концом рабочего поршня поршнем с коническим хвостовиком и установленным с возможностью скольжения относительно последнего замковым кольцом, одним концом жестко связанным с обсадной колонной, центрирующие элементы выполнены в виде рычагов с опорными башмаками, рабочие поршни имеют клиновидную поверхность для взаимодействия с рычагами, а рабочий цилиндр установлен с возможностью осевого перемещения и выполнен с уступом, причем замковый поршень для взаимодействия с ним имеет ответный выступ. The goal is achieved by the fact that the casing centralizer includes a working cylinder located on the casing with a piston mounted to interact with one of the ends of the centering elements pivotally connected by the other end to the casing. The centralizer is equipped with a piston with a tapered shank mounted for engaging with the free end of the working piston and sliding with a locking ring relative to the latter, one end rigidly connected to the casing, the centering elements are made in the form of levers with support shoes, the working pistons have a wedge-shaped surface for interaction with levers, and the working cylinder is mounted with the possibility of axial movement and is made with a step, and the lock piston for interaction Twiya has a reciprocal protrusion with him.

На фиг. 1 показан центратор, осевой разрез (в сложенном состоянии); на фиг. 2 вид А на фиг. 1; на фиг. 3 узел I на фиг. 1; на фиг. 4 центратор в рабочем состоянии центрирования; на фиг. 5 разрез Б-Б на фиг. 4. In FIG. 1 shows a centralizer, axial section (when folded); in FIG. 2, view A in FIG. 1; in FIG. 3 node I in FIG. 1; in FIG. 4 centralizer in working condition of centering; in FIG. 5 a section BB in FIG. 4.

Центратор состоит из обсадной трубы 1 с выполненными в ней тремя отверстиями 2. По концам обсадной трубы навернуты присоединительные муфты 3 и 4. К последней равномерно по окружности посредством трех или более пальцев 5 прикреплены пары рычагов 6, к которым в свою очередь при помощи оси 7 крепится центрирующий башмак 8. Противоположные от муфты 4 концы рычагов 6 спрофилированы по окружности и опираются на клинья 9, которые жестко связаны с рабочим поршнем 10, который размещен в цилиндре 11. В последнем помещен замковый поршень 12. Поршни 10 и 12 уплотнены относительно трубы 1 и цилиндра 11 резиновыми кольцами 13. Рабочий 10 и замковый 12 поршни установлены таким образом, что их соприкасающиеся торцы расположены в плоскости радиальных отверстий 2. Конический конец замкового поршня 12 сопрягается с внутренней конической поверхностью пружинного замкового кольца 14, которое расположено между торцами муфты 3 и цилиндра 11. Перед спуском в скважину в собранном центраторе цилиндр 11 своей внутренней поверхностью фиксирует один конец башмаков 8 и выступающие концы осей 7 (фиг. 2). В отверстиях 2 установлены разрушаемые пробки 15 (фиг. 3). The centralizer consists of a casing 1 with three holes made in it 2. At the ends of the casing, the connecting sleeves 3 and 4 are screwed on. The pairs of levers 6 are attached to the latter evenly around the circumference by means of three or more fingers 5, to which, in turn, with the help of axis 7 the centering shoe is attached 8. The ends of the levers 6 opposite from the coupling 4 are profiled around and rest on wedges 9, which are rigidly connected to the working piston 10, which is located in the cylinder 11. In the last, the locking piston 12. The pistons 10 and 12 are sealed relative to the pipe 1 and cylinder 11 by rubber rings 13. The working 10 and locking 12 pistons are mounted so that their contacting ends are located in the plane of the radial holes 2. The conical end of the locking piston 12 is mated with the inner conical surface of the spring locking ring 14, which is located between the ends of the coupling 3 and the cylinder 11. Before lowering into the well in the assembled centralizer, the cylinder 11 with its inner surface fixes one end of the shoes 8 and the protruding ends of the axles 7 (Fig. 2). Destructible plugs 15 are installed in the holes 2 (Fig. 3).

Центратор работает следующим образом. The centralizer works as follows.

После спуска обсадной колонны в скважину вместе с установленными на ней центраторами под действием давления тампонажного раствора сверху вниз движется продавочная пробка, которая проходя мимо центратора, ломает пробки 15. После этого через радиальные отверстия открывается доступ внутриколонной жидкости в полость цилиндра 11. Под действием перепада давления заколонной и внутриколонной жидкостей на торцы рабочего поршня 10 и замкового поршня 12 действует избыточное давление. Ввиду большего сопротивления движению поршня 10 в первую очередь начинает перемещаться поршень 12, который своим коническим концом расширяет замковое кольцо 14. Последнее, расширяясь увеличивает свой внутренний размер и надевается на конический конец цилиндра 11. При дальнейшем перемещении замковый поршень 12 захватывает за уступ цилиндр 11 и сдвигает его. При этом освобождаются от фиксации конец башмака 8 и концы осей 7. Замковый поршень, дойдя до торца муфты 3, останавливается. После этого при нарастании давления внутри колонны начинает перемещаться рабочий поршень 10, при движении которого жестко связанные с ним клинья 9 воздействуют на концы рычагов 6. Рычаги 6 вместе с башмаками 8 начинают двигаться в радиальном направлении. При достижении башмаками 8 стенки скважины (фиг. 4, 5) обсадная колонна центрируется относительно скважины в месте установки центратора. After the casing string is lowered into the well, along with the centralizers installed on it, the squeeze plug moves from top to bottom under the influence of the cement slurry pressure, passing past the centralizer, breaks the plugs 15. After this, the intra-annular fluid opens into the cavity of the cylinder 11. Under the action of the differential pressure annular and intracolumn fluids on the ends of the working piston 10 and the locking piston 12 is overpressure. In view of the greater resistance to the movement of the piston 10, the piston 12 begins to move in the first place, which expands the locking ring 14 with its conical end and, expanding, increases its internal size and is put on the conical end of the cylinder 11. Upon further movement, the locking piston 12 grabs the cylinder 11 by the ledge and shifts it. At the same time, the end of the shoe 8 and the ends of the axles 7 are released from locking. The locking piston, reaching the end of the coupling 3, stops. After that, with increasing pressure inside the column, the working piston 10 begins to move, during the movement of which the wedges 9 rigidly connected with it act on the ends of the levers 6. The levers 6 together with the shoes 8 begin to move in the radial direction. When the shoes 8 reach the borehole wall (Figs. 4, 5), the casing is centered relative to the borehole at the installation site of the centralizer.

Claims

1. CENSING CENTER, comprising a working cylinder located on the casing with a piston mounted to interact with one of the ends of the centering elements pivotally connected to the casing by the other end, characterized in that it is arranged to interact with the free end of the working piston a locking piston with a tapered shank and mounted with the possibility of sliding relative to the last locking ring, one end rigidly connected to the casing, centri The steering elements are made in the form of levers with support shoes, the working pistons have a wedge-shaped surface for interacting with the levers, and the working cylinder is mounted with the possibility of axial movement and is made with a step, and the locking piston has a reciprocal protrusion for interacting with it.

2. The centralizer according to claim 1, characterized in that the locking ring is spring and split.